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Method Article
このプロトコルでは、カルシウムイメージングの最近の進捗状況を更新 2 +信号 2 +指示薬色素。
脳内の情報の符号化、正確な分子手順並びに視床下部が残っているとしての脳領域の多機能の核内の特定のニューロンの活動に関わる中心的な問題の根底にあるメカニズムについての我々の知識の巨大な増加にもかかわらず。この問題は、様々な神経ホルモンのシグナル伝達カスケードの調節に関与する分子成分の識別を含む。細胞内Ca 2 +の上昇は両方のシグナル伝達のレベルとシナプス部位で、神経細胞の感度を調節するのに重要な役割を果たしている。
新しいツールは、特定のプロモーターの制御下に緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現させることにより、脳の神経細胞の無数のニューロンを特定するために浮上している。空間的にも時間的刺激によって誘発されるCa 2 +の GFPタグニューロン、非緑色蛍光Ca 2 +指示薬色素nの応答を監視するには使用するeeds。さらに、共焦点顕微鏡は、組織内の深さの異なる平面内のニューロンを可視化するとアウトフォーカスの蛍光を制限するために、その能力のために組織切片におけるイメージング個々のニューロンの好きな方法である。レシオメトリックのCa 2 +指示薬FURA-2は、GFPタグニューロン1と組み合わせて使用されています。しかし、染料は紫外線(UV)光によって励起される。レーザのコストおよびUV光の限られた光の浸透深さは、多くの研究室での使用を妨げた。また、GFP蛍光はFURA-2信号2と干渉する場合があります。したがって、私たちは赤い蛍光Ca 2 +指示薬色素を使用することを決めた。 FURA-赤の巨大なストロークシフトは単一の励起波長を用いて、GFPとの組み合わせで赤色蛍光の多色分析を可能にします。我々はGFPタグ嗅覚ニューロン3と組み合わせてFURA-赤を使用して以前に良好な結果を得た。嗅覚組織切片のためのプロトコルは、電子を動作するように見えたquallyよく視床下部ニューロン4インチのFura-赤基づくのCa 2 +イメージングにも成功し、膵β細胞とHEK細胞に発現し5,6 GFPタグ受容体GFPタグと組み合わせた。 FURA-赤の少し癖は、インジケータがカルシウム7をバインドした後650nmでの蛍光強度が減少することである。したがって、低Ca 2 +濃度と休息ニューロンの蛍光は、比較的高い強度を有している。それは注意すべきで、そのほかの赤のCa 2 +指示薬色素が存在しないか、現在開発されて、それはまた別のニューロンと脳領域におけるより良いまたは改善された結果を与えるかもしれない。
1。ソリューションおよびアガロースゲルの作製
試薬の名称 | 略称 | モル。重量 | コンク。 | 会社 | 猫。 N° |
塩化ナトリウム | NaClを | 58.44グラム/モル | 120mMの | VWR | 27810 |
炭酸水素ナトリウム | NaHCO 3を | 84.01グラム/モル | 25mMの | メルク | 106329 |
塩化カリウム | KClを | 74.55グラム/モル | 5mMの | メルク | 104936 |
BES * | C 6 H 15 NO 5 S | 213.25グラム/モル | 5mMの | シグマ | 14853 |
無水硫酸マグネシウム、 | MgSO 4を | 120.37グラム/モル | 1mMの | シグマ | M7506 |
塩化カルシウム二水和物 | 塩化カルシウム* 2H 2 O | 147.02グラム/モル | 1mMの | メルク | 102382 |
D(+) - グルコース一水和物 | C 6 H 12 O 8 * H 2 O | 198.17グラム/モル | 10mMの | メルク | 108342 |
*N、N-ビス(2 - ヒドロキシエチル)-2 - aminoethansulfonic酸
2。マウスの脳の解剖
すべての動物実験手順は、それぞれの機関の動物福祉委員会によって確立されたガイドラインに沿って行われていることを確認してください。
3。マウスの脳の冠状視床下部セクションのスライシング
4。のCa 2 +指示薬色素ローディング溶液の調製
ニューロンを読み込むための重要なステップは、しばしばによって誘発される損害の額との速度に依存した細胞の健康状態のまま解剖手順。もう一つの重要なステップは、新鮮なプルロニックF-127溶液(4.1を参照)を使用すると思われる。それは実験室でこのソリューションを作るためにとベンダーからの既成のソリューションを使用しないことをお勧めされています。温度、湿度、プルロニックF-127溶液の貯蔵寿命に応じて、我々は、Ca 2 +ロード手順中に嗅覚と脳の神経細胞の劣化を指摘した。
5。顕微鏡と分析
このプロトコルでは、目的の細胞を識別し、GFP、、のとCa 2 +指示薬色素の蛍光強度は、脳スライスで同時に測定されることになります。したがって、共焦点顕微鏡は、2 emissiを収集するために正しいレーザー、フィルターと2の光電子増倍管を装備する必要があります信号上。 GFPとフラ·赤の蛍光強度の変化を、488nmの単一の励起波長を用いて測定することができる。フルオロフォアからの発光蛍光はGFPとフラ赤のための600nmより長い波長用のロングパスフィルターのフィルター522/DF35 nmを使用して収集することができます。
Ca 2 +の信号は、任意の蛍光単位として、またはベースライン蛍光(F)に正規化蛍光強度(ΔF)の相対的な変化の値(ΔF/ F)として提示することができます。この手順では、負偏差の結果のCa 2 +指示薬としてFURA-赤を用いた細胞内Ca 2 +濃度が上昇する。結果の解釈を容易にするために、我々は、Ca 2 +( 図4C)の上昇を表示するように正の蛍光シグナルを得るために-1とΔF/ F値を乗じることをお勧めします。
ニューロンのCaの振幅と周波数の間で結果を比較する 2 +シグナルは、通常、分析されます。まだ、一部のCa 2 +シグナルは、通常の期間または同等の振幅で発生しません。幾つかのシグナルは強く、細胞内の確率過程に影響を受けている可能性があります。したがって、与えられたセル内のCa 2 +の変化量を定量化するために、さまざまな脳領域のニューロン間のCa 2 +応答の比較ができるようにするには、面積曲線下面積(AUC)の分析の方が適しています。 Ca 2 +の量のためにこの措置は+任意の初期Ca 2 +の一過性、第二フェーズを網羅し、高架のCa 2 +応答と振動を持続。この場合には注意がニューロン間の比較を可能にするため、同じ時間帯を分析するために取られるべきである。
6。代表的な結果
視床下部のニューロンを表現する性腺刺激ホルモン放出ホルモン受容体(GnRHR)を特徴付ける開始するには、我々は、Cre媒介EXCI後にGFPを発現するトランスジェニックマウスを利用したGnRHR発現ニューロン4,11でシオン。 GFP蛍光ニューロンは視床下部を含む様々な脳領域で同定された。これらGnRHRニューロンの生理学的特性を調べるために、我々は最初の共焦点顕微鏡を用いて視床下部スライスに+シグナルのCa 2を記録した 。まず、上述したプロトコルを使用して、これらのマウスから冠状脳スライスを取得しました。 図1は、マウス脳を切除するために必要なツール、材料と手順を示しています。コロナの視床下部の脳スライスはプロトコルのポイント4の手順に従ってカット( 図2)、次にロードされていました。適切な領域の単一の脳切片は、記録室に入れハープ( 図3)で固定した後(ステップ5.1から5.9を参照)を共焦点顕微鏡を用いて結像される。 図4は、単一の識別2個冠状脳スライスの例を示していますGnRHR-τGFP細胞体、Loadinの後の安静時に蛍光fura-red/AMとGFPニューロンが十分にこれらの細胞における刺激誘発Ca 2 +シグナルの調査を可能とするフラ·赤を取り上げたことを示しているマージされた共焦点画像とグラム脳スライス。我々のプロトコルを使用して、我々は最初にGnRHRニューロンはGnRHのとの直接活性化( 図4E)に応じて、視床下部のさまざまな分野で刺激検出のために類似したCa 2 +の信号を利用するかどうかを試験した。しかし、これらの信号は、刺激の強さと脳のエリア4に応じて、波形の形状が異なっていた。のCa 2 +応答のダイナミクスの変化を定量化するために、エリア曲線下面積(AUC)は、細胞内Ca 2 +( 図4E)4の増加のための尺度として計算することができます。研究は、現在のCa 2 +波や振動、セックスへの依存や動物のホルモン状態の根底にある分子的基礎を調査するために進められている、と彼らは変調することができるかどうか他の自然刺激による。
図1。マウス脳を切除するためのツール、材料と手順。A.脳の解剖に使用するツールと材料:1、ロックタイト406瞬間接着剤、2、マイクロスプーンのへら、3、単一のエッジかみそりの刃、4、中小春はさみ、5、鈍鉗子、6、ハサミ、7、寒天を含むペトリ皿ゲルブロック、8、ミクロトームに脳を取り付けるためのベースプレート。 BF。プロトコルのポイント2で説明されているいくつかのステップの画像。切削頭皮の位置(赤線)と皮膚には(ステップ2.4を参照)骨から引き離すべき方向を示す矢印(オレンジ)を示すマウスヘッドのBの写真。皮膚には(ステップ2.4を参照)骨構造を示す引き離された後、マウスの頭のC.写真。鈍鉗子で頭蓋骨を壊して開けるためのはさみや方向の向きを切断は黒のどちらかで示されますそれぞれ矢印または灰色の広い矢印を打ち砕いた。様々な骨の構造を排除した後、マウスの脳( - 2.7ステップ2.5を参照)のD.写真。脳の除去のE.写真はまだ脳神経を介して頭蓋骨に接続されています。比較的損傷を受けていないマウスの脳のF.写真。
図2。マウスの脳の冠状視床下部セクションのスライス。回答:小脳を除去するための単一のエッジかみそりの刃の位置を示す写真(ステップ3.1を参照)。ミクロトームのベースプレート上に接着脳との関係で寒天ゲルブロックのBの位置(ステップ3.2を参照)。冠状脳スライスのC.カット(ここでは、脳やミクロトームの切断刃に関してゲルブロック位置の位置を注意してください。、ステップ3.4を参照)。 dは、背側、V、腹。
図3。脳切片は、記録室に配置。、B.概要()と高倍率(B)は冠状脳スライスの視床下部領域(ステップ5.1を参照)への広範なアクセスを与えるワーナー·インスツルメンツのRC-27露天風呂記録室。 (ステップ5.2を参照)記録チャンバー内の位置でスライスを保持するナイロン糸のパラレル配列を含んでU字型の金属製のハープ。
図4。マウス視床下部の脳スライスのτGFPニューロンにおけるCa 2 +シグナルの AD。 GFPのニューロンと冠状マウス脳スライスにおけるFURA-赤色蛍光の同時取得の同定。 GnRHR-τGFPニューロン( 緑 ) を識別する冠状脳スライスのAの共焦点画像。 B. fura-red/AM伴う脳スライスをロードした後に観察に示した脳領域の比較的均一な蛍光シグナル(赤)。 C.は神経を示す画像を合併ronsは、Ca 2 +指示薬色素( 黄 )でロードに示されている。 2非GFPの細胞体(矢印)の例はグレーの線で示されているのに対し、GFPニューロン細胞体の境界は、破線の白い線で示されている。背景に比べて赤色蛍光の高い金額を有するGFPおよび非GFPニューロンのD.例。体刺激誘発CaのE.例2 +さまざまな視床下部の脳領域のニューロンの個々のGFPタグからの応答(PE、脳室周囲核、DM、視床下部背内側、アーク、弓状核)。面積曲線下面積(AUC)は赤色の領域で示されている。異なる視床核からGnRHR発現ニューロンの間に明確なCa 2 +の信号は同じ期間に与えられた細胞内Ca 2の変化量の見積もり+としてAUCを使って比較することができます。 F.概略図面とAEで分析GFPタグニューロンの位置を示す図アッパーパネル :冠状脳sの場所視床下部の脳領域(赤線)を含むECTION 中部、下部パネル :脳切片( 中央 )と赤いドットでから記録されたGFPタグニューロンのおおよその位置を示す、赤い箱入りのエリアの倍率( 下のパネル )の模式図Eに示すPeのは、DMとアーク、下部パネル方式における黒領域:第3脳室。下2図はPaxinosとフランクリン12を適合させたものです。左下隅番号はブレグマからの距離(mm)を示します。
神経科学の主要な問題は、脳が社会的な情報の処理方法を理解することです。社会的認識のために必要な情報の主なソースは、嗅覚やフェロモンの信号により符号化されている。神経鼻の集団、特に脳、視床下部における信号の認識によって、これらの信号の検出は、多くの社会的プロセスと影響ホルモンおよび他の神経内分泌因子13-16の重要な役割を果たしています。複数のニュー...
特別な利害関係は宣言されません。
私たちは作業に参加の仲間たちに感謝ここにまとめました。この作品は、ドイツ学術振興(SFB 894)、フォルクスワーゲン財団(TLZ)によるDFG Schwerpunktprogramm 1392 '嗅覚の統合解析 "からの補助金によって支えられている。 TLZは、フォルクスワーゲン財団のリヒテンベルグ教授です。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
名前 | 会社 | 猫。 N° | |
寒天 | シグマ | A1296 | |
Fura-red/AM | インビトロジェン | F-3021 | |
プルロニックF-127 | シグマ | P2443 | |
ジメチルスルホキシド | フィッシャー·サイエンティフィック | BP231 | |
振動刃ミクロトームハイラックスV 50 | ツァイス | 9770170 | |
ミクロトームハイラックスV 50の冷却装置CU 65 | ツァイス | 9920120 | |
O 2 / CO 2インキュベーター、CB210-UL | バインダー | 0019389 | |
スーパー接着剤、ロックタイト406TM | ヘンケル | 142580 | |
ダブルへら、スプーン形状 | Bochem | 3182 | |
Microspoonのへら、スプーン形状 | Bochem | 3344 | |
春はさみ、モリア-Vannas·ウォルフ - 7ミリメートルブレード | ファイン科学ツール | 15370から52 | |
春のはさみ、Vannas - 3ミリメートルブレード | ファイン科学ツール | 15000から00 | |
ワーグナーはさみ | ファイン科学ツール | 14071から12 | |
医療鉗子、デュモン7bは | ファイン科学ツール | 11270から20 | |
大きな長方形の露天風呂商工会議所(RC-27) | ワーナー·インスツルメンツ | 64から0238 | |
共焦点顕微鏡ラッドラディアンス2100 | ツァイス | NA |
There was a typo in the abstract of Imaging Calcium Responses in GFP-tagged Neurons of Hypothalamic Mouse Brain Slices.
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