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Method Article
이 프로토콜에서는, 우리는 영상 칼슘의 최근 진행 상황을 업데이트 2 + 신호 2 + 표시기 염료.
뇌의 정보의 인코딩, 정확한 분자 단계뿐만 아니라 시상 하부가 남아 같은 뇌 영역의 다기능 핵에서 특정 뉴런의 활동에 관한 중요한 질문에 근간이 메커니즘에 대한 우리의 지식에 엄청난 증가에도 불구하고. 이 문제는 여러 neurohormone의 신호 전달 폭포의 규정에 관련된 분자 구성 요소의 식별이 포함되어 있습니다. 세포 내 칼슘 2의 고도는 + 두 신호 전달의 수준과 신경 사이트에서, 뉴런의 감도를 조절에 중요한 역할을한다.
새로운 도구는 특정 발기인의 통제하에 녹색 형광 단백질 (GFP)을 표현하여 뇌 뉴런의 무수한에서 뉴런을 식별하는 데 도움 등장했습니다. 모두 spatially 및 시간적 자극 - 유도 모니터링하려면 칼슘이 GFP 태그 뉴런, 비 녹색 형광 칼슘 2 + 지표 염료 N의 + 응답eeds는 사용할 수 있습니다. 또한, 공 촛점 현미경은 조직 내에서 깊이 독특한 비행기에서 뉴런을 시각화하고 밖에서 초점 형광를 제한 할 수있는 능력으로 인해 조직 조각의 이미지 개별 뉴런의 좋아하는 방법입니다. 뉴런 1 GFP 태그와 ratiometric 칼슘 2 + 표시 fura-2 조합에 사용되었습니다. 그러나 염료는 자외선 (UV) 빛 예정입니다. UV 빛의 레이저와 제한된 광학 침투 깊이의 비용은 많은 실험실에서의 사용을 방해. 또한, GFP 형광은 fura-2 신호를 2 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 저희는 빨간색 형광 칼슘 2 + 지표 염료를 사용하기로 결정했습니다. fura - 붉은 거대한 스트로크의 변화는 하나의 여기 파장을 사용하여 GFP와 함께 붉은 형광의 다색 분석을 할 수 있습니다. 우리는 후각 뉴런에게 3 GFP 태그와 함께 fura 빨간색을 사용하여 이전에 좋은 결과를했습니다. 후각 조직 슬라이스에 대한 프로토콜은 전자 일 듯qually 잘 hypothalamic 뉴런의 4. 카 2 기반 Fura - 레드 + 영상도 성공적으로 GFP 태그 췌장 β-세포와 HEK 세포 5,6로 표현 GFP 태그 수용체와 결합되었다. fura - 붉은 작은 장식 체로 그리기의 표시등이 칼슘 7 바인딩 후 650 nm의에서의 형광 강도가 감소한다는 것입니다. 따라서, 낮은 칼슘 2 + 농도와 휴식 뉴런의 형광은 상대적으로 높은 강도를 갖추고 있습니다. 이것은 주목해야한다, 다른 붉은 칼슘 2 + - 표시 염료가 없거나 현재 개발되고, 그 다른 뉴런과 뇌 영역에서 더 나은 또는 개선 된 결과를 제공 할 수 있습니다.
1. 솔루션 및 아가로 오스 겔의 작성
시약의 이름 | 약어 | 몰. 무게 | Conc. | 회사 | 고양이. N ° |
나트륨 염화물 | NaCl | 58.44 g / 몰 | 120 MM | VWR | 27,810 |
나트륨 탄산수 소염 | NaHCO 3 | 84.01 g / 몰 | 25 MM | 머크 | 106329 |
염화칼륨 | KCl | 74.55 g / 몰 | 5 MM | 머크 | 104936 |
BES * | C 6 H 15 NO 5 S | 213.25 g / 몰 | 5 MM | 시그마 | 14,853 |
황산 마그네슘, 무수 | MgSO 4 | 120.37 g / 몰 | 1 ㎜ | 시그마 | M7506 |
칼슘 염화물 이수화 | CaCl * 2H 2 O | 147.02 g / 몰 | 1 ㎜ | 머크 | 102382 |
D (+) - 포도당 일 수화물 | C 6 H 12 O 8 * H 2 O | 198.17 g / 몰 | 10 MM | 머크 | 108342 |
*N, N-비스 (2 - 히드 록시 에틸)-2-aminoethansulfonic 산
2. 마우스 뇌의 해부
모든 동물 실험 절차는 각 기관의 동물 복지위원회에 의해 설립 된 가이드 라인에 따라 수행되어 있는지 확인하시기 바랍니다.
3. 마우스 뇌의 코로나 Hypothalamic 섹션 썰기
4. 칼슘 2 + 표시기 염료로드 솔루션의 준비
로드 뉴런의 중요한 단계는 종종에 의해 유도 손상의 양에 따라 달라 세포의 건강과의 속도 유지분해 절차. 또 다른 중요한 단계는 신선한 Pluronic의 사용 F-127 솔루션 (4.1 참조)이 될 것 같습니다. 그것은 실험실에서이 솔루션을하고 업체에서 premade 솔루션을 사용하지 권장되고 있습니다. 온도, 습도 및 F-127 솔루션 Pluronic의 선반 수명에 따라, 우리는 칼슘 2 + 로딩 절차를 수행하는 동안 후각과 뇌 뉴런의 저하를 지적했다.
5. 현미경 및 분석
이 프로토콜에 관심 셀을 식별 GFP,과 칼슘 2 + 표시기 염료의 형광 강도는 뇌 슬라이스로 동시에 측정됩니다. 따라서, 공 촛점 현미경은 두 emissi를 수집하는 올바른 레이저, 필터와 두 개의 광전자 증 튜브가 장착되어야한다신호에. GFP 및 fura-붉은 색의 형광 강도의 변화는 488 nm의 단일 여기 파장을 사용하여 측정 할 수 있습니다. fluorophores에서 방출 형광는 GFP 및 fura - 레드 600 나노 미터보다 더 큰 파장을위한 긴 패스 필터에 대한 필터 522/DF35 나노 미터를 사용하여 수집 할 수 있습니다.
칼슘 2 + 신호는 임의의 형광 단위 또는 기준 형광 (F)에 표준화 된 형광 강도 (ΔF)에서 상대적으로 변화의 값 (ΔF / F) 등이 제시 될 수 있습니다. 이 절차를 제외 편향의 결과 칼슘 2 + 지표 염료로 fura 빨간색을 사용하여 세포 내 칼슘 2 + 농도 증가한다. 결과의 해석을 쉽게하기 위해, 우리는 칼슘 2 + (그림 4C)에 상승을 표시하는 긍정적 인 형광 신호를 얻기 위해 -1로 ΔF / F 값을 곱한 것이 좋습니다.
뉴런 칼슘의 진폭 및 주파수 사이의 결과를 비교하려면 2 + 신호는 일반적으로 분석됩니다. 그러나, 일부 칼슘 2 + 신호는 일반 기간 또는 유사한 진폭과 발생하지 않습니다. 일부 신호는 강력하게 세포 내에서 확률 프로세스에 의해 영향을받을 수 있습니다. 따라서, 주어진 셀에 + 칼슘 2의 총 변화를 수량화하고 다른 뇌 영역이 지역 언더 곡선 (AUC)의 분석 뉴런 사이의 + 응답이 더 적절한 칼슘 2의 비교를 활성화 할 수 있습니다. 카 2의 금액에 대한 이런 조치는 + 모든 초기 칼슘 2 + 과도 두 번째 단계를 포함하고 높은 칼슘 2 + 응답 및 진동을 입었다. 이 경우 관리에서 뉴런 사이의 비교를 사용하도록 설정 같은 기간을 분석주의해야한다.
6. 대표 결과
시상 하부의 뉴런을 표현 생식샘 자극 호르몬 분비 호르몬 수용체 (GnRHR)를 특성화 시작하려면 우리는 유전자 변형 마우스의 사용을 만든 Cre로 인한 exci 후 빠른 GFP에 시온 뉴런에게 4,11를 GnRHR - 표현. GFP 형광의 뉴런은 시상 하부 등 다양한 뇌 영역에서 확인되었습니다. 이 GnRHR의 뉴런의 생리적 특성을 조사하기 위해 우리가 먼저 카 2 기록 + 공 촛점 현미경을 사용하여 hypothalamic 슬라이스의 신호. 첫째, 우리는 위에서 설명한 프로토콜을 사용하여 이러한 생쥐에서 코로나 뇌 조각을 획득하였습니다. 그림 1은 필요한 도구, 재료와 마우스 뇌를 절개하는 단계를 보여줍니다. 코로나 hypothalamic 뇌 조각은 프로토콜의 지점 4의 단계에 따라 절단 (그림 2) 다음로드되었습니다. 해당 지역의 단일 뇌 슬라이스가 (단계 5.1-5.9 참조) 하프 (그림 3)과 보안 한 후 공 촛점 현미경을 사용하여 이미징, 녹음 챔버에 배치되어 있습니다. 그림 4는 단일 식별이 개인 코로나 뇌 조각의 예를 보여줍니다 GnRHR - τGFP 세포 기관, loadin 후 나머지의 형광g fura-red/AM와 뇌 조각과 GFP 신경 세포가 자극 - 유도 칼슘 2 조사를 수 있도록 충분히 fura 빨간색을 촬영 한 것으로 보인다 병합 공 촛점 이미지 +이 세포의 신호. 우리 프로토콜 사용 우리는 처음 GnRHR의 뉴런이 GnRH와 직접 활성화 (그림 4E)에 대한 응답으로 시상 하부의 여러 분야에서 자극 탐지에 대해서도 이와 유사한 칼슘 2 + 신호를 사용하는지 여부 검사. 그러나, 이러한 신호는 자극 강도와 뇌 영역 (4)에 따라 자신의 파형에서 다릅니다. 칼슘 2 + 응답의 역학의 변화를 수량화하기 위해, 지역 - 아래 - 더 - 곡선 (AUC)가 세포 내 칼슘 2 + (그림 4E) 4의 증가를위한 조치로 계산 될 수있다. 연구는 현재 칼슘 2 +의 파도와 진동, 성별에 대한 자신의 의지와 동물의 호르몬 상태를 근간 분자 기초를 조사 할 진행중이며, 그들은 변조 할 수 있는지 여부다른 자연 자극에 의해.
1 그림. 도구, 재료 및 마우스 뇌를 절개하는 단계. A. 뇌 해부에 사용 도구 및 자료 : 1, Loctite 406 superglue, 2, 마이크로 숟가락 주걱, 3, 단일 에지 면도날, 4, 중소 봄 가위, 5, 부근 포셉, 6, 가위, 7, 페트리 접시는 한천을 포함하는 젤 블록, 8, 마이크로톰에 장착 뇌에베이스 플레이트. BF. 프로토콜의 지점 2에 설명 된 몇 가지 단계의 이미지. 절단 두피의 위치 (빨간색 선) 및 피부 (단계 2.4 참조) 뼈에서 떨어져 쉬게해야 할 방향을 나타내는 화살표 (주황색)을 나타내는 마우스 머리 B.의 사진. 피부가 (단계 2.4 참조) 뼈 구조를 보여 끌려 후 마우스 머리 C.의 사진. 무딘 집게로 태아의 두개골을 열기위한 가위와 방향 방향을 절단하는 것은 검은 색 중 하나와 함께 표시됩니다각각 화살표 또는 회색 폭 넓은 화살표를 닦았다. 다양한 뼈 구조를 제거 후 마우스의 뇌 (- 2.7 단계 2.5 참조) D.의 사진. 뇌의 제거 E.의 사진은 아직 두개골 신경을 통해 두개골에 연결되어 있습니다. 상대적으로 큰 피해를 마우스 뇌의 F.의 사진.
그림 2. 마우스 뇌의 코로나 hypothalamic 섹션의 칼자국. A.이 (단계 3.1 참조) 소뇌를 제거하고 단일 에지 면도날의 위치를 나타내는 사진에 담아보세요. 뇌와 관련하여 한천 겔 블록의 B. 위치는 (단계 3.2 참조) 마이크로톰의 기초 판에 접착. 코로나 뇌 슬라이스의 C. 절삭는 (여기서 뇌와 마이크로톰의 절단 블레이드에 관해서는에서 젤 블록 위치의 위치를합니다,. 단계 3.4 참조). D, 발등, V, 복부.
그림 3. 녹음 챔버에 위치 뇌 슬라이스. A, B. 개요 (A) 이상 확대 (B) 코로나 뇌 슬라이스의 hypothalamic 지역 (단계 5.1 참조)에 대한 자유로운 접근을 제공 워너 계측기 RC-27 개방형 욕실 기록 챔버의. (단계 5.2 참조) 기록 챔버의 위치에 조각을 개최합니다 나일론 스레드의 병렬 배열을 포함하는 C. U 자형 금속 하프.
4 그림. 카 2 마우스 hypothalamic 뇌 슬라이스의 τGFP 뉴런의 + 신호. AD. GFP 신경과 코로나 마우스 뇌 조각의 fura-붉은 형광을 동시에 취득의 식별. GnRHR - τGFP 뉴런 (녹색)을 식별 코로나 뇌 슬라이스의 A. 공 촛점 이미지입니다. 뇌 영역의 B. 비교적 균일 한 형광 신호 (적색) A fura-red/AM과 뇌 슬라이스를로드 한 후 관찰에 표시. C.는 neu을 보여주는 이미지를 흡수 합병rons는 칼슘 2로드 + 표시 염료 (노란색)에 묘사. 이 비 GFP의 somata (화살표)의 예는 회색 선으로 표시됩니다 반면, GFP 신경 somata의 경계는 점선 흰색 라인에 표시됩니다. 배경에 비해 붉은 색 형광 높은 금액으로 GFP 및 비 GFP의 신경 세포의 D. 예를 들어. 체세포 자극 - 유도 칼슘 2 E.의 예 다른 hypothalamic 뇌 영역의 개별 GFP 태그 뉴런 (PE, periventricular 핵, DM, dorsomedial 시상 하부, 아크, arcuate 핵)에서 + 응답. 지역 언더 곡선 (AUC)은 붉은 색 지역으로 그려져 있습니다. 뚜렷한 카 2 사이 + 신호 GnRHR - 표현 다른 hypothalamic 핵의 뉴런하는 것은 칼슘 2의 총 변화에 대한 추정으로 AUC를 사용하여 비교할 수 있습니다 + 같은 기간 동안 특정 셀 인치 F. 도식 도면 및 다이어그램 AE에서 분석 GFP 태그 뉴런의 위치를 나타내는 패널 어퍼 :. 코로나 뇌 s의 위치hypothalamic 뇌 영역 (빨간색 선)를 포함 ection 중 낮은 패널 :. 뇌 슬라이스 (가운데)와 붉은 점으로의 기록 GFP 태그 뉴런의 대략적인 위치를 나타내는 붉은 박스 영역의 확대 (하단 패널)의 도식 그림 E에 표시된 PE, DM)와 개선문 (Arc, 낮은 패널 방식의 검은 색 영역 : 제 3 뇌실. 낮은이 다이어그램 Paxinos와 프랭클린 12 일부터 구성된다. 왼쪽 아래 번호는 Bregma의 거리 (mm)를 나타냅니다.
신경 과학의 주요 문제는 뇌 사회 정보를 처리 방법을 이해하는 것입니다. 사회적 인식에 필요한 정보의 주된 소스가 후각이나 pheromonal 신호에 의해 인코딩되어 있습니다. neuronal 코의 인구, 특히 뇌, 시상 하부에서 신호의 인식에 의해 이러한 신호의 감지는 많은 사회적 과정과 영향력 호르몬 및 기타 neuroendocrine 요소 13-16에서 핵심적인 역할을한다. 여러 뉴런과 다기능 핵을 포함하는 시?...
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
우리는 작업에 참가 동료는 여기에 요약 감사드립니다. 이 작품은 독일 Forschungsgemeinschaft (SFB 894), DFG Schwerpunktprogramm 1392 '후각의 통합 분석'에서 보조금 의해 폭스 바겐 재단 (TLZ)에 의해 지원되었다. TLZ는 폭스 바겐 재단의 Lichtenberg 교수입니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
이름 | 회사 | 고양이. N ° | |
한천 | 시그마 | A1296 | |
Fura-red/AM | Invitrogen | F-3021 | |
Pluronic F-127 | 시그마 | P2443 | |
디메틸 sulfoxide | 피셔 과학 | BP231 | |
진동 - 블레이드 마이크로톰 Hyrax V 50 | Zeiss | 9770170 | |
마이크로톰 Hyrax V 50 장치 CU 65 냉각 | Zeiss | 9920120 | |
O 2 / CO 2 인큐베이터, CB210-UL | 접합재 | 0019389 | |
슈퍼 접착제, Loctite 406TM | Henckel | 142580 | |
더블 spatulas, 스푼 모양 | Bochem | 3182 | |
Microspoon의 spatulas, 스푼 모양 | Bochem | 3344 | |
봄 가위, 모리아 - Vannas - 울프 - 7mm 블레이드 | 정밀 과학 도구 | 15370-52 | |
봄 가위, Vannas - 3mm 블레이드 | 정밀 과학 도구 | 15000-00 | |
바그너 가위 | 정밀 과학 도구 | 14071-12 | |
의료 포셉, 뒤몽의 7B | 정밀 과학 도구 | 11270-20 | |
대형 직사각형 오픈 목욕 상공 회의소 (RC-27) | 워너 악기 | 64-0238 | |
공 촛점 현미경 BioRad 래디언스 2100 | Zeiss | 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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