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우리는 수생 호랑이 도롱뇽 (에서 얇은 망막 조각의 준비를 설명 Ambystoma tigrinum) 우리는 광수와 2 차 수평 및 양극성 세포에서 이중 전체 셀 전압 클램프 녹음을 획득하여 망막에있는 시냅스 처리를 공부하기 위해 이러한 분할 영역을 사용하는 방법을 설명합니다.
망막 신경 과학의 중심 과제 중 하나는 망막 신경 회로와 어떻게 그 연결이 뇌에 전달되는 신호를 형성에 대한 책임을 이해하는 것입니다. 광자는 시신경을 통해 처리와 뇌의 중심 대상으로 전달됩니다 다른 망막 신경 세포에 전달, 전기 신호로 그 에너지를 변환로드와 콘 광수에 의해 망막에 감지됩니다. 망막 3,4의 출력 세포 - 망막 회로 및 영상 처리에 중요한 초기 통찰력 망막 신경절 세포의 급상승 활동의 전기 생리학 녹음에서 나중에를 Cajal 1,2의 조직 학적 연구로부터 와서.
망막에 영상 처리에 대한 자세한 이해는 광수의 망막 신경절 세포에 대한 경로의 각 단계에서의 신호에 대한 이해가 필요합니다. 그러나 많은 망막 세포 유형은 가시 있습니다전기 생리학 녹음 상대적으로 액세스 할 수 있으므로 조직에서 깊은 이었죠. 이 제한은 망막 층의 각 내에 거주 세포가 명확하게 볼 수와 전기 생리학 녹음에 액세스 할 수있는 수직 슬라이스와 협력하여 극복 할 수 있습니다.
여기, 우리는 애벌레 호랑이 도롱뇽 (Ambystoma tigrinum)에서 망막의 수직 부분을 만들기위한 방법을 설명합니다. 이 혼합물은 원래 날카로운 미세 전극 5,6와 기록을 위해 개발되었지만 동시에 녹화하는 동안, 우리는 우리가 광수의 막 잠재력을 조작하는 광수와 2 차 수평 및 양극성 세포에서 이중 전체 셀 전압 클램프 녹음하는 방법을 설명하는 포스트 - 수평 또는 양극성 세포 시냅스 반응. 호랑이 도롱뇽의 광수이 t를 수행하기에 이상적인 준비하고, 포유 동물 종에 비해 상당히 크다그의 기술적으로 도전적인 실험 방법. 잘 토닉 신경 전달 물질의 방출 7의 높은 비율을 유지하기에 적합합니다로드와 콘 광수, 등 뉴런의 단지 소수에서 발견 전문 시냅스 구조 -이 실험은 시냅스 리본의 신호 특성을 프로빙을 향해 눈을 가진 설명 8 - 그리고 방법이 처음으로 망막 시냅스의 고유 한 신호 특성에 기여한다.
1. 망막 슬라이스 준비
2. 쌍으로 전체 세포 녹음
도롱뇽 망막의 수직 조각의 뉴런에서 빛 반응의 대표적인 흔적은 그림 3에 나와 있습니다. 콘, 수평 세포와 양극 세포 OFF는 모든 빛의 발병에 대한 응답으로 외부 전류를 표시합니다. 수평 및 양극성 세포 녹음에서 빛을 플래시 다음과 탁월한 내향 전류들은 빛의 오프셋 (offset)에 탈분극과 광 수용체에서 글루타메이트의 증가 릴리스에서 발생합니다. ON 바이폴라 셀 기호 반전 대사성 글루타민산 염 수용체 신호 폭포와 TRPM1 채널 9의 활성화로 인한 빛의 발병 내향 전류로 응답합니다. 수평 세포와 쌍극 세포들은 IV의 관계 (그림 4)에 의해 서로 구별 할 수 있습니다. 양극 세포는 높은 입력 저항을 가지고있는 동안, 수평 세포는 일반적으로 선형 또는 내심 IV를 정류하고 낮은 입력 저항 (그림 4A MΩ <500)이(0.5-2 GΩ)와 나는 겉으로는 - 정류 - V (그림 4B)를 그림 5는 콘 수평 세포 페어 (그림 5A)와 콘 OFF 바이폴라 셀 쌍 (그림 5B)의 기록에서 대표적인 결과를 보여줍니다.. 각 -70 MV의 지주 잠재력 -10 mV에서 콘을 탈분극은 수평 또는 바이폴라 셀 콘 빠른 안쪽 EPSC 전류 전압 게이트 칼슘을 유발. 이 강력한 자극 ~ 47 PA / 리본 10 EPSC의 결과로 각 시냅스 리본에서 ~ 20 소포를 쉽게 - 박리 풀을 비우기에 충분합니다. 그림 5A의 수평 세포 EPSC는 연접 콘에서 5 리본 연락처를받은 것을 제안, 232 펜실바니아했다. 오프 바이폴라 셀 178 펜실바니아 EPSC (그림 5B)에서 유사한 추정치는 연접 콘에서 4 리본 연락처를 수신하는 것이 좋습니다.
양서류 생리 식염수 | 시냅스 피펫 | 시냅스 피펫 | |
염화나트륨 | 116 밀리미터 | 3.5 MM | 3.5 MM |
KCl을 | 2.5 mM의 | ||
염화칼슘 | 1.8 mM의 | 1 밀리미터 | 1 밀리미터 |
MgCl 2 | 0.5 mM의 | 1 밀리미터 | 1 밀리미터 |
HEPES | 10 MM | 10 MM | 10 MM |
포도당 | 5 밀리미터 | ||
CS-글루타민산 * | 40 mM의 | ||
CS-글루코 ** | 50 mM의 | 90 mM의 | |
테트라 에틸 염화 | 10 MM | 10 MM | |
ATP-밀리그램 | 9 개 mm | 9 개 mm | |
GTP | 0.5 mM의 | 0.5 mM의 | |
EGTA | 5 밀리미터 | 5 밀리미터 | |
산도 *** | 7.8 | 7.2 | 7.2 |
삼투압 **** | 245 mOsm | 240 mOsm | 240 mOSM |
* CS-글루타민산은 피펫 용액에 40 밀리미터 CsOH를 40 mM의 L-글루타민산 산을 중화에 의해 이루어집니다. * CS-글루 콘 산염의 1 M 재고가 45~50% D-글루 콘산으로 CsOH를 용액을 중화에 의해 이루어집니다. *** pH는 피펫 솔루션에 대한 세포 솔루션 CsOH를 위해 NaOH를 함께 조정되어야한다. **** 바로 아래 피펫 솔루션의 삼투압을 유지하는 것은 세포 용액의 세포 부종을 방지하고 기록의 수명을 향상시킵니다.
테이블1. 이 프로토콜에서 사용되는 표준 세포와 세포 솔루션을위한 구성 요소 및 매개 변수입니다.
그림 1. 녹음 챔버 디자인. (AC) 상위, 측면 및 치수를 보여주는 기록 챔버의 장면 전환 전망. 챔버는 아크릴 2 mm 두께의 조각에서 가공된다. (D) 조립 챔버. Superfusate 테플론 튜빙 10 cm 길이 (; 유형 24LW 유입 관)를 통해 챔버로 들어갑니다. Superfusate은 챔버의 다른 측면에서 경 20 게이지 금속 튜브에 약한 흡입을 적용하여 제거됩니다. 이 출력 튜브에 인접한 자세 / AgCl을 펠렛 기준 전극입니다. 이 참조 전극 리드 headstage의 참조 입력에 연결됩니다. KimWipe의 작은 삼각형용액과 접촉을 유지하고 유출 관으로 솔루션의 흐름을 조절하는 기준 전극에 배치됩니다. 챔버의 기본은 챔버의 오목한 가장자리에 유리 현미경 슬라이드를 배치하여 형성된다. 슬라이드 진공 그리스의 구슬과 장소에서 개최됩니다. 망막 슬라이스로 니트로 셀룰로오스 막 스트립 흐름 솔루션을위한 채널을 형성하는 진공 그리스의 구슬에 포함됩니다. 이전 조각을 만들기 위해, 니트로 셀룰로오스 막 5 × 10 밀리미터 조각은 진공 그리스의 두 개의 작은 구슬 챔버에 부착되어 있습니다. 아이 컵의 조각이 니트로 셀룰로오스 막에 유리체면을 아래로 배치 망막을 준수되면 멀리 해제합니다. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 2. 적이있는 염료 채워진 셀 쌍rtical 슬라이스 준비.) 동시에 전체 세포 녹음 중에 패치 피펫을 통해 소개 된 형광 염료를 대조로 가득 차 있었다 막대와 시냅스 결합 수평 세포의 이미지. 루시퍼 노란색 (2 MG / ML)로드 피펫 용액 (노란색)과 sulfarhodamine B (1 MG / ML), 수평 세포 피펫 용액 (보라색)에 포함 된에 포함되었습니다. 형광 이미지는 냉각 CCD 카메라 (오카 ER)을 탑재 고정 단계 현미경 (60X, 1.0 NA 물 침지 목적으로 니콘 E600 FN)에 장착 된 회전 디스크 공 촛점 현미경 (퍼킨 엘머 Ultraview LCI)를 사용하여 촬영 하였다. 이러한 이미지는) 콘의 이미지와 양극 세포 OFF 시냅스 결합을 어도비 포토샵. B를 사용하여 해당 망막 조각의 시야 이미지에 겹쳐 있었다. 양극 세포의 축삭 터미널 내부 핵 계층과의 국경에 가까운 내부 얼기 층의 바깥 쪽 (S1) sublamina에 ramifies. C) 콘과 시냅스 결합 수평 세포의 이미지. 콘 단자 막대의 축삭 터미널보다 훨씬 더 큰합니다. 수평 세포는 ON 및 INL에서 OFF 형 양극성 세포가 쉽게 사전 녹화 구별 할 수없는 자신의 세포 기관의 직사각형 모양, 세포 기관으로 식별 할 수 있지만. 그러나, 하나는 ONL에 세포 기관을 가지고 내부 및 외부 세그먼트의 부재로 콘 구별 할 수있는 바이폴라 세포 OFF 콘 구동 변위 타겟팅 할 수 있습니다. 스케일 바는 20 μm의 수 있습니다.
그림 3. 흰색 빛의 밝은 500 밀리 플래시 님의 질문에 네 가지 망막 신경 세포에서 전압 클램프 아래에 기록 된 전류를 빛 유발. 콘 (A), 수평 세포 (B) 및 양극 세포 오프 (C) 모든 외부 전류로 빛에 반응했다. (D)에 양극 세포 내향 전류와 같은 빛을 자극에 반응했다. 오프 양극 세포 (C)에 의해 전시 기준 잡음은 광 수용체가 빛 hyperpolarize 때 감소 어둠 속에서 시냅스 소포의 지속적인 릴리스를 반영합니다. 이 네 가지 세포 반응은 흰색 조명 아래 준비 조각을 사용하여 별도의 기록에서 얻은했다. 이 예제에 사용되는 흰색 빛 자극의 강도는 1 × 10 5 광자 / 초 / μm의 2의 580 nm의 광자 플럭스에 해당하는 수평 및 양극성 세포 반응을 생산.
그림 4. H의 전류 - 전압 (IV)의 관계orizontal 오프 양극성 세포. (A) 상단 패널, -120에서 가로 셀에 20 MV 단위 (아래 패널)에 적용 +40 mV에서 150 밀리 초 전압 일련의 단계에 의해 유발 막 전류. 수평 세포는 일반적으로 낮은 입력 저항과 선형 또는 안쪽 정류 IV 관계가있다. 전압 일련의 단계 님의 질문에 답변 떨어져 양극 셀 (B) IV 관계. 양극 세포는 전압 문 칼륨 전류의 활성화로 인해 높은 입력 저항과 겉으로 정류 IV를 가지고.
그림 5. 짝 기록 된 데이터의 예. 콘 전압 게이트 칼슘 전류 (A) 기록 (콘 I 카 (콘 V m)의 개최 가능성에서 -10 mV에서 100 밀리 단계의 질문에 답변 UB>). 누출 용량 과도은 P / 8 누수 빼기 프로토콜을 사용하여 차감 하였다. 빠른 흥분성 (EPSC, HC PSC) 현재 시냅스 후이 두 세포가 시냅스 결합을 보여주는, 수평 세포에서 동시에 기록되었다 (B) EPSC는 또 다른 동일한 자극에 대한 응답으로 떨어져 양극 셀에 기록되었다. 콘.
망막 슬라이스 준비는 회로 및 시각 정보를 처리하는 망막에 의해 고용 메커니즘을 분석하기위한 매우 유용한 입증되었습니다. 사전 및 사후 시냅스 신경 세포에서 동시에 전체 세포 녹음을 얻을 수있는 능력은 이러한 노력에 특히 도움이되었습니다. 다른 망막 층이 노출되기 때문에 쌍으로 전체 세포 녹음 평면 마운트 망막 준비보다 슬라이스로 달성하기가 훨씬 쉽습니다. 또한, 때문에 그들의 큰 망막 신경 세포의, 도롱뇽은 망막 준비로 오랜 역사를 가지고 있으므로 특히 잘 특성화 모델 시스템을 제공합니다.
연습으로, 도롱뇽 망막의 건강 조각은 정기적으로 준비 할 수 있습니다. 몇 가지 주요 단계가 성공과 실패의 차이를 만들 수 있습니다. 1) 그것은 완전히 유리 표면과 조각에 평평 있도록 면도날이 조직 슬라이서에 장착되어 있는지 확인하지만 조직과 underlyi 모두NG 니트로 셀룰로오스 막. 당신은 니트로 셀룰로오스 막을 통해 깨끗한 컷 한 경우 면도날은 유리 슬라이드의 표면을 공격, 당신은 희미한 클릭 소리가납니다. 2) 망막 니트로 셀룰로오스 막에 부착 가지고 있는지 확인하십시오. 그렇지 않으면, 망막의 절차 단계에서 막에서 멀리 떠 있습니다. 3)이 표면 세포의 대부분을 손상시킬 수로 공기를 잘라 조각을 노출하지 마십시오. 4) 망막 층이 해부 현미경 명백한가되도록 슬라이스와 니트로 셀룰로오스 막 유리 슬라이드에 평평하게 거짓말을해야합니다. 5) 녹음 챔버를 넘쳐 방지하기 위해 superfusate 유입과 유출의 비율을 균형. 이 갑작스러운 조직의 움직임을 일으킬 수 있습니다 솔루션 수준의 급격한 변화를 방지 할 수 있습니다. 6) 서로 가까운 세포의 건강한 쌍을 선택합니다. 부드러운 세포질을 가진 세포는 거친 세포질을 가진 세포보다 건강이다. 슬라이스 깊은 세포는 그대로 시냅스 죄수를 유지 가능성이 더 높습니다찾아낸 연락처. 7) 피펫 팁 세포에가는 길에 분해 또는 다른 조직이나 이물질에 대하여 닦았되지 않았는지 확인합니다. 8)는 파편이나 어려운 품질을 전체 셀 녹음을 얻을 수 있습니다 둘 다 거품으로 막혀 있지 않은지 확인하기 위해 피펫 저항을 확인하십시오.
오히려 니트로 셀룰로오스 필터 종이에 망막을 붙이는 것보다, 일부 연구자들은 한천 블록에 망막을 포함하고 망막 조각을 잘라 vibratome를 사용합니다. 우리는이 방법을 시도하지 않았지만, 김 등은 11.는 두 가지 방법의 장점을 설명합니다. 자신의 경험에서, 한천 기반의 접근 방식은 잘 묘사 망막 층과 평면 조각의 더 일관된 수익률을 제공하지만 필터 종이 기반의 접근 방식은 건강한 광수를 얻을 수 있습니다.
막대와 콘 멤브레인 전위의 변화로 빛을 transducing에 대한 책임이 있습니다. 쌍 녹음과 함께, 막대 또는 콘 막 잠재력은 속임수 장난감이 될 수 있습니다세포 유형을 식별하는 데 도움이 동안 중요하지 않을 수 있습니다, 직접 이렇게 빛이 응답을 생성 할 수있는 능력을 ated. 따라서 우리는 종종 하얀 빛의 조각을 준비합니다. 그림 반응에 의해 설명 그러나, 밝은 조명 아래에서 준비하는 경우에도 도롱뇽 망막 뉴런은 큰 빛 응답을 생성 할 수 있습니다. 3. 이 큰 외부 세그먼트 볼륨 발색단의 비교적 큰 저수지에 부분적으로 기인하지만 콘 12 11 시스 망막 재생하는 뮐러 세포의 능력을 반영 할 수 있습니다. 완전히 어두운 적응 빛의 응답을 얻기 위해, 하나는 적외선 조명 아래 조각을 준비 할 수 있습니다. 적외선 빛 아래에서 해부를 위해, 우리는 해부 현미경의 접안에 GenIII 이미지 승압기를 (Nitemate NAV3, 리튼 산업, 템피, 애리조나) 첨부 적외선 LED 플래쉬와 조직을 조명. 슬라이스 및 해부 현미경하에 실시되지 않는 다른 절차를 위해, 우리는 헤드 마운트 IMA를 고용GE의 증강. 패치 피펫의 배치를 위해, 우리는 똑바로 고정 단계 현미경에 장착 된 적외선에 민감한 CCD 카메라 (예 : Watec 502H, Watec 주식 회사, 미들, NY)를 사용하여 조각을 시각화. 이러한 예방 조치로, 하나는 단일 광자 감도 6, 13을 전시 막대 반응을 얻을 수 있습니다.
망막 조각에서 하나의 작업 제한이 큰 분야 망막 뉴런의 긴 세포 프로세스는 깔끔히 절차를 수행하는 동안 자신의 수상 돌기의 많은 손실 될 수 있습니다. 망막 슬라이스 준비 따라서 시냅스 연락처 세포체에 가까운 공정을 포함하는 세포의 생리학을 공부에 더 유용합니다. 양서류와 포유류의 망막은 동일한 세포 유형의 많은을 공유하고 유사한 생리적 메커니즘에게 14-16를 사용합니다. 도롱뇽 망막 포유류의 망막의 여러 측면에 대한 좋은 모델이지만, 한 가지 중요한 차이점은 포유류의 전용로드 경로의 존재로 나타납니다 invoAII 무 축삭 세포 14 위에 특수 막대 양극 세포의 아이브 연락처. 도롱뇽 망막의 추가 제한이 종을 위해 특별히 개발 된 유전 도구의 작은 수입니다. 그러나 다른 종의 타겟이 잘 보존 된 지역이 도롱뇽 성공적으로 사용할 수있는 항체 shRNA 시약, 등 수 많은 작은 분자 억제제 및 펩티드 시약. 또한, 기술에 몇 가지 수정을 망막 슬라이스는 이러한 도구 중 일부는 더 쉽게 사용할 수있는 다른 종에서 준비 할 수 있습니다.
짝을 전체 셀 녹음에 대한 유틸리티를 넘어 도롱뇽 망막 슬라이스 준비는 다른 접근 방식의 다양한 의무이다. 위에서 언급 한 바와 같이, 망막 슬라이스는 다양한 전압 클램프 프로토콜 17과 함께 빛 반응을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 망막 신경 세포는 칼슘에 민감한 형광 염료와 함께로드 할 수있는 +, 염소 - 또는 나+ 패치 피펫을 통해 또는 목욕 응용 프로그램 15,18-20으로 소개했다. 시냅스 리본 21에 바인딩 형광 펩타이드 패치 피펫을 도입 할 때 형광을 결합, 심하게 선택적 리본 22 손상에 대한 이미지 리본 10에 사용할 수 있습니다. 우리는 또한 막대에서 개별 칼슘 채널과 콘 시냅스 터미널 (23)의 움직임을 모니터링하는 양자점과 함께 망막 슬라이스를 사용했습니다. 따라서, 수직 망막 슬라이스 기본 시냅스 메커니즘과 시각 신호 전달 경로의 첫 번째 시냅스에서 수행 고유 한 처리 기능을 연구하기위한 다양한 실험 준비입니다.
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
이 작품은 실명 보건 부여 EY10542의 국립 연구소를 방지하기 위해 연구에 의해 투자되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Tissue slicer | Stoelting | 51425 | |
Double edge razor blades | Ted Pella, Inc | 121-6 | |
Nitrocellulose membranes | Millipore | AAWP02500 | Type AAWP 0.8 mm pore |
Borosilicate glass pipettes | World Precision Instruments | TW120F-4 | 1.2mm OD 0.95 mm ID |
Ag/AgCl pellet | Warner | E206 | |
MicroFil | World Precision Instruments | MF34G-5 | 34 ga. Filling needle, 67 mm long |
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