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Method Article
Neste protocolo, atualizar o progresso recente na imagem Ca 2 + Sinais de neurónios GFP-tagged em fatias de cérebro de tecido, utilizando um vermelho fluorescente Ca 2 + Corante indicador.
Apesar de um aumento enorme no nosso conhecimento sobre os mecanismos subjacentes a codificação de informação no cérebro, a questão central sobre os passos precisos moleculares, bem como a actividade de neurónios específicos em multi-funcional núcleos de áreas cerebrais, tais como o hipotálamo permanecem. Este problema abrange a identificação dos componentes moleculares envolvidos na regulação de vários neuro-hormonais cascatas de transdução de sinal. Elevações de Ca 2 + intracelular desempenham um papel importante na regulação da sensibilidade de neurónios, quer ao nível de transdução de sinal e em locais sinápticos.
Novas ferramentas surgiram para ajudar a identificar os neurónios a miríade de neurónios do cérebro por expressar a proteína fluorescente verde (GFP) sob o controlo de um promotor particular. Para monitorar tanto espacialmente e temporalmente estímulo induzido Ca 2 + respostas em GFP-tagged neurônios, um não-verde fluorescente Ca 2 + indicador corante needs a ser utilizado. Além disso, a microscopia confocal é um método preferido de neurónios individuais de imagem em fatias de tecido devido à sua capacidade de visualizar os neurónios em planos distintos de profundidade dentro do tecido e para limitar fora de foco fluorescente. O Ca 2 + raciométrica indicador fura-2 tem sido utilizado em combinação com GFP-tagged neurônios 1. No entanto, o corante é excitada por luz ultravioleta (UV). O custo do laser e a profundidade de penetração limitada óptico da luz UV pode prejudicar a sua utilização em muitos laboratórios. Além disso, a GFP fluorescente pode interferir com os sinais de fura-2 2. Por isso, decidimos usar um vermelho fluorescente Ca 2 + corante indicador. A mudança Strokes enorme de fura-vermelho permite multicolor análise da fluorescência vermelha em combinação com GFP utilizando um comprimento de onda de excitação único. Tivemos bons resultados anteriormente usando fura-vermelho em combinação com GFP-tagged neurônios olfativos 3. Os protocolos para os cortes de tecidos olfactivos parecia estar a trabalhar eQually bem em neurônios do hipotálamo 4. Fura-vermelho base de Ca 2 + da imagem foram também combinados com sucesso com GFP-tagged β pancreáticas e células GFP-tagged receptores expressos em células HEK 5,6. Uma peculiaridade pouco de fura-vermelho é que a sua intensidade de fluorescência a 650 nm diminui uma vez que o indicador se liga de cálcio 7. Assim, a fluorescência de neurónios de repouso com baixa concentração de Ca + 2 tem intensidade relativamente alta. Note-se, que os outros vermelhos Ca 2 + indicadoras de corantes existem ou estão sendo desenvolvidos atualmente, que poderia dar melhores resultados ou melhores em neurônios e áreas diferentes do cérebro.
1. Preparação da solução de gel de agarose e
Nome do reagente | Abreviatura | Mol. peso | Conc. | Companhia | Gato. N ° |
Cloreto de sódio | NaCl | 58,44 g / mol | 120 mM | VWR | 27810 |
Sódio | NaHCO3 | 84,01 g / mol | 25 mM | Merck | 106329 |
Cloreto de potássio | KCl | 74,55 g / mol | 5 mM | Merck | 104936 |
BES * | C 6 H 15 NO S 5 | 213,25 g / mol | 5 mM | Sigma | 14853 |
Sulfato de magnésio, anidro | MgSO4 | 120,37 g / mol | 1 mM | Sigma | M7506 |
Di-hidrato de cloreto de cálcio | CaCl * 2H 2 O | 147,02 g / mol | 1 mM | Merck | 102382 |
D monohidrato de (+)-Glucose | C 6 H 12 O 8 * H 2 O | 198,17 g / mol | 10 mM | Merck | 108342 |
*N, N-Bis (2-hidroxietil)-2-ácido aminoethansulfonic
2. Dissecção do cérebro do rato
Certifique-se de que todos os procedimentos experimentais em animais são realizados de acordo com as diretrizes estabelecidas pelas comissões de protecção dos animais das respectivas instituições.
3. Corte coronal Seções hipotalâmica do cérebro do rato
4. Preparação do Indicador de Ca 2 + da solução corante
Um passo crítico em neurónios de carga permanece muitas vezes a saúde das células que depende da quantidade de danos induzidos pela ea velocidade deo procedimento de dissecção. Outro passo essencial parece ser a utilização de Pluronic F-127 fresco solução (ver 4.1). Ele tem sido recomendada para tornar esta solução no laboratório e não utilizar uma solução de premade de um fornecedor. Dependendo da temperatura, a humidade e a vida de prateleira do Pluronic F-127, solução observou-se a degradação dos neurónios olfactivos e cérebro durante o Ca 2 + carregamento procedimento.
5. Microscopia e Análise
Neste protocolo, a intensidade de fluorescência de GFP, a qual identifica a célula de interesse, e do Ca 2 + corante indicador será medido simultaneamente em fatias de cérebro. Assim, o microscópio confocal deve ser equipado com o laser correcta, os filtros e os dois tubos fotomultiplicadores para recolher o emissi doisem sinais. GFP e a alteração na intensidade da fluorescência da fura-vermelho pode ser medida utilizando um comprimento de onda de excitação único de 488 nm. Emissão de fluorescência a partir de fluoróforos podem ser recolhidas utilizando um filtro 522/DF35 nm para GFP e um filtro de passagem longa para comprimentos de onda superiores a 600 nm para o fura-vermelho.
Ca 2 + os sinais podem ser apresentadas como unidades de fluorescência arbitrárias ou como valores (Af / F) da mudança relativa na intensidade de fluorescência (Af) normalizados para a linha de base de fluorescência (F). Este procedimento resulta em uma deflexão negativa quando os intracelulares de Ca 2 + aumenta de concentração utilizando fura-vermelho como o corante indicador de Ca 2 +. Para facilitar a interpretação dos resultados, recomenda-se multiplicando os valores Af / F com -1 a obter sinais de fluorescência positiva para apresentar um aumento no Ca 2 + (Figura 4C).
Para comparar os resultados entre os neurônios a amplitude e frequência da Ca 2 + sinais são geralmente analisadas. No entanto, alguns sinais de Ca 2 + não ocorrer com um período regular ou amplitudes comparáveis. Alguns sinais pode ser fortemente influenciado por processos estocásticos dentro da célula. Assim, para se quantificar a alteração total no Ca 2 + em uma determinada célula e para permitir a comparação das respostas de Ca 2 + entre os neurónios em diferentes regiões do cérebro, a análise da área sob a curva (AUC) é mais adequada. Esta medida para a quantidade de Ca 2 + engloba qualquer Ca 2 + inicial fases transitórias, segundo elevados e sustentados de Ca 2 + respostas e oscilações. Neste caso, o cuidado deve ser tomado para analisar o mesmo período de tempo para permitir a comparação entre os neurónios.
6. Resultados representativos
Para iniciar a caracterização gonadotrofina receptor do hormônio liberador (GnRHR) expressando neurônios no hipotálamo que uso de camundongos transgênicos que expressam GFP após Cre mediada exciSion em GnRHR expressando neurônios 4,11. Neurônios fluorescentes GFP foram identificados em várias áreas do cérebro, incluindo o hipotálamo. Para investigar as propriedades fisiológicas desses neurónios GnRHR, primeiro gravado Ca 2 + em fatias hipotalâmicas sinais utilizando um microscópio confocal. Em primeiro lugar, foi obtida a partir de fatias de cérebro coronais estes ratos usando o protocolo acima descrito. Figura 1 ilustra a necessidade de ferramentas, materiais e passos para a excisão de um cérebro de rato. As fatias de cérebro hipotalâmicos coronais foram cortadas (Figura 2) e, em seguida, carregada de acordo com as etapas do ponto 4 do protocolo. Fatia cerebral único da área apropriada são colocados numa câmara de registo, fixada com um harpa (Figura 3) e, em seguida, fotografada utilizando um microscópio confocal (ver passos 5,1-5,9). A Figura 4 mostra um exemplo de dois individuais fatias cerebrais coronais de identificação único GnRHR-τGFP corpos celulares, a fluorescência em repouso após loading a fatia de cérebro com fura-red/AM e a imagem mesclada confocal indicando que o neurónio GFP tinham tomado fura-vermelho suficientemente para permitir que a investigação do estímulo induzido por Ca 2 + os sinais nessas células. Usando nosso protocolo inicialmente testado se os neurônios utilizam GnRHR semelhantes Ca 2 + para a detecção de sinais de estímulo em diferentes áreas do hipotálamo em resposta à ativação direta com GnRH (Figura 4E). No entanto, estes sinais diferem na sua forma de onda de acordo com a força do estímulo e 4 área do cérebro. Para quantificar a alteração na dinâmica das duas respostas de Ca +, a área-sob-a-curva (AUC) pode ser calculado como uma medida para o aumento do Ca 2 + intracelular (Figura 4E) 4. Estudos estão em andamento para investigar a base molecular subjacente aos Ca 2 + e ondas oscilações, sua dependência de sexo e status hormonal do animal, e se eles podem ser moduladapor outros estímulos naturais.
Figura 1. Ferramentas de material, e as etapas para extirpar um cérebro de camundongo. A. Ferramentas e materiais utilizados para dissecação do cérebro: 1, Loctite Super Bonder 406, 2, espátula colher micro, 3, lâmina de barbear única aresta, 4, tesoura pequena mola e médias empresas; 5, pinças contundentes, 6, tesouras, 7, placa de petri contendo agar gel bloco, 8, placa de base para montagem no cérebro micrótomo. BF. Imagens de alguns passos a serem descritos no ponto 2 do protocolo. B. A fotografia de uma cabeça de rato, indicando a posição de corte do couro cabeludo (linha vermelha) e setas (laranja) indicando a direção a pele deve ser puxado para fora do osso (ver passo 2.4). C. Fotografia da cabeça de rato depois que a pele é puxada para fora mostrando as estruturas ósseas (ver passo 2.4). Direcção de corte da tesoura e da direcção para a ruptura aberta do crânio com a pinça sem corte é indicado tanto com o pretotracejada setas ou cinza setas largas, respectivamente. D. Fotografia do cérebro do rato depois de eliminar as estruturas ósseas diferentes (veja o passo 2,5-2,7). E. Fotografia da remoção do cérebro ainda ligado ao crânio através dos nervos cranianos. F. A fotografia de um cérebro de camundongo relativamente intacta.
Figura 2. Coronais corte de seções hipotálamo do cérebro do rato. A. Fotografar que indica a posição da lâmina da navalha único para eliminar o cerebelo (ver passo 3.1). B. Posição do bloco de gel de agar em relação ao cérebro colado na placa de base do micrótomo (ver passo 3.2). C. corte da fatia cerebral coronal (note aqui a localização do cérebro e posições gel bloco em relação à lâmina de corte do micrótomo; veja o passo 3.4.). d, dorsal; v, ventral.
Figura 3. Fatia cerebral posicionado na câmara de gravação. A, B. Visão geral (A) e uma ampliação maior (B) de um Instruments RC-27 Warner câmara de registo aberto banho dando amplo acesso a áreas do hipotálamo da fatia cerebral coronal (ver passo 5.1). Harpa de metal em forma de U C. contendo disposições paralelas de fios de nylon, que detêm a fatia na posição na câmara de gravação (veja o passo 5.2).
Figura 4. Ca 2 + sinais em neurônios τGFP de fatias de cérebro de rato. Hipotalâmicos AD. Identificação de um neurónio GFP e aquisição simultânea da fluorescência fura-vermelho em fatias de cérebro de rato coronais. A. imagem confocal de uma fatia do cérebro coronal identificar GnRHR-τGFP neurônios (verde). B. sinal relativamente uniforme de fluorescência (vermelho) de a área do cérebro mostra a observada após o carregamento de uma fatia do cérebro com fura-red/AM. C. Merged imagem mostrando a neunios descrito em A carregada com o Ca 2 + corante indicador (amarelada). Limites da GFP neurónio somata são indicadas em linhas tracejadas brancas, ao passo que exemplos de dois somata não-GFP (setas) são indicadas em linhas a cinzento. D. Exemplo de uma GFP e GFP não-neuronal com maiores quantidades de fluorescência vermelha em comparação com o fundo. E. Exemplos de estímulo somático induzida pelo Ca 2 + respostas individuais GFP-tagged neurônios em diferentes áreas do cérebro (hipotálamo Pe núcleo periventricular, hipotálamo, DM dorsomedial; Arc, núcleo arqueado). Área-sob-a-curva (AUC) é representada pela área vermelha. O distinto de Ca 2 + os sinais entre os neurónios que expressam GnRHR de núcleos hipotalâmicos diferentes podem ser comparados utilizando a AUC como uma estimativa para a variação total de Ca2 + numa célula de dados durante o mesmo período. Desenhos esquemáticos e F. diagrama indicando a localização dos neurónios GFP-tagged analisados no painel superior AE:. Localização de um coronal do cérebro sexão contendo regiões do cérebro hipotalâmicos (linha vermelha) médio e inferior do painel:. Desenho esquemático de uma fatia do cérebro (meio) e de ampliação de sua área vermelha em caixa (painel inferior) com pontos vermelhos indicando a posição aproximada dos neurônios registrados GFP-marcadas a partir o Pe, DM e Arc mostra a E; área preta no esquema painel inferior: 3 º ventrículo. Menores dois diagramas são adaptadas de Paxinos e Franklin 12. Número canto inferior esquerdo indica a distância (mm) de Bregma.
Uma questão importante em neurociência é compreender como o cérebro processa a informação social. A principal fonte de informações necessárias para o reconhecimento social é codificada por sinais olfativos ou pheromonal. A detecção destes sinais por populações neuronais no nariz e ao reconhecimento dos sinais no cérebro, especialmente o hipotálamo, desempenham um papel fundamental em muitos processos sociais e de hormonas e de outros factores de influência neuroendócrinos 13-16. Um obstácul...
Não há conflitos de interesse declarados.
Agradecemos aos nossos colegas que participaram do trabalho aqui resumidas. Este trabalho foi financiado por doações do Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 894), "análise integrativa do olfato" o DFG Schwerpunktprogramm 1392 e pela Fundação Volkswagen (TLZ). TLZ é professor Lichtenberg da Fundação Volkswagen.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome | Companhia | Gato. N ° | |
Agar | Sigma | A1296 | |
Fura-red/AM | Invitrogen | F-3021 | |
Pluronic F-127 | Sigma | P2443 | |
Dimetilsulfóxido | Fisher Scientific | BP231 | |
Vibratório-Blade Microtome Hyrax V 50 | Zeiss | 9770170 | |
Dispositivo de arrefecimento CU 65 para Micrótomo Hyrax V 50 | Zeiss | 9920120 | |
O 2 / CO 2 Incubadora, CB210-UL | Encadernador | 0019389 | |
Super cola, Loctite 406TM | Henckel | 142580 | |
Espátulas duplas, forma colher | Bochem | 3182 | |
Espátulas Microspoon, forma colher | Bochem | 3344 | |
Tesoura de mola, Moria-Vannas-Wolff - Lâminas 7 milímetros | Belas Science Tools | 15370-52 | |
Tesoura de mola, Vannas - Lâminas 3 milímetros | Belas Science Tools | 15000-00 | |
Wagner Tesoura | Belas Science Tools | 14071-12 | |
Médico Fórceps, 7b Dumont | Belas Science Tools | 11270-20 | |
Câmara de banho grande retangular Aberto (RC-27) | Warner Instruments | 64-0238 | |
Radiance BioRad Confocal Microscope 2100 | Zeiss | nd |
There was a typo in the abstract of Imaging Calcium Responses in GFP-tagged Neurons of Hypothalamic Mouse Brain Slices.
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