Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Этот протокол содержит подробные сведения по количественному синапса числа как в диссоциированных нейронов культуры и в мозгу разделы, используя иммуноцитохимия. Использование купе-специфические антитела, мы обозначаем пресинаптических терминалах, а также участки постсинаптических специализации. Мы определяем синапсов как точки колокализации между сигналы, генерируемые этими маркерами.
Одним из наиболее важных целей в области неврологии, чтобы понять молекулярные сигналы, которые поручить ранних этапах формирование синапса. Как таковое оно стало необходимым разработать объективные подходы к количественной оценки изменений в синаптических соединений. Начиная от образца фиксации, этот протокол содержит подробные сведения по количественному синапса числа как в диссоциированных нейронов культуры и в мозгу разделы, используя иммуноцитохимия. Использование купе-специфические антитела, мы обозначаем пресинаптических терминалах, а также участки постсинаптических специализации. Мы определяем синапсов как точки колокализации между сигналы, генерируемые этими маркерами. Число этих colocalizations является количественно, используя подключение Puncta Analyzer (написаны Бари Уорк, предоставляются по запросу, c.eroglu @ cellbio.duke.edu) в рамках программной платформы анализа ImageJ. Синапс анализа, описанного в этом протоколе могут быть применены к любой нейронной подготовки ткани или культуры, для которых селективное пре-и постсинаптического маркеров. Этот анализ синапса является ценным инструментом, который может быть широко использован в изучении синаптических развития.
Решения по подготовке:
Подготовка нейронных культур:
Протокол, описанный здесь, применимы к любой первичный нейронных культур, выращенных на 12 мм стекла покровные (Карл Гехт, № О, Cat No:. 99010) в 24-луночных планшетах (Falcon, 35-3047). Например, в нашей лаборатории культуры крысы ганглиозных клеток сетчатки (РСК) очищается от крыс сетчатки собран с С-5-7 1,2 животных. Клетки, выращенные на покровных стекла покрытые поли-D-лизина (Sigma, Cat No:. P6407) (. Cultrex, Cat No: 3400-010-01) и мышь ламинин. Мы используем эту культуру подготовки в несколько различных способов для наших синапса анализа. Один манипуляций, которые мы выполняем предполагает культивирование РГК либо в наличии или отсутствии астроцитов, выделяемые synaptogenic факторов. Кроме того, мы также используем эти различные условия лечения в экспериментах, где РГК были трансфекции с гиперэкспрессией белка интересов. В последнем случае, мы сотрудничаем трансфекции клеток с ячейки метки (например, GFP или tdTomato). Эти различные экспериментальные подходы влияют на один выполняет определенные шаги синапса анализа, который мы прояснить ниже.
1. Крепление диссоциированных Очищенная РГК
2. Блокировка Неспецифические сайты связывания на РГК
3. Применение Первичная Решение антител
4. Применение вторичных Решение антител
5. Монтаж Покровные
6. Изображений
Для обработки изображений, флуоресцентный микроскоп оснащен камерой способны запечатлевать снимки с 4-х различных каналов необходимо, чтобы иметь возможность изображения как синаптических маркеров, мобильный заполнить и ядер (DAPI / опционально). Клетки должны быть отображены использовании 63x нефти погружения цели. Мы образ с помощью Zeiss AxioImager флуоресцентный микроскоп с Zeiss План-Apochromat 63x/1.4 Нефть DIC ∞ / 0,17 цели.
7. Анализ изображения и сотрудничеству локализованных Puncta Количественное
МОЗГ РАЗДЕЛЫ:
Синапс анализа может быть применена к cryosections от мозга, и к любой другой системе нервной ткани (например, спинного мозга или сетчатки), при условии, что нет подходящих пре-и постсинаптического маркером пара (с антителами, которые хорошо работают в секциях), которые могут быть использованы для идентификации синапсов вы хотите определить. Синапс анализ может выявить временные регулирования формирование синапса в той или иной области мозга и могут количественно воздействие на синаптические связи в трансгенных животных или образец, который был изменен в некоторых других моды.
1. Сбор ткани мозга от мышей
Все животные процедур должно быть сделано в соответствии с протоколами IACUC животного.
2. Фиксация
3. Встраивание / Cryosectioning
4. Блокировка Разделы
5. Применение первичных антител
6. Применение вторичных антител
7. Монтаж
8. Изображений
ВАЖНО: конфокальной микроскопии, по крайней мере 3 канала необходима для визуализации описаны здесь. Мы изображение на Leica SP5 лазерной сканирующей конфокальной микроскопии использовании 63x целью погружения на нефть.
9. Изображение Количественное
Ключи к успеху:
Очищенная РГК:
Мозг форумов:
Представитель Результаты:
Синапс анализа, описанного выше, предназначены для улавливания изменений в синаптических связей в пробирке и в естественных условиях. В нашей лаборатории мы используем синапса анализ, чтобы определить влияние либо один или несколько астроцитов, выделяемых молекул на формирование синапса. Мы обычно выполнения этой синапса анализа на очищенных РГК, что мы культура в пробирке.
Хорошо описывается влияние хронического применения астроцитов с кондиционером СМИ (ACM) в очищенной РГК культур несколько раз увеличить количество синапсов, которые образуются между РГК 3,4,5,6. Рисунок 1А и 1В показывают представитель образы untransfected очищенной РГК обрабатывали либо базальных питательной среды или с ACM. После окрашивания для возбуждающих пре-и постсинаптического маркеры, ACM-индуцированный рост сynapse формирование качественно очевидно (рис. 1А, 1Б). Действительно, этот вывод был подтвержден ряд исследований, которые использовали электрофизиологии, чтобы показать, что ACM-индуцированной синапсы являются функциональными и электронной микроскопии, чтобы показать, что синапсы ultrastructurally нормальной 3,4,6. Другая работа в нашей лаборатории выявила субъединицы кальциевых каналов α2δ-1 в качестве нейронов рецепторов для сильно synaptogenic астроцитов, выделяемые молекулы, тромбоспондин 3. Здесь мы включаем результаты эксперимента в очищенной РГК, которая была выполнена для определения повышение уровня α2δ-1 еще более усиливает ACM-индуцированной формирование синапса (рис. 3).
РГК были cotransfected либо пустой вектор или построить кодирования α2δ-1 с отдельным построить кодирования tdTomato через 5 дней в пробирке (DIV5). После хронического лечения либо ACM или GM, РГК были фиксировали и окрашивали по DIV 11. После immunolabeling пре-и постсинаптических маркеров возбуждающих синапсов мы видим качественно очевидным увеличение числа синапсов в очищенной РГК выражения либо пустой вектор (pcDNA3.1) или α2δ-1 (рис 1C, 1D). Мы количественно synaptogenic влияние ACM использованием Puncta анализатор для подсчета числа синапсов (рис. 2) не менее 15 нейроны от каждого условия. Образец такого размера позволяет вычислить среднее число синапсов в нейроне и найти статистически значимым, ~ 10-кратное увеличение в синапсах образована ACM обработанных нейронов, которые выражают пустой вектор (рис. 3, серые полосы). Кроме того, мы покажем, что гиперэкспрессия α2δ-1 приводит к значительному потенцирование ACM-индуцированной формирование синапса (~ 20 раз. Рис. 3, черные полосы).
В дополнение к культурным нейронов, мы можем количественно синаптической плотности в различных регионах мозга с помощью этой техники. Верхний бугорок является структура мозга, которая получает retinocollicular прогнозы, происходящих из РГК в сетчатке 7,8,9. За постнатального развития, число возбуждающих синапсов образована РГК на свои цели в верхний бугорок резко возрастает с P7 на P21 7,8,9.
Используя наши количественного технику, мы покажем, что число retinocollicular синапсы образуются в верхнем бугорке увеличивается от P7 на P14. Чтобы сделать это, мы количественно синаптической плотности при P7 и снова на P14. Мы пятно верхний бугорок для PSD-95 (постсинаптические) и для VGlut2 (пресинаптических маркеров специфичных для RGC синапсов в верхний бугорок). Внешний синаптической области верхний бугорок был образ (рис 4а) и со-локализованы VGlut2/PSD-95 синапсы были количественно (рис. 4В, 4С), по крайней мере 3 секции на одно животное и, по крайней мере 3 животных в момент времени. Количественная оценка полученных данных ясно показывает, в течение трех раз значительный рост числа синапсов между P7 и P14. Эти результаты согласуются с ранее опубликованными выводами использованием электронной микроскопии (рис. 4Д) 9.
В заключение, метод количественного числа синапсов мы описываем здесь является полезным инструментом для определения числа синапсов и плотность в культуре и в нервной ткани, что позволяет нам изучать последствия манипулирования формирование синапса в пробирке или в естественных условиях.
Рисунок 1: представитель синаптических окрашивания в очищенной РГК. (А и Б) 3 дня в пробирке (DIV) РГК культивировали либо в () базальной питательной среды (GM) или (б) про-synaptogenic мыши астроцитов кондиционированной среде (ACM) для 6 дополнительных дней. Затем клетки помечены для фагота (пресинаптических, красный) и Гомер (постсинаптические, зеленый). Мышь ACM сильно стимулирует формирование синапса между РГК, как это определено увеличение числа совместных локализованных фагота и Гомер puncta. (С и D) 5DIV РГК были трансфицированных плазмидой с гиперэкспрессией субъединицу кальциевых каналов α2δ-1. Трансфицированных клеток были идентифицированы с tdTomato заполнить ячейки (синий) и были витражи для пресинаптических synapsin маркер и постсинаптических Гомер маркером. Стрелки указывают синапсов. Шкала бар составляет 20 мкм.
Рисунок 2:. Количественная оценка синапса номер с помощью анализатора Puncta На рисунке вы видите пример (а) исходное изображение очищенного ганглиозных клеток сетчатки гиперэкспрессией рецепторов тромбоспондин α2δ-1 и окрашивается для пресинаптических synapsin маркер и постсинаптических Гомер маркером. (Б) изображений, соответствующих масках созданных в каждом канале, при анализе puncta в Puncta Analyzer. (С) Puncta Analzyer будет создавать изображения, такие как показано здесь, в которой puncta обозначены мелкими черными точками (вставка). Кроме того, шош есть (г) численного вывода приложение, в котором puncta номер вместе с несколькими другими параметрами приведены в текстовой / числовой форме (жирный текст, добавленный для выразительности).
Рисунок 3:. Представитель результат для анализа синапса На рисунке вы видите synaptogenic эффект хронического лечения РГК с астроцитов с кондиционером СМИ (ACM) в трансфицированных РГК выражения либо пустой вектор (pcDNA3.1, серые полосы) или рецептор тромбоспондин α2δ-1 . Планки погрешностей представляют SEM. GM Медиа = рост. ACM = (Крыса) астроцитов Contitioned Media.
Рисунок 4:. Количественная оценка синаптической плотности в мыши верхний бугорок () Для определения развития изменений в число синапсов глутаматергической установленном РГК на превосходной цели холмов в грызун мозг, мы окрашенных cryosections из мозга мышей с антителами против пресинаптических Маркер VGlut2 (зеленый) и постсинаптические маркер, PSD-95, (красный). Мы отображаемого внешние 150 х 150 мкм область мыши верхний бугорок (SC), соответствующей области синапсов мишенью для РГК с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии. Z-Stack для каждого раздела SC была собрана для общей глубиной 5 мкм (15 х 0,33 мкм оптического разделы). Максимальная прогнозы изображение (ПОМ) были получены для группы из 3 последовательных оптических срезов уступая 5 ПОМ / секции каждая из которых представляет 1 мкм глубины. Ниже показан представителю MIP взяты из верхний бугорок на P14 мыши WT. Пресинаптических маркер, VGlut2, показана на зеленый и постсинаптических маркер, PSD-95, отображается красным цветом. (С) Цифровое продукции, произведенной Analyzer Puncta. (Г) Количественный анализ числа синапсов, по крайней мере 3 секции на животное с 3 животных в момент времени (погрешности представляют SEM). Шкала бар, составляет 50 мкм.
Синапс анализа, описанного выше, основана в контексте наших экспериментальных целей, в которых мы ориентируемся в основном на возбуждающие проекции РГК, либо в очищенной культуры или в мозге разделе. Мы предоставили ссылку таблица с перечнем антитела, которые хорошо работают для марки...
Анализатор Puncta Плагин для изображения J была написана Барри Уорк (текущий адрес: Physion Consulting) в лаборатории А. Бен Баррес (Стэнфордский университет).
Финансирования;
Name | Company | Catalog Number | Comments | |||||
Антиген | Вид | Моноклональные / Поликлональные | Продавец | Номер в каталоге | Разбавление | Работы в области культуры | Работает в разделах | |
Пресинаптического | Synapsin | Кролик | Поликлональные | Synaptic системы | 106004 | 1:750 | У | Н. Д. |
Synapsin | Мышь | Моноклональный | Synaptic системы | 106001 | 1:500 | У | У | |
Фагот | Мышь | Моноклональный | Анализ образцов | VAM-PS003F | 1:500 | У | У | |
Фагот | Морская свинка | Поликлональные | Synaptic системы | 141004 | 1:1000 | У | Н. Д. | |
Synaptotagmin 1 | Кролик | Поликлональные | Synaptic системы | 105002 | 1:750 | У | N | |
Synaptobrevin 2 (C1.69.1) | Мышь | Моноклональный | Synaptic системы | 104211 | 1:500 | У | У | |
Synaptophysin (C1.7.2) | Мышь | Моноклональный | Synaptic системы | 101011 | 1:500 | У | У | |
VGlut1 | Мышь | Моноклональный | Millipore | MAB5502 | 1:2500 | N | У | |
VGlut1 | Морская свинка | Поликлональные | Millipore | AB5905 | 1:2500 | N | У | |
VGlut2 | Морская свинка | Поликлональные | Millipore | AB2251 | 1:2500 | N | У | |
Постсинаптические | PSD-95 (6G6-1C9 клон) | Мышь | Моноклональный | Affinity Био Реагенты | MA1-045 | 1:750 | У | N |
PSD-95 | Кролик | Поликлональные | Zymed | 51-6900 | 1:500 | N | У | |
Почтовый голубь | Мышь | Моноклональный | Synaptic системы | 160011 | 1:500 | У | Н. Д. | |
Почтовый голубь | Крыса | Поликлональные | Millipore | AB5875 | 1:500 | У | У | |
Gephyrin | Кролик | Поликлональные | Synaptic системы | 147003 | 1:500 | У | У | |
Gephyrin | Мышь | Моноклональный | Synaptic системы | 147 | 1:200 | У | У |
Таблица 1: Список примеров хорошей пре-и постсинаптического маркеры, которые мы успешно использовали в нашей синапса анализа. Имейте в виду, что это не исчерпывающий список всех доступных маркеров. Y = Да, N = Нет, ND = не определена.
Реагент | Компания | Кат. Нет. |
PBS | Invitrogen | 20012-027 |
поли-D-лизина | Сигма | P6407 |
Ламинин | Cultrex | 3400-010-01 |
Тритон Х-100 | Roche Diagnostics Gmbh | 9002-93-1 |
Нормальная сыворотки козьего | Гибко | 16210 |
VectaShield с DAPI | Vector Laboratories | H-1200 |
Октябрь | Ткань-Tek | 4583 |
Трис-Base (50 мМ) | Рыболов | BP152-5 |
Бычьего сывороточного альбумина | Сигма | A2153 |
L-лизина | Сигма | L-1137 |
16% PFA решение | Электронная микроскопия наук | 15711 |
Гранулированный PFA | Электронная микроскопия наук | 19210 |
24-луночных культуры пластины | Сокол | 35-3047 |
Антимышиного Alexa конъюгированных антител | Invitrogen | --- |
Снабжение | Компания | Кат. Нет. |
12мм, № 0 стекла покровные | Карл Гехт Gmbh | 1105209 |
№ 1.5 покровное стекло (для срезов) | VWR Научные | 48393241 |
Стекло слайдов | VWR Научные | 48311-703 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены