Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В этом протоколе, мы обновляем последние достижения в области обработки изображений Ca 2 + Сигналы GFP с метками нейронов в мозговой ткани срезов при использовании красного флуоресцентного Са 2 + Индикатор красителя.
Despite an enormous increase in our knowledge about the mechanisms underlying the encoding of information in the brain, a central question concerning the precise molecular steps as well as the activity of specific neurons in multi-functional nuclei of brain areas such as the hypothalamus remain. This problem includes identification of the molecular components involved in the regulation of various neurohormone signal transduction cascades. Elevations of intracellular Ca2+ play an important role in regulating the sensitivity of neurons, both at the level of signal transduction and at synaptic sites.
New tools have emerged to help identify neurons in the myriad of brain neurons by expressing green fluorescent protein (GFP) under the control of a particular promoter. To monitor both spatially and temporally stimulus-induced Ca2+ responses in GFP-tagged neurons, a non-green fluorescent Ca2+ indicator dye needs to be used. In addition, confocal microscopy is a favorite method of imaging individual neurons in tissue slices due to its ability to visualize neurons in distinct planes of depth within the tissue and to limit out-of-focus fluorescence. The ratiometric Ca2+ indicator fura-2 has been used in combination with GFP-tagged neurons1. However, the dye is excited by ultraviolet (UV) light. The cost of the laser and the limited optical penetration depth of UV light hindered its use in many laboratories. Moreover, GFP fluorescence may interfere with the fura-2 signals2. Therefore, we decided to use a red fluorescent Ca2+ indicator dye. The huge Stokes shift of fura-red permits multicolor analysis of the red fluorescence in combination with GFP using a single excitation wavelength. We had previously good results using fura-red in combination with GFP-tagged olfactory neurons3. The protocols for olfactory tissue slices seemed to work equally well in hypothalamic neurons4. Fura-red based Ca2+ imaging was also successfully combined with GFP-tagged pancreatic β-cells and GFP-tagged receptors expressed in HEK cells5,6. A little quirk of fura-red is that its fluorescence intensity at 650 nm decreases once the indicator binds calcium7. Therefore, the fluorescence of resting neurons with low Ca2+ concentration has relatively high intensity. It should be noted, that other red Ca2+-indicator dyes exist or are currently being developed, that might give better or improved results in different neurons and brain areas.
1. Приготовление раствора и в агарозном геле
Название реагента | Сокращение | Мол. вес | Конц. | Компания | Кат. N ° |
Хлористый натрий | NaCl | 58,44 г / моль | 120 мМ | VWR | 27810 |
Натрия гидрокарбонат | NaHCO 3 | 84,01 г / моль | 25 мМ | Merck | 106329 |
Хлористый калий | KCl | 74,55 г / моль | 5 мМ | Merck | 104936 |
BES * | C 6 H 15 NO 5 S | 213,25 г / моль | 5 мМ | Сигма | 14853 |
Сульфат магния, безводный | MgSO 4 | 120,37 г / моль | 1 мМ | Сигма | M7506 |
Дигидрата хлорида кальция | CaCl * 2H 2 O | 147,02 г / моль | 1 мМ | Merck | 102382 |
D (+)-Глюкоза моногидрат | C 6 H 12 O 8 * H 2 O | 198,17 г / моль | 10 мМ | Merck | 108342 |
*N, N-бис (2-гидроксиэтил)-2-aminoethansulfonic кислоты
2. Препарирование мозга мыши
Пожалуйста, убедитесь, что все животные экспериментальные процедуры выполняются в соответствии с руководящими принципами, установленными животных комитетов соответствующих учреждений.
3. Нарезка Корональные гипоталамуса разделы мозга мыши
4. Подготовка Ca 2 + раствора индикатора загрузки краска
Важным шагом в загрузке нейронов остается часто на здоровье клеток, которые зависят от количества повреждений, вызванных и скоростьвскрытие процедуры. Другим важным шагом представляется использование свежих Pluronic F-127 решения (см. 4.1). Она в настоящее время рекомендуется делать это решение в лаборатории, а не использовать готовые решения от поставщика. В зависимости от температуры, влажности и шельфа жизни Pluronic F-127 решение, мы отметили ухудшение обоняния и нейронов головного мозга во время Ca 2 + процедура загрузки.
5. Микроскопии и анализа
В этом протоколе, интенсивность флуоресценции GFP, который определяет ячейку интерес, и Са 2 + индикатор краситель будет измеряться одновременно в срезах мозга. Таким образом, конфокальной микроскопии должны быть оборудованы правильный лазер, фильтры и две трубки фотоумножителя собрать два emissiна сигналы. GFP и изменение интенсивности флуоресценции фура-красный может быть измерена с помощью одной длине волны возбуждения 488 нм. Выбросы флуоресценции от флуорофоров могут собираться с помощью 522/DF35 нм фильтр для GFP и длинный фильтр для длин волн больше 600 нм для фура-красный.
Ca 2 + сигналы могут быть представлены в виде произвольных единицах флуоресценции или значения (f / F) относительного изменения интенсивности флуоресценции (ΔF), нормированная к базовому флуоресценции (F). Эта процедура приводит к отрицательным отклонением, когда внутриклеточные концентрации Са 2 + увеличивает использование фура-красные, как Ca 2 + краситель индикатор. Чтобы облегчить интерпретацию результатов, мы рекомендуем умножения f / F значений от -1 до получения положительных сигналов флуоресценции для отображения рост Ca 2 + (рис. 4в).
Для сравнения результатов между нейронами амплитуды и частоты Ca 2 + сигналы обычно анализируются. Тем не менее, некоторые Ca 2 + сигналы не происходят с регулярной период или сопоставимой амплитуды. Некоторые сигналы могут быть под сильным влиянием случайных процессов внутри клетки. Таким образом, для количественной оценки общего изменения Ca 2 + в данной клетке и дать возможность сравнения Ca 2 + ответы между нейронами в различных регионах мозга, анализ площади под кривой (AUC) является более целесообразным. Эта мера на сумму Ca 2 + включает в себя любые начальные Ca 2 + преходящее, второй фаз и устойчивый повышенный Ca 2 + ответы и колебания. В этом случае следует позаботиться, чтобы проанализировать тот же период времени для того, чтобы сравнение между нейронами.
6. Представитель Результаты
Для начала характеризующих гонадотропин-рилизинг-гормон-рецептор (GnRHR), выражающая нейронов в гипоталамусе мы использовали трансгенных мышей, экспрессирующих GFP после Cre-опосредованной возбужденияния в GnRHR-экспрессирующих нейронов 4,11. GFP флуоресцентные нейроны были обнаружены в различных областях мозга, включая гипоталамус. Для изучения физиологических свойств этих GnRHR нейронов, мы сначала записали Ca 2 + сигналы в гипоталамус ломтики помощью конфокальной микроскопии. Во-первых, мы получили корональной кусочков мозга от этих мышей с использованием описанного выше протокола. Рисунке 1 показаны необходимые инструменты, материалы и шаги для вырезания мозга мыши. Корональных гипоталамус ломтики мозга были сокращены (рис. 2), а затем загружаются в соответствии с шагами в пункте 4 протокола. Одноместный срез мозга соответствующей области помещаются в записи камеры, крепится с арфой (рис. 3), а затем отображаемого помощью конфокальной микроскопии (см. шаги 5.1-5.9). Рисунок 4 показывает пример двух отдельных корональных ломтики мозга установления единых GnRHR-τGFP клеточных тел, флуоресценции на отдых после Loadinг среза мозга с fura-red/AM и объединенный конфокальной изображения о том, что GFP нейрона заняли фура-красные достаточно включить исследование стимул-индуцированной Ca 2 + сигналов в этих клетках. Используя наши протокола мы изначально проверяли, действительно ли GnRHR нейроны используют похожие Ca 2 + сигналов для обнаружения стимула в различных областях гипоталамуса в ответ на прямой активации с ГнРГ (рис. 4E). Тем не менее, эти сигналы отличаются по своим сигнала в зависимости от силы раздражителя и 4 области мозга. Для количественной оценки изменений в динамике Ca 2 + ответы, площади под кривой (AUC) может быть рассчитана как мера для увеличения внутриклеточного Ca 2 + (рис. 4E) 4. Исследования осуществляются в настоящее время для исследования молекулярной основы, лежащие в основе Ca 2 + волн и колебаний, их зависимости от пола и гормонального статуса животных, и могут ли они быть модулированнымдругие природные раздражители.
Рисунок 1. Инструменты, материалы и шаги для вырезания мозга мыши. A. Инструменты и материалы, используемые для рассечения мозга: 1, Loctite 406 клей, 2, микро шпателем ложки, 3, одно лезвие края, 4, малый и средний ножницы весной, 5, тупой пинцет, 6, ножницы, 7, чашки Петри, содержащей агар Гель блоков, 8, базовая пластина для монтажа мозга в микротоме. BF. Изображения некоторые шаги, описанные в пункте 2 протокола. B. Фотография мышь головы с указанием позиции резки волосистой части головы (красная линия) и стрелки (оранжевый), указывающий направление кожу следует оторвалась от кости (см. п. 2.4). С фотографией мыши головой после кожи оторвался показывает костных структур (см. п. 2.4). Резка направление ножниц и направление за нарушение открытой череп с тупой пинцет указывается либо с чернымпунктирными стрелками или серые широкие стрелки, соответственно. D. Фотография мозга мышей после устранения различных костных структур (см. шаг 2,5 - 2,7). Е. Фотография вынос мозга по-прежнему подключен к черепу через черепных нервов. F. Фотография относительно неповрежденный мозг мыши.
Рисунок 2. Нарезка из корональных участков гипоталамуса головного мозга мыши. A. Сфотографируйте, указывающие положение одним лезвием бритвы края для устранения мозжечка (см. п. 3.1). В. Позиция гель агара блока по отношению к мозгу наклеиваются на плиту из микротома (см. п. 3.2). C. резки корональных срез головного мозга (отметим здесь расположение головного мозга и гель блок должности в связи с лезвием из микротома, см. шаг 3.4.). г спины, V, вентральный.
Рисунок 3. Среза мозга расположены в записи камеры., B. Обзор (А) и большим увеличением (B) из Warner Instruments RC-27 с открытой камерой запись ванна дает широкий доступ к гипоталамической области корональных срез головного мозга (см. п. 5.1). С U-образной металлической арфы содержащие параллельные массивы из нейлона темы, которые будет проводить срез в положении в записи камеры (см. п. 5.2).
Рисунок 4. Ca 2 + сигналов в τGFP нейронов гипоталамуса мыши кусочки мозга. Нашей эры. Определение GFP нейрона и одновременное приобретение фура-красной флуоресценции в корональных ломтики мозга мыши. А. конфокальной изображения корональных срез мозга выявления GnRHR-τGFP нейроны (зеленый). B. Относительно равномерное флуоресцентного сигнала (красный) области мозга показаны на наблюдалась после загрузки среза мозга с fura-red/AM. C. Объединенные изображение, показывающее нейтроновадроны изображенные на загружается с Ca 2 + индикатор красителя (желтоватый). Границы GFP нейрона somata указаны в пунктирные белые линии, в то время как примеры двух не-GFP somata (стрелки) указаны в серых линий. D. Пример GFP и не-GFP нейронов с более высоким количеством красной флуоресценции по сравнению с фоном. E. Примеры соматических стимул-индуцированной Ca 2 + ответы от отдельных GFP с метками нейронов в различных областях мозга гипоталамус (Pe, перивентрикулярной ядра, DM, дорсомедиального гипоталамуса; Arc, дугообразные ядра). Площади под кривой (AUC) изображается красной зоне. Различных Ca 2 + сигналов между GnRHR-экспрессирующих нейронов из различных ядрах гипоталамуса могут быть сравнены с использованием AUC, как оценка общего изменения Ca 2 + в данной клетке за тот же период. F. схемы и диаграммы с указанием расположения GFP с метками нейронов проанализированы в AE Верхняя панель: Местоположение. Корональной мозга сперегиба содержащие гипоталамической областях мозга (красная линия) средние и нижние панели. Схематическое изображение среза мозга (в центре) и увеличения его красной коробке область (нижняя панель) с указанием красными точками примерное положение записанных GFP с метками нейронов Пе, DM и Триумфальной показан на E; черная область в нижней панели схеме: 3-го желудочка. Нижние две диаграммы взяты из Paxinos и Франклин 12. Нижний левый угол число указывает расстояние (мм) от брегмы.
Главный вопрос в неврологии, чтобы понять, как мозг обрабатывает социальную информацию. Основным источником информации, необходимой для социального признания кодируется обонятельный или феромонов сигналов. Обнаружение этих сигналов популяций нейронов в носу и признание сигналы в мо...
Нет конфликта интересов объявлены.
Мы благодарим наших коллег, которые принимали участие в работе приведены здесь. Эта работа была поддержана грантами от Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 894), «Интегративная анализа обоняния" DFG Schwerpunktprogramm 1392 и Фондом Фольксваген (TLZ). TLZ является профессор Лихтенберг от Volkswagen Foundation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Имя | Компания | Кат. N ° | |
Агар | Сигма | A1296 | |
Fura-red/AM | Invitrogen | F-3021 | |
Pluronic F-127 | Сигма | P2443 | |
Диметилсульфоксид | Fisher Scientific | BP231 | |
Вибрационный-Blade Микротом Hyrax V 50 | Zeiss | 9770170 | |
Охлаждающее устройство CU 65 для Микротом Hyrax V 50 | Zeiss | 9920120 | |
O 2 / CO 2 инкубаторе, CB210-UL | Связующее вещество | 0019389 | |
Супер-клей, Loctite 406TM | Хенкель | 142580 | |
Двухместный шпатели, ложки форму | Bochem | 3182 | |
Microspoon шпатели, ложки форму | Bochem | 3344 | |
Весна Ножницы, Мория-Vannas-Вольфа - 7 мм Лезвия | Средства изобразительных наук | 15370-52 | |
Весна Ножницы, Vannas - 3 мм Лезвия | Средства изобразительных наук | 15000-00 | |
Вагнер ножницы | Средства изобразительных наук | 14071-12 | |
Медицинские щипцы, Дюмон 7b | Средства изобразительных наук | 11270-20 | |
Большие прямоугольные ванны с открытой камерой (RC-27) | Warner Instruments | 64-0238 | |
Конфокальный микроскоп Сияние BioRad 2100 | Zeiss | не доступно |
There was a typo in the abstract of Imaging Calcium Responses in GFP-tagged Neurons of Hypothalamic Mouse Brain Slices.
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