Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
В этой статье описывается рабочего протокола к фото дендритных шипиков от нейронов гиппокампа в пробирке с использованием структурированного подсветки микроскопия (SIM). Супер-разрешение микроскопии с использованием SIM предоставляет разрешение изображения существенно за световой дифракционного предела во всех трех пространственных измерениях, позволяя визуализацию отдельных дендритных шипиков с улучшенной подробно.
Дендритные шипы выступы, возникшие в результате дендрита нейрона и представляют собой первичные постсинаптические целей возбуждающим сигналам в головном мозге. Технологические достижения определили эти структуры в качестве ключевых элементов в связи нейронов и синаптической пластичности. Количественный анализ позвоночника морфологии с использованием световой микроскопии остается существенной проблемой из-за технических ограничений, связанных с внутренней предела рефракции света. Дендритные шипы могут быть легко идентифицированы с помощью конфокальной лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии. Однако измерение тонкие изменения в форме и размеру шипами трудно, потому что позвоночник размеры, отличные от длины, как правило, меньше, чем при обычном оптическом разрешении, установленного теоретического предела разрешения световой микроскопии в 200 нм.
Несколько современные методы суперразрешением были использованы для изображения клеточных структур, меньших 200 нм, в том числе дендритных шипиков. ТHESE методы основаны на классических операций дальнего поля и, следовательно, позволяют использовать существующие методы подготовки образца и имиджу за пределами поверхности образца. Описанный здесь является рабочим протокол применять суперразрешения структурированы освещения микроскопии (SIM) в визуализации дендритных шипиков в первичных гиппокампа культур нейронных. Возможные применения SIM пересекаются с конфокальной микроскопии. Тем не менее, две технологии представляют различные применения. SIM предлагает более высокую эффективную боковую разрешение, в то время как конфокальной микроскопии, в связи с использованием физического обскуры, приводит к усовершенствованию разрешения за счет удаления вне фокуса света. В этом протоколе, первичные нейроны культивировали на покровных стеклах с использованием стандартного протокола, трансфицированных ДНК-плазмиды, кодирующие флуоресцентные белки и отображаемого использованием SIM. Весь протокол, описанный здесь занимает около 2 недель, потому дендритных шипиков изображаются после 16-17 дней в пробирке, когдадендритных развития является оптимальным. После завершения протокола, дендритных шипиков может быть восстановлена в 3D от серии SIM стеки использованием специализированного программного обеспечения.
Дендритных позвоночника небольшой выступ мембраны нейрона. Эта характеристика структура специализируется на обычно получают входной сигнал от одного синапса и представляет собой физическую площадь контакта между двумя нейронами. Большинство функционально зрелые дендритные шипики состоят из шарового наконечника, называемая головой и тонкой шеей, которая соединяет головку с дендритных вала. Тем не менее, шипы не являются статичными и активно двигаться и изменить свою морфологию непрерывно даже во взрослом мозге 2. В течение 2-недельного периода времени, крысы первичных культурах гиппокампа нейронов, полученные с конца эмбриона или раннем послеродовом время разработки сложных дендритных беседки с многочисленными мембранных выступов, которые развиваются с начала filipodia чтобы шиповидных структур 3. На основе этого динамического поведения и других характеристик, дендритных шипиков, как полагают, обеспечивают анатомическую субстрат для хранения памяти и синаптической 4,5 передачи.
Учитывая йэ важная роль, что дендритные размер позвоночника и форма уже в синаптической функции, важно измерять их параметры точно. Шипы варьировать от около 200 до 2000 нанометров в длину и могут быть легко идентифицированы с помощью конфокальной лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии. Тем не менее, позвоночника размеры, отличные от длины, как правило, ниже разрешение обычных оптических систем ", теоретически, установленного дифракции около 200 нанометров 6. Эти разрешающей способности недостаточны для работы с изображениями тонкости, такие как ширина позвоночника шеи и головы. Большая работа была посвящена решить эту проблему и многие относительно новые методы микроскопии сверхвысокого разрешения предоставили существенный прогресс. В частности, можно добиться разрешения за пределы классического предела, не отказываясь любой свет выбросов с помощью боков структурированный освещения микроскопии (SIM) в широкоэкранном поля, не-конфокальной микроскопии 7-10. Используя эту технику в сочетании с не-Lineaметоды микроскопии г, теоретически можно улучшить боковую разрешение оптического микроскопа неограниченным коэффициентом 11. Тем не менее, в большинстве экспериментальных условиях, SIM позволяет превзойти предел разрешения в двух 1. Другие супер-разрешением методы оптической микроскопии, такие как Вынужденное истощение выбросов (STED) микроскопии 12 и фото-активации локализации микроскопии (PALM) 12 были применены к визуализации дендритных шипиков. Локализация на основе методов, таких как PALM требуют очень большого количества необработанных изображений для достижения супер-разрешения и поэтому ограничены в скорости. С другой стороны, STED может достичь высокую скорость обработки изображений, хотя при относительно низких фотоотсчетов и небольших полей зрения, которые не могут быть в случае SIM 13.
В этой статье цель заключается в предоставлении рабочего протокола для изображения дендритных шипиков от крыс первичных нейронов гиппокампа, культивируемых в пробирке , используя SIM-карту. Протокол состоит из двух различимых этапов: начальная одного состоящий из создания, развития, трансфекции и иммуногистохимии крысы первичных гиппокампа культур нейронных и поздней фазе, посвященной попробовать изображений.
Все экспериментальные процедуры с участием животных были оптимизированы, чтобы уменьшить страдания животных и были одобрены Комиссией по экспериментов на животных, Университет Амстердама, DEC протокола # DED204 и DED250.
1. Покровные Подготовка
2. Покровные Покрытие
Процедура покровное покрытие способствует нейронов привязанность к поверхности стекла и дендритов 14.
3. Удаление Мозги от E16-E19 Rat эмбрионов
4. Рассечение гиппокампов
Это очень важно, что рассечение делается как можно быстрее в стерильных условиях, чтобы обеспечить жизнеспособность клеток. Держите образцы холодного на льду.
5. Для диссоциации клеток и покрытия
6. Гиппокампа крысы Первичная Нейрон Трансфекцию помощью Lipofectamine
На DIV 14-15 нейроны трансфецировали используя следующий протокол:
7. Иммуноокрашивание и Монтаж гиппокампа крысы первичных нейронов
Для улучшения интенсивности флуоресценции в трансфицированных клеток, выполнить протокол Иммуноокрашивание улучшения обнаружения GFP 48 часа после трансфекции.
8. Дендритных позвоночника изображений с помощью Структура подсветки микроскопия
Дендритные позвоночника изображений с использованием системы SIM описано в материалах имеет боковую разрешение (XY) значение приблизительно 85-110 нм и величину осевой (Z) разрешение между 200 - 250 нм, что обеспечивает коэффициент 2 раза улучшением по сравнению с разрешением широкого поля микроскопии.
ПРИМЕЧАНИЕ: дендритных позвоночника визуализации с использованием SIM делается обычно через 2 дня после шага 7,22, но можно было бы сделать до 3 недель позже, если образцы хранятся в темноте и в контролируемой температуре 22 - 23 ° С.
Описанный здесь представляет собой стандартизированный рабочий протокол для работы с изображениями дендритных шипиков от крыс первичных нейронов гиппокампа в пробирке с использованием SIM. Рабочий процесс протокол и его решающие этапы показаны на рисунке 1. Целом, прото?...
В этой статье рабочая протокол изображения дендритных шипиков от крыс первичных нейронов гиппокампа, культивируемых в лабораторных использованием SIM описывается. Основной метод гиппокампа нейрон культура как адаптация оригинального метода, описанного Kaech и Banker 18. Основные...
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Эта работа была финансироваться за счет VIDI числа грант H64.09.016 от Нидерландской организации научных исследований (NWO) к СПС. СПЛ благодарен доктору Сильвина А. Fratantoni за ее критические замечания и поправки на окончательный вариант рукописи. GMRDL / EMMM поддерживаются голландской технологии Foundation STW (проект 12151 и 11350), которая является частью НМП и которая частично финансируется Министерством экономики. Мы благодарим Кэтрин Китс и Питера Drent из Nikon Instruments Europe BV для помощи и поддержки. HX при поддержке Royal Dutch академии искусств и наук (грант 11CDP10) и WT выполнена при поддержке гранта Нидерландской организации научных исследований (грант 820.02.006).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fine forceps | |||
Big forceps | |||
Fine scissor | |||
Big scissor | |||
Blunt spatula | |||
Dissecting microscope with illumination | |||
Light microscope | |||
37 °C water bath | |||
Laminar flow cell culture hood | |||
High-temperature dry-oven | |||
Bunsen burner | |||
Cell culture incubator (5% CO2, 37 °C) | |||
Microcentrifuge | |||
Orbital shaker | |||
[header] | |||
Nikon structured illumination microscope setup consisting of: | |||
Nikon Eclipse Ti research inverted microscope with Perfect Focus System | |||
Nikon CFI Apo TIRF 100x oil objective lens (N.A. 1.49) | |||
4 Coherent Sapphire Lasers (458, 488, 514 and 561 nm exitation wavelength) | |||
SIM Illuminator | |||
Nikon Stage Controller | |||
MCL Nano-Drive piezo controller | |||
Nikon Intensilight C-HGFIE mercury lamp | |||
SIM Microscope Enclosure temperature control | |||
Andor EM-CCD Camera iXon DU897 | |||
PC with Microsoft Windows 7 Home Edition | |||
Nikon’s NiS Elements 6.14 SIM software package | |||
Nikon type A immersion oil |
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