Name: examination of synaptic vesicle recycling using fm dyes during evoked, spontaneous, and miniature synaptic activities
Uploaded: 2014-03-31T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Examination of Synaptic Vesicle Recycling Using FM Dyes During Evoked, Spontaneous, and Miniature Synaptic Activities at JoVE.com

المؤلفين أشكر أعضاء المختبر Harata لإجراء مناقشات مفيدة في جميع أنحاء تنفيذ هذا العمل. وقد تم تمويل هذا العمل من المنح المقدمة من جمعية القلب الأمريكية، ومؤسسة البحوث الطبية خلل التوتر، وإدوارد مالينكرودت، ومؤسسة الابن، المؤسسة الوطنية للعلوم، ومؤسسة وايت هول لNCH

1. الثقافة الأولية من الخلايا العصبية من الدماغ الثدييات تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوان أجريت في هذه الدراسة من قبل اللجنة المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام جامعة ولاية ايوا. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction...

وصفناها بروتوكولات لتلطيخ وdestaining الحويصلات متشابك استجابة للأثار، والنشاط متشابك عفوية ومصغرة، وللتصوير خلال المرحلة destaining. بالإضافة إلى البروتوكولات القائمة، أدرجنا بروتوكول جديد لمراقبة destaining FM على أساس النشاط متشابك مصغرة. باستخدام هذه البروتوكولات، حددنا سا...

وظيفة الحويصلات متشابك هو من العوامل الهامة للانتقال متشابك. هذه الحويصلات الإفراج عن الناقلات العصبية عندما تندمج مع الغشاء البلازمي قبل المشبكي (إيماس)، وتصبح جاهزة للدورة أخرى للإفراج عنهم بعد أن جددت من غشاء البلازما (الإلتقام) وإعادة تحميل مع الناقل العصبي. البحث في ديناميات والآليات الكامنة وراء إعادة تدوير حويصلة متشابك تم تسريعها من خلال إدخال الأصباغ styryl FM 1. ويمكن لهذه الجزيئات متقابلة الزمر، التي موجبة الشحنة مجموعات الرأس ماء وذيول مسعور (الأصباغ متعددة في الشكل 1A، stereoview من FM1-43 في الشكل 1B)، أدخل عكسية وخروج الأغشية الدهنية دون تتخلل لهم. مجموعات من الأصباغ FM بسمات مماثلة التي تؤثر على مجموعة من الضوء الذي تنبعث. على سبيل المثال، FM2-10، FM1-43، وFM1-84 لها رابطة ثنائية واحدة بين اثنين من المركبات الحلقية وشوالانبعاثات الأخضر ث. الفرق بينهما هو طول الذيل مسعور، والذي يحدد للا مائية، وبالتالي معدل الخروج من غشاء (departitioning). في حالات FM5-95-64 وFM4، ربط ثلاثة سندات ضعف المركبات الحلقية، وأنها تظهر الانبعاثات الحمراء. هذه الأصباغ تختلف فيما يتعلق أجزائها ماء. في جميع الأصباغ وزير الخارجية، ويزيد من كثافة مضان عندما يتم إدراجها في الأغشية البيولوجية، ويرجع ذلك إلى زيادة في العائد الكمي في البيئة المتعلقة مسعور على البيئة المائية. وبالتالي فإن التغيرات في كثافة FM تمثل التغييرات في دوران الغشاء. ألوان مختلفة (أطياف الانبعاث) وhydrophobicities جعل FM الأصباغ أداة بحث تنوعا في إعادة تدوير حويصلة متشابك. استنادا إلى هذه الميزات، وتستخدم الأصباغ FM معظمها وفقا للمخطط التالي عند تحليل إعادة تدوير حويصلة متشابك (الشكل 2). الخلايا العصبيةواستحم ق في حل خارج الخلية التي تحتوي على صبغة FM، مما مكنها من أن تؤخذ يصل الى الحويصلات متشابك (مركبة فضاء) لأنها تشكل عبر الإلتقام (تلطيخ). ثم يتم غسل الصبغة من خلال تطبيق حل خالية من الصبغة خارج الخلية، وهذا يكشف عن المحطات العصبية الوظيفية، أي فقط تلك التي تمر بنشاط الإلتقام سوف تحتوي على مجموعة من الحويصلات متشابك التي يتم تحميلها مع الصبغة (الشكل 2 القاع). إيماس اللاحقة يؤدي إلى فقدان الصبغة وزير الخارجية إلى الفضاء خارج الخلية وفقدان ما يصاحب ذلك من مضان (destaining؛ بسبب كل من departitioning إلى البيئة المائية ونشرها بعيدا عن موقع إيماس). وبالتالي فإن التغيرات في كثافة مضان FM هي مؤشرات حويصلة متشابك إكسو والإلتقام. وقد استخدمت الأصباغ وزير الخارجية إلى وصمة عار ويزيل اللون الحويصلات متشابك في مختلف الكائنات الحية والاستعدادات 2،3. وتشمل الأمثلة رجل أعمال الثديياتالثقافات اونال 4-9، شرائح الدماغ في الثدييات 10،11، 12،13 التقاطعات العصبية والعضلية، الخلايا العصبية بين القطبين الشبكية 14،15، وخلايا الشعر من القوقعة 16. عادة في مثل هذه التجارب، يتم تشغيل كل من تلطيخ وdestaining على نطاق واسع من خلال تحفيز الخلايا العصبية (النشاط أثار). في الآونة الأخيرة، ومع ذلك، كما تم تحليلها إعادة تدوير حويصلة متشابك ردا على التحفيز ضعيفة، وكذلك إعادة التدوير في حالة عدم وجود حافز خارجي (النشاط متشابك عفوية ومصغرة) 9،17-19. يتم تعريف الأنشطة متشابك عفوية ومصغرة عن تلك التي تحدث في حالة عدم وجود مؤثرات الخارجية، مع السابق تنطوي على اطلاق عفوية من إمكانات العمل (الشكل 3). وترتبط هذه الأنشطة متشابك ضعيفة مع تغييرات صغيرة في إشارات FM من تلك التي نجمت عن التحفيز واسعة النطاق. يتطلب القياس أن التغييرات في fluoresc FMكثافة سينعقد تعكس بدقة متشابك إيماس حويصلة أو الإلتقام ولكن التغييرات لم مصطنعة في شدة. أحد الأسباب من القطع الأثرية هو وجود تلطيخ غير محددة من غشاء البلازما بواسطة الأصباغ FM. سوف تبييض التدريجي لهذا العنصر يؤدي إلى تغيير تدريجي في كثافة مضان قياس، والتي سيتم خطأ وأرجع إلى الأنشطة متشابك. ويمكن تخفيض هذا العامل بالطرق المناسبة (انظر البروتوكول). السبب الأبرز من القطع الأثرية هو photobleaching من صبغة FM الاحتفاظ داخل الحويصلات متشابك. يجب أن تكون التغييرات ذات الصلة في photobleaching من شدة FM صغيرة بالمقارنة مع البيولوجية (متشابك) التغييرات التي يتم قياسها. التطور الأخير من الكاميرات الحساسة، على سبيل المثال، بضرب الإلكترون إلى جانب المسؤول عن الجهاز (EMCCD) الكاميرا، ويجعل من الممكن للحد من photobleaching من خلال تقصير فترة التعرض وإضعاف شدة الضوء تستخدم لإثارة fluorophore. سبب آخر لهذا الأثر هو ط الانجرافن مستوى تركيز المجهر الخفيفة. الانجراف التركيز أثناء جلسة التصوير يمكن أن يكون سبب التأثيرات الميكانيكية أو الحرارية، وسوف يؤدي خطأ إلى تغير في كثافة مضان قياسها. نحن هنا تصف البروتوكولات والمعدات التي تجعل من الممكن استخدام الأصباغ FM لتحليل إعادة تدوير حويصلة متشابك حتى في سياق التحفيز ضعيفة أو معدومة، على وجه الخصوص، النشاط متشابك مصغرة. وتبين لنا أمثلة من تلطيخ وdestaining من الحويصلات متشابك خلال الأحداث منبهات المسموعة وعفوية، وذلك باستخدام الخلايا العصبية مثقف القوارض الحصين، والتصوير المرحلة destaining. علينا أن نبرهن أيضا كيفية تقييم درجة FM صبغ photobleaching من، في غياب أي خسارة FM صبغ بسبب أنشطة متشابك.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1767">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Pulse generator</td>
			<td>AMPI</td>
			<td>Master-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolated stimulator</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>DS3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse TS100</td>
			<td>This is used for assessing the cell morphology at low magnification.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse TiE</td>
			<td>This is used for high-resolution fluorescence and transmitted light imaging, with minimal focus drift.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Water-immersion lens is recommended. Oil-immersion lens is usable unless an imaged structure is deep from the coverslip surface (e.g. &#62;10 &#956;m).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter cube</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>77032509</td>
			<td>490/20-nm ex, 510-nm dclp, 520-nm-LP em for FM1-43</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter cube</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>77032809</td>
			<td>490/20-nm ex, 510-nm dclp, 650-nm-LP em for FM4-64.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMCCD camera</td>
			<td>Andor Technology</td>
			<td>iXon EM+ DU-860</td>
			<td>This EMCCD camera is used for high-sensitivity detection of fluorescence.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid recirculating chiller</td>
			<td>Solid State Cooling Systems</td>
			<td>Oasis 160</td>
			<td>This is used for continuously perfusing the camera with chilled water for maintaining a temperature of -80&#176;C, and thereby reducing noise.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED</td>
			<td>CoolLED-Custom Interconnect</td>
			<td>490 nm&#160;</td>
			<td>This light source is used for rapid on/off control of fluorescence excitation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image acquisition software</td>
			<td>Andor Technology</td>
			<td>Solis</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging chamber</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-21BRFS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast perfusion system</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>SF-77B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNQX</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>1045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D,L-AP5</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>0106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrodotoxin</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>1069</td>
			<td>Caution: toxic reagent. Handle with care.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FM1-43</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>T35356</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aldehyde-fixable FM1-43 (FM1-43FX)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F35355</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FM4-64</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>T13320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aldehyde-fixable FM4-64 (FM4-64FX)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F34653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ionomycin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I0634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hanks&#8217; balanced salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H2387</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minimum Essential Medium</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>51200-038</td>
			<td>This solution does not contain phenol red that will interfere with fluorescence imaging.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>15710</td>
			<td>Caution: toxic reagent. Handle with care.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7903</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

examination of synaptic vesicle recycling using fm dyes during evoked, spontaneous, and miniature synaptic activities

حويصلات متشابك في النهايات العصبية الوظيفية الخضوع إيماس الإلتقام و. هذا التدوير حويصلة متشابك يمكن تحليلها على نحو فعال باستخدام الأصباغ styryl FM، والتي تكشف عن دوران الغشاء. وقد صممت بروتوكولات التقليدية لاستخدام الأصباغ FM لتحليل الخلايا العصبية التالية حفز (أثار) النشاط متشابك. في الآونة الأخيرة، أصبحت البروتوكولات المتوفرة لتحليل إشارات FM التي تصاحب أنشطة متشابك أضعف، مثل الأحداث متشابك عفوية أو مصغرة. تحليل هذه التغييرات الصغيرة في إشارات FM يتطلب أن نظام التصوير حساسة بما فيه الكفاية للكشف عن تغيرات صغيرة في كثافة، ولكن يتم منعها أن التغييرات مصطنعة من السعة الكبيرة. نحن هنا وصف البروتوكول الذي يمكن تطبيقه على أثار، عفوية، والأنشطة متشابك مصغرة، واستخدام الخلايا العصبية الحصين مثقف كمثال على ذلك. يشتمل هذا البروتوكول أيضا وسيلة لتقييم معدل photobleaching من الأصباغ وزير الخارجية، وهذا هو كبيرمصدر القطع الأثرية عند التصوير تغييرات طفيفة في كثافة.

كمثال على ذلك، وتبين لنا نتائج ممثل للدورة الوقت destaining من الحويصلات متشابك (الشكل 4). كانت ملطخة الخلايا العصبية الحصين مثقف مع FM4-64 باستخدام النشاط متشابك عفوية (الخطوة 2.3) وغسلها بمحلول خالية من الصبغة (الشطف حل 2). يظهر التصوير في destaining بالطبع الوقت الأولي با?...

Watch this Scientific Journal Video about Examination of Synaptic Vesicle Recycling Using FM Dyes During Evoked, Spontaneous, and Miniature Synaptic Activities at JoVE.com

Examination of Synaptic Vesicle Recycling Using FM Dyes During Evoked, Spontaneous, and Miniature Synaptic Activities

فحص متشابك الحويصلة عن طريق إعادة تدوير الأصباغ FM خلال مستدعى، العفوي، والأنشطة متشابك مصغرة

وصفنا استخدام الأصباغ styryl FM لإعادة تدوير الصورة حويصلة متشابك في النهايات العصبية الوظيفية. هذا البروتوكول يمكن تطبيقها ليس فقط إلى أثار، ولكن أيضا عفوية والأنشطة متشابك مصغرة. بروتوكول يوسع متنوعة من الأحداث متشابك التي يمكن تقييمها على نحو فعال.

Synaptic vesicles in functional nerve terminals undergo exocytosis and endocytosis. This synaptic vesicle recycling can be effectively analyzed using ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Neuroscience

Cellular Processes

Membranes and Cellular Transport

SCIENTISTS IN ACTION

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

دراسة تجمعات الحويصلة متشابك من الأصباغ باستخدام Photoconversion Styryl

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

Quantitative Analysis of Synaptic Vesicle Pool Replenishment in Cultured Cerebellar Granule Neurons using FM Dyes

تحليل كمي متشابك الحويصلة التجديد حمام سباحة في الخلايا العصبية مثقف الحبيبية للدماغ باستخدام الأصباغ FM

After neurotransmitter release in central nerve terminals, SVs are rapidly retrieved by endocytosis.  Retrieved SVs are then refilled with ...

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching

المقررة الإنتشار الأفقي والإيماس من غشاء بروتينات في الخلايا العصبية مثقف باستخدام الاسترداد الإسفار وPhotobleaching الإسفار الخسارة

Membrane proteins such as receptors and ion channels undergo active trafficking in neurons, which are highly polarised and morphologically complex. This ...

Deriving the Time Course of Glutamate Clearance with a Deconvolution Analysis of Astrocytic Transporter Currents

اشتقاق مدار الساعة من تخليص الغلوتامات مع تحليل Deconvolution من التيارات الناقل نجمي

The highest density of glutamate transporters in the brain is found in astrocytes. Glutamate transporters couple the movement of glutamate across the ...

Preparation of Synaptic Plasma Membrane and Postsynaptic Density Proteins Using a Discontinuous Sucrose Gradient

إعداد متشابك غشاء البلازما والبروتينات الكثافة بعد المشبكي باستخدام التدرج السكروز متقطع

Neuronal subcellular fractionation techniques allow the quantification of proteins that are trafficked to and from the synapse. As originally described in ...

Measuring Synaptic Vesicle Endocytosis in Cultured Hippocampal Neurons

قياس الالتقام حويصلة متشابك في الخلايا العصبية هيبوكامبال مثقف

During endocytosis, fused synaptic vesicles are retrieved at nerve terminals, allowing for vesicle recycling and thus the maintenance of synaptic ...

Recording Synaptic Plasticity in Acute Hippocampal Slices Maintained in a Small-volume Recycling-, Perfusion-, and Submersion-type Chamber System

تسجيل اللدونة متشابك في شرائح هيبوكامبال الحاد تحتفظ في صغيرة الحجم-إعادة التدوير، ونضح-، وغمر من نوع نظام الدائرة

Even though experiments on brain slices have been in use since 1951, problems remain that reduce the probability of achieving a stable and successful ...

Culturing In Vivo-like Murine Astrocytes Using the Fast, Simple, and Inexpensive AWESAM Protocol

Culturing In Vivo-like Murine Astrocytes Using the Fast, Simple, and Inexpensive AWESAM Protocol

استزراع في فيفو--مثل مورين Astrocytes استخدام بروتوكول أوسام سريعة وبسيطة وغير مكلفة

The AWESAM (a low-cost easy stellate astrocyte method) protocol entails a fast, simple, and inexpensive way to generate large quantities of in vivo-like ...

Pentylenetetrazole-Induced Kindling Mouse Model

نموذج الماوس إشعال الناجمة عن بينتيلينيتيترازولي

Pentylenetetrazole (PTZ) is a GABA-A receptor antagonist. An intraperitoneal injection of PTZ into an animal induces an acute, severe seizure at a high ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

الجمع بين أوبتوجينيتيكس ميكرورناس الاصطناعية لتوصيف "تأثيرات الجينات ضربة قاضية" في وظيفة Presynaptic داخل "الدوائر العصبية سليمة"

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...