Name: in vivo two-photon microscopy of single nerve endings in skin
Uploaded: 2014-08-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Two-Photon Microscopy of Single Nerve Endings in Skin at JoVE.com

De auteurs willen graag Neurotar Ltd bedanken voor technische bijstand, CIMO Foundation en FGSN voor financiële steun.

Procedures waarbij proefdieren zijn goedgekeurd door de National Animal Experiment Board, Finland. 1 Animal Voorbereiding voor Imaging <ol><li> Verdoven een muis door intraperitional (IP) injectie van ketamine (0.08 mg per kg lichaamsgewicht) en xylazine (0,01 mg per kg lichaamsgewicht). Controleer de anesthesie met de achterste teen knijpen reflex. </li><li> Dompel de ogen dier in oogdruppels (Viscotears) om de ogen te beschermen tegen uitdroging. </li><li> Plaats de muis op een verwarmingselement (Supertech)...

<ol>
	<li>Lumpkin, E. A., Caterina, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+sensory+transduction+in+the+skin.">Mechanisms of sensory transduction in the skin.</a> Nature. 445, 858-865 (2007).</li><li>Kennedy, W. R., Wendelschafer-Crabb, G., Johnson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitation+of+epidermal+nerves+in+diabetic+neuropathy.">Quantitation of epidermal nerves in diabetic neuropathy.</a> Neurology. 47, 1042-1048 (1996).</li><li>Wu, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morton's+interdigital+neuroma:+a+clinical+review+of+its+etiology,+treatment,+and+results.">Morton's interdigital neuroma: a clinical review of its etiology, treatment, and results.</a> J. Foot Ankle Surg. 35, 112-119 (1996).</li><li>Lauria, G., Lombardi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+biopsy:+a+new+tool+for+diagnosing+peripheral+neuropathy.">Skin biopsy: a new tool for diagnosing peripheral neuropathy.</a> BMJ. 334, 1159-1162 (2007).</li><li>Cheng, C., Guo, G. F., Martinez, J. A., Singh, V., Zochodne, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+plasticity+of+axons+within+a+cutaneous+milieu.">Dynamic plasticity of axons within a cutaneous milieu.</a> J. Neurosci. 30, 14735-14744 (2010).</li><li>Wang, B., Zinselmeyer, B. H., McDole, J. R., Gieselman, P. A., Miller, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+Imaging+of+Leukocyte+Homing+and+Migration+in+vivo.">Non-invasive Imaging of Leukocyte Homing and Migration in vivo.</a> J Vis Exp. (46), e2062 (2010).</li><li>Sacconi, L., O'Connor, R. P., Jasaitis, A., Masi, A., Buffelli, M., Pavone, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+multiphoton+nanosurgery+of+cortical+neurons.">In vivo multiphoton nanosurgery of cortical neurons.</a> J Biomed Opt. 12, 050502 (2007).</li><li>Robinson, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+injury+to+peripheral+nerves.">Traumatic injury to peripheral nerves.</a> Muscle Nerve. 23, 863-873 (2000).</li><li>Feng, G., Mellor, R. H., Bernstein, M., Keller-Peck, C., Nguyen, Q. T., Wallace, M., Nerbonne, J. M., Lichtman, J. W., Sanes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+neuronal+subsets+in+transgenic+mice+expressing+multiple+spectral+variants+of+GFP.">Imaging neuronal subsets in transgenic mice expressing multiple spectral variants of GFP.</a> Neuron. 28, 41-51 (2000).</li><li>Marinkovic, P., Reuter, M. S., Brill, M. S., Godinho, L., Kerschensteiner, M., Misgeld, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+transport+deficits+and+degeneration+can+evolve+independently+in+mouse+models+of+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Axonal transport deficits and degeneration can evolve independently in mouse models of amyotrophic lateral sclerosis.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 109, 4296-4301 (2012).</li><li>Amit, S., Yaron, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+systems+for+in+vivo+monitoring+and+microenvironmental+investigations+of+diabetic+neuropathy+in+a+murine+model.">Novel systems for in vivo monitoring and microenvironmental investigations of diabetic neuropathy in a murine model.</a> J Neural Transm. 119, 1317-1325 (2012).</li><li>Yu, H., Fischer, G., Jia, G., Reiser, J., Park, F., Hogan, Q. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lentiviral+gene+transfer+into+the+dorsal+root+ganglion+of+adult+rats.">Lentiviral gene transfer into the dorsal root ganglion of adult rats.</a> Mol Pain. 7, 63 (2011).</li><li>Yuryev, M., Khiroug, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+longitudinal+investigation+of+individual+nerve+endings+in+the+skin+of+anesthetized+mice+using+in+vivo+two-photon+microscopy.">Dynamic longitudinal investigation of individual nerve endings in the skin of anesthetized mice using in vivo two-photon microscopy.</a> J Biomed Opt. 17, 046007 (2012).</li></ol>

In deze video protocol tonen we de werkwijze voor niet-invasieve longitudinale twee-foton beeldvorming van enkele zenuwuiteinden. De dynamiek van de huid innervaties wordt beïnvloed in dergelijke ziekten als psoriasis en perifere neuropathie 2, en in traumatische verwondingen 9. Twee-foton beeldvorming maakt een gedetailleerde analyse van de zenuwvezels structuren in collageen matrix. Het gebruik van transgene reporter muizen helpt om de problemen met de kleuring van d...

Cutane zenuwuiteinden ondergaan dynamische veranderingen onder verschillende pathofysiologische toestanden. Zenuwvezels kan gaan door het proces van degeneratie en regeneratie of herstructurering in de loop van ziektes zoals perifere neuropathie 2 of Morton&#39;s neuroom 3. Na traumatisch letsel, een belangrijk onderdeel van zenuwuiteinden dynamiek huid reinnervation van het beschadigde gebied. Echter, de gemeenschappelijke aanpak voor het onderzoek van de zenuwuiteinden is ex vivo histologische coupes die real-time informatie over de lopende processen 4 ontbreekt. Gebruik van genetisch gecodeerde fluorescente markers, is het mogelijk om de zenuwuiteinden te volgen in de huid van levende dieren, waardoor rijke en significant meer relevante informatie over de structurele veranderingen verkrijgen. Het onderzoek van cutane zenuwuiteinden kan via conventionele fluorescentiemicroscopie echter sterke lichtverstrooiing van het huidweefsel sterk ondermijnd de kwaliteitvan de verkregen gegevens 5. Multifoton microscopie maakt acquisitie van beelden met hoge resolutie in de sterk verstrooiende weefsel als gevolg van de niet-lineaire som van de energie van fotonen excitatie resulteert in emissie van fluorescentie alleen het brandpunt van het objectief. Dit effect leidt tot een sterke toename van de penetratiediepte en de verbetering van de signaal-ruisverhouding van de meting huidweefsels 6. Met dezelfde laser als voor beeldvorming, is het mogelijk om selectieve ontleding van de zenuwvezels 7 produceren. In het volgende protocol tonen we de werkwijze longitudinale beeldvorming van cutane zenuwuiteinden in vivo in reporter transgene muizen gecombineerd met selectieve laser laesie in de handel verkrijgbare multifoton microscoop systeem.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1231">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Round cover glass&#160;</td>
			<td style="width:209px;">Electron Microscopy Science</td>
			<td style="width:119px;">72296-05</td>
			<td style="width:687px;">5 mm diameter #1.5 thickness</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Eye drops Viscotears</td>
			<td style="width:209px;">Novartis</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2mg/g</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Superglue Loctite 401</td>
			<td style="width:209px;">Henkel</td>
			<td>135429</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ketaminol</td>
			<td style="width:209px;">Intervet</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Ketamine 50 mg/ml, working solution 10 mg/ml (use it 80 &#181;g per gramm of animal weight)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rompun</td>
			<td style="width:209px;">Bayer Healthcare</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Xylazine 20 mg/ml, working solution 1.25 mg/ml (use it 10 &#181;g per gramm of animal weight)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:209px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:687px;">Working solution is a mixture of Ketamine 10 mg/ml and Xylazine 1.25 mg/ml in PBS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol 70%</td>
			<td style="width:209px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Distilled water or Milli-Q water</td>
			<td style="width:209px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringes 1ml&#160;</td>
			<td style="width:209px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">300013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">30G 1/2&#34; needles</td>
			<td style="width:209px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">304000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Plastic packaging material</td>
			<td style="width:209px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Could be purchaized from general hardware store</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">FV-1000MPE microscope</td>
			<td style="width:209px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">FV-1000MPE</td>
			<td>Microscope with motorized stage and rigid metal bar for fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">25X XLPlan objective</td>
			<td style="width:209px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">XLPLN 25XWMP</td>
			<td>Water imersion objective optimized for multiphoton imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mai-Tai DeepSee laser (2W)</td>
			<td style="width:209px;">SpectraPhysics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Heating pad</td>
			<td style="width:209px;">Supertech</td>
			<td style="width:119px;">TMP-5b</td>
			<td>Heating pad with a temperature controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Metal ring fixator</td>
			<td style="width:209px;">Neurotar Ltd.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ImageJ</td>
			<td style="width:209px;">NIH</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Open source software for image processing and analysis, http://rsbweb.nih.gov/ij/&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thy1-YFPH mice strain</td>
			<td style="width:209px;">JaxLab</td>
			<td style="width:119px;">003782</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo two-photon microscopy of single nerve endings in skin

Zenuwuiteinden in de huid zijn betrokken bij fysiologische processen zoals sensing 1 als in pathologische processen zoals neuropathische pijn 2. Hun dicht-bij-oppervlak positionering vergemakkelijkt microscopische beeldvorming van de huid zenuwuiteinden in levende intacte dier. Met multifoton microscopie, is het mogelijk om fijne beelden overwinnen het probleem van sterke lichtverstrooiing van het huidweefsel te verkrijgen. Reporter transgene muizen die EYFP expressie onder de controle van Thy-1 promoter in neuronen (inclusief omtrek sensorische neuronen) zijn zeer geschikt voor de longitudinale studies van afzonderlijke zenuwuiteinden gedurende langere tijd tot enkele maanden of zelfs levenslang. Bovendien, met dezelfde femtoseconde laser als voor de beeldvorming, is het mogelijk een selectieve laesies van zenuwvezels te produceren voor de studies van de herstructurering zenuwvezel. Hier presenteren we een eenvoudige en betrouwbare protocol lengterichting multifoton in vivo beeldvorming enlaser gebaseerde microchirurgie op de huid van muizen zenuwuiteinden.

Met de beschreven techniek is het mogelijk om dezelfde vezel na de laesie te volgen en om de afbraak van de beschadigde zenuwuiteinden (figuur 1) te bestuderen. Verwerving van de stapel met de dikte van 120-150 urn gewoonlijk juist voor de repetitieve beeldvorming gedurende verscheidene dagen om de gehele vezel in het gezichtsveld behouden. De laesie kan typisch beknopt worden geproduceerd wanneer de kunststof verpakkingsmateriaal wordt aangepast aan de huid plat, zodat de c...

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Two-Photon Microscopy of Single Nerve Endings in Skin at JoVE.com

In Vivo Two-Photon Microscopy of Single Nerve Endings in Skin

In vivo twee-foton microscopie van de Single zenuwuiteinden in de huid

Het protocol voor dynamische longitudinale beeldvorming en selectieve laser laesie van zenuwuiteinden in reporter transgene muizen wordt gepresenteerd.

Nerve endings in skin are involved in physiological processes such as sensing1 as well as in pathological processes such as neuropathic pain2. Their ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In Vivo Two-Photon Microscopy of Single Nerve Endings in Skin

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

In vivo beeldvorming van de muis ruggenmerg met behulp van twee-foton Microscopie

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has ...

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde Fluorescerende Labeling Maakt Gerichte Extracellulair Single-unit Opnemen van geïdentificeerde neuronen<em&gt; In vivo</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Functionele neuroimaging Met behulp van ultrasone bloed-hersen barrière verstoring en mangaan-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In vivo twee-foton beeldvorming van ervaring-afhankelijke moleculaire veranderingen in corticale neuronen

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Twee-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging van vertakte stekels in de Mouse Cortex met een uitgedunde schedel Voorbereiding

In the mammalian cortex, neurons form extremely complicated networks and exchange information at synapses. Changes in synaptic strength, as well as ...

Simultaneous Two-photon In Vivo Imaging of Synaptic Inputs and Postsynaptic Targets in the Mouse Retrosplenial Cortex

Simultaneous Two-photon In Vivo Imaging of Synaptic Inputs and Postsynaptic Targets in the Mouse Retrosplenial Cortex

Simultane twee-foton<em&gt; In Vivo</em&gt; Beeldvorming van Synaptic In- en Postsynaptische Doelen op Mouse retrospleniale Cortex

This video shows the craniotomy procedure that allows chronic imaging of neurons in the mouse retrosplenial cortex (RSC) using in vivo two-photon ...

Quantification of Cerebral Vascular Architecture using Two-photon Microscopy in a Mouse Model of HIV-induced Neuroinflammation

Kwantificering van cerebrale vasculaire architectuur met behulp van twee-foton microscopie in een muismodel van de HIV-geïnduceerde Neuroinflammation

Human Immunodeficiency Virus 1 (HIV-1) infection frequently results in HIV-1 Associated Neurocognitive Disorders (HAND), and is characterized by a chronic ...

Optical Monitoring of Living Nerve Terminal Labeling in Hair Follicle Lanceolate Endings of the Ex Vivo Mouse Ear Skin

Optical Monitoring of Living Nerve Terminal Labeling in Hair Follicle Lanceolate Endings of the Ex Vivo Mouse Ear Skin

Optical Monitoring van Living zenuwuiteinde Labeling in haarfollikel Lanceolate Endings van de<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Mouse Ear Skin

A novel dissection and recording technique is described for optical monitoring staining and de-staining of lanceolate terminals surrounding hair follicles ...

Two-photon Calcium Imaging in Neuronal Dendrites in Brain Slices

Twee-foton Calcium Imaging in neuronale Dendrites in hersenen plakjes

Calcium (Ca2+) imaging is a powerful tool to investigate the spatiotemporal dynamics of intracellular Ca2+ signals in neuronal dendrites. Ca2+ ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

In Vivo Twee-foton beeldvorming van corticale neuronen in neonatale muizen

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...