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

Författarna vill tacka Neurotar Ltd för tekniskt stöd, CIMO Foundation och FGSN för ekonomiskt stöd.

Rutiner som involverar djurförsök har godkänts av National Animal Experiment Styrelsen, Finland. 1 Animal Förberedelse för Imaging <ol><li> Bedöva en mus med intraperitional (IP) injektion av ketamin (0.08 mg per kroppsvikt) och xylazin (0,01 mg per kroppsvikt). Kontrollera anestesi med den bakre tå nypa reflex. </li><li> Doppa djurets ögon i ögondroppar (Viscotears) för att skydda ögonen från uttorkning. </li><li> Placera musen på en värmedyna (Supertech) vid 37 ° C för att förhindra hypoterm...

<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>

I den här videon protokoll visar vi metoden för icke-invasiv longitudinell två-foton avbildning av enstaka nervändar. Dynamiken i hud innervations påverkas vid sådana sjukdomar som psoriasis och perifer neuropati 2, och i traumatiska skador 9. Två-foton avbildning möjliggör detaljerad analys av nervfibrer strukturer i kollagenmatrisen. Användningen av transgena reporter möss hjälper till att undvika problemen med färgning av nervtrådar. Thy1-YFP-H-stammen ...

Kutan nervändar genomgår dynamiska förändringar under olika patofysiologiska tillstånd. Nervtrådarna kan gå igenom processen för degeneration och regeneration eller omstrukturering under sådana sjukdomar som perifer neuropati 2 eller Mortons neurom 3. Efter traumatisk skada, är en viktig del av nervändar dynamik i huden reinnervation av det skadade området. Men den gemensamt tillvägagångssätt för undersökning av nervändar ex vivo histologisk snitt som saknar realtidsinformation om de pågående processerna 4. Med hjälp av genetiskt kodade fluorescerande markörer, är det möjligt att spåra nervändarna i huden på levande djur och på så sätt få rika och betydligt mer relevant information om de strukturella förändringarna. Undersökningen av kutana nervändar som är möjligt med konventionell fluorescensmikroskopi dock det starka ljusspridning i hudvävnaden gräver starkt kvalitetenav de uppgifter som förvärvat 5. Multifoton mikroskopi medger förvärv av högupplösta bilder i starkt spridande vävnader på grund av den icke-linjära summering av energin i excitation ljus fotoner som resulterar i utsläpp av fluorescens bara ur fokus för målet. Denna effekt leder till en robust ökning i penetrationsdjup och förbättring av signal-till-brusförhållandet för mätningen i hudvävnader 6. Med samma laser som för avbildning, är det möjligt att framställa selektiva dissektion av nervfibrer 7. I följande protokoll visar vi metoden för longitudinella avbildning av kutana nervändar i vivo i reporter transgena möss i kombination med selektiv laserskada med hjälp av kommersiellt tillgängliga multifotonmikroskopsystem.

<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

Nervändar i huden är involverade i fysiologiska processer såsom att avkänna en liksom i patologiska processer, såsom neuropatisk smärta 2. Deras nära ytan positionering underlättar mikroskopisk avbildning av hudens nervändar i levande intakta djur. Med hjälp av multifoton mikroskopi, är det möjligt att få fina bilder övervinna problemet med starka ljusspridning i hudvävnaden. Reporter transgena möss som uttrycker EYFP under kontroll av Thy-1 promotor i neuroner (inklusive periferin sensoriska neuroner) är väl lämpade för longitudinella studier av enskilda nervändar över längre tidsperioder upp till flera månader eller till och med livslång. Dessutom använder samma femtosecond laser för avbildning, är det möjligt att producera mycket selektiva lesioner av nervfibrer för studier av omstruktureringen nervfiber. Här presenterar vi en enkel och tillförlitlig protokoll för longitudinell multifoton in vivo imaging ochlaserbaserade mikrokirurgi på mus hud nervändar.

Med användning av den beskrivna tekniken är det möjligt att spåra samma fiber efter lesionen och för att studera degraderingen av de skadade nervändar (Figur 1). Förvärv av stapeln med tjockleken 120-150 nm brukar lämplig för repetitiva avbildning under flera dagar för att hålla hela fibern i synfältet. Lesionen typiskt kan produceras koncist när plastförpackningsmaterialet justeras för att platta ut huden, så de koUagenskikten visas med likformig intensitet...

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 Two-foton mikroskopi av enstaka nervändar i huden

Protokollet för dynamisk longitudinell avbildning och selektiv laser skada i nervändar i reporter transgena möss presenteras.

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 avbildning av Mouse Spinal Cord Använda Två-foton mikroskopi

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

Bakåtsträvande Fluorescerande märkning Tillåter Riktade Extracellular Single-enhet Inspelning från identifierade nervceller<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

Funktionell hjärnavbildning med ultraljud Blod-hjärnbarriären störningar och mangan-förstärkt MRT

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 Två-foton avbildning av erfarenhet beroende molekylära förändringar i kortikala neuron

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

Two-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging av Dendritutskotten i mus Cortex Använda en förtunnad-skalle Förberedelse

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

Samtidig Två-foton<em&gt; In Vivo</em&gt; Avbildning av synaptiska inmatningar och postsynaptiska mål i mus Retrosplenial 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

Kvantifiering av cerebral vaskulär Architecture med hjälp av två foton mikroskopi i en musmodell av HIV-inducerad 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

Optisk övervakning av Living nervändsluten Märkning i hårsäcken lanceolate Endings av<em&gt; Ex vivo</em&gt; Mus 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

Två-foton kalcium Imaging i nervcellernas dendriter i hjärnan skivor

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 Två-foton avbildning av kortikala nervceller hos neonatala möss

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 ...