Name: the neuromuscular junction: measuring synapse size, fragmentation and changes in synaptic protein density using confocal fluorescence microscopy
Uploaded: 2014-12-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Neuromuscular Junction: Measuring Synapse Size, Fragmentation and Changes in Synaptic Protein Density Using Confocal Fluorescence Microscopy at JoVE.com

This work was supported by the National Health and Medical Research Council [570930]. Imaging was carried out at the Bosch Institute Advanced Microscopy Facility. Former members of the lab, whose work is cited, are thanked for their contributions to developing these methods.

OBS: Design, genomförande och rapportering av djurförsök bör ta hänsyn till gällande riktlinjer 24. Sådant arbete måste godkännas i förväg av den lokala djurskyddsmyndigheten (i vårt fall Animal etikkommitté vid universitetet i Sydney). 1. Eutanasi av djur och Muscle Dissection <ol><li> Överför musen från anläggningen rum till ett separat rum där den avlivas med en intraperitoneal injektion av pentobarbiton lösning (30 mg / kg) med hjälp av hanterings musen metoden beskrivs av Sh...

<ol>
	<li>Schmidt, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuregulin/ErbB+regulate+neuromuscular+junction+development+by+phosphorylation+of+&#945;-dystrobrevin.">Neuregulin/ErbB regulate neuromuscular junction development by phosphorylation of &#945;-dystrobrevin.</a> J Cell Biol. 195, 1171-1184 (2011).</li><li>Amenta, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biglycan+is+an+extracellular+MuSK+binding+protein+important+for+synapse+stability.">Biglycan is an extracellular MuSK binding protein important for synapse stability.</a> J Neurosci. 32, 2324-2334 (2012).</li><li>Samuel, M. A., Valdez, G., Tapia, J. C., 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=Agrin+and+Synaptic+Laminin+Are+Required+to+Maintain+Adult+Neuromuscular+Junctions.">Agrin and Synaptic Laminin Are Required to Maintain Adult Neuromuscular Junctions.</a> PLOS ONE. 7, e46663 (2012).</li><li>Valdez, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attenuation+of+age-related+changes+in+mouse+neuromuscular+synapses+by+caloric+restriction+and+exercise.">Attenuation of age-related changes in mouse neuromuscular synapses by caloric restriction and exercise.</a> Proc Natl Acad Sci (USA). 107, 14863-14868 (2010).</li><li>Yampolsky, P., Pacifici, P. G., Witzemann, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+muscle-driven+synaptic+remodeling+in+the+neuromuscular+junction+after+denervation).">Differential muscle-driven synaptic remodeling in the neuromuscular junction after denervation).</a> Eur J Neurosci. 31, 646-658 (2010).</li><li>Li, Y., Lee, Y., Thompson, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+Aging+Mouse+Neuromuscular+Junctions+Are+Explained+by+Degeneration+and+Regeneration+of+Muscle+Fiber+Segments+at+the+Synapse.">Changes in Aging Mouse Neuromuscular Junctions Are Explained by Degeneration and Regeneration of Muscle Fiber Segments at the Synapse.</a> J Neurosci. 31, 14910-14919 (2011).</li><li>Zhu, H., Bhattacharyya, B. J., Lin, H., Gomez, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+IP3R1+receptors+amplify+physiological+and+pathological+synaptic+calcium+signals.">Skeletal muscle IP3R1 receptors amplify physiological and pathological synaptic calcium signals.</a> J Neurosci. 31, 15269-15283 (2011).</li><li>Valdez, G., Tapia, J. C., Lichtman, J. W., Fox, M. A., 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=Shared+resistance+to+aging+and+ALS+in+neuromuscular+junctions+of+specific+muscles.">Shared resistance to aging and ALS in neuromuscular junctions of specific muscles.</a> PLoS ONE. 7, e34640 (2012).</li><li>Perez-Garcia, M. J., Burden, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+MuSK+Activity+Delays+Denervation+and+Improves+Motor+Function+in+ALS+Mice.">Increasing MuSK Activity Delays Denervation and Improves Motor Function in ALS Mice.</a> Cell reports. 2, 1-6 (2012).</li><li>Klooster, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle-specific+kinase+myasthenia+gravis+IgG4+autoantibodies+cause+severe+neuromuscular+junction+dysfunction+in+mice.">Muscle-specific kinase myasthenia gravis IgG4 autoantibodies cause severe neuromuscular junction dysfunction in mice.</a> Brain. 135, 1081-1101 (2012).</li><li>Pratt, S. J., Shah, S. B., Ward, C. W., Inacio, M. P., Stains, J. P., Lovering, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+in+vivo+injury+on+the+neuromuscular+junction+in+healthy+and+dystrophic+muscles.">Effects of in vivo injury on the neuromuscular junction in healthy and dystrophic muscles.</a> J Physiol. 591, 559-570 (2013).</li><li>Landis, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+call+for+transparent+reporting+to+optimize+the+predictive+value+of+preclinical+research.">A call for transparent reporting to optimize the predictive value of preclinical research.</a> Nature. 490, 187-191 (2012).</li><li>Gerv&#225;sio, O. L., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+ratio+of+rapsyn+to+ACh+receptor+stabilizes+postsynaptic+receptors+at+the+mouse+neuromuscular+synapse.">Increased ratio of rapsyn to ACh receptor stabilizes postsynaptic receptors at the mouse neuromuscular synapse.</a> J Physiol. 562, 673-685 (2005).</li><li>Gerv&#225;sio, O. L., Armson, P. F., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+increase+in+the+amount+of+rapsyn+per+acetylcholine+receptor+promotes+postsynaptic+receptor+packing+and+stability.">Developmental increase in the amount of rapsyn per acetylcholine receptor promotes postsynaptic receptor packing and stability.</a> Dev Biol. 305, 262-275 (2007).</li><li>Brockhausen, J., Cole, R. N., Gerv&#225;sio, O. L., Ngo, S. T., Noakes, P. G., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+agrin+increases+postsynaptic+ACh+receptor+packing+by+elevating+rapsyn+protein+at+the+mouse+neuromuscular+synapse.">Neural agrin increases postsynaptic ACh receptor packing by elevating rapsyn protein at the mouse neuromuscular synapse.</a> Dev Neurobiol. 68, 1153-1169 (2008).</li><li>Cole, R. N., Reddel, S. W., Gerv&#225;sio, O. L., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-MuSK+patient+antibodies+disrupt+the+mouse+neuromuscular+junction.">Anti-MuSK patient antibodies disrupt the mouse neuromuscular junction.</a> Ann Neurol. 63, 782-789 (2008).</li><li>Morsch, M., Reddel, S. W., Ghazanfari, N., Toyka, K. V., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+Specific+Kinase+autoantibodies+cause+synaptic+failure+through+progressive+wastage+of+postsynaptic+acetylcholine+receptors.">Muscle Specific Kinase autoantibodies cause synaptic failure through progressive wastage of postsynaptic acetylcholine receptors.</a> Exp Neurol. 237, 237-286 (2012).</li><li>Cole, R. N., Ghazanfari, N., Ngo, S. T., Gervasio, O. L., Reddel, S. W., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient+autoantibodies+deplete+postsynaptic+Muscle+Specific+Kinase+leading+to+disassembly+of+the+ACh+receptor+scaffold+and+myasthenia+gravis+in+mice.">Patient autoantibodies deplete postsynaptic Muscle Specific Kinase leading to disassembly of the ACh receptor scaffold and myasthenia gravis in mice.</a> J Physiol. 588, 3217-3229 (2010).</li><li>Viegas, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+and+active+immunization+models+of+MuSK-Ab+positive+myasthenia:+Electrophysiological+evidence+for+pre+and+postsynaptic+defects.">Passive and active immunization models of MuSK-Ab positive myasthenia: Electrophysiological evidence for pre and postsynaptic defects.</a> Exp Neurol. 234, 506-512 (2012).</li><li>Morsch, M., Reddel, S. W., Ghazanfari, N., Toyka, K. V., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyridostigmine+but+not+3,4-diaminopyridine+exacerbates+ACh+receptor+loss+and+myasthenia+induced+in+mice+by+Muscle+Specific+Kinase+autoantibody.">Pyridostigmine but not 3,4-diaminopyridine exacerbates ACh receptor loss and myasthenia induced in mice by Muscle Specific Kinase autoantibody.</a> J Physiol. 591, 2747-2762 (2013).</li><li>Ghazanfari, N., Morsch, M., Reddel, S. W., Liang, S. X., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+Specific+Kinase+autoantibodies+suppress+the+MuSK+pathway+and+ACh+receptor+retention+at+the+mouse+neuromuscular+junction.">Muscle Specific Kinase autoantibodies suppress the MuSK pathway and ACh receptor retention at the mouse neuromuscular junction.</a> J Physiol. 592, 2881-2897 (2014).</li><li>Cheng, A., Morsch, M., Murata, Y., Ghazanfari, N., Reddel, S. W., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequence+of+age-associated+changes+to+the+mouse+neuromuscular+junction+and+the+protective+effects+of+voluntary+exercise.">Sequence of age-associated changes to the mouse neuromuscular junction and the protective effects of voluntary exercise.</a> PLoS One. 8, e67970 (2013).</li><li>Schaefer, A. M., Sanes, J. R., Lichtman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+compensatory+subpopulation+of+motor+neurons+in+a+mouse+model+of+amyotrophic+lateral+sclerosis.">A compensatory subpopulation of motor neurons in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.</a> J Comp Neurol. 490, 209-219 (2005).</li><li>Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+bioscience+research+reporting:+the+ARRIVE+guidelines+for+reporting+animal+research.">Improving bioscience research reporting: the ARRIVE guidelines for reporting animal research.</a> PLos Biol. 8, e1000412 (2010).</li><li>Shimizu, S., Hedrich, H. J., Bullock, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Routes+of+Administration.">Routes of Administration.</a> The Laboratory Mouse. , (2004).</li><li>Chiasson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laboratory anatomy of the white rat. , (1988).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+Animal+Perfusion+Fixation+for+Rodents.">Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents.</a> J. Vis. Exp. (65), e3564 (2012).</li><li>Mitra, A. K., Stroud McCarthy, M. P., M, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+structure+of+the+nicotinic+acetylcholine+receptor+and+location+of+the+major+associated+43-kD+cytoskeletal+protein,+determined+at+22A+by+low+dose+electron+microscopy+and+x-ray+diffraction+to+12.5A.">Three-dimensional structure of the nicotinic acetylcholine receptor and location of the major associated 43-kD cytoskeletal protein, determined at 22A by low dose electron microscopy and x-ray diffraction to 12.5A.</a> J Cell Biol. 109, 755-774 (1989).</li><li>Paas, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscopic+evidence+for+nucleation+and+growth+of+3D+acetylcholine+receptor+microcrystals+in+structured+lipid-detergent+matrices.">Electron microscopic evidence for nucleation and growth of 3D acetylcholine receptor microcrystals in structured lipid-detergent matrices.</a> Proc. Natl Acad. Sci. (USA). 100, 11309-11314 (2003).</li><li>Samson, A. O., Scherf, T., Eisenstein, M., Chill, J. H., Anglister, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+for+acetylhcoline+receptor+inhibition+by+&#945;-neurotoxins+and+species-specific+resistance+to+&#945;-bungarotoxin+revealed+by+NMR).">The mechanism for acetylhcoline receptor inhibition by &#945;-neurotoxins and species-specific resistance to &#945;-bungarotoxin revealed by NMR).</a> Neuron. 35, 319-332 (2002).</li><li>Ghazanfari, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+Specific+Kinase:+Organiser+of+synaptic+membrane+domains.">Muscle Specific Kinase: Organiser of synaptic membrane domains.</a> Int J Biochem Cell Biol. 43, 295-298 (2011).</li><li>Ghazanfari, N., Morsch, M., Tse, N., Reddel, S. W., Phillips, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+the+&#946;2-adrenoceptor+agonist,+albuterol,+in+a+mouse+model+of+anti-MuSK+myasthenia+gravis.">Effects of the &#946;2-adrenoceptor agonist, albuterol, in a mouse model of anti-MuSK myasthenia gravis.</a> PLoS ONE. 9, e87840 (2014).</li><li>Prakash, Y. S., Miller, S. M., Huang, M., Sieck, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+diaphragm+neuromuscular+junctions+on+different+fibre+types.">Morphology of diaphragm neuromuscular junctions on different fibre types.</a> J Neurocytol. 25, 88-100 (1996).</li><li>Salpeter, M. M., Harris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+and+turnover+rate+of+acetylcholine+receptors+throughout+the+junction+folds+at+a+vertebrate+neuromuscular+junction.">Distribution and turnover rate of acetylcholine receptors throughout the junction folds at a vertebrate neuromuscular junction.</a> J Cell Biol. 96, 1781-1785 (1983).</li><li>Soper, S. A., Nutter, H. L., Keller, R. A., Davis, L. M., Shera, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+photophysical+constants+of+several+fluorescent+dyes+pertaining+to+ultrasensitive+fluorescence+spectroscopy.">The photophysical constants of several fluorescent dyes pertaining to ultrasensitive fluorescence spectroscopy.</a> Photochem Photobiol. 57, 972-977 (1993).</li><li>Panchuk-Voloshina, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alexa+dyes,+a+series+of+new+fluorescent+dyes+that+yield+exceptionally+bright,+photostable+conjugates.">Alexa dyes, a series of new fluorescent dyes that yield exceptionally bright, photostable conjugates.</a> J Histochem Cytochem. 47, 1179-1188 (1999).</li></ol>

De protokoll som beskrivs här har gjort det möjligt för oss att på ett tillförlitligt sätt mäta och kvantifiera förändringar i egenskaperna för NMJ inom en rad villkor, inklusive normala åldrande och sjukdomstillstånd. De metoder som beskrivs för sv ansikte NMJ bilder kommer att tillåta forskare att jämföra området före och postsynaptiska inriktningar och området för synaptiska överlappning / anpassning. Att jämföra den relativa intensiteten av pre- och postsynaptiska proteiner andra protokollet, ...

Den neuromuskulära förbindelsen (NMJ) är den kritiska relä synapsen som förmedlar kommunikationen mellan nervsystemet och skelettmuskulaturen. Det krävs för alla frivilliga rörelser. Fluorescensmikroskopi har länge använts för att studera effekterna av transgener på musen NMJ 1-3 eller att jämföra effekterna av ålder, kost, motion och sjukdom vid gnagare NMJs 4-11. Sådana studier har lärt oss mycket om fysiologi och patofysiologi NMJ, men de olika parametrarna rapporterades (t.ex. AChR område, ändskivans area, omkrets längd, fragmenteringsindex) ofta gör det svårt att jämföra resultaten från dessa studier. Det finns ett ökande förväntan för prekliniska forskare kunna påvisa reproducerbarhet, särskilt i studier med gnagare modeller av sjukdomen 12. De protokoll som beskrivs här har förfinats genom en rad studier som undersökt utvecklings, fysiologiska och patofysiologiska lmAnges till NMJ. Sådana studier kräver mätning av området med synaptiska inriktningar på musen motorändplattan och den relativa densiteten av packning av synaptiska proteiner inom postsynaptiska inriktningar 13-15. Användbarheten av dessa metoder illustreras av nyligen genomförda studier i en musmodell av anti-MuSK myasthenia gravis. Dagliga injektioner av IgG från anti-mysk positiva myasthenia gravis patienter till vuxna möss fick dem att bli svag inom 2 veckor 16. Konfokala maximal projektionsbilder av muskelsektioner som dubbel märkta för synaptofysin (i nervterminaler) och postsynaptiska AChRs avslöjade successivt minskade inom AChR färgning som den primära förändringen. Viktigt nedgången var tillräcklig för att förklara jämförbara minskningar i amplituden av synaptiska potentialer, fel på synaptisk transmission och muskelsvaghet 17,18. Kvalitativt liknande fynd rapporterades av andra forskargrupper10,19. Samma NMJ mätmetoder har sedan använts för att bedöma effekten av tre läkemedel för behandling av anti MuSK myasthenia gravis i denna musmodell 20,21. Stillasittande åldrande kan leda till förlust av neuromuskulära anslutningar. De protokoll som beskrivs här har avslöjat en åldersassocierade nedgång inom nervändsluten synaptofysin vid motor ändplattor som möss utvecklas i hög ålder. Samma metoder avslöjade att frivillig träning i stort sett skulle kunna hindra minskningen av presynaptiska nervterminalområde 22, i linje med tidigare arbeten av andra grupper 4. Förlust av neuromuskulära kopplingar förekommer också i SOD1G93A musmodell av amyotrofisk lateralskleros 9,23. Studierna som nämns ovan visar att en mängd olika hygienkrav kan leda till minskningar i området antingen före eller efter synaptiska inriktningar på NMJ. Detta kan resultera i försämrad synaptiska kulInsatser eller kan förebåda total förlust av den neuromuskulära anslutningen. Tre protokoll beskrivs som tillåter kvantifiering av området och densiteten av synaptiska inriktningar. Syftet med det första protokollet är att ge en praktisk och reproducerbart mått områdena före och postsynaptiska inriktningar och deras anpassning till däggdjurs NMJs, med hjälp av fluorescens mikroskopi. Tvådimensionella maximala projektions konfokala bilder och bildanalys med NIH ImageJ används för att upptäcka förändringar i området synaptofysin färgning (synaptiska vesikler), postsynaptiska AChRs och synaptic överlappning området. Konfokala avbildningsparametrar (gain och offset nivå) är optimerade för varje NMJ för att maximera den visuella information som används för att urskilja området synaptiska specialisering. Neuromuskulär misslyckande kan också bero på förändringar i tätheten av postsynaptiska AChR och / eller andra synaptiska proteiner. Den andra protokollet kan tillämpas för att upptäcka förändringar i den relativa tätheten av postsynaptiska proteiner sådanasom mysk, RapSyn, dystroglycan, fosforyleras Src kinas och fosforyleras AChR 18,21. I myasthenia gravis, är en reducerad densitet av AChR inom det postsynaptiska membranet den omedelbara orsaken till synaptiska misslyckande och muskelsvaghet. Den tredje protokoll beskriver en Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) metod för att bedöma förändringar i närheten av intilliggande AChRs inom postsynaptiska membran 14,15. Denna metod upptäcker energiöverföring mellan grann AChRs märkta med fluorescerande-α-bungarotoxin (BGT). FRET sker endast när de fluorescerande donator- och acceptor-prober är mindre än 10 nm från varandra. Detta kan avslöja (submikroskopiska) förändringar i täthet AChR packning som direkt kan avse amplituden av synaptiska potentialer. Dessa tre protokoll, raffinerade under det senaste decenniet, ger kompletterande åtgärder av NMJ integritet i en konsekvent och reproducerbart sätt. Användning av standardiserade protokoll and parametrar bör underlätta jämförelser av effekterna av gener och miljö ingripanden vid däggdjur NMJ.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="865">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:91px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:341px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Scanning confocal microscope</td>
			<td style="width:91px;">Leica</td>
			<td style="width:119px;">DM IRE2 with&#160; TCS SP2 system</td>
			<td>Most scanning confocal microscopes should be suitable.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;"></td>
			<td style="width:91px;">Zeiss</td>
			<td>LSM 510 Meta&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;"></td>
			<td style="width:91px;">Leica</td>
			<td>SPE-II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Alexa555-a-bungarotoxin (red-BGT)</td>
			<td style="width:91px;">Life technologies</td>
			<td style="width:119px;">B35451</td>
			<td>Used for labelling AChRs</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:315px;">Alexa647-&#945;-bungarotoxin (far-red-BGT)</td>
			<td style="width:91px;">Life technologies</td>
			<td>B35450</td>
			<td>Far red fluorescence: barely visible through the eyepiece&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">rabbit anti-synaptophysin</td>
			<td style="width:91px;">Life technologies</td>
			<td>18-0130</td>
			<td>Different batches of primary antibody differ in effective working dilution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">FITC-anti-rapsyn mab1234</td>
			<td>Milipore</td>
			<td style="width:119px;">FCMAB134F</td>
			<td>Monoclonal antibody conjugated to FITC</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">FITC-donkey anti-rabbit IgG</td>
			<td style="width:91px;">Jackson</td>
			<td>711-095-152</td>
			<td>Polyclonal secondary antibodies can vary in quality according to source and batch</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Optimal Cutting Temperature compound (O.T.C.)</td>
			<td style="width:91px;">ProSciTech</td>
			<td>IA018</td>
			<td>Cryostat embedding matrix for freezing&#160; muscles</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DABCO</td>
			<td>Sigma</td>
			<td align="right">10981</td>
			<td>Mounting medium that slows photobleaching of fluorophors</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the neuromuscular junction: measuring synapse size, fragmentation and changes in synaptic protein density using confocal fluorescence microscopy

Den neuromuskulära förbindelsen (NMJ) är den stora, kolinerga relä synaps genom vilket däggdjurs motoriska nervceller styr frivilliga muskelsammandragning. Strukturella förändringar på NMJ kan resultera i neurotransmission misslyckande, vilket resulterar i svaghet, atrofi och även död av muskelfibrer. Många studier har undersökt hur genetiska modifieringar eller sjukdom kan förändra strukturen av musen NMJ. Tyvärr kan det vara svårt att direkt jämföra resultat från dessa studier, eftersom de ofta används olika parametrar och analytiska metoder. Tre protokoll beskrivs här. Den första använder maximal intensitet projektion konfokala bilder för att mäta området av acetylkolinreceptorn (AChR) -rika postsynaptiska membrandomäner vid ändskivan och området av synaptisk vesikel färgning i den överliggande presynaptiska nervänden. Det andra protokollet jämför de relativa intensiteterna av immunfärgning för synaptiska proteiner i det postsynaptiska membranet. Den tredje protocol använder fluorescensresonansenergiöverföring (FRET) för att detektera förändringar i packningen av postsynaptiska AChRs vid ändplattan. Protokollen har utvecklats och förfinats under en rad studier. Faktorer som påverkar kvaliteten och samstämmigheten i resultaten diskuteras och normativa data tillhandahålls för NMJs i friska unga vuxna möss.

Mätning av Synaptic Area på NMJ Någon uppskattning av området bygger på en teckning av en gräns för att definiera omfattningen av synaptiska inriktningar. Hos friska unga vuxna muskler NMJ bilder ska visa väldefinierade gränser för både AChR och synaptofysin färgning (Figur 2A och B). Fluorescensintensitet för både AChR och synaptofysin stiger kraftigt vid gränsen mellan den peri-synaptiska och synaptisk partiet av motorändpl...

Watch this Scientific Journal Video about The Neuromuscular Junction: Measuring Synapse Size, Fragmentation and Changes in Synaptic Protein Density Using Confocal Fluorescence Microscopy at JoVE.com

The Neuromuscular Junction: Measuring Synapse Size, Fragmentation and Changes in Synaptic Protein Density Using Confocal Fluorescence Microscopy

The neuromuscular junction (NMJ) is altered in a variety of conditions that can sometimes culminate in synaptic failure. This report describes fluorescence microscope-based methods to quantify such structural changes.

Den neuromuskulära förbindelsen: Mäta Synapse Storlek, fragmentering och Förändringar i Synaptic Protein Densitet Använda Confocal fluorescensmikroskopi

The neuromuscular junction (NMJ) is the large, cholinergic relay synapse through which mammalian motor neurons control voluntary muscle contraction. ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

Studera Synaptic Blås Pools hjälp Photoconversion av Styryl Färgämnen

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

Dissection and Imaging of Active Zones in the Drosophila Neuromuscular Junction

Dissection and Imaging of Active Zones in the Drosophila Neuromuscular Junction

Dissekering och Imaging av Active Zoner i Drosophila Neuromuskulära förbindelsen

The Drosophila  larvae neuromuscular junction (NMJ) is an excellent model for the study of synaptic structure and function. Drosophila  is well known for ...

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

Lateral Diffusion och exocytos av membranproteiner i odlade nervceller utvärderas med hjälp av fluorescens återhämtning och fluorescens-förlust fotoblekning

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

Sequential Photo-bleaching to Delineate Single Schwann Cells at the Neuromuscular Junction

Sekventiell fotoblekningsreaktion att avgränsa Single Schwann celler vid den neuromuskulära förbindelsen

Sequential photo-bleaching provides a non-invasive way to label individual SCs at the NMJ. The NMJ is the largest synapse of the mammalian nervous system ...

Detection of In Situ Protein-protein Complexes at the Drosophila Larval Neuromuscular Junction Using Proximity Ligation Assay

Detection of In Situ Protein-protein Complexes at the Drosophila Larval Neuromuscular Junction Using Proximity Ligation Assay

Detektion av<em&gt; In situ</em&gt; Protein-proteinkomplex på<em&gt; Drosophila</em&gt; Larv Neuromuskulära förbindelsen Använda Proximity Ligation Assay

Discs large (Dlg) is a conserved member of the membrane-associated guanylate kinase family, and serves as a major scaffolding protein at the larval ...

Loading a Calcium Dye into Frog Nerve Endings Through the Nerve Stump: Calcium Transient Registration in the Frog Neuromuscular Junction

Fylla på en kalciumfärg i fröens nervändamål via nervstubben: Kalciumtransientregistrering i Neuromuskulär Junction

One of the most feasible methods of measuring presynaptic calcium levels in presynaptic nerve terminals is optical recording. It is based on using ...

Measuring Neuromuscular Junction Functionality

Mäta neuromuskulära förbindelsen funktionalitet

Neuromuscular junction (NMJ) functionality plays a pivotal role when studying diseases in which the communication between motor neuron and muscle is ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

Utvärdering av synaps densitet i hippocampus gnagare hjärnan skivor

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Focal Macropatch Recordings of Synaptic Currents from the Drosophila Larval Neuromuscular Junction

Focal Macropatch Recordings of Synaptic Currents from the Drosophila Larval Neuromuscular Junction

Focal Macropatch inspelningar av Synaptic strömmar från den Drosophila Larval neuromuskulära förbindelsen

Drosophila neuromuscular junction (NMJ) is an excellent model system to study glutamatergic synaptic transmission. We describe the technique of focal ...