Name: using enzyme-based biosensors to measure tonic and phasic glutamate in alzheimer's mouse models
Uploaded: 2017-05-03T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door het National Institute of General Medical Sciences (MNR; U54GM104942), NIA (MNR; R15AG045812), Alzheimer&#39;s Association (MNR; NIRG-12-242187), WVU Faculty Research Senaat Grant (MNR), en WVU PSCOR Grant (MNR).

1. Het bekleden van de micro-elektrode Array met enzymen of Matrix Layer <ol><li> Bereiding van de proteïne matrixoplossing <ol><li> Weeg 10 mg runderserumalbumine (BSA) en plaats het 1,5 ml microcentrifugebuis. </li><li> Voeg 985 ul van DI water aan de microcentrifugebuis met BSA. Meng de oplossing door handmatig roeren (opnieuw pipetteren met behulp 1,000 ul pipet tot 3 maal, totdat het BSA opgelost). OPMERKING: Gebruik geen vortex om de oplossing te mengen Hierdoor kunnen de lucht in de opl...

<ol>
	<li>Bito, L., Davson, H., Levin, E., Murray, M., Snider, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+concentrations+of+free+amino+acids+and+other+electrolytes+in+cerebrospinal+fluid,+in+vivo+dialysate+of+brain,+and+blood+plasma+of+the+dog.">The concentrations of free amino acids and other electrolytes in cerebrospinal fluid, in vivo dialysate of brain, and blood plasma of the dog.</a> J Neurochem. 13 (11), 1057-1067 (1966).</li><li>Cavus, I., 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=Extracellular+metabolites+in+the+cortex+and+hippocampus+of+epileptic+patients.">Extracellular metabolites in the cortex and hippocampus of epileptic patients.</a> Ann Neurol. 57 (2), 226-235 (2005).</li><li>Montgomery, A. J., Lingford-Hughes, A. R., Egerton, A., Nutt, D. J., Grasby, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+nicotine+on+striatal+dopamine+release+in+man:+A+[11C]raclopride+PET+study.">The effect of nicotine on striatal dopamine release in man: A [11C]raclopride PET study.</a> Synapse. 61 (8), 637-645 (2007).</li><li>Chefer, V. I., Thompson, A. C., Zapata, A., Shippenberg, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+brain+microdialysis.">Overview of brain microdialysis.</a> Curr Protoc Neurosci. , (2009).</li><li>Hu, S., Sheng, W. S., Ehrlich, L. C., Peterson, P. K., Chao, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytokine+effects+on+glutamate+uptake+by+human+astrocytes.">Cytokine effects on glutamate uptake by human astrocytes.</a> Neuroimmunomodulation. 7 (3), 153-159 (2000).</li><li>He, X., 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=The+association+between+CCL2+polymorphisms+and+drug-resistant+epilepsy+in+Chinese+children.">The association between CCL2 polymorphisms and drug-resistant epilepsy in Chinese children.</a> Epileptic Disord. 15 (3), 272-277 (2013).</li><li>Xie, 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=Resolution+of+High-Frequency+Mesoscale+Intracortical+Maps+Using+the+Genetically+Encoded+Glutamate+Sensor+iGluSnFR.">Resolution of High-Frequency Mesoscale Intracortical Maps Using the Genetically Encoded Glutamate Sensor iGluSnFR.</a> J Neurosci. 36 (4), 1261-1272 (2016).</li><li>Marvin, J. 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=An+optimized+fluorescent+probe+for+visualizing+glutamate+neurotransmission.">An optimized fluorescent probe for visualizing glutamate neurotransmission.</a> Nat Methods. 10 (2), 162-170 (2013).</li><li>Hefendehl, J. K., 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=Mapping+synaptic+glutamate+transporter+dysfunction+in+vivo+to+regions+surrounding+Abeta+plaques+by+iGluSnFR+two-photon+imaging.">Mapping synaptic glutamate transporter dysfunction in vivo to regions surrounding Abeta plaques by iGluSnFR two-photon imaging.</a> Nat Commun. 7, 13441 (2016).</li><li>Hinzman, J. M., Thomas, T. C., Quintero, J. E., Gerhardt, G. A., Lifshitz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruptions+in+the+regulation+of+extracellular+glutamate+by+neurons+and+glia+in+the+rat+striatum+two+days+after+diffuse+brain+injury.">Disruptions in the regulation of extracellular glutamate by neurons and glia in the rat striatum two days after diffuse brain injury.</a> J Neurotrauma. 29 (6), 1197-1208 (2012).</li><li>Thomas, T. C., Hinzman, J. M., Gerhardt, G. A., Lifshitz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypersensitive+glutamate+signaling+correlates+with+the+development+of+late-onset+behavioral+morbidity+in+diffuse+brain-injured+circuitry.">Hypersensitive glutamate signaling correlates with the development of late-onset behavioral morbidity in diffuse brain-injured circuitry.</a> J Neurotrauma. 29 (2), 187-200 (2011).</li><li>Hinzman, J. M., 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=Diffuse+brain+injury+elevates+tonic+glutamate+levels+and+potassium-evoked+glutamate+release+in+discrete+brain+regions+at+two+days+post-injury:+an+enzyme-based+microelectrode+array+study.">Diffuse brain injury elevates tonic glutamate levels and potassium-evoked glutamate release in discrete brain regions at two days post-injury: an enzyme-based microelectrode array study.</a> J Neurotrauma. 27 (5), 889-899 (2010).</li><li>Stephens, M. L., Quintero, J. E., Pomerleau, F., Huettl, P., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+changes+in+glutamate+release+in+the+CA3+and+dentate+gyrus+of+the+rat+hippocampus.">Age-related changes in glutamate release in the CA3 and dentate gyrus of the rat hippocampus.</a> Neurobiol Aging. 32 (5), 811-820 (2009).</li><li>Nickell, J., Salvatore, M. F., Pomerleau, F., Apparsundaram, S., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+plasma+membrane+surface+expression+of+GLAST+mediates+decreased+glutamate+regulation+in+the+aged+striatum.">Reduced plasma membrane surface expression of GLAST mediates decreased glutamate regulation in the aged striatum.</a> Neurobiol Aging. 28 (11), 1737-1748 (2006).</li><li>Hascup, E. 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=An+allosteric+modulator+of+metabotropic+glutamate+receptors+(mGluR(2)+)+(+)-TFMPIP,+inhibits+restraint+stress-induced+phasic+glutamate+release+in+rat+prefrontal+cortex.">An allosteric modulator of metabotropic glutamate receptors (mGluR(2) ) (+)-TFMPIP, inhibits restraint stress-induced phasic glutamate release in rat prefrontal cortex.</a> J Neurochem. 122 (2), 619-627 (2012).</li><li>Rutherford, E. C., Pomerleau, F., Huettl, P., Stromberg, I., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+second-by-second+measures+of+L-glutamate+in+the+central+nervous+system+of+freely+moving+rats.">Chronic second-by-second measures of L-glutamate in the central nervous system of freely moving rats.</a> J Neurochem. 102 (3), 712-722 (2007).</li><li>Matveeva, E. A., 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=Reduction+of+vesicle-associated+membrane+protein+2+expression+leads+to+a+kindling-resistant+phenotype+in+a+murine+model+of+epilepsy.">Reduction of vesicle-associated membrane protein 2 expression leads to a kindling-resistant phenotype in a murine model of epilepsy.</a> Neuroscience. 202, 77-86 (2011).</li><li>Matveeva, E. A., 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=Kindling-induced+asymmetric+accumulation+of+hippocampal+7S+SNARE+complexes+correlates+with+enhanced+glutamate+release.">Kindling-induced asymmetric accumulation of hippocampal 7S SNARE complexes correlates with enhanced glutamate release.</a> Epilepsia. 53 (1), 157-167 (2012).</li><li>Hunsberger, H. C., Rudy, C. C., Batten, S. R., Gerhardt, G. A., Reed, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=P301L+tau+expression+affects+glutamate+release+and+clearance+in+the+hippocampal+trisynaptic+pathway.">P301L tau expression affects glutamate release and clearance in the hippocampal trisynaptic pathway.</a> J Neurochem. 132 (2), 169-182 (2015).</li><li>Hunsberger, H. 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=Riluzole+rescues+glutamate+alterations,+cognitive+deficits,+and+tau+pathology+associated+with+P301L+tau+expression.">Riluzole rescues glutamate alterations, cognitive deficits, and tau pathology associated with P301L tau expression.</a> J Neurochem. 135 (2), 381-394 (2015).</li><li>Hunsberger, H. 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=Peripherally+restricted+viral+challenge+elevates+extracellular+glutamate+and+enhances+synaptic+transmission+in+the+hippocampus.">Peripherally restricted viral challenge elevates extracellular glutamate and enhances synaptic transmission in the hippocampus.</a> J Neurochem. , (2016).</li><li>Obrenovitch, T. P., Urenjak, J., Zilkha, E., Jay, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitotoxicity+in+neurological+disorders--the+glutamate+paradox.">Excitotoxicity in neurological disorders--the glutamate paradox.</a> Int J Dev Neurosci. 18 (2-3), 281-287 (2000).</li><li>Hillered, L., Vespa, P. M., Hovda, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translational+neurochemical+research+in+acute+human+brain+injury:+the+current+status+and+potential+future+for+cerebral+microdialysis.">Translational neurochemical research in acute human brain injury: the current status and potential future for cerebral microdialysis.</a> J Neurotrauma. 22 (1), 3-41 (2005).</li><li>Burmeister, J. J., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-referencing+ceramic-based+multisite+microelectrodes+for+the+detection+and+elimination+of+interferences+from+the+measurement+of+L-glutamate+and+other+analytes.">Self-referencing ceramic-based multisite microelectrodes for the detection and elimination of interferences from the measurement of L-glutamate and other analytes.</a> Anal Chem. 73 (5), 1037-1042 (2001).</li><li>Burmeister, J. J., 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=Improved+ceramic-based+multisite+microelectrode+for+rapid+measurements+of+L-glutamate+in+the+CNS.">Improved ceramic-based multisite microelectrode for rapid measurements of L-glutamate in the CNS.</a> J Neurosci Methods. 119 (2), 163-171 (2002).</li><li>Diamond, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deriving+the+glutamate+clearance+time+course+from+transporter+currents+in+CA1+hippocampal+astrocytes:+transmitter+uptake+gets+faster+during+development.">Deriving the glutamate clearance time course from transporter currents in CA1 hippocampal astrocytes: transmitter uptake gets faster during development.</a> J Neurosci. 25 (11), 2906-2916 (2005).</li><li>Greene, J. G., Borges, K., Dingledine, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+transcriptional+neuroanatomy+of+the+rat+hippocampus:+evidence+for+wide-ranging,+pathway-specific+heterogeneity+among+three+principal+cell+layers.">Quantitative transcriptional neuroanatomy of the rat hippocampus: evidence for wide-ranging, pathway-specific heterogeneity among three principal cell layers.</a> Hippocampus. 19 (3), 253-264 (2009).</li><li>Borland, L. M., Shi, G., Yang, H., Michael, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltammetric+study+of+extracellular+dopamine+near+microdialysis+probes+acutely+implanted+in+the+striatum+of+the+anesthetized+rat.">Voltammetric study of extracellular dopamine near microdialysis probes acutely implanted in the striatum of the anesthetized rat.</a> J Neurosci Methods. 146 (2), 149-158 (2005).</li><li>Jaquins-Gerstl, A., Michael, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+brain+penetration+injury+associated+with+microdialysis+and+voltammetry.">Comparison of the brain penetration injury associated with microdialysis and voltammetry.</a> J Neurosci Methods. 183 (2), 127-135 (2009).</li><li>Azbill, R. D., Mu, X., Springer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riluzole+increases+high-affinity+glutamate+uptake+in+rat+spinal+cord+synaptosomes.">Riluzole increases high-affinity glutamate uptake in rat spinal cord synaptosomes.</a> Brain Res. 871 (2), 175-180 (2000).</li><li>Gourley, S. L., Espitia, J. W., Sanacora, G., Taylor, 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=Antidepressant-like+properties+of+oral+riluzole+and+utility+of+incentive+disengagement+models+of+depression+in+mice.">Antidepressant-like properties of oral riluzole and utility of incentive disengagement models of depression in mice.</a> Psychopharmacology (Berl). 219 (3), 805-814 (2011).</li><li>Frizzo, M. E., Dall'Onder, L. P., Dalcin, K. B., Souza, D. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riluzole+enhances+glutamate+uptake+in+rat+astrocyte+cultures).">Riluzole enhances glutamate uptake in rat astrocyte cultures).</a> Cell Mol Neurobiol. 24 (1), 123-128 (2004).</li><li>Fumagalli, E., Funicello, M., Rauen, T., Gobbi, M., Mennini, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riluzole+enhances+the+activity+of+glutamate+transporters+GLAST,+GLT1+and+EAAC1.">Riluzole enhances the activity of glutamate transporters GLAST, GLT1 and EAAC1.</a> Eur J Pharmacol. 578 (2-3), 171-176 (2008).</li><li>Day, B. K., Pomerleau, F., Burmeister, J. J., Huettl, P., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microelectrode+array+studies+of+basal+and+potassium-evoked+release+of+L-glutamate+in+the+anesthetized+rat+brain.">Microelectrode array studies of basal and potassium-evoked release of L-glutamate in the anesthetized rat brain.</a> J Neurochem. 96 (6), 1626-1635 (2006).</li><li>Kane, R. L., Martinez-Lopez, I., DeJoseph, M. R., Vina, J. R., Hawkins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Na(+)-dependent+glutamate+transporters+EAAT1,+EAAT2,+and+EAAT3)+of+the+blood-brain+barrier.">Na(+)-dependent glutamate transporters EAAT1, EAAT2, and EAAT3) of the blood-brain barrier.</a> J Biol Chem. 274 (45), 31891-31895 (1999).</li><li>Ramsden, M., 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=Age-dependent+neurofibrillary+tangle+formation,+neuron+loss,+and+memory+impairment+in+a+mouse+model+of+human+tauopathy+(P301L).">Age-dependent neurofibrillary tangle formation, neuron loss, and memory impairment in a mouse model of human tauopathy (P301L).</a> J Neurosci. 25 (46), 10637-10647 (2005).</li><li>Oddo, 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=Triple-transgenic+model+of+Alzheimer's+disease+with+plaques+and+tangles:+intracellular+Abeta+and+synaptic+dysfunction.">Triple-transgenic model of Alzheimer's disease with plaques and tangles: intracellular Abeta and synaptic dysfunction.</a> Neuron. 39 (3), 409-421 (2003).</li><li>Zang, D. W., 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=Magnetic+resonance+imaging+reveals+neuronal+degeneration+in+the+brainstem+of+the+superoxide+dismutase+1+transgenic+mouse+model+of+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Magnetic resonance imaging reveals neuronal degeneration in the brainstem of the superoxide dismutase 1 transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.</a> Eur J Neurosci. 20 (7), 1745-1751 (2004).</li></ol>

De MEA techniek maakt het mogelijk voor het meten van een snelle kinetiek van neurotransmitters en opname in vitro en in vivo. Vandaar dat de technologie produceert een breed scala aan data-uitgang waaronder tonisch neurotransmitter niveaus, opgeroepen afgifte van neurotransmitters en neurotransmitter klaring. Echter, omdat het gebruik van MEA is een relatief complexe procedure, zijn er tal van factoren die mogelijk moeten worden geoptimaliseerd voor succesvol gebruik. Bijvoorbeeld, tijdens het ijken k...

Meten neurotransmitter veranderingen in de hersenen is een belangrijk instrument voor het bestuderen neurologen ziekten van het centrale zenuwstelsel (CZS) die vaak wordt gekenmerkt door ontregeling neurotransmitter. Hoewel microdialyse in combinatie met hoge druk vloeistofchromatografie (HPLC / EG) de meest gebruikte methode om veranderingen in extracellulaire neurotransmitter niveaus 1, 2, meten is 3, 4, de ruimtelijke en temporele resolutie van microdialyse probes niet ideaal voor neurotransmitters zoals glutamaat, die nauw worden geregeld in de extracellulaire ruimte 5, 6. Als gevolg van de recente ontwikkelingen in de genetica en imaging, zijn er extra methoden die kunnen worden gebruikt om glutamaat in kaart in vivo. Met behulp van genetisch gecodeerde glutamaat fluorescente reporters (iGluSnFR) eend twee-foton beeldvorming, kunnen onderzoekers glutamaatafgifte visualiseren neuronen en astrocyten zowel in vitro als in vivo 7, 8, 9. Met name maakt dit het opnemen van een groter gezichtsveld en niet de intrinsieke verbindingen van de hersenen verstoren. Terwijl deze nieuwe optische technieken maken visualisatie van glutamaat kinetiek en meting van sensorische reacties van de consument en neuronale activiteit, missen ze het vermogen om de hoeveelheid glutamaat in de extracellulaire ruimte in discrete hersengebieden kwantificeren. Een alternatieve methode is het enzym-gebonden micro-elektrode array (MEA) die selectief kan meten extracellulaire neurotransmitter niveaus, zoals glutamaat, door middel van een zelf-verwezen opname systeem. De MEA techniek is gebruikt om veranderingen in de extracellulaire glutamaat na een traumatisch hersenletsel te bestuderenletsel 10, 11, 12, verouderen 13, 14, stress 15, 16, epilepsie 17, 18, de ziekte van Alzheimer 19, 20, en de injectie van een viraal nabootser 21 en vertegenwoordigt een verbetering van de ruimtelijke en temporele beperkingen die inherent zijn microdialyse. Dat microdialyse het vermogen te meten bij de synaps 22, 23 beperkt, MEA een hoge ruimtelijke resolutie waarmee selectieve maatregelen van extracellulair glutamaat spill buurt synapsen 24, 25. Ten tweede, de lage tijdsresolutie van microdialyse (1-20 min) beperkt de mogelijkheid om de onderzoekensnelle dynamiek van de afgifte van glutamaat en vrije ruimte die zich in de milliseconde naar de tweede reeks 26. Vanwege verschillen in de afgifte van glutamaat of klaring niet zichtbaar kunnen zijn maatregelen tonic, rusten glutamaat, kan het noodzakelijk zijn dat glutamaatafgifte en klaring direct worden gemeten. MEA toelaten dat dergelijke maatregelen vanwege hun hoge tijdsresolutie (2 Hz) en lage detectielimiet (&lt;1 uM). Ten derde, MMO zorgen voor onderzoek van subregionale variaties in neurotransmitters binnen een bepaald hersengebied, zoals de rat of muis hippocampus. Bijvoorbeeld met behulp MEA kunnen we afzonderlijk richten de dentate gyrus (DG), cornu ammonis 3 (CA3) en cornu ammonis 1 (CA1) van de hippocampus, die via een trisynaptic schakeling 27 verbonden, subregionale verschillen in extracellulair glutamaat te onderzoeken. Vanwege de omvang van microdialyse probes (1-4 mm lang) en de schade veroorzaakt door implantatie 28 &lt;/ sup&gt;, 29, subregionale verschillen zijn moeilijk aan te pakken. Bovendien is de optische systemen staan alleen stimulatie door middel van externe stimuli, zoals een whisker stimulatie of lichte trilling, die subregionale stimulatie 7 niet toelaat. Een laatste voordeel van MEA&#39;s ten opzichte van andere methoden is de mogelijkheid om deze subregio&#39;s in vivo te bestuderen zonder verstoring van hun extrinsieke en intrinsieke verbindingen. Hier beschrijven we hoe een registratiesysteem (bijvoorbeeld FAST16mkIII) bij MEA, bestaande uit een keramiek gebaseerde multisite microelektrode, differentieel kunnen worden aangebracht op de opname plaatsen om voor storende stoffen te detecteren en uit het analytsignaal. We tonen ook aan deze arrays kunnen worden gebruikt voor amperometrie op basis van studies van in vivo glutamaat voorschrift in de DG, CA3 en CA1 hippocampus deelgebieden van verdoofde RTG (TauP301L) 4510 muizen, een veelgebruikte mOuse model van de ziekte van Alzheimer. Daarnaast bieden wij een bevestiging van de gevoeligheid van het MEA systeem om de snelle dynamiek van glutamaatafgifte en goedkeuring door behandeling van de muizen met riluzol een in vitro geneesmiddel glutamaatafgifte verminderen en glutamaat opname 30, 31, 32, 33, en demonstreren van deze respectieve veranderingen in vivo in de TauP301L muismodel.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>FAST-16mkIII-8 channel</td>
			<td>Quanteon</td>
			<td>16mkIII</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microelectrode arrays</td>
			<td>CenMet</td>
			<td>W4 or 8-TRK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A-3059</td>
			<td>10 g (expires after 1 month)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G-6257</td>
			<td>100 mL (expires after 6 months)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamate Oxidase</td>
			<td>US Biological or Sigma Aldrich</td>
			<td>G4001-01 or 100646</td>
			<td>50 UI (expires after 6 months)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton Syringes</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>#701</td>
			<td>2 syringes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>BDH</td>
			<td>UN1230</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>m-Phenylenediamine dihydrochloride (mPD)</td>
			<td>ACROS Organics</td>
			<td>1330560250</td>
			<td>25 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reference Electrodes (RE-5B)</td>
			<td>BAS</td>
			<td>MF-2079</td>
			<td>3 electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stir plate</td>
			<td>Cole-parmer</td>
			<td>EW-04804-01</td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G-1626</td>
			<td>100 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ascorbic Acid</td>
			<td>TCI</td>
			<td>50-81-7</td>
			<td>500 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dopamine Hydrochloride</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>62-31-7</td>
			<td>5 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perchloric acid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>UN2920</td>
			<td>500 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Postassium chloride</td>
			<td>VWR</td>
			<td>7447-40-7</td>
			<td>1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>VWR</td>
			<td>7647-40-7</td>
			<td>1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride</td>
			<td>MP</td>
			<td>153502</td>
			<td>100 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>BDH</td>
			<td>1310732</td>
			<td>500 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass pressure ejection pipettes</td>
			<td>CenMet</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sticky wax</td>
			<td>Kerrlab</td>
			<td>625</td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsyringe</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MF28G-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modeling clay</td>
			<td>WalMart</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Picospritzer III</td>
			<td>Parker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>AM systems</td>
			<td>782000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>BDH</td>
			<td>7647010</td>
			<td>2.5 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum wire</td>
			<td>AM Systems</td>
			<td>778000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solder gun</td>
			<td>Lowes or Home Depot</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimeter</td>
			<td>WalMart</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PhysioSuite</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SomnoSuite</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic device</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Lab Standard</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meiji EMZ microscope</td>
			<td>Meiji</td>
			<td>EMZ-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Micro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metricide</td>
			<td>Metrex</td>
			<td>102800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgery scissors</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile cotton swabs</td>
			<td>Puritan</td>
			<td>25806</td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye ointment</td>
			<td>Puralube Vet Ointment</td>
			<td></td>
			<td>Obtain from the vet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine swabs</td>
			<td>VWR</td>
			<td>S48050</td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol swabs</td>
			<td>Local drug store</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgery drape</td>
			<td>Dynarex</td>
			<td>4410</td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile saline</td>
			<td>Teknova</td>
			<td>S5815</td>
			<td>Can make own soltuion using filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide (3%)</td>
			<td>Local drug store</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>WalMart</td>
			<td></td>
			<td>Can purchase from different supplier</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using enzyme-based biosensors to measure tonic and phasic glutamate in alzheimer's mouse models

Neurotransmitter verstoring is vaak een belangrijk onderdeel van ziekten van het centrale zenuwstelsel (CNS), die een rol spelen bij de pathologie ten grondslag liggen aan de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, depressie en angst. Traditioneel is microdialyse de meest voorkomende (geprezen) techniek om neurotransmitter veranderingen die optreden in deze aandoeningen te onderzoeken geweest. Maar omdat microdialyse heeft de mogelijkheid om langzame 1-20 minuten wijzigingen in grote weefselgebieden meten, heeft het nadeel invasieve potentieel vernietigen intrinsieke verbindingen binnen de hersenen en een langzame sampling vermogen. Een relatief nieuwere techniek, de micro-elektrode array (MEA), heeft talrijke voordelen voor het meten van specifieke neurotransmitter veranderingen in discrete hersengebieden die zich voordoen, waardoor een ruimte en tijd nauwkeurige benadering. Voorts worden volgens MEA is minimaal invasief, waardoor het meten van veranderingen in vivo neurotransmitter. In ons laboratorium, we have specifiek geïnteresseerd in veranderingen in de neurotransmitter glutamaat, gerelateerd aan de ziekte van Alzheimer-pathologie geweest. Als zodanig heeft de hier beschreven werkwijze werd gebruikt om potentiële storingen in hippocampale glutamaat evalueren in een transgeen muismodel van de ziekte van Alzheimer. In het kort, de gebruikte methode omvat het bekleden van een multi-site micro-elektrode met een enzym zeer selectief voor de neurotransmitter van belang en het gebruik van zichzelf verwijzende sites om af te trekken uit achtergrondgeluiden en storende stoffen. Na plateren en kalibratie, kan de MEA worden geconstrueerd met een micropipet en neergelaten in het hersengebied van interesse met behulp van een stereotaxische inrichting. Hier beschreven werkwijze het verdoven RTG (TauP301L) 4510 muizen en gebruiken van een stereotaxische inrichting nauwkeurig richten deelgebieden (DG, CA1 en CA3) van de hippocampus.

Hoewel deze technologie kan worden gebruikt om veranderingen in de glutamaterge signalering in vele soorten van dierlijke modellen, zoals traumatisch hersenletsel, veroudering, stress, en epilepsie te meten, hier laten we zien hoe de MEA technologie kan worden gebruikt om glutamatergic veranderingen in transgene muismodel onderzoeken menselijke tauopathie 19, 20. De RTG (TauP301L) 4510 muizen drukt de P301L-mutatie in tau geassoc...

Watch this Scientific Journal Video about Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models at JoVE.com

Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models

Hier beschrijven we de setup, softwarenavigatie en gegevensanalyse voor een ruimte en tijd nauwkeurige werkwijze voor het meten tonische en fasische extracellulair glutamaat veranderingen in vivo middels enzymgekoppelde micro-elektrode arrays (MEA).

Met behulp van Enzyme-gebaseerde biosensoren te meten Tonic en Fasische glutamaat in de ziekte van Alzheimer muismodellen

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Mouse Models of Periventricular Leukomalacia

Muismodellen van periventriculaire leukomalacie

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature ...

Hyponeophagia: A Measure of Anxiety in the Mouse

Hyponeophagia: Een maat voor angst in de muis

Before the present day, when fast-acting and potent rodenticides such as alpha-chloralose were not yet in use, the work of pest controllers was often ...

Detection of Neuritic Plaques in Alzheimer's Disease Mouse Model

Detectie van neuritische plaques in de ziekte van Alzheimer Mouse Model

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder leading to dementia. Neuritic plaque formation is one of the pathological hallmarks ...

GABA-activated Single-channel and Tonic Currents in Rat Brain Slices

GABA-geactiveerde Single-kanaal en Tonic Stromingen in hersenen van de rat Slices

The GABAA channels are present in all neurons and are located both at synapses and outside of synapses where they generate phasic and tonic currents, ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

Snel Micro-iontoforese van glutamaat en GABA: een nuttig instrument om Synaptic Integratie Onderzoek

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Stereotaxic Infusion of Oligomeric Amyloid-beta into the Mouse Hippocampus

Stereotaxische Infusion van Oligomere amyloid-beta in de Mouse Hippocampus

Alzheimer&#8217;s disease is a neurodegenerative disease affecting the aging population. A key neuropathological feature of the disease is the ...

Combined Optogenetic and Freeze-fracture Replica Immunolabeling to Examine Input-specific Arrangement of Glutamate Receptors in the Mouse Amygdala

Gecombineerde optogenetische en Freeze-fractuur Replica immunokleuring Input-specifieke Regeling van glutamaatreceptoren in de Mouse amygdala Onderzoek

Freeze-fracture electron microscopy has been a major technique in ultrastructural research for over 40 years. However, the lack of effective means to ...

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

Een eenvoudige manier om Veranderingen Meet in Reward-zoekend gedrag Met behulp<em&gt; Drosophila melanogaster</em

We describe a protocol for measuring ethanol self-administration in fruit flies (Drosophila melanogaster) as a proxy for changes in reward states. We ...

A High-throughput Calcium-flux Assay to Study NMDA-receptors with Sensitivity to Glycine/D-serine and Glutamate

Een High-throughput Calcium-flux Assay te studeren NMDA-receptoren met gevoeligheid voor Glycine/D-serine en glutamaat

N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors (NMDAR) are classified as ionotropic glutamate receptors and have critical roles in learning and memory. NMDAR ...

Using Near-infrared Fluorescence and High-resolution Scanning to Measure Protein Expression in the Rodent Brain

Het gebruiken van dichtbijgelegen-infrarode fluorescentie en hoge resolutie het scannen om eiwituitdrukking in de knaagdieren hersenen te meten

Neuroscience is the study of how cells in the brain mediate various functions. Measuring protein expression in neurons and glia is critical for the study ...