Name: identification of dopamine d1-alpha receptor within rodent nucleus accumbens by an innovative rna in situ detection technology
Uploaded: 2018-03-27T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology at JoVE.com

De nuvarande verk stöddes av National Institutes of Health (NIH) bidrag HD043680, MH106392, DA013137 och NS100624. Partiell fonden lämnades av NIH T32 utbildning bidrag i medicinsk-Behavioral science.

Experimentell protokollet godkändes av djur vård och användning kommittén (IACUC) vid University of South Carolina (federala försäkran nummer: A3049-01).
1. beredning av färsk fryst hjärnan sektioner
<ol><li>Använda F344/N råttor stammen: tre råttor av varje kön, 13 månaders ålder, kroppsvikt ca 320 g.</li>
	<li>Justera sevofluran koncentration till 5% (överdos av sevofluran). Fortsätt sevofluran exponering efter andningen stannar en extra minut.</li>
	<li>Halshugga råtta oc...

<ol>
	<li>Goldman-Rakic, P. S., Castner, S. A., Svensson, T. H., Siever, L. J., Williams, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+the+dopamine+D1+receptor+in+schizophrenia:+insights+for+cognitive+dysfunction.">Targeting the dopamine D1 receptor in schizophrenia: insights for cognitive dysfunction.</a> Psychopharmacology (Berl). 174 (1), 3-16 (2004).</li><li>Beaulieu, J. M., Gainetdinov, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physiology,+signaling,+and+pharmacology+of+dopamine+receptors.">The physiology, signaling, and pharmacology of dopamine receptors.</a> Pharmacol Rev. 63, 182-217 (2011).</li><li>Zahrt, J., Taylor, J. R., Mathew, R. G., Arnsten, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supranormal+stimulation+of+D1+dopamine+receptors+in+the+rodent+prefrontal+cortex+impairs+spatial+working+memory+performance.">Supranormal stimulation of D1 dopamine receptors in the rodent prefrontal cortex impairs spatial working memory performance.</a> J Neurosci. 17, 8528-8535 (1997).</li><li>Floresco, S. B., Magyar, O., Ghods-Sharifi, S., Vexelman, C., Tse, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+dopamine+receptor+subtypes+in+the+medial+prefrontal+cortex+of+the+rat+regulate+set-shifting.">Multiple dopamine receptor subtypes in the medial prefrontal cortex of the rat regulate set-shifting.</a> Neuropsychopharmacology. 31, 297-309 (2006).</li><li>Arnsten, A. F., Girgis, R. R., Gray, D. L., Mailman, 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=Novel+dopamine+therapeutics+for+cognitive+deficits+in+schizophrenia.">Novel dopamine therapeutics for cognitive deficits in schizophrenia.</a> Biol Psychiatry. 81, 67-77 (2017).</li><li>Ellenbroek, B. A., Budde, S., Cools, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prepulse+inhibition+and+latent+inhibition:+the+role+of+dopamine+in+the+medial+prefrontal+cortex.">Prepulse inhibition and latent inhibition: the role of dopamine in the medial prefrontal cortex.</a> Neuroscience. 75 (2), 535-542 (1996).</li><li>Parker, K. L., Alberico, S. L., Miller, A. D., Narayanan, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prefrontal+D1+dopamine+signaling+is+necessary+for+temporal+expectation+during+reaction+time+performance.">Prefrontal D1 dopamine signaling is necessary for temporal expectation during reaction time performance.</a> Neuroscience. 255, 246-254 (2013).</li><li>Manduca, A., Servadio, M., Damsteegt, R., Campolongo, P., Vanderschuren, L. J., Trezza, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopaminergic+Neurotransmission+in+the+Nucleus+Accumbens+Modulates+Social+Play+Behavior+in+Rats.">Dopaminergic Neurotransmission in the Nucleus Accumbens Modulates Social Play Behavior in Rats.</a> Neuropsychopharmacology. 41 (9), 2215-2223 (2016).</li><li>Okubo, 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=Decreased+prefrontal+dopamine+D1+receptors+in+schizophrenia+revealed+by+PET.">Decreased prefrontal dopamine D1 receptors in schizophrenia revealed by PET.</a> Nature. 385 (6617), 634-636 (1997).</li><li>Abi-Dargham, 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=Prefrontal+dopamine+D1+receptors+and+working+memory+in+schizophrenia.">Prefrontal dopamine D1 receptors and working memory in schizophrenia.</a> J Neurosci. 22 (9), 3708-3719 (2002).</li><li>Shinohara, 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=Dopamine+D1+receptor+subtype+mediates+acute+stress-induced+dendritic+growth+in+excitatory+neurons+of+the+medial+prefrontal+cortex+and+contributes+to+suppression+of+stress+susceptibility+in+mice.">Dopamine D1 receptor subtype mediates acute stress-induced dendritic growth in excitatory neurons of the medial prefrontal cortex and contributes to suppression of stress susceptibility in mice.</a> Mol Psychiatry. 19, (2017).</li><li>Okubo, 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=Decreased+prefrontal+dopamine+D1+receptors+in+schizophrenia+revealed+by+PET.">Decreased prefrontal dopamine D1 receptors in schizophrenia revealed by PET.</a> Nature. 385, 634-636 (1997).</li><li>Wang, F., 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=RNAscope:+a+novel+in+situ+RNA+analysis+platform+for+formalin-fixed,+paraffin-embedded+tissues.">RNAscope: a novel in situ RNA analysis platform for formalin-fixed, paraffin-embedded tissues.</a> J Mol Diagn. 14 (1), 22-29 (2012).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The rat brain in stereotaxic coordinates. , (2014).</li></ol>

I detta protokoll beskriver vi ny teknik av i situ hybridisering för färskfryst hjärnan skivor att utvärdera Drd1α-receptoruttryck i kärnan accumbens (NAc) och tyrosin hydroxylas (TH) uttryck i regionen substantia nigra (SNR). Vi ger också metoder för analys av data för olika färgning mönster: ”diskret dot” eller ”kluster”.
De kritiska steg för en framgångsrik multiplex fluorescens RNA i situ hybridisering analys ingår. När halshugger råtta och ta bort...

Dysfunktion i striatum dopaminsystemet är involverad i utvecklingen av kliniska symtom observerades i flera neurokognitiva sjukdomar. Dopamin D1-receptorer finns i prefrontala cortex (PFC) och striatum regioner i hjärnan och påverka kraftigt kognitiva processer1, inklusive arbetsminne, temporal bearbetning, och lokomotivet beteende2,3 , 4 , 5 , 6 , 7. tidigare studier klarlagd att förändringar av dopaminreceptorerna D1 var förknippade med utvecklingen av uppmärksamhet underskott hyperactivity disorder (ADHD)8, neurokognitiva symptom i schizofreni9, 10 och stress känslighet11. Specifikt, schizofreni visade positronemissionstomografi (PET) studier att dopamin D1-receptorer i de prefrontala cortices bindande förmåga var starkt relaterad till kognitiva brister och förekomsten av negativa symtom11. Dendritiska tillväxten av excitatoriska nervceller i prefrontala cortex regleras av dopamin D1-receptorn lindrar stress känslighet. Överväldigande D1 receptor i mediala prefrontala kortikala (mPFC) nervceller kan dessutom förbättra de sociala nederlag stressinducerade socialt undvikande12.
Här introducerar vi en ny teknik av RNA i situ hybridisering att visualisera enda RNA-molekyler i en cell med färskfryst vävnadsprover. Den nuvarande tekniken har flera fördelar över metoder som finns inom den aktuella litteraturen. Först det nuvarande förfarandet bevarar det rumsliga och morfologiska sammanhanget av vävnad och utfördes på färskfryst vävnadsprover så att andra förfaranden som kräver färska, icke-inbäddade vävnader kan kombineras med de nuvarande metoderna. Liknande förfaranden i formalin-fasta och paraffin-inbäddat vävnader har illustrerat att enda transkription upplösning kan uppnås med en RNA i situ hybridisering teknik13. Påvisande av RNA på enda transkription nivå ger överlägsen känslighet för låga kopia nummeruttryck samt möjlighet att jämföra genuttryck på nivån för enskilda celler som inte kan uppnås genom andra nukleinsyra detektionsmetoder, såsom polymeras-kedjereaktion (PCR) tekniker. Dessutom bibehåller den nuvarande metoden bilder med en hög signal-brus-förhållande genom mycket specifika RNA-sonderna som hybridiseras till enda mål RNA avskrifter och sekventiellt bunden med en kaskad av signalmolekyler förstärkning för detektion systemet. Slutligen, den nuvarande tekniken ger möjlighet att utvärdera flera biologiska system med dess mål-specifika proprietära prober, i stället för att begränsa vår undersökning att endast en klass i-relaterade markörer såsom protein detektering av immunohistokemi metoder.
I vår studie använde vi denna roman RNA i situ hybridisering för att utvärdera Drd1α-receptoruttryck i kärnan accumbens (NAc) och tyrosin hydroxylas (TH) uttryck i substantia nigra (SNR) av både manliga och kvinnliga F344/N råttor. Den innovativa RNA i situ hybridisering aktiverat oss att undersöka mekanismer påverkar både DA upptag och DA release samtidigt, förbättra vår förståelse av striatum DA systemets komplexitet. Här beskriver vi proceduren för färskfryst hjärnan skivor och ger metoder för analys av data för olika färgning mönster: ”diskret dot” eller ”kluster”.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="857">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">HybEZ Oven system</td>
			<td style="width:205px;">Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td style="width:135px;">310010</td>
			<td style="width:188px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">RNAscope Probe - Rn-Drd1a</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>317031</td>
			<td>Color channel 1, Green</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">RNAscope Probe - Rn-Th-C2</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>314651-C2</td>
			<td>Color channel 2, Orange</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">RNAscope Fluorescent Multiplex Reagent Kit</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ImmEdge Hydrophobic Barrier Pen</td>
			<td>Vector Laboratory</td>
			<td>H-4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">SuperFrost Plus Slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-154%&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">4% paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>158127-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Sevoflurane</td>
			<td>Merritt Veterinary Supply</td>
			<td>347075</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Tissue-Tek vertical 24 slide rack</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9837976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Tissue-Tek staining dish</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC0731403</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Precision General Purpose Baths</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>TSGP28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">Pretreatment 4</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td>parts of kits</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">ProLong Gold anti-fade reagent</td>
			<td style="width:205px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:135px;">P36930</td>
			<td style="width:188px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">Amp 1-FL</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td>parts of kits</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">Amp 2-FL</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td>parts of kits</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">Amp 3-FL</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td>parts of kits</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">Amp 4-FL-Alt A</td>
			<td>Advanced Cell Diagnostics&#160;</td>
			<td>320850</td>
			<td>parts of kits</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">EZ-C1 software package</td>
			<td style="width:205px;">Nikon Instruments</td>
			<td style="width:135px;"></td>
			<td>version 3.81b</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:329px;">SAS/STAT Software</td>
			<td style="width:205px;">SAS Institute, Inc.,</td>
			<td style="width:135px;"></td>
			<td>version 9.4</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identification of dopamine d1-alpha receptor within rodent nucleus accumbens by an innovative rna in situ detection technology

I det centrala nervsystemet är D1-alpha subtyp receptorn (Drd1α) den vanligast förekommande dopamin (DA)-receptorn, som spelar en viktig roll i regleringen av neuronal tillväxt och utveckling. Mekanismerna bakom Drd1α receptor avvikelser medla beteendemässiga svaren och modulerande fungerande minnesfunktion är dock fortfarande oklart. Den aktuella studien med en roman RNA i situ -hybridisering analys, och identifierade dopamin Drd1α receptor och tyrosin hydroxylas (TH) RNA uttryck från DA-relaterade kretsar i nucleus accumbens (NAc) område och substantia nigra regionen (SNR), respektive. Drd1α uttryck i NAc visar en ”diskret dot” färgningsmönster. Tydliga könsskillnader i Drd1α uttryck observerades. Däremot visar TH ett ”klustrade” färgning mönster. Angående TH uttryck visas honråttor ett högre signal uttryck per cell i förhållande till handjur. De metoderna som presenteras här ger en roman i situ hybridisering teknik för att undersöka förändringar i dopamin systemet dysfunktion under utvecklingen av centrala nervsystemet sjukdomar.

Den aktuella studien observerades en ”diskreta prickar” färgningsmönster för RNA uttryck i dopamin D1-alpha receptorer (Drd1α) av NAc F344/N råttor (figur 1A). Enskilda fluorescens signaler var lätt identifieras och kan ses som enda ”prickar”, som representerar en enda RNA avskrift inom cellen. För bilder från NAc som visar ”diskreta prickar” färgningsmönster, bedömde vi det dynamiska omfånget av uttryck som använder en semikvantitati...

Watch this Scientific Journal Video about Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology at JoVE.com

Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology

Identifiering av dopamin D1-Alpha Receptor inom gnagare Nucleus Accumbens genom en innovativ RNA In Situ Detection-teknik

Identifiering av dopamin D1-alpha receptor i kärnan accumbens är kritisk för att klargöra D1 receptor dysfunktion under en centrala nervsystemet sjukdom. Vi genomförde en roman RNA i situ hybridisering analys för att visualisera inre RNA-molekyler i en specifik hjärnområde.

In the central nervous system, the D1-alpha subtype receptor (Drd1&#945;) is the most abundant dopamine (DA) receptor, which plays a vital role in ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Identification of Dopamine D1-Alpha Receptor Within Rodent Nucleus Accumbens by an Innovative RNA In Situ Detection Technology

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

Samtidig fMRI och elektrofysiologi hos gnagare Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

VisioTracker, an Innovative Automated Approach to Oculomotor Analysis

VisioTracker, ett innovativt automatiserat strategi för ögonmuskelförlamningar analys

Investigations into the visual system development and function necessitate quantifiable behavioral models of visual performance that are easy to elicit, ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Direkt Intraventrikulär tillförsel av läkemedel till Gnagare Centrala nervsystemet

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

Detection of the Genome and Transcripts of a Persistent DNA Virus in Neuronal Tissues by Fluorescent In situ Hybridization Combined with Immunostaining

Detection of the Genome and Transcripts of a Persistent DNA Virus in Neuronal Tissues by Fluorescent In situ Hybridization Combined with Immunostaining

Upptäckt av arvsmassan och Avskrifter av en beständig DNA-virus i neuronala vävnader från lysrör In situ Hybridisering Kombinerat med immunfärgning

Single cell codetection of a gene, its RNA product and cellular regulatory proteins is critical to study gene expression regulation. This is a challenge ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo optogenetic Stimulering av gnagare centrala nervsystemet

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Detection of Axonally Localized mRNAs in Brain Sections Using High-Resolution In Situ Hybridization

Detection of Axonally Localized mRNAs in Brain Sections Using High-Resolution In Situ Hybridization

Upptäckt av Axonally Lokaliserad mRNA i hjärnan sektioner Använda hög upplösning<em&gt; In Situ</em&gt; Hybridisering

mRNAs are frequently localized to vertebrate axons and their local translation is required for axon pathfinding or branching during development and for ...

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Gränssnitt 3D Engineered neuronala kulturer Micro-Elektrod arrayer: Ett innovativt<em&gt; In Vitro</em&gt; Experimentellt

Currently, large-scale networks derived from dissociated neurons growing and developing in vitro on extracellular micro-transducer devices are the ...

Reliable Identification of Living Dopaminergic Neurons in Midbrain Cultures Using RNA Sequencing and TH-promoter-driven eGFP Expression

Tillförlitlig identifiering av Living dopaminerga neuroner i mellanhjärnan kulturer Använda RNA sekvensering och TH-promotor-driven EGFP uttryck

In Parkinson&#39;s Disease (PD) there is widespread neuronal loss throughout the brain with pronounced degeneration of dopaminergic neurons in the SNc, ...

Localization of Odorant Receptor Genes in Locust Antennae by RNA In Situ Hybridization

Localization of Odorant Receptor Genes in Locust Antennae by RNA In Situ Hybridization

Lokalisering av luktantreceptormener i lokalisationsantennen genom RNA<em&gt; I situ</em&gt; Hybridisering

Insects have evolved sophisticated olfactory reception systems to sense exogenous chemical signals. These chemical signals are transduced by Olfactory ...

Assessment of Dopaminergic Homeostasis in Mice by Use of High-performance Liquid Chromatography Analysis and Synaptosomal Dopamine Uptake

Bedömning av dopaminerga homeostas i möss genom användning av högpresterande vätskekromatografi analys och Synaptosomal dopamin upptag

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) ...