Here we describe a novel preparation for imaging live lanceolate sensory terminals of palisade endings that innervate mouse ear skin hair follicles during staining and destaining with styryl pyridinium dyes.
Um romance técnica de dissecção ea gravação é descrita para a coloração de monitorização óptica e de tirar manchas de terminais lanceoladas circundantes folículos pilosos na pele do pavilhão auricular mouse. A preparação é simples e relativamente rápido, produzindo de forma confiável extensas regiões de múltiplas unidades rotulados de viver terminais nervosos para estudar a absorção e liberação de corantes pirid�nio estirilo amplamente utilizados em estudos de reciclagem de vesícula. Subdividindo os preparativos antes da rotulagem permite teste vs. comparações de controle na mesma orelha de um único indivíduo. dicas úteis são dadas para a melhoria da qualidade da preparação, a marcação e os parâmetros de imagem. Este novo sistema é adequado para ensaiar farmacologicamente e absorção e liberação desses corantes vitais em terminais lanceoladas, tanto do tipo selvagem e animais geneticamente modificados mecanicamente induzida. Exemplos de influências moduladoras de intensidade de marcação são dadas.
Terminações nervosas mecanosensorial são tipicamente pequenos, difusamente distribuídos e de difícil acesso in situ, como eles são geralmente enterradas profundamente na pele ou outros tecidos circundantes. Visualizá-los, portanto, geralmente requer seccionamento seguido por um imunomarcação prolongado / período de coloração, ou a demora eo custo de obtenção de linhas de rato com expressão genética de marcadores fluorescentes, tais como a proteína fluorescente verde ou amarela (GFP / YFP) 1. Aqui nós mostramos um tecido conveniente e um método rápido e simples para ter acesso a um grande número de aferentes do folículo piloso para estudo, e como eles podem ser rapidamente marcado para o monitoramento óptico da função terminal 2. Com a prática, toda a técnica de dissecção a imagem pode ser concluída em menos de 2 horas.
Os terminais de axónios lanceoladas sensoriais que inervam folículos de cabelo em mamíferos formar paliçadas todo o epitélio do cabelo folicular, com cadaterminal de imprensado entre células / Schwann glial processa 2-4. A finalidade dos terminais é detectar deslocamento mecânico dos pêlos que cercam. Eles são uma mistura de terminações rapidamente e de adaptação lenta, mas eles produzem predominantemente curtos períodos de actividade em resposta ao movimento do cabelo. Tipicamente, o disparo pára muito rapidamente quando o movimento cessa, mesmo na presença de deslocamento continuado.
Este modelo murino pavilhão auricular para estudar terminais lanceoladas por métodos ópticos tem muitas características vantajosas para o estudo da estrutura e função dessas terminações. O pavilhão é predominantemente duas camadas da pele apposed back-to-back, com apenas uma pequena quantidade de tecido de cartilagem entre os dois. A pele é muito fina e facilmente dissecado devido a quantidades mínimas de tecido conjuntivo fracamente adesiva em relação a outras regiões do corpo. As camadas de pele facilmente separados, portanto, dar um bom acesso para os folículos e terminais. a inervaçãoé facilmente acessível e identificável. Os folículos pilosos são mais esparsamente distribuído do que em outras regiões da pele, facilitando a imagem de indivíduos ou pequenos grupos de folículos. A camada dérmica subjacente fina dá uma boa acessibilidade aos corantes e drogas farmacológicas, por isso é ideal para geração de imagens por microscopia de fluorescência no estado inalterado. A imagem de terminais marcados podem ser tanto de terminais vivos ou, se estiver usando um análogo do corante solucionáveis, após a fixação e posterior processamento histológico.
Usámos esta preparação para mostrar que a membrana de reciclagem ocorre nas terminações lanceoladas, evidenciado por absorção (endocitose) e libertação (exocitose) de um corante de estirilo piridínio (FM1-43; N – (3-triethylammoniumpropyl) -4- (4- (dibutilamino) estiril) piridínio dibrometo). O corante não, no entanto, parecem rotular significativamente a célula de Schwann investir processa 2. Também mostramos que esta absorção do corante / release e, portanto, membrana reciclagem, está sujeita a modulação glutamatérgica através de um receptor de glutamato metabotrópico atípica (fosfolipase D-acoplado). Os resultados de protocolos de estimulação e análise simples são ilustrados, e as questões de análise de potenciais comuns também são destacados.
Bewick e Betz originalmente desenvolvido a N- (3-triethylammoniumpropyl) -4- (4- (dibutilamino) estiril) piridinio-dibrometo relacionada corantes de estirilo piridínio 7-10 para monitorizar reciclagem local da membrana de vesículas sinápticas. a absorção do corante, e, consequentemente, aumento da fluorescência, portanto, reflete a internalização da membrana das vesículas sinápticas (endocitose). Posteriormente, este corante internalizado pode ser re-lançado por uma maior atividade elétrica, que mostra a perda de corante monitora externalização membrana da vesícula (exocitose). Em sinapses, este é um proxy para a secreção de neurotransmissor. Ao mesmo tempo, também encontramos estes corantes rotular terminações nervosas mecanosensorial primários 7. Mais recentemente 11, Bewick, Banks e seus colegas, em seguida, mostrou que isso reflete um processo semelhante em maduros terminais, diferenciadas mecanosensorial ex vivo. Aqui, novamente, os corantes rotular 50 nm de diâmetro vesículas sinápticas "-like" (SLVs) que reciclam constitutivamente para libertar glutamato.Em terminais mecanosensorial, ao contrário dos seus homólogos sinápticos, esta reciclagem é principalmente espontânea. Também é modulada por processos mecânicos, em vez de simplesmente eléctrica, a estimulação.
Para neurónios sensoriais em cultura e em células capilares cóclea, corantes de estirilo em geral e corante de estirilo piridínio, em particular, têm sido mostrados para passar através dos canais mecanosensorial, bloqueando os canais mecanosensorial e rotulagem irreversivelmente membranas internas 12. No entanto, em concentrações estiril corante comparáveis em terminais mecanosensorial diferenciadas in situ, como aqui em terminações lanceoladas 2, ou em terminações Ia em fusos musculares 11, e em células de cabelo que não são mecanicamente estimuladas 13, 14, a rotulagem é por endocitose membrana. Nos terminais nervosos mecanosensorial, por exemplo, a rotulagem é reversível e não bloqueia as respostas mecanosensorial nas concentrações utilizadas aqui 2, 11, 15. Enquanto alguns internalização corante por permeação canal nessas terminações não pode ser completamente descartada, o destain quase total com latrotoxin indica a grande maioria da rotulagem em terminais maduros é de internalização com membrana de reciclagem de vesícula. Temos, portanto, usou esta técnica para estudar a dependência atividade 11 e, mais recentemente, a farmacologia 2 de reciclagem SLV em terminais aferentes mecanosensorial examinando efeitos de drogas sobre a captação e liberação dos corantes.
Tal como acontece com a maioria das técnicas práticas, reprodutibilidade exige repetição e prática. Alguns dos pontos-chave para garantir a confiabilidade será agora discutida. rotulagem Lanceolate em animais mais jovens é mais confiável – o menor animais temos utilizado foi de 15 g de peso corporal. Não é completamente claro porque este é o caso, mas pode ser devido a dissecção do tecido conjuntivo mais jovens requer menos trauma mecânico e leaves menos restantes resíduos ao remover os tecidos que recobrem a camada de inervação.
No geral, a preparação do tecido é bastante simples, com descascar as camadas da pele para além de ser o aspecto prático tecnicamente mais desafiadora e apenas em ratos mais velhos. Nestes, as camadas da pele aderir fortemente em conjunto na base onde a dissecção começa, mas mesmo aqui a separação das camadas torna-se muito mais fácil para as margens. Felizmente, ou talvez, por conseguinte, estas áreas da pele marginais mais finas, geralmente, dão a rotulagem mais satisfatória, assim como a pele anterior em geral. Portanto, evitar particularmente agarrar a pele muito fina nas margens. Para minimizar o risco de danos, manipular preparações indiretamente, empurrando com uma pinça fechadas em vez de agarrar diretamente, ou se aperto essencial tecidos única mais duras improváveis de ser rotulados. Ser completo na remoção da 'folha de poliestireno' camada imediatamente que recobre os folículos, pois esta é a principal meobstrução mecânica de imagem e acesso a medicamentos. No entanto, é essencial para minimizar o contacto físico com as estruturas subjacentes como esta danos (ie, desnuda) as redes neurais e terminais logo abaixo. Se a fluorescência predominante é o amarelo / branco nas glândulas sebáceas, proeminente auto-fluorescência das bases eixo do cabelo e alguns crescentes de laranja / amarelo terminações lanceoladas, isso indica a camada de plexo nervoso e terminais lanceoladas associados foram removidos durante a remoção. Este parece ser o principal problema com (> 30 g) os ratinhos mais velhos. Ao longo dos procedimentos de coloração, garantir que tudo está a 30 ° C e bem oxigenado. Esteja ciente de que os terminais marcados ainda estão vivos. Consequentemente, corante vai ser secretada pela liberação contínua espontânea (constitutiva) exocítico. Este será mais lenta em R / T, mas é uma boa prática para minimizar o atraso entre a remoção da solução quelante e de imagem, para minimizar a perda de corante. Além disso, para entre-grupos s comparativostudies de intensidade, que é essencial para assegurar a imagiologia de todos os grupos é combinado em tempo. Utilização de um agente corante quelante antes de imagem melhora grandemente o contraste da imagem. Assim, embora relativamente caro, o passo de quelação é muito importante para garantir uma boa qualidade de imagem. utilização quelante pode ser minimizado através da reutilização da solução várias vezes, e mesmo em 2 – 3 dias consecutivos, se armazenado a 4 ° C entre as utilizações. Descartar a solução quelante uma vez que vai visivelmente rosa, mostrando a sua sequestro de corante está se aproximando da saturação.
Durante a gravação, estar ciente do potencial de danos fototóxico para estes terminais vivos, que é o resultado cumulativo de ambos a intensidade e o tempo de exposição da luz de excitação. Esta consideração é menos importante para imagens único ponto no tempo, onde a qualidade da imagem é a principal preocupação. No entanto, é crucial durante a imagem repetida em estudos cinéticos para reduzir a exposição a luz de excitação a um mínimo. Ao desenvolver estes corantes parasinapses etiqueta, encontramos excitação para> 1 min a excitação iluminação plena potência causará dramática e irreparáveis danos a terminais nervosos. Eles primeiro subsequentemente expandir enormemente, em seguida, entrar em colapso completo ao longo de um período de ~ 15 min. Nós não testar sistematicamente as contribuições relativas de tempo de exposição e intensidade, mas estas observações sugerem o princípio orientador deve ser minimizar ambos. Assim, recomenda-se que a intensidade da luz de excitação e duração são o mínimo compatível com a obtenção de boas imagens, e as imagens de controlo adequadas são tomadas em estudos de tempo do curso. Para testar se os dados não são afetados por fototoxicidade em condições de imagens repetidas, em cada momento tomar uma imagem adicional de um terminal ainda não foi visualizada. Isto é para assegurar o comportamento da rotulagem em terminais naive assemelha-se em folículos a ser trabalhada repetidamente.
Um número de factores pode reduzir a variabilidade dentro-grupo da intensidade líquida data. a colocação exata das ROIs, em particular o ROI fundo, é importante, pois mesmo pequenas áreas de coloração inadequada pode afetar grandemente entre folículo-variabilidade dos dados. A variabilidade da intensidade líquida também é influenciada por quão completamente cada folículo piloso é cercado por paliçada de terminações. Compare, por exemplo, a distribuição em forma de crescente rotulagem na Figura 1B com o padrão quase completamente circular, visto na Figura 2. Uma análise mais complexa, talvez usando detecção software automatizado e de limiar, são necessários se o grau de cerco é um parâmetro relevante. Por favor, note que as distribuições de intensidade até mesmo para os grupos folículo mais analisados com precisão não são normalmente distribuídos (ver Figura 3), que impliquem a utilização de estatísticas não paramétricos para as comparações entre o tratamento de medianas da população, em vez de meios. técnicas de normalização, tais como a expressão de intensidades em percentagem ócontralateral de controlo F, ou de um grupo de controlo constituído por várias preparações, pode ser aplicado para reduzir ainda mais a variabilidade. O item técnico final a ser considerado é o desenho experimental para testes farmacológicos. Durante os estudos farmacológicos, pré-incubar a preparação em solução de um fármaco, durante 30 min antes da aplicação do corante. Em seguida, manter a concentração da droga na solução do corante. Em controlos, utilizar solução salina ou, se a droga é dissolvida num veículo, salina com veículo.
O presente artigo demonstra como esta nova preparação pavilhão auricular oferece imagens de alta qualidade de terminações mecanosensorial na pele com o mínimo de preparação. Também mostramos que pode ser usado para examinar a farmacologia dos dois aspectos críticos de reciclagem vesícula. Nós mostramos pela primeira vez que um agonista do receptor de glutamato pode aumentar a internalização de corante (um marcador de endocitose), e segundo, que o corante é perdido novamente com latrotoxin (um estimulante de exocitose). O significado desta preparation e técnica é que ela oferece um excelente acesso a viver pele terminais mechanosenory in situ para experimentos com imagens, proporcionando oportunidades únicas para o monitoramento óptico da função terminal, estrutura e suas inter-relações. Para este último fim, nós também desenvolveram-lo ainda mais para uso em estudos combinados ópticos / eletrofisiológicos (ver a irmã artigo JoVE para detalhes).
The authors have nothing to disclose.
O trabalho foi financiado pelo G0601253 UK Medical Research Council concessão do projeto para GSB e RWB e uma subvenção SULSA Bioskape para GSB
PDMS – Sylgard 184 | Dow Corning | Flexible, inert, translucent solid silicone polymer. | |
No. 3 Dumont forceps | Fine Science Tools | 11231-20 | |
Austerlitz Insect pins | Fine Science Tools | 26002-10 | Very fine pins to attach pinna preparation securely to the PDMS with minimal damage. |
FM1-43/Synaptogreen C4 | Biotium/Cambridge Bioscience | BT70020 | Fluorescent membrane probe that reversibly partitions into the outer leaflet of cell membranes. Used predominantly for monitoring vesicle membrane endo-/exocytosis. |
Advasep 7 | Biotium/Cambridge Bioscience | BT70029 | A sulfonated b-cyclodextrin derivative that chelates FM1-43 (& other styryl pyridinium dyes) out of the exposed membranes, leaving internalised dye to be seen more clearly by lowering the background labelling/fluorescence. |
Retiga Exi Fast 1394 | Qimaging | Monochrome, cooled CCD camera – basic model | |
Volocity 3D Image Analysis Software | Perkin Elmer | Volocity 6.3 | Image capture and analysis software. |