Summary

Célula inteira correntes induzidas pela aplicação de Puff de GABA no cérebro fatias

Published: October 12, 2017
doi:

Summary

Descrevemos a técnica de sopro, pelo qual reagentes farmacológicos podem ser administrados durante a gravação de células inteiras remendo-braçadeira e destacam vários aspectos dos recursos que são cruciais para seu sucesso.

Abstract

Administração farmacológica é comumente usada quando conduzindo a célula inteira remendo-braçadeira gravação em fatias de cérebro. Um dos melhores métodos de aplicação da droga durante a gravação eletrofisiológica é a técnica de sopro, que pode ser usada para estudar o efeito dos reagentes farmacológicos na actividade neuronal em fatias de cérebro. A maior vantagem do aplicativo de sopro é que a concentração do fármaco em torno do local de gravação aumenta rapidamente, evitando assim a dessensibilização de receptores de membrana. Envolve a utilização bem sucedida da aplicação de sopro cuidadosa atenção aos seguintes elementos: a concentração da droga, os parâmetros da micropipeta de sopro, a distância entre a ponta de uma micropipeta de sopro e o neurônio gravada e a duração e pressão dirigindo o puff (libras por polegada quadrada, psi). Este artigo descreve um procedimento passo a passo para a gravação de células inteiras correntes induzidas pelo ácido gama – aminobutírico (GABA) para um neurônio de uma fatia de cortical pré-frontal de sopro. Notavelmente, o mesmo procedimento pode ser aplicado com pequenas modificações para outras áreas do cérebro como o hipocampo e o corpo estriado e diferentes preparações, tais como culturas de células.

Introduction

A técnica da remendo-braçadeira, uma ferramenta principal para investigar sinais elétricos nos neurônios, foi desenvolvida na década de 1970,1,2. Uma grande vantagem desta técnica é que ele fornece conhecimento sobre tratamentos específicos como (por exemplo, farmacológico) podem alterar funções neuronais ou canais em tempo real3. Avaliação farmacológica da função neuronal durante a gravação em uma fatia do cérebro células inteiras requer a aplicação de drogas, tais como agonistas ou antagonistas dos receptores específicos, para os neurônios sendo gravada. Este método permite a identificação de alterações neuronais que ocorrem após a aplicação de uma droga específica, conduzindo assim a uma melhor compreensão das propriedades dos neurônios4fisiológicas e patológicas. Embora a administração farmacológica pode ser realizada através de qualquer perfusão5 ou sopro6, o último é a técnica superior. Em particular: (i) soprar o aplicativo rapidamente aumenta de droga concentração ao redor do neurônio gravado para um nível tal que a dessensibilização dos receptores de membrana é impedida; (ii) o volume de droga inchado é extremamente baixo, para que haja pouco efeito sobre a solução de banho, o que reduz, portanto, quaisquer efeitos indesejáveis das substâncias químicas administradas em fatias do cérebro; (iii) o protocolo de sopro pode ser definido e salvo, tornando a experiência muito precisamente reprodutíveis; (iv) sopro aplicativo representa o uso econômico dos agonistas/antagonistas, particularmente onde tais reagentes são caros ou difíceis de obter.

Aqui, nos concentraremos na gravação de células inteiras de correntes induzidas por sopro GABA em fatias de cérebro perfeitamente preparados, uma preparação que tem a vantagem de circuitos cerebrais relativamente bem preservada. Como conduzimos induzida por sopro inibitório correntes7 serão descritos neste artigo. Usando o césio (Cs+)-com base em soluções internas e segurando os neurônios em 0 mV, apresentaremos GABA-sopro evocado correntes pós-sináptico inibitórias (eIPSCs) com detalhes técnicos apropriados. Usando um modelo do rato da depressão induzida pela injeção de lipopolissacarídeo (LPS)8, mostramos que o eIPSC amplitude evocada por um sopro de GABA é significativamente reduzida em fatias de ratos LPS-injetados em comparação aos controles do veículo. Nossa intenção é que este artigo deve mostrar como a técnica de sopro é amplamente aplicável a estudos que visam avaliar o efeito de drogas, compostos ou produtos químicos na actividade neuronal em fatias de cérebro.

Protocol

Alojamento dos animais e animais de todos os experimentos foram conduzidos em conformidade com os procedimentos aprovados pelo Comitê de ética para pesquisas com animais em South China Normal University, de acordo com as orientações para o cuidado Animal estabelecidos pelo Instituto Nacional de Saúde. 1. preparação de soluções preparar 500 mL de padrão artificial líquido cefalorraquidiano (ACSF) que contém os componentes descritos no nosso trabalho publicado 7 confor…

Representative Results

A técnica de sopro permite aos pesquisadores estudar o efeito das drogas sobre os receptores específicos na superfície de um determinado neurônio. Neste artigo, enfocamos as correntes mediadas por receptores GABA. A Figura 1 mostra as micropipetas puff e gravação. Para eliminar qualquer efeito sobre os neurônios gravados da pressão física gerada pelo puff, ACSF e sopros de sacarose(Figura 2)são usados c…

Discussion

Aplicação de sopro é amplamente utilizada para avaliar a função de receptor pós-sináptico3,4,7, mas requer um controle preciso em cada experimento. Descrevemos aqui um procedimento envolvendo células inteiras remendo de aperto, que demonstra o que Puff GABA induzida IPSCs (i.e., eIPSCs) em fatias de cérebro cortical pré-frontal. A resistência do eletrodo gravação é cerca de 5 MΩ, enquanto o diâmetro da ponta de M…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostaria de agradecer as seguintes organizações: Nacional Natural Science Foundation da China (31171018, 31171355), a ciência e a tecnologia de divisão de Guangdong (2013KJCX0054), a Fundação ciência Natural da província de Guangdong ( 2014A030313418, 2014A030313440) e a ciência de Guangzhou e tecnologia Bureau (201607010320).

Materials

Glass Borosilicate micropipettes Shutter Instruments BF150-86-10 1.50 mm outer diameter; 0.86 mm inner diameter
Micropipette Puller Shutter Instruments MODEL P-97  Flaming/Brow Micropipette Puller
Micromanipulators Shutter Instruments MP-285
Computer controlled Amplifier    Molecular Devices Multiclamp 700B
Digital Acquisition system  Molecular Devices Digidata 1440A
Imaging Camera Nikon  2115001 Inspection equipment
Microscopy  Nikon  Eclipse FN1 
Master 8 A.M.P.I. Master-8 Pulse stimulator
Vibratome Slicer Leica VT 1000S
Picospritzer Ⅲ Parker Hannifin Pressure Systems for Ejection of
Picoliter Volumes in Cell Research
Razor blade Gillette 74-S FLYING EAGLE
Video monitor Panasonic WV-BM 1410
502 Glue Deli 7146 Cyanoacrylate Glue
Peristaltic pump Shanghai JIA PENG Corporation BT100-1F
Video Camera Olympus America Medical OLY-150
Transfer Pipets Biologix 30-0138A1

References

  1. Neher, E., Sakmann, B. Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres. Nature. 260 (5554), 799-802 (1976).
  2. Sakmann, B., Edwards, F., Konnerth, A., Takahashi, T. Patch clamp techniques used for studying synaptic transmission in slices of mammalian brain. Q J Exp Physiol. 74 (7), 1107-1118 (1989).
  3. Eyo, U. B., et al. Neuronal hyperactivity recruits microglial processes via neuronal NMDA receptors and microglial P2Y12 receptors after status epilepticus. J Neurosci. 34 (32), 10528-10540 (2014).
  4. Dickinson, G. D., Parker, I. Factors determining the recruitment of inositol trisphosphate receptor channels during calcium puffs. Biophys J. 105 (11), 2474-2484 (2013).
  5. Lee, J., et al. Columnar distribution of activity dependent gabaergic depolarization in sensorimotor cortical neurons. Mol Brain. 5, 33 (2012).
  6. Glykys, J., Mody, I. The main source of ambient GABA responsible for tonic inhibition in the mouse hippocampus. J Physiol. 582, 1163-1178 (2007).
  7. Chen, M., et al. APP modulates KCC2 expression and function in hippocampal GABAergic inhibition. Elife. 6, (2017).
  8. Dunn, A. J., Swiergiel, A. H. Effects of interleukin-1 and endotoxin in the forced swim and tail suspension tests in mice. Pharmacol Biochem Behav. 81 (3), 688-693 (2005).
  9. Engel, D. Subcellular Patch-clamp Recordings from the Somatodendritic Domain of Nigral Dopamine Neurons. J Vis Exp. (117), (2016).
  10. Wondolowski, J., Frerking, M. Subunit-dependent postsynaptic expression of kainate receptors on hippocampal interneurons in area CA1. J Neurosci. 29 (2), 563-574 (2009).
  11. Yang, L., Wang, Z., Wang, B., Justice, N. J., Zheng, H. Amyloid precursor protein regulates Cav1.2 L-type calcium channel levels and function to influence GABAergic short-term plasticity. J Neurosci. 29 (50), 15660-15668 (2009).
  12. Huo, Q., et al. Prefrontal Cortical GABAergic Dysfunction Contributes to Aberrant UP-State Duration in APP Knockout Mice. Cereb Cortex. , (2016).
  13. Zhou, W. L., Gao, X. B., Picciotto, M. R. Acetylcholine Acts through Nicotinic Receptors to Enhance the Firing Rate of a Subset of Hypocretin Neurons in the Mouse Hypothalamus through Distinct Presynaptic and Postsynaptic Mechanisms. eNeuro. 2 (1), (2015).

Play Video

Cite This Article
Feng, Y., Tang, B., Chen, M., Yang, L. Whole-cell Currents Induced by Puff Application of GABA in Brain Slices. J. Vis. Exp. (128), e56387, doi:10.3791/56387 (2017).

View Video