Descriviamo la dissezione del sistema nervoso della marina mare lepre<em> Aplysia</em> Dopo l'anestesia, l'isolamento dei neuroni per termine cultura dei tessuti di breve, e registrazioni di correnti di singolo ione delle cellule attraverso la tecnica del patch clamp.
La marina Aplysia californica mollusco gasteropode ha una storia venerabile come un modello di funzione del sistema nervoso, con particolare rilievo negli studi di apprendimento e memoria. Le preparazioni tipiche per questo tipo di studi sono quelli in cui la sensoriali e motoneuroni sono lasciati intatti in un animale minimamente sezionato, o di un elaborato tecnico neuronale co-coltura di sensoriale individuale e motoneuroni. Meno comune è l'isolato preparazione neuronale in cui piccoli gruppi di neuroni nominalmente omogenee sono dissociate in singole cellule in coltura a breve termine. Tali cellule isolate sono utili per la caratterizzazione biofisica di correnti ioniche con tecniche di patch clamp, e modulazione mirato di questi conduttanze. Un protocollo per la preparazione di tali colture è descritto. Il protocollo sfrutta le facilmente identificabili neuroni sensoriali glutammatergiche dei gangli pleurico e buccale, e descrive la loro dissociazione e la manutenzione minima in coltura per diversi giorni senza siero.
Il mollusco opistobranch marino, Aplysia, è stato un modello neurobiologico utile per molti decenni. E 'meglio conosciuto come modello di assuefazione e di condizionamento classico 7, 8. Gli studi sull'apprendimento e la memoria in questo modello ha vinto il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 2000 per Eric R. Kandel, in un premio che divideva con Arvid Carlsson e Paul Greengard 10. Gli studi che coinvolgono registrazioni elettriche da preparativi ridotti, in cui gli elementi del sistema nervoso di questo invertebrato sono sezionati dall'animale con nervi e muscoli che si trovino, hanno contribuito a chiarire i ruoli dei singoli neuroni in Aplysia. Identificazione dei meccanismi molecolari precisi che costituiscono l'apprendimento in Aplysia però, spesso utilizzato un'altra tecnica, a lungo termine co-colture di un neurone sensoriale e di un motoneurone, ottenuto uno per uno dai singoli animali donatori e ha permesso di formare una sinapsi nel piatto cultura 21 .
Noi e altri 1, 3, 6, 14, 15, 16, abbiamo sfruttato la facilità con cui identificare i neuroni possono essere mirati in questo modello, così come la loro resistenza in esperimenti a lungo termine per rendere le culture a breve termine dissociate di gruppi di neuroni nominalmente omogenee in cui studiarne correnti ioniche sotto voltage clamp nella configurazione di patch clamp. Molti neuroni Aplysia resistono a ripetuti cicli di patch di bloccaggio per consentire il tempo per le manipolazioni sperimentali di lunga durata. La tecnica è utile per i neuroni, come le cellule del sacchetto neurosecretory del ganglio addominale, ei neuroni sensoriali dei gangli pleurico e buccali cui dissociazione descriviamo qui, ma non per molto grandi neuroni> 60 micron di diametro, come L7 o R2 di il ganglio addominale. Noi non utilizziamo Aplysia siero nelle nostre culture, a differenza dei sensori-motoneurone co-culture descritte altrove. La maggior parte dei neuroni ottenuti con questa procedura sono senza processi per tegli prima 48 ore di cultura, facilitando intera registrazione tensione di cella, ma poi germogliare e elaborare assoni e di altri processi per circa 14 giorni prima di morire per mancanza di nutrienti e / o fattori di crescita.
Questa tecnica produce colture primarie di neuroni per 50-100 piatto da regioni fisiologicamente documentate dei gangli buccale e della pleura. Questo protocollo è utile per i ricercatori che studiano gli aspetti della singola fisiologia cellulare in esperimenti che richiedono numerosi sperimentale repliche per animale. Si produce una coppia di culture dovute alla separazione anatomica delle cellule bersaglio in hemiganglia destra e sinistra, permettendo studi che beneficio dal trattamento accoppiati e colture di controllo.
Il protocollo mira buccali S a grappolo (BSC) neuroni del ganglio buccale e pleuriche ventrocaudal (PVC) neuroni del ganglio pleurico. Queste cellule sono in una dimensione appropriata per intere registrazioni di tensione delle cellule e ROBUS visualizzazionet risposte glutamatergiche. La metodologia discusso è appropriato per la maggior gangli del sistema nervoso Aplysia.
Le tecniche di dissociazione descritti qui resa culture di neuroni sensoriali contenenti 50-100 neuroni isolati intervallati da un piccolo numero di cellule gliali e di altre cellule non identificati. Le fasi più critiche del protocollo sono il momento i gangli rimangono in soluzione enzimatica, e sfogliando, la dissociazione dei gruppi di cellule digerite a spezzare il gruppo in singole cellule. Digestione enzimatica (passo 1.8) deve essere ottimizzato alla temperatura disponibile. A 23 ° C con agitazione lenta, 13 o…
The authors have nothing to disclose.
Finanziato dal NIH P40 OD010952, la Fondazione Korein, una Università di Miami Fellowship a SLC e una borsa di studio per Maytag ATK. Gli autori ringraziano il personale delle Risorse Nazionale per l'Aplysia, così come Lauren Simonitis e Hannah Peck, che ha fornito al microscopio per una figura.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Artificial seawater ASW | Sigma-Aldrich | assorted | (mM): 417 NaCl, 10 KCl, 10 CaCl2 (2 H2O), 5MgCl2 (6H2O), 15 HEPES-NaOH, pH 7.6 |
Intracellular solution | Sigma | assorted | (mM): 450 KCl, 2.9 CaCl2 (2 H2O), 2.5 MgCl2 (6 H2O), 5 Na2ATP, 10 EGTA, and 40 HEPES-KOH, pH 7.4 |
Poly-D-lysine | Sigma | P6407 | |
penicillin/streptomycin added to ASW at 1:100 | Lonzo Walkersville, Inc. | 17-603E | 5,000 Units/ml penicillin plus 5,000 mg/ml streptomycin |
Neutral dispase II | Roche Diagnostics | 10165859001 | |
hyaluronidase | Sigma-Aldrich | H4272 | |
collagenase type XI | Sigma-Aldrich | C9407 | |
L-Glutamate (L-Glu) | Sigma-Aldrich | 49601-100G | |
D-Aspartate (D-Asp) | Sigma-Aldrich | 11200-10G | |
N-methyl-D-aspartate (NMDA) | Biomol | 100002-268 | |
L-Asp | Sigma | A6683-25G | |
alpha-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid (AMPA) | Sigma | A6816-5MG | |
L-Glu R antagonists | various | various | |
agar | |||
kynurenate | Sigma-Aldrich | 61250 | |
APV | Sigma-Aldrich | A5282 | |
DL-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid (NMDAR antagonist) | |||
2-propanol | VWRSP | BDH1133 | |
Chloriding solution | Sigma | assorted | 25 g FeCl3 + 25 ml concentrated HCl + 50 ml H2O |
Sylgard silicone 2-part polymer | World Precision Instruments (WPI) | SYL184 | Provides pin-out surface for small dissection dishes |
0-40x zoom magnification microscope for dissections | Wild | ||
Techniquip 150 Watts Fiber Optic Illuminator | Microoptics of Florida | TQ FOI-150 | |
RotoMix 50800 orbital mixer | |||
Nikon Diaphot inverted phase-contrast microscope with 4x, 20x (optional) & 40x objectives | SR Research Ltd. | Eyelink II | |
Tektronix digital oscilloscope | SR Research Ltd. | ||
pClamp 10 data acquisition and analysis software | Molecular Devices | ||
PC with Windows XP or higher operating system | PC Solutions | Thinkserver with solid state hard drives (80GB) and low noise monitors | |
Flaming/Brown P87 micropipette puller | Sutter Instruments, Novato, CA | ||
Axon Instruments Axopatch 200B clamp amplifier with a capacitance compensation range of 1-1000 pF; preamplifier | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | ||
Axon instruments electrode holder assembly for Axopatch 200B preamplifier | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | CV203BU | |
Digidata 1200 A/D converter | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | ||
Picospritzer, powered by N2 adjustable for pressure and duration | Parker Hannifin, Cleveland, OH | ||
TMC Micro-G Vibration isolation table | Ametek | ||
Faraday cage | custom manufacture | ||
Burleigh Piezoelectric Clamshell Micromanipulators | Burleigh Instruments; Thorlabs | presently PCS-5000; -6000 series + mounts | |
Narishige M-152 manual manipulators (for perfusion system and picospritzer) | Narishige USA | ||
Filament pipette glass,1.5 mm OD, 0.84 mm ID – | WPI | 1B150-3 | |
3 inch length | |||
Ag/AgCl half cell | WPI | EP4 | |
15 ml centrifuge tubes, 35-2097 BD Falcon* Centrifuge Tubes | VWRSP | 21008-918 | |
Angled Scissors | Fine Science Tools | 15006-09 | |
Dumostar Fine forceps | Fine Science Tools | 11295-00 | |
35 mm falcon tissue culture dishes | VWRSP | 25382-064 | |
falcon 150 x 25 mm tissue culture dishes; 1013 | VWRSP | 1013 | also can be made into small dissection dishes with sylgard |
sylgard | WPI | SYL184 | |
animal dissection tray | various | ||
15 ml centrifuge tubes, 35-2097 BD Falcon | VWRSP | 21008-918 | For 6-bore gravity-fed perfusion system |
Aluminum clips with screw hole ends | hardware store | For perfusion system | |
23 gauge needles (manually file off points) | VWRSP | For perfusion system | |
Polyethylene tubing 0.022″ID x 0.042″OD; 427411 | Becton-Dickinson | For perfusion system | |
H-7 pipette stand/holder for microcap perfusion array | Narishige USA | For perfusion system | |
one-way valves | For perfusion system | ||
Drummond Microcaps 1 μl | VWRSP | For perfusion system | |
18 gauge needles for suction (filed off points) | |||
Polyethylene tubing | Cole Parmer | 4.27436E+11 | |
fine dissection pins | Fine Science Tools | 26002-20 | |
capillary tubes | Kimble 71900-100 | fire-polished and U-shaped in a Bunsen burner flame and filled with 3% agar in ECS | |
modeling clay | craft store | ||
dish holder for microscope stage with isolated ground bath | Custom manufacture | ||
pasteur pipettes | VWRSP | 14672-412 | |
pipette bulbs | VWRSP | 53283-911 | |
acrodisk syringe filters | VWRSP | 28144-040 | |
thick-walled 1.5 mm diameter borosilicate filament glass | WPI | 1B150F-3 | |
High purity nitrogen cylinder and bifurcating regulator |
Tables 1-3. Lists of Reagents, Materials, and Equipment.