Summary

Hele Mount Dissektion og Immunofluorescens af Voksen Mouse Cochlea

Published: January 01, 2016
doi:

Summary

Vi præsenterer en metode til at isolere voksne organ Corti som tre intakte cochlear sving (apex, midten og bunden). Vi viser også en procedure for immunfarvning med fluorescens mærkede antistoffer. Tilsammen gør disse teknikker gør det muligt studiet af hårceller, støtteceller, og andre celletyper fundet i cochlea.

Abstract

The organ of Corti, housed in the cochlea of the inner ear, contains mechanosensory hair cells and surrounding supporting cells which are organized in a spiral shape and have a tonotopic gradient for sound detection. The mouse cochlea is approximately 6 mm long and often divided into three turns (apex, middle, and base) for analysis. To investigate cell loss, cell division, or mosaic gene expression, the whole mount or surface preparation of the cochlea is useful. This dissection method allows visualization of all cells within the organ of Corti when combined with immunostaining and confocal microscopy to image cells at different planes in the z-axis. Multiple optical cross-sections can also be obtained from these z-stack images. In addition, the whole mount dissection method can be used for scanning electron microscopy, although a different fixation method is needed. Here, we present a method to isolate the organ of Corti as three intact cochlear turns (apex, middle, and base). This method can be used for mice ranging from one week of age through adulthood and differs from the technique used for neonatal samples where calcification of the cochlea is incomplete. A slightly modified version can be used for dissection of the rat cochlea. We also demonstrate a procedure for immunostaining with fluorescently tagged antibodies.

Introduction

Den spiralformede cochlea i det indre øre, der er indeholdt i den tidsmæssige knoglen, huser organ Corti, det auditive sensoriske ende orgel i pattedyr. Cochlea er tonotopically organiseret og almindeligt opdelt i apikal, midterste og basal vender svarende til forskellige frekvens regioner med høj frekvens lyd detektion i basen og afsløring lav frekvens i spidsen 1. Hårceller, de mechanosensory celler i organet for Corti, køre længden af cochlea, hvilket er cirka 6 mm lange i mus 2,3. Disse celler konvertere den mekaniske energi af lydbølger, som transmitteres gennem væskefyldte membranøs labyrint, ind i neurale signaler, der behandles af de centrale auditive strukturer. Den her beskrevne teknik tilvejebringer en fremgangsmåde til fremstilling af hele underlag af cortiske organ efter forkalkning af cochlea er færdig (for prøver i området fra en uge gamle til voksenalderen). Vi præsenterer også en fremgangsmåde til immunostalingen hele monteret cochlear væv. Cochlear hele underlag er afgørende for visualisering af alle hårceller og omgivende støtteceller i deres naturlige rumlige arrangementer og muliggøre analyse i tre dimensioner med brug af konfokal mikroskopi.

Drs. Hans Engstrøm og Harlow Ades oprindeligt beskrevet en hel mount cochlear dissektionsmetoden i 1966. De nærmere en teknik til hurtigt at fastsætte og dissekere forkalket cochleae nedsænket i væske fra en række pattedyr, bevare korte intakte segmenter af cortiske organ til mikroskopisk analyse 4. Dissektion af en ikke fastgjort, forkalket rotte cochlea er også blevet vist i en instruktionsvideo 5. Drs. Barbara Bohne og Gary Harding ved Washington University gjort flere vigtige ændringer til denne metode. I deres version af den cochlear hele mount metode, tindingebenet var afkalket, indlejret i plast, og fem halve drejninger eller ti kvart-sving var dissecTed 6,7. Dr. Charles Liberman og kolleger på Eaton Peabody Laboratories, Massachusetts øjet og øret Ambulatorium, ændret denne teknik, så plastik indlejring ikke var forpligtet 8. Yderligere modifikation af teknikken opstod i Dr. Jian Zuo laboratorium på St. Jude Children Research Hospital 9-12, som informerede dissektion metoden præsenteres her. Vi bruger en anden strategi for at få adgang til organ Corti end Bohne og Liberman, som giver mulighed for isolering af komplet apikal, midterste og basale sving. Det dissekerede væv er således større og mindre tilbøjelige til at blive tabt eller beskadiget under dissektion eller Immunofarvning processer. Hertil kommer, at nuværende metode letter måling af afstanden fra den apikale spids eller basal krog til at identificere et frekvensområde.

Selv om mange laboratorier udfører immunfarvning af cochlear væv, er det uklart, hvor denne metode stammer fra. Som følge heraf er der forskellige opskrifter til blokering buffers og antistof inkubation buffere, der kan påvirke udviklingen i de enkelte primære antistoffer. Her præsenterer vi en metode til immunfarvning med fluorescens mærkede antistoffer, der er gældende for de fleste almindeligt anvendte antistoffer i det auditive område.

Den komplekse form af cochlea, sarte struktur af cortiske organ, og benet indkapsling tilvejebringe en udfordring for histologiske og biokemiske analyser. En række teknikker er for tiden anvendes i hørelse felt at overvinde disse vanskelige egenskaber og visualisere cellerne inden organet for Corti, hver teknik med sine egne fordele og ulemper. Protokollen præsenteres her giver mulighed for hele mount dissektion af voksne mus cochlea, og med let modifikation, kan potentielt anvendes til at undersøge de kritiske strukturer i cochleae fra en række andre organismer, der anvendes model på området.

Protocol

Etik Statement: Procedurer, der involverer dyr fag er blevet godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg på Southern Illinois University School of Medicine. 1. Udvinding af Temporal Bones Identificer tindingeben i bunden af musen kraniet 13 og skrab kranienerverne anvendelse af standard mønster pincet. Placer standard mønster pincet på spidsen af ​​den otiske kapsel og med tommelfingeren på den anden hånd trykke ned på den bageste halvrunde…

Representative Results

Vi præsenterer en metode til at isolere cortiske organ som tre intakte cochlear vindinger (apex, midterste og base) fra Cochlear væv, der er forkalket, med centrale dissektion trin vist i figur 1. I den første postnatale uge af udvikling, forkalkning af mus cochlea er ufuldstændig og en mere enkel dissektionsmetoden kan anvendes 13. Brug den neonatale hele mount dissektion metode med cochlea fra P7 og ældre mus resulterer i tårer og makulering af organ C…

Discussion

Der er flere kritiske trin for en vellykket helhed mount dissektion og immunfarvning. Men før en af ​​disse metoder udføres, er nødvendig korrekt fiksering af cochlear væv. Vi anbefaler at bruge methanol gratis, ultrarent, EM kvalitet PFA. PFA fremstillet af pulver kan have spor af methanol og en ustabil pH, som nedsætter kvaliteten af ​​immunofluorescens. Andre grupper har også vist, at lignende dissektioner er mulige ved hjælp af fikseringsmidler, som ikke indeholder formaldehyd 14-16.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported in part by a grant from the Office of Naval Research (N000141310569). The Southern Illinois University School of Medicine Research Imaging Facility equipment was supported by the National Center for Research Resources-Health (S10RR027716).

Materials

Standard  pattern forceps Fine Science Tools 11000-12 can be purchased from other vendors
10.5 cm fine scissors Fine Science Tools 14060-11 can be purchased from other vendors
2 ml microcentrifuge tubes MidSci AVSS2000 can be purchased from other vendors
16% formaldehyde, methanol free, ultra pure, EM grade Polysciences 18814 TOXIC –wear gloves and cannot be disposed of in the sink. Can be purchased from other vendors. 
PBS pH 7.4  Sigma P3813-10PAK can be purchased from other vendors
EDTA Fisher BP118-500 can be purchased from other vendors
end-over-end tube rotator Fisher 05-450-127 can be purchased from other vendors
60 mm petri dish Fisher 50-202-037 can be purchased from other vendors
Dow Corning Sylgard 184 silicone encapsulant kit Ellsworth Adhesives 184 SIL ELAST KIT 0.5KG
activated charcoal Fisher AC134372500 can be purchased from other vendors
stereo dissection microscope Zeiss Stemi 2000 can be purchased from other vendors
Dumont #4 jeweler's forceps Fine Science Tools 11241-30
Dumont #5 jeweler's forceps Fine Science Tools 11251-20
2.5 mm Vannas spring scissors Fine Science Tools 15001-08 curved 
5 mm Vannas-Tubingen spring scissors Fine Science Tools 15003-08 straight
48 well plates Fisher 08-772-52 can be purchased from other vendors
8 well chamber slides Fisher 1256518 can be purchased from other vendors
Triton X-100 Sigma X100-500 can be purchased from other vendors
BSA, fraction V Fisher BP1605 can be purchased from other vendors
NGS Vector labs S-1000 can be purchased from other vendors
NHS Vector labs S-2000 can be purchased from other vendors
3D rotator Midsci R3D-710 can be purchased from other vendors
Western blot incubation box XL Licor 929-97401
Hoechst 33342 Life Technologies H3570 can be purchased from other vendors
Prolong gold antifade mounting media Life Technologies P36930 can be purchased from other vendors,but mounting medias vary in their ability to protect against photobleaching
Superfrost Plus Slides Fisher 12-550-15 can be purchased from other vendors
coverslips 22 x 22 x 1 Fisher 12-548-B can be purchased from other vendors
clear nail polish Local drug store can be purchased from other vendors
cardboard slide folder Fisher 12-587-10 can be purchased from other vendors
plastic slide box Fisher 03-448-10 can be purchased from other vendors

Referenzen

  1. Robles, L., Ruggero, M. A. Mechanics of the mammalian cochlea. Physiol Rev. 81 (3), 1305-1352 (2001).
  2. Ehret, G., Frankenreiter, M. Quantitattive analysis of cochlear structures in the house mouse in relation to mechanisms of acoustical information processing. J Comp Physiol. 122, 65-85 (1977).
  3. Ou, H. C., Bohne, B. A., Harding, G. W. Noise damage in the C57BL/CBA mouse cochlea. Hear Res. 145 (1-2), 111-122 (2000).
  4. Engstrom, H., Ades, H. W., Andersson, A. . Structural pattern of the organ of Corti. A systematic mapping of sensory cells and neural elements. , (1966).
  5. Grant, L., Yi, E., Goutman, J. D., Glowatzki, E. Postsynaptic Recordings at Afferent Dendrites Contacting Cochlear Inner Hair Cells: Monitoring Multivesicular Release at a Ribbon Synapse. J Vis Exp. (48), e2442 (2011).
  6. Bohne, B. A., Harding, G. W. Processing and analyzing the mouse temporal bone to identify gross, cellular and subcellular pathology. Hear Res. 109 (1-2), 34-45 (1997).
  7. Bohne, B. A., Harding, G. W., Ou, H. C., Willott, J. . Handbook of Mouse Auditory Research. , 171-187 (2001).
  8. Weber, T., et al. Rapid cell-cycle reentry and cell death after acute inactivation of the retinoblastoma gene product in postnatal cochlear hair cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (2), 781-785 (2008).
  9. Yu, Y., et al. In vivo proliferation of postmitotic cochlear supporting cells by acute ablation of the retinoblastoma protein in neonatal mice. J Neurosci. 30 (17), 5927-5936 (2010).
  10. Steigelman, K. A., et al. Polycystin-1 Is Required for Stereocilia Structure But Not for Mechanotransduction in Inner Ear Hair Cells. J Neurosci. 31 (34), 12241-12250 (2011).
  11. Liu, Z., et al. Age-dependent in vivo conversion of mouse cochlear pillar and Deiters’ cells to immature hair cells by Atoh1 ectopic expression. J Neurosci. 32 (19), 6600-6610 (2012).
  12. Parker, M., Brugeaud, A., Edge, A. S. Primary culture and plasmid electroporation of the murine organ of Corti. J Vis Exp. (36), e1685 (2010).
  13. Burns, J. C., On, D., Baker, W., Collado, M. S., Corwin, J. T. Over half the hair cells in the mouse utricle first appear after birth, with significant numbers originating from early postnatal mitotic production in peripheral and striolar growth zones. J Assoc Res Otolaryngol. 13 (5), 609-627 (2012).
  14. Collado, M. S., et al. The postnatal accumulation of junctional E-cadherin is inversely correlated with the capacity for supporting cells to convert directly into sensory hair cells in mammalian balance organs. J Neurosci. 31 (33), 11855-11866 (2011).
  15. Meyers, J. R., Corwin, J. T. Shape change controls supporting cell proliferation in lesioned mammalian balance epithelium. J Neurosci. 27 (16), 4313-4325 (2007).
  16. Gratton, M. A., Rao, V. H., Meehan, D. T., Askew, C., Cosgrove, D. Matrix metalloproteinase dysregulation in the stria vascularis of mice with Alport syndrome: implications for capillary basement membrane pathology. Am J Pathol. 166 (5), 1465-1474 (2005).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Montgomery, S. C., Cox, B. C. Whole Mount Dissection and Immunofluorescence of the Adult Mouse Cochlea. J. Vis. Exp. (107), e53561, doi:10.3791/53561 (2016).

View Video