Del levator Auris Longus Preparación para examen de la transmisión Neuromuscular mamífero bajo condiciones de fijación de voltaje
Summary
El protocolo descrito en este artículo utiliza el músculo levator auris longus (LAL) de ratón para grabar espontánea y nervio postsynaptic potenciales evocados (abrazadera de la corriente) y corrientes (abrazadera de tensión) en la Unión neuromuscular. Uso de esta técnica puede proporcionar ideas claves en los mecanismos de transmisión sináptica en condiciones normales y la enfermedad.
Abstract
Este protocolo describe una técnica para grabar transmisión sináptica de la placa neuromuscular bajo condiciones de corriente abrazadera y pinza de voltaje. Una preparación ex vivo del levator auris longus (LAL) se utiliza porque es un músculo delgado que proporciona una visualización fácil de la placa neuromuscular para empalamiento de microelectrodos en la placa motora. Este método permite la grabación de potenciales de placa miniatura espontáneos y corrientes (mEPPs y mEPCs), potenciales evocados del nervio tapa y corrientes (productos ambientalmente preferibles y EPC), así como las propiedades de la membrana de la placa motora. Resultados obtenidos de este método incluyen el contenido cuántico (QC), número de sitios de lanzamiento de vesícula (n), la probabilidad de liberación de la vesícula (prel), facilitación sináptica y depresión, así como la constante de tiempo de la membrana muscular (τ m) y la resistencia de entrada. Aplicación de esta técnica en modelos de ratón de la enfermedad humana puede destacar patologías fundamentales en Estados de enfermedad y ayudar a identificar estrategias de tratamiento novedosas. Por voltaje-sujeción totalmente una sola sinapsis, este método proporciona uno de los más detallados análisis de la transmisión sináptica actualmente disponible.
Introduction
Estudio de transmisión sináptica en la Unión neuromuscular proporciona penetraciones en la relación dinámica entre los sistemas nervioso y esqueléticos musculares y es un excelente modelo de examen de Fisiología sináptica. El levator auris longus (LAL) es un músculo delgado, que permite las uniones neuromusculares a visualizarse fácilmente. Informes anteriores han descrito la conveniencia de utilizar el LAL para examinar las toxinas y drogas sinápticas y han caracterizado a las características del tipo de fibra del músculo esquelético de la LAL1,2. Numerosos estudios han utilizado el LAL examinar fisiología neuromuscular3,4,5,6,7,8. De electrofisiología, la capacidad de observar fácilmente las ensambladuras neuromusculares LAL permite la colocación exacta de microelectrodos en la placa motora y reduce problemas de abrazadera de espacio en la grabación de la transmisión sináptica. Fácilmente se obtienen grabaciones de abrazadera de la corriente de las propiedades de la membrana muscular, como la constante de tiempo de la membrana (τm) y la resistencia de entrada (Res). Además, estas propiedades pueden medirse desde las fibras musculares mismo utilizadas para grabar la transmisión neuromuscular, lo que permite una comparación directa de la función sináptica a las propiedades de la membrana muscular. Análisis de estos datos puede proporcionar ideas claves en los mecanismos físicos de muchas enfermedades neuromusculares y Estados de actividad alterada.
Un aspecto clave de la técnica descrita aquí es el uso de pinza de voltaje para grabaciones sinápticas, que no están sujetos a la no-linearidad en la abrazadera de la corriente y son independientes de las propiedades de la membrana muscular. Ventajas de usar la abrazadera de tensión frente a la pinza de corriente para examinar la transmisión neuromuscular se establecieron por el pionero de los esfuerzos en la década de 19509. Debajo de la abrazadera de la corriente, EPPs que superan los 10-15 mV en amplitud no son un producto lineal del mEPP amplitud9. Por ejemplo, si el mEPP promedio es de 1 mV, un EPP de 5 mV puede ser asumido para ser el producto de 5 mEPPs (control de calidad de 5); Considerando que un EPP de 40 mV será el producto de más de 40 mEPPs. Esta no linealidad en EPPs más grandes se produce porque la conducción de la fuerza para el PPE, que es la diferencia entre el potencial de membrana y potencial de equilibrio para el receptor de acetilcolina (~ -10 mV), disminuye substancialmente durante grandes EPPs. Este problema se evita en los experimentos de fijación de voltaje porque el potencial de membrana del músculo no cambia durante los experimentos de fijación de voltaje. Un inconveniente es que experimentos de fijación de voltaje son técnicamente más difíciles de completar que la grabación de la abrazadera de la corriente. Con esto en mente, McLachlan y Martin desarrollaron una corrección matemática sencilla que representa no linealidades en grabaciones de la abrazadera de la corriente de productos ambientalmente preferibles10. Las correcciones funcionan bien11,12,13, pero lo importante es asuman que las propiedades de membrana del músculo no han sido perturbadas.
Las propiedades de membrana del músculo son especialmente importantes para considerar si estudiando las condiciones o Estados de enfermedad que alteran el músculo. Por ejemplo, el músculo esquelético del modelo transgénico R6/2 de la enfermedad de Huntington es hyperexcitable debido a una reducción progresiva en el descanso cloruro y potasio corrientes14,15. Como consecuencia, mEPPs y EPPs se amplifican en el músculo esquelético R6/2. Sin duda, otros factores pueden alterar mEPPs y EPPs. Trabajar con un modelo diferente de ratones de la enfermedad de Huntington (R6/1) encontraron cambios en los productos ambientalmente preferibles que parecen estar relacionada con proteínas SNARE8. Evaluar los mecanismos que causan alteración de la transmisión neuromuscular, sería beneficioso para eliminar los efectos de propiedades de la membrana muscular alterado mediante el uso de una abrazadera de tensión. En un estudio reciente, la transmisión neuromuscular R6/2 se estudió en ambas condiciones de abrazadera de la corriente y la tensión utilizando la técnica descrita en este documento. La totalidad de las placas de extremo motor estaban sujeta a tensión a con menos de 1% de error colocando dos microelectrodos en la constante de longitud de la placa de extremo16. Fue demostrado abrazadera de tensión y corregir registros de corriente abrazadera rindió contrastantes las mediciones de la transmisión neuromuscular en el músculo de R6/2. Esto pone de relieve que puede ser difícil corregir productos ambientalmente preferibles de no linealidad si se han alterado las propiedades de la membrana muscular y demuestra los beneficios de obtener registros de pinza de voltaje que son independientes de las propiedades de la membrana muscular. El protocolo aquí presentado es ideal para examinar las condiciones o Estados de enfermedad que afectan la transmisión sináptica y las propiedades de la membrana postsináptica.
Protocol
Representative Results
Discussion
Se describe aquí es la preparación y uso del ratón muscular LAL para la medición de la transmisión neuromuscular en condiciones de fijación de corriente o voltaje. Hay varios puntos importantes a considerar para la disección de la LAL. Limpieza excesiva del tejido conectivo de las ayudas de músculo en empalamiento del electrodo, como los electrodos puede conseguir el tejido conectivo al posicionamiento de empalamiento. Sin embargo, sólo quitar el tejido fino conectivo eso se puede quitar fácilmente para limitar…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Dr. Mark M. Rich y Daniel Miranda comentarios editoriales, Ahmad Khedraki para ayudar a establecer esta técnica y la Universidad Estatal de Wright para apoyo financiero (fondos de arranque a A.A.V.).
Materials
| Olympus Compound Microscope | Olympus | BX51WI | |
| 10x Objective | Olympus | UMPLFLN10XW | |
| 40x Objective | Olympus | LUMPLFLN40XW | |
| Borosilicate Glass | Sutter Instruments | BF150-86-7.5 | |
| CCD Camera | Santa Barbara Instruments Group | ST-7XMEI | |
| Axoclamp 900A Amplifier | Molecular Devices | 2500‐0179 | |
| Mater-9 Pulse Generator | AMPI | ||
| Iso-flex Stimulus Isolator | AMPI | ||
| pCLAMP 10 Data Acquisition and Analysis Software | Molecular Devices | 1-2500-0180 | |
| Concentric Bipolar Electrode | FHC | CBDSH75 | |
| Ball-joint Manipulator | Narishige | ||
| Non-metalic Syringes 34 Gauge | World Precision Instruments | MF34G-5 | |
| Nikon Stereomicroscope | Nikon | SMZ800N | |
| No. 5 Forceps | Fine Science Tools | ||
| Spring Scissors | Fine Science Tools | 15006-09 | |
| No. 2 Forceps | Roboz | RS-5Q41 | |
| Microdissecting Scissors | Roboz | RS-5912SC | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | 2404019862 | |
| Hair Removal Cream | Nair | ||
| Grass SD9 Stimulator | Grass Medical | ||
| Model P-1000 Micropipette Puller | Sutter Instruments | P-1000 | |
| Axon Digidata 1550 Low-noise Data Acuisition System | Molecular Devices | ||
| Low Pass Bessell Filter | Warner Instrument Corp. | LPF-8 | |
| Left-handed Micromanipulator | Siskiyou Corp. | MX1641/45DL | |
| Right-handed Micromanipulator | Siskiyou Corp. | MX1641/45DR | |
| Single Motion Controler | Siskiyou Corp. | MC100e | |
| Crossed Roller Micromanipulator | Siskiyou Corp. | MX1641R | This was added to the Z-axis of the Left and Right-handed micromanipulators to allow the z axis to be motorized. This custom set-up is cheaper and less bulky than buying a 4-axis motorized micromanipulator. It also allows us to control both micromanipulators with one controller |
| All chemicals were orded from Fisher except, | |||
| BTS | Toronto Research Chemicals | B315190 | |
| CTX | Alomone Labs | C-270 | |
| 4-Di-2-Asp | Molecular Probes | Molecular probes is no longer a company. Now ordered through Fisher | |
Referencias
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