マウスの胚感覚軸索投影のホールマウントイメージング
Summary
We present here an optimized protocol to genotype, stain and prepare fetal mice for the imaging of peripheral nociceptor axon projections in the whole animal, as an effective method to assess sensory axon growth phenotypes in developing genetically engineered mice.
Abstract
胚における完全長の神経突起を可視化は、神経回路網の開発方法哺乳類の理解を得ることが不可欠である。ここでは、 その場でいくつかの遺伝子操作されたマウス系統を使用してそれらの表現型特性を評価するために、後根神経節（DRG）軸索突起のサブセットを標識するための方法を記載する。 TrkAの陽性ニューロンは、疼痛信号の送信専用の侵害受容ニューロンである。私たちは、そのままマウス胚内のすべてのTrkAの陽性末梢軸索の軌跡にラベルを付けるのTrkA taulacZマウスラインを利用しています。私たちは、さらに独立してニューロンの生存上の遺伝子操作の可能性のある影響の成長関連の質問を評価するために、本 質的に神経細胞アポトーシスを廃止Baxのヌルバックグラウンド上にあるTrkA taulacZラインを繁殖。その後、関心の遺伝子改変マウスをTrkAのtaulと交配させるACZ / Baxの空行、その後、本明細書に記載の技術を用いた研究の準備ができている。このプレゼンテーションでは、マウスの繁殖計画の詳細については、解剖時のジェノタイピング、組織調製、染色および全体のマウント準備の完全長軸索軌道の可視化を可能にするためにクリアが含まれています。
Introduction
正確な神経回路網の確立は、神経系の機能性に不可欠な複雑な発達過程である。このプロセスの乱れは、ヒトの神経系疾患1-3に関与している神経細胞の機能障害を引き起こす。哺乳動物における軸索成長および標的神経支配の下にある分子メカニズムを研究するために、我々は2つの遺伝的に改変されたマウス系統の組み合わせを使用して感覚ニューロンのTrkA発現の軸索の軌道を視覚化するためのプロトコルを開発した。
のTrkAは、神経成長因子NGFに対する受容体であり、侵害受容感覚ニューロン4の機能的マーカーである。 TrkAのは非常に初期の開発中に侵害受容ニューロンに発現し、NGF依存ニューロンの生存、軸索成長、樹枝状分岐とターゲット神経支配5-9を媒介する。 TrkAのtaulacZマウスでは、野生型のTrkA遺伝子taulacZ式 cで置換されている推定上のTrkA陽性ニューロンの軸索の形態11染色のβ-gal（X-galで）によって可視化することができるようassette 10、。ヘテロ接合のTrkA taulacZ / WTラインを使用して、我々は調節またはin vivoでの感覚求心性突出部の発展を妨害する可能性のある要因を調べることができます。
また、TrkAの発現は、したがって、NGF / TrkAのシグナル伝達の非存在下でのメカニズムを促進する軸索成長を評価するために使用することができるホモ接合性のTrkA taulacZ / taulacZのマウスには存在しない。侵害受容ニューロンは、NGF / TrkAのだけでなく、軸索成長のためのシグナリングに依存するためではなく、生存のために、我々は、それ以外の細胞死からそれらを救出、胚DRGニューロンにおけるアポトーシスを阻害するために、プロアポトーシスBax遺伝子を欠いている、別のマウス系統を使用するTrkAレセプターシグナル伝達の非存在下で観察。 バックス– / –バックグラウンド12は、このように molecuが可能に特に軸索成長7-9,13-15に影響を与えるシグナル伝達経路のLAR解剖。 TrkAのでは– / – ：バックス– / –マウスは、DRGニューロンは生き残るが、皮膚の感覚求心性神経支配は完全14,15を廃止している。私たちは、選択的に軸索投射の発展にそれぞれの貢献を決定するシグナル伝達経路を活性化することができる。 バックス– / –背景： – – /またはTrkA taulacZ / WTバックス：この方法の有用性は、異なる遺伝的改変はTrkAのtaulacZ / taulacZに飼育されているときに、軸索成長表現型の変化の評価を可能にすることである。
Protocol
Representative Results
Discussion
胚のTrkA taulacZマウスの上述のX-gal染色手順はそのまま固定胚における長距離軸索突起の迅速で詳細な視覚化を可能にする。 Baxのヌルバックグラウンドのため、これらのマウスは軸索成長とニューロンの生存の両方に寄与し得るシグナル伝達機構のプロービングが可能になります。興味のあるトランスジェニックまたはノックアウトマウスと交配すると、軸…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、洞察力に富んだ議論や提案のためのTrkA taulacZマウスと博士アネットマルクス博士ルイライハルトに感謝したいと思います。この作品はバーク財団だけでなく、ホワイトホール財団研究助成金2010-08-61、ライフ財団（WFL-US-028/14）のための翼から研究助成金からスタートアップ資金によってサポートされていましたから、ZB1-1102-1を付与クリストファー＆ダナ·リーブ財団、国立眼研究所から、JZへの助成金1R01EY022409と3R01EY022409-01S1。 KJOはゴールドスミスの仲間です。
Materials
| Company | Catalog Number | |
| PFA | Sigma-Aldrich | P6418 |
| PBS | Life Tech | 10010-023 |
| Tissue Rinse Solution A | Millipore | BG-6-B |
| Tissue Rinse Solution B | Millipore | BG-7-B |
| Tissue Stain Base Solution | Millipore | BG-8-C |
| X-gal | Sigma-Aldrich | B4252 |
| Glass scintiallation vial | Kimble Chase | 74500-20 |
| Incubator | Labline | Model 120 |
| Insect pins | FST | 26000-30 |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D8418 |
| 6 well dish | USA Scientific | CC7672-7506 |
| Primers | IDT | custom DNA primers |
| Takara dNTP mixture | Takara | 4030 |
| Takara LA buffer | Takara | RR002A |
| Takara LA Taq | Takara | RR002A |
| PCR machine | Bio-Rad | DNA Engine Dyad |
| Benzyl alcohol | Sigma-Aldrich | B-1042 |
| Benzyl benzoate | Sigma-Aldrich | B-6630 |
| Dissecting microscope | Leica | M205A |
| Camera | Leica | DFC310FX |
| Ring light | Leica | MEB110 |
| Photoshop | Adobe | Photoshop 4.0 |
References
- Verze, L., et al. Cutaneous innervation in hereditary sensory and autonomic neuropathy type IV. Neurology. 55, 126-128 (2000).
- Sethna, N. F., Meier, P. M., Zurakowski, D., Berde, C. B. Cutaneous sensory abnormalities in children and adolescents with complex regional pain syndromes. Pain. 131, 153-161 (2007).
- Uceyler, N., et al. Small fibers in Fabry disease: baseline and follow-up data under enzyme replacement therapy. J Peripher Nerv Syst. 16, 304-314 (2011).
- Reichardt, L. F., Mobley, W. C. Going the distance, or not, with neurotrophin signals. Cell. 118, 141-143 (2004).
- White, F. A., et al. Synchronous onset of NGF and TrkA survival dependence in developing dorsal root ganglia. J Neurosci. 16, 4662-4672 (1996).
- Farinas, I., Wilkinson, G. A., Backus, C., Reichardt, L. F., Patapoutian, A. Characterization of neurotrophin and Trk receptor functions in developing sensory ganglia: direct NT-3 activation of TrkB neurons in vivo. Neuron. 21, 325-334 (1998).
- Markus, A., Zhong, J., Snider, W. D. Raf and akt mediate distinct aspects of sensory axon growth. Neuron. 35, 65-76 (2002).
- Kuruvilla, R., et al. A neurotrophin signaling cascade coordinates sympathetic neuron development through differential control of TrkA trafficking and retrograde signaling. Cell. 118, 243-255 (2004).
- Zhong, J., et al. Raf kinase signaling functions in sensory neuron differentiation and axon growth in vivo. Nature. 10, 598-607 (2007).
- Bulfone, A., et al. An olfactory sensory map develops in the absence of normal projection neurons or GABAergic interneurons. Neuron. 21, 1273-1282 (1998).
- Moqrich, A., et al. Expressing TrkC from the TrkA locus causes a subset of dorsal root ganglia neurons to switch fate. Nature. 7, 812-818 (2004).
- Knudson, C. M., Tung, K. S., Tourtellotte, W. G., Brown, G. A., Korsmeyer, S. J. Bax-deficient mice with lymphoid hyperplasia and male germ cell death. Science. 270 (5233), 96-99 (1995).
- Lentz, S. I., Knudson, C. M., Korsmeyer, S. J., Snider, W. D. Neurotrophins support the development of diverse sensory axon morphologies. J. Neurosci. 19, 1038-1048 (1999).
- Patel, T. D., Jackman, A., Rice, F. L., Kucera, J., Snider, W. D. Development of sensory neurons in the absence of NGF/TrkA signaling in vivo. Neuron. 25, 345-357 (2000).
- Donovan, K. J., et al. B-RAF kinase drives developmental axon growth and promotes axon regeneration in the injured mature CNS. The Journal of experimental medicine. 211, 801-814 (2014).
- Mercer, K., et al. Expression of endogenous oncogenic V600EB-raf induces proliferation and developmental defects in mice and transformation of primary fibroblasts. Cancer research. 65, 11493-11500 (2005).
- Tronche, F., et al. Disruption of the glucocorticoid receptor gene in the nervous system results in reduced anxiety. Nature genetics. 23, 99-103 (1999).
- Madisen, L., et al. A toolbox of Cre-dependent optogenetic transgenic mice for light-induced activation and silencing. Nat Neurosci. 15, 793-802 (2012).
- Feng, G., et al. Imaging Neuronal Subsets in Transgenic Mice Expressing Multiple Spectral Variants of GFP. Neuron. 28, 41-51 (2000).
- Schmidt, H., Rathjen, F. G. DiI-labeling of DRG neurons to study axonal branching in a whole mount preparation of mouse embryonic spinal cord. J Vis Exp. , (2011).
