Visualizzazione e Live Imaging del Oligodendrocyte organelli in fettine di cervello Organotypic utilizzando Virus Adeno-associati e microscopia confocale
Summary
I oligodendrocytes myelinating promuovono la propagazione del potenziale d’azione rapida e la sopravvivenza neuronale. È descritto qui un protocollo per l’espressione del oligodendrocyte-specific di proteine fluorescenti in organotipiche fette del cervello con formazione immagine successiva di time-lapse. Inoltre, una procedura semplice per la visualizzazione non macchia mielina è presentata.
Abstract
I neuroni si basano sull’isolamento elettrico e supporto trofico dei oligodendrocytes myelinating. Nonostante l’importanza degli oligodendrociti, gli strumenti avanzati attualmente usati per studiare i neuroni, sono state prese solo parzialmente dai ricercatori del oligodendrocyte. Cella tipo-specifica colorazione di trasduzione virale è un approccio utile per studiare la dinamica dell’organello dal vivo. Questo articolo descrive un protocollo per la visualizzazione di mitocondri del oligodendrocyte nelle fette del cervello organotipiche di trasduzione con virus adeno-associato (AAV) portatori di geni per le proteine fluorescenti mirate mitocondriale sotto il controllo trascrizionale del il promotore di proteina basica della mielina. Esso comprende il protocollo per rendere organotipiche fette di cervello del topo coronale. Una procedura per time-lapse imaging dei mitocondri quindi segue. Questi metodi possono essere trasferiti ad altri organelli e possono essere particolarmente utili per lo studio di organelli nella guaina mielinica. Infine, descriviamo una tecnica prontamente disponibile per la visualizzazione della mielina non macchia in fette di vita da microscopia Confocal di riflessione (CoRe). CoRe non richiede nessun equipaggiamento supplementare e può essere utile per identificare la guaina mielinica durante la formazione immagine dal vivo.
Introduction
Materia bianca del cervello è composto di cellule nervose assoni avvolti nella mielina, una membrana di plasma estesa specializzata formata da oligodendrociti. Mielina è necessaria per la propagazione del potenziale d’azione veloce e affidabile e sopravvivenza a lungo termine degli assoni myelinated e una perdita di mielina può causare disfunzione neurologica. Nonostante la loro importanza, le proprietà degli oligodendrociti sono meno conosciuti rispetto con i neuroni e astrociti. Di conseguenza, meno strumenti sono stati sviluppati per lo studio di oligodendrociti.
Live imaging di organelli cellulari come i mitocondri, reticolo endoplasmatico (ER) o diverse strutture vescicolari possono essere utile per studiare i cambiamenti dinamici negli organelli nel corso del tempo. Tradizionalmente, formazione immagine degli oligodendrociti vivente è stata eseguita in monocolture1,2. Tuttavia, oligodendrociti in monocoltura non visualizzare compatta mielina e organotipiche o fettine di cervello acuto possono, quindi, essere un’opzione migliore quando si studia la localizzazione e il movimento degli organelli. Localizzazione di piccoli organelli e proteine nella guaina mielinica può essere difficile a causa della breve distanza tra l’assone myelinated e la guaina di mielina circostante. Così, le procedure di luce immunostaining microscopica da solo non avere la risoluzione spaziale di discriminare tra quelli nell’assone myelinated e organelli nella guaina mielinica. Questo può essere risolto attraverso la trasduzione virale con geni per le proteine fluorescenti targeting organello guidate dai promotori specifici del tipo di cella. I vantaggi sono un’espressione di cellula-specifico e rada, che consente una valutazione accurata della localizzazione dell’organello e dinamiche. Animali transgenici è utilizzabile anche per realizzare tale un organello targeting cellula-specifico espressione3. Tuttavia, la produzione e la manutenzione di animali transgenici è costosi e di solito non offrono l’espressione sparsa che possa essere raggiunti dai metodi virale.
Il metodo descritto qui utilizza trasduzione virale degli oligodendrociti con proteine fluorescenti targeting mitocondriale (dsred o verde proteina fluorescente, GFP) guidato dal promotore di proteina basica della mielina (MBP-mito-dsred o MBP-mito-GFP) per visualizzare mitocondri del oligodendrocyte nelle fette del cervello organotipiche. Inoltre, espressione di un’altra proteina fluorescente nel citoplasma (GFP utilizzato insieme a mito-dsred o tdtomato utilizzato con mito-GFP) viene utilizzato per abilitare la visualizzazione della morfologia delle cellule, compresi i comparti citoplasmatici della guaina mielinica. Il protocollo comprende la procedura per effettuare organotipiche fette del cervello (una versione modificata del protocollo descritto da De Simoni e Yu, 20064,5). Descriviamo quindi la procedura di imaging time-lapse per studiare il movimento mitocondriale. Questa procedura utilizza un microscopio confocale verticale con uno scambio continuo di imaging medio, un’installazione che consente la facile applicazione di farmaci o altri cambiamenti medi durante la formazione immagine. La procedura di imaging time-lapse può essere eseguita su qualsiasi microscopio confocale, con alcune attrezzature supplementari per il mantenimento della vita fette come descritto di seguito. Il protocollo contiene anche alcuni suggerimenti per ottimizzare la formazione immagine e ridurre la fototossicità.
Infine, è descritto un modo semplice e veloce per visualizzare mielina non macchia da microscopia Confocal di riflessione (CoRe). Questo può essere utile per identificare la guaina mielinica durante la formazione immagine dal vivo. Negli ultimi anni, diverse tecniche sono state sviluppate alla mielina immagine senza alcuna colorazione necessaria, ma la maggior parte di questi richiedono specifiche attrezzature e competenze6,7,8. La procedura qui descritta utilizza le proprietà riflettenti della guaina mielinica ed è una versione semplificata di singolo-eccitazione lunghezza d’onda di microscopia Confocal di riflessione spettrale (Punteggio, in cui diverse lunghezze d’onda del laser è combinato per visualizzare mielina) 9. coRe può essere fatto su qualsiasi microscopio confocale che dispone di un laser a 488 nm e un filtro di emissione di 470-500 nm passa-banda o un filtro di emissione sintonizzabile.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo per la fabbricazione di colture organotipiche descritti qui è una versione modificata18 del protocollo descritto da De Simoni e Yu (2006)5. Le modifiche più importanti sono state delineate di seguito. Tampone Tris è aggiunto al terreno di coltura, che migliora la sopravvivenza delle fette quando di fuori dell’incubatore durante la trasduzione virale e dalla sostituzione della medium delle cellule. La procedura di sterilizzazione per confetti è anche cambia…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Linda Hildegard Bergersen e Magnar Bjørås per l’accesso alla cella laboratorio e attrezzature, personale Janelia biologia molecolare ha condiviso la risorsa per la produzione di virus e plasmide e Koen Vervaeke per assistenza con le misure di potenza del laser. Questo lavoro è stato finanziato dall’associazione salute norvegese, Norwegian Research Council e l’apparecchiatura di microscopia è stato finanziato da Norbrain.
Materials
| Agarose | Sigma | A9539 | |
| BD Microlance 19G | BD | 301500 | Needles used for in- and outlet of bath |
| Bioxide gas | AGA | 105701 | |
| Brand pipette bulbs | Sigma-Aldrich | Z615927 | Pipette bulbs |
| Bunsen burner (Liquid propane burner) | VWR | 89038-530 | |
| Cable assembly for heater controllers | Warner Instruments | 64-0106 | Temperature controller – thermometer part |
| CaCl2 | Fluka | 21100 | |
| CO2 | AGA | 100309 | CO2 for incubator |
| Cover glass, square Corning | Thermo Fischer Scientific | 13206778 | To attach under bath for live imaging. Seal with glue or petrolium jelly. |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | |
| Delicate forceps | Finescience | 11063-07 | For dissection |
| Diamond scriber pen | Ted Pella Inc. | 54463 | |
| Disposable Glass Pasteur Pipettes 230 mm | VWR | 612-1702 | Glass pipettes |
| Double edge stainless steel razor blade | Electron Microscopy Sciences | #7200 | Razor blade for vibratome |
| Earle's Balanced Salt Solution (EBSS) | Gibco-Invitrogen | 24010-043 | |
| Filter paper circles | Schleicher & Schuell | 300,220 | Filter paper used for filtration of PFA |
| Fun tack | Loctite | 1270884 | Use to connect/adjust position of in- and outlets in bath |
| Hand towel C-Fold 2 | Katrin | 344388 | |
| Harp, Flat for RC-41 Chamber, | Warner Instruments | 64-1418 | Harp to hold down confetti in bath. Cut off strings before use with organotypic slices. 1.5 mm, 13mm, SHD-41/15 |
| HEPES, FW: 260.3 | Sigma | H-7006 | |
| Holten LaminAir, Model 1.2 | Heto-Holten | 96004000M | Laminar flow hood |
| Horse serum, heat inactivated | Gibco-Invitrogen | 26050-088 | |
| KCl | Sigma | P9541 | |
| LCR Membrane, PTFE, | Millipore | FHLC0130 | Confetti |
| Leica VT1200 | Leica | 14048142065 | Vibratome |
| MEM-Glutamax with HEPES | Thermo Fischer Scientific | 42360024 | |
| MgCl2 | R.P. Normapur | 25 108.295 | |
| Micro Spoon Heyman Type B | Electron Microscopy Sciences | 62411-B | Small, rounded spatula with sharpened end for dissection |
| Millex-GP filter unit | Millipore | SLGPM33RA | Syringe filter unit |
| Millicell cell culture insert, 30 mm | Millipore | PICM03050 | Cell culture inserts |
| Minipuls 3 Speed Control Module | GILSON | F155001 | Peristaltic pump for live imaging – Control module part (connect to two-cannel head) |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S7907 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S8282 | |
| NaHCO3 | Fluka | 71628 | |
| Nunclon Delta Surface | Thermo Fischer Scientific | 140675 | Culture plate |
| Nystatin Suspension | Sigma-Aldrich | N1638 | |
| Objective W "Plan-Apochromat" 40x/1.0 DIC | Zeiss | 441452-9900-000 | Water immersion objective used for live imaging. (WD=2.5mm), VIS-IR |
| Parafilm | VWR | 291-1211 | |
| Paraformaldehyde, granular | Electron Microscopy Sciences | #19208 | |
| PC-R perfusion chamber | SiSkiYou | 15280000E | Bath for live imaging |
| Penicillin-Streptomycin, liquid | Invitrogen | 15070-063 | |
| Petri dish 140 mm | Heger | 1075 | Large Petri dish |
| Petri dish 92×16 mm | Sarstedt | 82.1473 | Medium Petri dish |
| Petridish 55×14,2 mm | VWR | 391-0868 | Small Petri dish |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma | P4417 | PBS tablets |
| R2 Two Channel Head | GILSON | F117800 | Peristaltic pump for live imaging – Two channel head part (requires control module) |
| Round/Flat Spatulas, Stainless Steel | VWR | 82027-528 | Large spatula for dissection |
| Sand paper | VWR | MMMA63119 | Optional, for smoothing broken glass pipettes |
| Scissors, 17,5 cm | Finescience | 14130-17 | Large scissors for dissection |
| Scissors, 8,5 | Finescience | 14084-08 | Small, sharp scissors for dissection |
| Single edge, gem blade | Electron Microscopy Sciences | #71972 | Single edge razor blade |
| Single inline solution heater SH-27B | Warner Instruments | 64-0102 | Temperature controller – heater part |
| Steritop-GP Filter unit, 500 ml , 45mm | Millipore | SCGPT05RE | Filter to sterilize solutions |
| Super glue precision | Loctite | 1577386 | |
| Surgical scalpel blade no. 22 | Swann Morton Ltd. | 209 | Rounded scalpel blade |
| Temperature controller TC324B | Warner Instruments | 64-0100 | Temperature controller for live imaging (requires solution heater and cable assembly) |
| Trizma base | Sigma | T1503 | |
| Trizma HCl | Sigma | T3253 | |
| Water jacketed incubator series II | Forma Scientific | 78653-2882 | Incubator |
References
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