Summary

Análisis fisiológico en profundidad de poblaciones de células definidas en el infarto agudo del tejido Rebanadas del ratón órgano vomeronasal

Published: September 10, 2016
doi:

Summary

Here, we describe a physiological approach that allows identification and in-depth analysis of a defined population of sensory neurons in acute coronal tissue slices of the mouse vomeronasal organ using whole-cell patch-clamp recordings.

Abstract

In most mammals, the vomeronasal organ (VNO) is a chemosensory structure that detects both hetero- and conspecific social cues. Vomeronasal sensory neurons (VSNs) express a specific type of G protein-coupled receptor (GPCR) from at least three different chemoreceptor gene families allowing sensitive and specific detection of chemosensory cues. These families comprise the V1r and V2r gene families as well as the formyl peptide receptor (FPR)-related sequence (Fpr-rs) family of putative chemoreceptor genes. In order to understand the physiology of vomeronasal receptor-ligand interactions and downstream signaling, it is essential to identify the biophysical properties inherent to each specific class of VSNs.

The physiological approach described here allows identification and in-depth analysis of a defined population of sensory neurons using a transgenic mouse line (Fpr-rs3-i-Venus). The use of this protocol, however, is not restricted to this specific line and thus can easily be extended to other genetically modified lines or wild type animals.

Introduction

La mayoría de los animales dependen en gran medida de sus sentidos químicos para interactuar con su entorno. El sentido del olfato juega un papel esencial para la búsqueda y evaluación de los alimentos, evitar a los depredadores y la localización de los socios de acoplamiento adecuados. En la mayoría de los mamíferos, el sistema olfativo consiste en al menos cuatro subsistemas anatómicamente y funcionalmente distintos periféricos: el epitelio olfativo principal 1,2, el ganglio Grueneberg 3,4, el órgano septal de Masera 5,6 y el órgano vomeronasal. El VNO comprende la estructura sensorial periférica del sistema olfativo accesorio (AOS), que desempeña un papel importante en la detección de señales químicas que transmiten información acerca de la identidad, el género, el rango social y el estado sexual 7-10. El VNO está situado en la base del tabique nasal derecha por encima del paladar. En los ratones, es un tubo ciego bilateral fin encerrados en una cápsula cartilaginosa 11-13. El órgano se compone tanto de un epithe sensorial medial forma de media lunaLium que alberga los VSNS y de una parte no sensorial en el lado lateral. Entre ambos epitelios se encuentra un lumen lleno de moco que está conectado a la cavidad nasal a través de la estrecha conducto vomeronasal 14. Un vaso sanguíneo lateral grande en el tejido no sensorial proporciona un mecanismo de bombeo vascular para facilitar la entrada de moléculas relativamente grandes, en su mayoría no volátiles tales como péptidos o proteínas pequeñas en el lumen VNO a través de presión negativa 15,16. Los componentes estructurales del VNO están presentes en el nacimiento y el órgano alcanza el tamaño adulto poco antes de la pubertad 17. Sin embargo, si la AOS roedores ya es funcional en los menores sigue siendo objeto de debate 18-20.

VSNS se distinguen tanto por su ubicación epitelial y el tipo de receptor que expresan. VSNS muestran una morfología bipolar con un axón sin mielina y una sola dendrita apical que sobresale hacia el lumen y termina en una perilla dendríticas microvellosidades. VSN hachaons fasciculada para formar el nervio vomeronasal que sale de la cápsula cartilaginosa en el extremo dorso-caudal, asciende a lo largo del tabique, pasa la lámina cribosa y proyectos para el bulbo olfatorio accesorio (AOB) 21,22. El epitelio sensorial vomeronasal se compone de dos capas: la capa apical se encuentra más cerca del lado luminal y puertos tanto V1R- y todos menos un tipo de FPR-RS-expresando neuronas. Estas neuronas coexpresan los G αi2 G-proteína α-subunidad y proyecto a la parte anterior de la AOB 23-25. Las neuronas sensoriales situados en la capa basal más V2Rs expresas o FPR-RS1 junto G αo y envían sus axones a la región posterior de la AOB 26-28.

Vomeronasal neuronas son activadas por probable más bien pequeñas semioquímicos 29-33 (V1Rs) o compuestos proteicos 34-38 (V2Rs) que son secretadas en diversos fluidos corporales, tales como orina, saliva y fluido desgarran 37,39-41 </sup>. En experimentos in situ han demostrado que VSNS también se activan mediante péptidos formilados y diversos compuestos antimicrobianos / inflamación ligada 25,42. Por otra parte, expresaron de forma heteróloga FPR-rs proteínas comparten con agonistas espectros FPRs expresadas en el sistema inmunológico, lo que indica un papel potencial como detectores para la enfermedad de la misma especie o fuentes de alimentos en mal estado 25 (véase la referencia 43).

Es fundamental para la comprensión de las relaciones de receptor-ligando y cascadas de señalización corriente abajo en poblaciones específicas de VSN es una evaluación detallada de sus características biofísicas básicas en un entorno nativo. En el pasado, el análisis de la señalización celular se ha beneficiado enormemente de animales modificados genéticamente que marcan una población definida de las neuronas por la coexpresión de una proteína marcadora fluorescente 30,44-49. En este protocolo, una línea de ratón transgénico que expresa FPR-RS3 junto con un marcador fluorescente (FPR-RS3-i-Venus) se utiliza.Este enfoque es un ejemplo de cómo emplear una cepa de ratones genéticamente modificado para realizar el análisis electrofisiológico de una población de células ópticamente identificable mediante sola neurona patch-clamp grabaciones en cortes de tejido coronal VNO agudas. Una presión de aire comprimido sistema de perfusión de varios cañones para los estímulos sensoriales y agentes farmacológicos permite la estimulación neuronal rápida, reversible y focal o la inhibición durante las grabaciones. grabaciones de células enteras en el tramo preparativos permiten un análisis detallado de las propiedades intrínsecas, conductancias activados por voltaje, así como patrones de descarga del potencial de acción en el entorno nativo de la célula.

Protocol

Todos los procedimientos con animales estaban en conformidad con la legislación local y de la Unión Europea sobre la protección de los animales utilizados con fines experimentales (Directiva 86/609 / CEE) y con las recomendaciones formuladas por la Federación de Asociaciones Europeas de Laboratorio de Ciencia Animal (FELASA). Ambos ratones C57BL / 6 y ratones Fpr-RS3-i-Venus fueron alojados en grupos de ambos sexos a temperatura ambiente en un 12 horas de luz / oscuridad ciclo con comida y agua ad libitum. …

Representative Results

Para conocer las propiedades biofísicas y fisiológicas de las poblaciones de células definidas, realizamos cortes de tejido coronal agudas del ratón VNO (Figura 1 – 2). Después de la disección, rebanadas se pueden mantener en solución extracelular oxigenada enfriada con hielo (S 2) para varios hr. En la configuración de la grabación, un intercambio constante con solución oxigenada (Figura 2D) asegura la viabilidad de…

Discussion

El VNO es una estructura chemosensory que detecta semioquímicos. Hasta la fecha, la mayoría de los receptores vomeronasal queda por deorphanized tan sólo se han identificado algunos pares receptor-ligando. Entre ellos, V1rb2 fue descrito para ser activado específicamente por la feromona urinaria 2-heptanona macho 30, V2rp5 para ser activado por el macho ESP1 feromona específica 57, así como V2r1b y V2rf2 a ser activados por los péptidos MHC SYFPEITHI 48 y SEIDLILGY 58,

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Ivan Rodriguez and Benoit von der Weid for generating the FPR-rs3-i-venus mouse line, their constructive criticism and fruitful discussions. This work was funded by grants of the Volkswagen Foundation (I/83533), the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SP724/6-1) and by the Excellence Initiative of the German federal and state governments. MS is a Lichtenberg Professor of the Volkswagen Foundation.

Materials

Chemicals
Agarose (low-gelling temperature) PeqLab 35-2030
ATP (Mg-ATP) Sigma-Aldrich A9187
Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid (BES) Sigma-Aldrich B9879
Calcium chloride Sigma-Aldrich C1016
Ethylene glycol tetraacetic acid (EGTA) Sigma-Aldrich E3889
Glucose Sigma-Aldrich G8270
GTP (Na-GTP) Sigma-Aldrich 51120
(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) Sigma-Aldrich H3375
Magnesium chloride Sigma-Aldrich M8266
Potassium chloride Sigma-Aldrich P9333
Potassium hydroxide Sigma-Aldrich 03564
Sodium chloride Sigma-Aldrich S7653
Sodium hydrogen carbonate Sigma-Aldrich S5761
Sodium hydroxide Sigma-Aldrich S8045
Surgical tools and consumables
Large petri dish, 90 mm VWR decapitation, dissection of VNO capsule
Small petri dish, 35 mm VWR lid for VNO dissection, dish for embedding in agarose
Sharp large surgical scissor Fine Science Tools decapitation, removal of lower jaw
Strong bone scissors Fine Science Tools cutting incisors
Medium forceps, Dumont tweezers #2 Fine Science Tools removing skin and palate
Micro spring scissors, 8.5 cm, curved, 7 mm blades  Fine Science Tools cutting out VNO 
Two pairs of fine forceps, Dumont tweezers #5 Fine Science Tools dissecting VNO out of cartilaginous capsule
Small stainless steel spatula Fine Science Tools handling agarose block and tissue slices
Surgical scalpel cutting agarose block into pyramidal shape
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Amplifier HEKA Elektronik EPC-10
Borosilicate glass capillaries (1.50 mm OD/0.86 mm ID) Science Products
CCD-camera Leica Microsystems DFC360FX
Filter cube, excitation: BP 450-490, suppression: LP 515 Leica Microsystems I3
Fluorescence lamp Leica Microsystems EL6000
Hot plate magnetic stirrer Snijders 34532
Microforge  Narishige MF-830
Micromanipulator Device  Luigs & Neumann SM-5
Micropipette puller, vertical two-step Narishige PC-10 
Microscope Leica Microsystems CSM DM 6000 SP5
Noise eliminator 50/60 Hz (HumBug) Quest Scientific
Objective  Leica Microsystems HCX APO L20x/1.00 W
Oscilloscope Tektronik TDS 1001B
Osmometer  Gonotec Osmomat 030
Perfusion system 8-in-1 AutoMate Scientific
pH Meter five easy Mettler Toledo
Pipette storage jar World Precision Instruments e212
Recording chamber  Luigs & Neumann Slice mini chamber
Razor blades Wilkinson Sword GmbH Wilkinson Sword Classic
Oxygenating slice storage chamber; alternative commercial chambers are e.g. BSK1 Brain Slice Keeper (Digitimer) or the Pre-chamber (BSC-PC; Warner Instruments) custom-made
Stereo microscope Leica Microsystems S4E
Trigger interface  HEKA Elektronik TIB-14 S
Vibratome  Leica Microsystems VT 1000 S
Water bath  Memmert WNB 45

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Cite This Article
Ackels, T., Drose, D. R., Spehr, M. In-depth Physiological Analysis of Defined Cell Populations in Acute Tissue Slices of the Mouse Vomeronasal Organ. J. Vis. Exp. (115), e54517, doi:10.3791/54517 (2016).

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