Summary

子宮内エレクトロポレーションは、神経部分集団の興奮とシングルセルの接続を研究するためのアプローチ

Published: February 15, 2017
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Summary

この原稿は、単一細胞レベルおよび蛍光標識された神経細胞の興奮で、ニューロンの構造的接続性を記述するために子宮内エレクトロポレーション(IUE) 使用するプロトコルを提供します。組織学は、樹状突起および軸索突起を特徴付けるために使用されます。急性スライスにおける全細胞記録は、興奮性を調査するために使用されます。

Abstract

神経系は、異なる神経細胞の種類の巨大な範囲で構成されています。これらのニューロンの亜集団は、軸索の接続の他の特徴、それらの異なる樹枝状の形態、それらの特定のパターン、およびそれらの選択的な焼成反応の間、ことを特徴とします。開発中の分化のこれらの側面を担当する分子・細胞メカニズムはまだよく理解されていません。

ここでは、標識に結合されたプロトコルを記述し、皮質ニューロンの構造的な接続性と興奮性を特徴づけます。 子宮内エレクトロポレーション(IUE)プロトコルの変更は、ニューロンのまばらな人口の標識化を可能にします。これは、順番に、個々のニューロンの樹状突起と軸索の識別と追跡、正確な軸索突起の層状場所の特性評価、および形態計測分析を可能にします。 IUEはまた、興奮性の変化を調べるために使用することができ野生型(WT)またはエレクトロポレーションの脳の急性スライスからホールセル記録とそれを組み合わせることにより、遺伝的に改変された神経細胞。これら2つの技術が構造的および機能的接続性の及び開発中に神経細胞の多様性を制御する分子機構のカップリングのより良い理解に貢献しています。これらの発生プロセスは、軸索の配線、ニューロンの機能的多様性、および認知障害の生物学上重要な意味を持ちます。

Introduction

樹状突起と軸索構造の開発が大脳皮質を含め、神経系における回路調節の重要な側面です。これは、多様な神経細胞亜集団の選択的な配線の間に重要な役割を果たしています。最近の報告数は、接続に加えて、神経細胞の分子多様性は、焼成の非常に特異的な様式の買収により反射され、ことが示されています。しかし、開発中に明確なニューロンのサブタイプの興奮性と接続性を決定するメカニズムだけでなく、コーディネートの程度は、まだよく、2 1を理解されています。

生体内 loss-がと機能獲得型特異的な遺伝子および回路の開発における彼らの影響力の発現レベルとの間の関係の研究を可能に分析します。 子宮内エレクトロポレーションでは (IUE)が広く研究するために使用される技術であり、それらの接続の全体的なパターンを研究するための特定のニューロン集団における目的の遺伝子の機能と。しかし、生きたマウスでは皮質層における軸索と樹状突起の形態学的特性を決定するために、まばらニューロンを標識することが不可欠です。 IUEと組み合わせたCre組換えシステムは、識別された皮質の薄層の個々の細胞によって放出された突起を解決するために、十分に低い密度でニューロンのまばらな集団をマークするために使用することができます。この方法は、電気穿孔脳( 図1)の合理的な数の分析の後に定量的データを得るために、皮質ニューロン当たりの十分な数のラベル。この原稿は、接続のような微細な分析のための方法を提示しています。また別の実験において、分析するために同様の戦略を提示し、緑色蛍光タンパク質(GFP)の電流 – クランプ記録を行うことにより、ニューロンの電気的特性は、急性皮質切片から細胞を-electroporated。これらのプロトコールは汎用性がありますし、WTおよびトランスジェニック動物のニューロンの、また機能の損失と利益がIUE中に追加のプラスミドによって導入された神経細胞の興奮性と接続性の研究にも適用することができます。

このプロトコルは、胎生日(E)15.5におけるマウスのエレクトロポレーションについて説明したが、この技術は、E9.5 3及び生後(P)2~4の間の任意の年齢で行うことができます。初期段階でのエレクトロポレーションは、ニューロンおよび視床の前駆体および皮質の深層、後段のエレクトロポレーションマークより表面層( 例えば、E15.5 IUEターゲット層II-IIIニューロン)を標的ながら。要約すると、単一細胞形態学的分析と電気生理学とIUEの組み合わせは、神経系のニューロンの巨大な構造的および機能的多様性の根底にある分子メカニズムを解明するための有用なツールです。

Protocol

全ての動物手順は、(PROEX 14分の118; PROEX 15分の331)国内および欧州の法律を遵守して、マドリード動物実験委員会のコミュニティに承認されました。手順中に無菌状態を維持します。 1. 子宮内エレクトロポレーション注:IUEためのこのプロトコルは、以前5、6、7を公表され?…

Representative Results

詳細にと開発を通じて神経細胞の形態学的変化を特徴づけるために、まばらニューロンを標識することが不可欠です。この酵素を取り入れるだけのニューロンがGFP( 図1A)を発現するようのCreリコンビナーゼ希釈システムは、神経細胞のまばらな集団において、目的の遺伝子の発現を可能にします。この戦略を使用して、層II-IIIが標的とE15.5でIUEによって…

Discussion

このプロトコルは、それらの接続とその興奮性を分析するために、C75BL / 6マウスの体性感覚皮質の神経細胞を標識する方法を詳細に説明しています。既存の方法に関しては、そのようなニューロンあたり軸索分岐の数、それらの正確な地形、およびそれらの解剖学的部位として、接続の識別側面を可視化します。電極の位置を変化させることにより、このような帯状皮質(電極と脳との間の?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

私たちは、その優れた技術支援のためと編集のためのLAヴァイスにR.・グティエレスとA.モラレスに感謝しています。 CGBはスペインMINISTERIOデCiencia電子Innovación(MICINN)、FPI-BES-2012から056011によって資金を供給されています。この作品はM.ナバレテにBBVA財団とSAF2014-58598-JIN(MINECO)からの助成金によっておよびラモンAreces財団と助成金SAF2014-52119-Rおよび(MINECOから)BFU2014-55738-REDTへの助成金によって賄われていましたM.ニエト。

Materials

pCAG-Cre Addgene 13775
pCALNL-GFP Addgene 13770
pCAG-DsRed2 Addgene 15777
pCAG-GFP Addgene 11150
Fast Green Carl Roth 301.1
EndoFree Plasmid Maxi Kit QIAGEN 12362
Carprofen (Rimadyl) Pfizer GmbH 1615 ESP
Isoflurane (IsoFlo) Abbott (Esteve) 1385 ESP
Ketamine (Imalgene) Merial 2528-ESP
Xylazine (Xilagesic) Calier 0682-ESP
Povidone Iodine Meda 694109.6
Eye Ointment (Lipolac) Angelini 65.277
Hanks' Balanced Salt Solution (HBSS) Gibco by Life Technologies 24020-091
Penicillin-Streptomycin Sigma -Aldrich P4333
Scalpel Handle #3 – 12cm Fine Science Tools 10003-12
Scalpel Blades #10 Fine Science Tools 10010-00
Adson Forceps-Serrated – Straight 12 cm Fine Science Tools 1106-12
Hardened Fine Scissors – Straight   11 cm Fine Science Tools 14090-11
Scissors Mezenbaum-Nelson Curved L=14,5cm Teleflex PO143281
Thin curved tips – Style 7 Dumoxel Dumont 0303-7-PO
Dumont #5 Forceps-Inox Fine Science Tools 11251-20
Mathieu Needle Holder – Serrated Fine Science Tools 12010-14
AutoClip Applier Braintree scientific, Inc ACS APL
9mm AutoClips MikRon Precision, Inc. 205016
Sutures – Polysorb 6-0 Covidien UL-101
Electric Razor  Panasonic ER 240
Borosilicate glass capillaries (100mm, 1.0/0.58 Outer/Inner diameter) Wold Precision Instrument Inc. 1B100F-4
Aspirator tube assemblies for calibrated microcapillary pipettes Sigma -Aldrich A5177-5EA
Gauze (Aposan) Laboratorios Indas, S.A.U. C.N. 482232.8
Cotton Swabs (Star Cott) Albasa
Needle 25G (BD Microlance 3) Becton, Dickinson and Company 300600
Sucrose Sigma -Aldrich S0389
Paraformaldehyde Sigma -Aldrich 158127
OCT Compound Sakura 4583
Tissue Culture Dish 100 x 20 mm Falcon 353003
GFP Tag Polyclonal Antibody Thermo Fisher Scientific A-11122
Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 conjugate Thermo Fisher Scientific A-11008
DAPI Sigma-Aldrich D9542 
Fetal Bovine Serum Thermo Fisher Scientific 10270106 
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100-500ML
Electroporator ECM 830  BTX Harvard Apparatus 45-0002
Platinum electrodes 650P 7 mm Nepagene CUY650P7
Microscope for Fluorescent Imaging – MZ10F Leica
VIP 3000 Isofluorane Vaporizer Matrx
TCS-SP5 Laser Scanning System Leica
Axiovert 200 Microscope Zeiss
Cryostat – CM 1950 Leica
P-97 Micropette Puller Sutter Instrument Company P-97
Patch clamp analysis softwarw (p-Clamp Clampfit 10.3) Molecular Devices
Acquisition software (MultiClamp 700B Amplifier) Molecular Devices DD1440A
Motorized Micromanipulator + Rotating Base  Sutter Instrument MP-225
Air Table Newport
Miniature Peristaltic Pumps WPI

Referências

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Citar este artigo
Briz, C. G., Navarrete, M., Esteban, J. A., Nieto, M. In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity. J. Vis. Exp. (120), e55139, doi:10.3791/55139 (2017).

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