توضح هذه المقالة بروتوكولا أمثل لصنع شرائح أنسجة المخ–الغدة النخامية قابلة للتطبيق، استخدام الأسماك تيليوست الميداكا (Oryzias latipes)، تليها التسجيلات الكهربية من خلايا الغدة النخامية باستخدام تقنية المشبك التصحيح مع تكوين تصحيح مثقب.
وقد أجريت تحقيقات الكهربية خلايا الغدة النخامية في العديد من الأنواع الفقارية، ولكن عدد قليل جداً في الأسماك تيليوست. ومن بين هذه، تم إجراء غالبية واضحة على ينتابها الابتدائية الخلايا. لتحسين فهمنا لكيفية تيليوست خلايا الغدة النخامية، وتتصرف في بيئة ذات صلة أكثر بيولوجيا، هذا البروتوكول يوضح كيفية إعداد شرائح المخ–الغدة النخامية قابلة للتطبيق استخدام الميداكا الصغيرة من أسماك المياه العذبة (Oryzias latipes). جعل شرائح المخ–الغدة النخامية، درجة الحموضة وأوسمولاليتي لجميع الحلول عدلت إلى القيم الموجودة في سوائل الجسم من أسماك المياه العذبة التي تعيش في 25 إلى 28 درجة مئوية. وبعد إعداد شريحة، البروتوكول يوضح كيفية إجراء التسجيلات الكهربية باستخدام تقنية ثقب كامل الخلية التصحيح-المشبك. تقنية التصحيح-المشبك أداة قوية مع الأزمنة لم يسبق لها مثيل وحساسية، السماح بالتحقيق في خصائص الكهربائية من الخلايا كلها سليمة وصولاً إلى قنوات أيون واحد. مثقب التصحيح فريدة من نوعها في ذلك فإنه يحتفظ بالبيئة داخل الخلايا سليمة منع العناصر التنظيمية في سيتوسول من يجري تمييع الحل الكهربائي ماصة التصحيح. وفي المقابل، عند إجراء تسجيلات كامل الخلية التقليدية، فقد لوحظ أن خلايا الغدة النخامية الميداكا تفقد بسرعة قدرتها على إطلاق إمكانات العمل. بين انثقاب مختلف التقنيات المتاحة، هذا البروتوكول يوضح كيفية تحقيق انثقاب الغشاء مصححة باستخدام مبيد الامفوتريسين باء
الغدة النخامية جهاز الغدد الصماء رئيسية في الفقاريات الموجودة أدناه تحت المهاد والخلفية إلى chiasm البصرية. وتنتج وتفرز الهرمونات ستة إلى ثمانية من أنواع الخلايا المحددة. هرمونات الغدة النخامية تشكل وسيط بين الدماغ والأجهزة الطرفية ومحرك مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية الأساسية بما في ذلك النمو والتكاثر، وتنظيم التوازن. مشابهة للخلايا العصبية، خلايا الغدد الصماء الغدة النخامية منفعل كهربائياً مع القدرة على إطلاق إمكانات العمل تلقائياً 1. ودور هذه إمكانات العمل هو الخلية التابعة. في العديد من أنواع الخلايا في الغدة النخامية الثدييات، إمكانات العمل يمكن أن ترفع داخل الخلية Ca2 + بما فيه الكفاية لإطلاق سراح المطرد لهرمون 2. وبالإضافة إلى ذلك، يتلقى الغدة النخامية معلومات محفزة والمثبطة على حد سواء من الدماغ الذي يؤثر على إمكانات غشاء الخلايا 3،4،،من56. عادة، مدخلات تنشيطية يزيد استثارة وغالباً ما ينطوي على إطلاق سراح Ca2 + من مخازن داخل الخلايا، فضلا عن زيادة إطلاق تردد 7. فهم كيف يستخدم تكوين قناة أيون الخلية وتتكيف مع هذه الإشارات الإدخال من الدماغ مفتاح لفهم هرمون التجميعي والإفراج.
تقنية التصحيح-المشبك وضعته زاكمان ونيهر9،،من 810 في أواخر السبعينات وزيادة تحسين طريق هاميل 11، ويسمح بتحقيقات مفصلة للخصائص الكهربية للخلايا وصولاً إلى قنوات أيون واحد. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه التقنية لدراسة كل من التيار والجهد. واليوم، لقط التصحيح هو المعيار الذهبي لقياس الخصائص الكهربية للخلية. وكانت أربعة تكوينات رئيسية تقنية التصحيح-المشبك ختم ضيق 11من البلدان المتقدمة النمو؛ الخلية-المرفقة والداخل إلى الخارج، الخارج، وتصحيح كامل الخلية. ثلاثة تكوينات الأولى تستخدم عادة للتحقيقات قناة أيون واحد. للدورة الرابعة، بعد تكوين خلية يولي، ثقب في غشاء الخلية باستخدام ضغط الغلاف الجوي الفرعية. يسمح هذا التكوين أيضا التحقيقات المتعلقة بتكوين خلية كله 12قناة أيون. بيد أن القيد واحد من هذا الأسلوب أن جزيئات هيولى مخففة بالتصحيح ماصة حل 13 (الشكل 1أ)، مما يؤثر على الاستجابات الكهربائية والفسيولوجية للخلايا المدروسة. وفي الواقع، بعض من تلك الجزيئات قد تؤدي أدواراً هامة في توصيل الإشارات أو في تنظيم قنوات أيون مختلفة. لتجنب هذا، وضعت لينداو وفرنانديز 14 طريقة حيث يتم إضافة مركب تشكيل المسام إلى ماصة التصحيح. بعد تكوين خلية يولي، سوف تدرج في غشاء البلازما تحت التصحيح المجمع والتسلخات ببطء الغشاء إنشاء الاتصال الكهربائية مع سيتوسول (الشكل 1ب). ويمكن استخدام العديد من الأنواع مختلفة مثل النيستاتين 15 والامفوتريسين ب 16، أو التوتر السطحي مثل ال 17،صابونين بيتا-إيسين18 . إنشاء هذه المركبات المسام كبيرة بما يكفي للسماح بالأيونات الموجبة الفموي الأحادي التكافؤ ونشرها بين في سيتوسول وماصة التصحيح مع الحفاظ على مستويات الجزيئات والايونات أكبر مثل Ca2 + 15، سيتوسوليك من Cl– 16.
ويتمثل التحدي في استخدام التصحيح مثقبة المقاومة سلسلة يحتمل أن تكون عالية. سلسلة المقاومة (Rs) أو الوصول إلى المقاومة هي المقاومة مجتمعة على ماصة التصحيح بالنسبة للأرض. خلال تسجيلات المشبك التصحيح، سيكون Rs بالتوازي مع مقاومة الغشاء (Rم). Rm و Rs في العمل بالتوازي مقسم الجهد. مع ارتفاع Rs، ستسقط الجهد عبر Rs يعطي أخطاء في التسجيلات. الخطأ سوف تصبح أكبر مع التيارات الكبيرة المسجلة. وباﻹضافة إلى ذلك، مقسم الجهد هو أيضا التردد يعتمد إنشاء مرشح تمرير منخفض، مما يؤثر في الأزمنة. في الواقع، التصحيح مثقب قد لا تسمح دائماً تسجيلات تيارات الكبيرة والسريعة مثل الجهد عن طريق بوابة التيارات نا+ (لقراءات مفصلة، انظر المرجع 19). أيضا، قد تختلف Rs أثناء تسجيلات المشبك التصحيح، مرة أخرى مما يؤدي إلى تغييرات في الحالي مسجل. وهكذا، قد تحدث إيجابيات كاذبة في حالات حيث يتغير Rs أثناء تطبيق المخدرات.
الكهربية في الأنسجة شرائح قدم لأول مرة بالمعمل أندرسن لدراسة الخصائص الكهربية للخلايا العصبية في الدماغ 20. الأسلوب الذي مهد الطريق لتحقيقات مفصلة للخلايا المفردة، فضلا عن دوائر الاتصالات وخلية خلية خلية في بيئة سليمة أكثر. تقنية مماثلة لصنع شرائح الغدة النخامية قدم في عام 1998 Guérineau et al. 21-ومع ذلك، فإنه لم يكن قبل عام 2005، استخدمت ذلك إعداد شريحة الدماغ-الغدة النخامية بنجاح للدراسات التصحيح-المشبك في تيليوست 22. في هذه الدراسة، ذكر الكتاب أيضا استخدام تسجيلات المشبك التصحيح مثقب. ومع ذلك، حتى الآن، معظم التحقيقات الكهربية من خلايا الغدة النخامية قد أجريت في الثدييات، وحفنة فقط من الفقاريات الأخرى، بما في ذلك الأسماك تيليوست 1،2،22،23 . في اريوكروماس، وتقريبا جميع دراسات أجريت على خلايا معزولة الابتدائي 24،25،26،27،،من2829،30 .
في هذه الورقة، فإننا مخطط بروتوكولا أمثل لإعداد شرائح المخ–الغدة النخامية سليمة من الميداكا الأسماك النموذجية. النهج الذي يمثل العديد من المزايا المقارنة للثقافات الخلية ينتابها الأولية. أولاً، يتم تسجيل الخلايا في بيئة المحافظة نسبيا مقارنة بفصل شروط ثقافة الخلية. ثانيا، الأعمال التحضيرية شريحة تسمح لنا بدراسة مسارات غير مباشرة توسط خلية خلية الاتصالات 22، التي ليس من الممكن في ظروف الثقافة خلية معزولة. وعلاوة على ذلك، نحن لشرح كيفية إجراء التسجيلات الكهربية على شرائح الأنسجة التي تم الحصول عليها استخدام تقنية ثقب كامل الخلية التصحيح-المشبك مع الامفوتريسين B كعامل تشكيل المسام.
الميداكا أسماك المياه العذبة صغيرة أصلي إلى آسيا، وجدت في المقام الأول في اليابان. علم وظائف الأعضاء، وعلم الأجنة، وعلم الوراثة من الميداكا قد درست على نطاق واسع لما يزيد على 100 سنة 31، ونموذج بحث شائعة استخدام في العديد من المختبرات. أهمية خاصة لهذه الورقة هو المنظمة المورفولوجية متميزة للمجمع تحت المهاد-النخامية في الأسماك تيليوست: بينما في الثدييات والطيور الخلايا العصبية طائي الإفراج عن الهرمونات العصبية تنظيم خلايا الغدد الصماء الغدة النخامية نظام المدخل لنيافة الوسيط، هناك إسقاطات عصبية مباشرة لطائي من الخلايا العصبية إلى خلايا الغدد الصماء الغدة النخامية في الأسماك تيليوست 32. وهكذا، تجري بعناية تشريح الدماغ-الغدة النخامية له أهمية خاصة في الأسماك، مما يسمح لنا بالتحقيق في الخصائص الكهربية لخلايا الغدة النخامية في شبكة الدماغ-الغدة النخامية الحفاظ عليها جيدا، ولا سيما كيف الغدة النخامية خلايا التحكم استثارة وبالتالي Ca2 + التوازن.
التسجيلات الكهربية باستخدام تقنية التصحيح-المشبك على شرائح المخ–الغدة النخامية تتطلب التحسين الدقيق. بروتوكولات جيدا الأمثل لإجراء تحقيقات خلية يعيش على وجه التحديد في اريوكروماس محدودة، مع غالبية المنشورات باستخدام البروتوكولات القائمة على نظم الثدييات. وفي هذا الصدد، من المهم أن تد?…
The authors have nothing to disclose.
ونشكر السيدة لورديسكاريون ز تان لمساعدة لها صيانة المرفق الميداكا وبلتيير أنتوني لأرقام توضيحية. تم تمويل هذا العمل نمبو، ومجلس البحوث في النرويج، أرقام المنح 244461 (برنامج تربية الأحياء المائية) و 248828 (برنامج النرويج الحياة الرقمية).
Vibratome | Leica | VT1000 S | |
Chirurgical glue | WPI | VETBOND | 3M Vetbond Tissue Adhesive |
Stainless steel blades | Campden Instruments | 752-1-SS | |
metal molds | SAKURA | 4122 | |
steel harp | Warner instruments | 64-1417 | |
PBS | SIGMA | D8537 | |
Ultrapure LMP agarose | invitrogen | 166520-100 | |
patch pipettes | Sutter Instrument | BF150-110-10HP | Borosilicate with filament O.D.:1.5mm, I.D.:1.10mm |
Microscope Slicescope | Scientifica | pro6000 | |
P-Clamp10 | Molecular Devices | #1-2500-0180 | sofware |
Digitizer Digidata 1550A1 | Molecular Devices | DD1550 | |
Amplifier Multiclap 700B Headstage CV-7B | Molecular Devices | 1-CV-7B | |
GnRH | Bachem | 4108604 | H-Glu-His-Trp-Ser-His-Gly-Leu-Ser-Pro-Gly-OH trifluoroacetate salt |
pipette puller | Sutter Instrument | P-1000 | |
amphotericin B | SIGMA | A9528 | pore-forming antibiotic |
polyethylenimine | SIGMA | P3143 | 50% PEI solution |
microfiler syringe | WPI | MF28/g67-5 | |
glass for the agar bridge | Sutter Instrument | BF200-116-15 | Borosilicate with filament O.D.:2.0mm, I.D.:1.16mm Fire polished |
Micro-Manager software | Open Source Microscopy Software | ||
optiMOS sCMOS camera | Qimaging | 01-OPTIMOS-R-M-16-C | |
sonicator | Elma | D-7700 singen | |
NaCl | SiGMA | S3014 | |
KCl | SiGMA | P9541 | |
MgCl2 | SiGMA | M8266 | |
D-Glucose | SiGMA | G5400 | |
Hepes | SiGMA | H4034 | |
CaCl2 | SiGMA | C8106 | |
Sucrose | SiGMA | 84097 | |
D-mannitol | SiGMA | 63565 | |
MES-acid | SIGMA | M0895 | |
BSA | SIGMA | A2153 |