Isolation von sensorischen Neuronen von<em> Aplysia californica</em> Für Patch-Clamp-Recordings von Glutamaterge Currents
Summary
Wir beschreiben die Dissektion des Nervensystems der Meeresumwelt Seehasen<em> Aplysia</em> Nach der Narkose, die Isolierung von Neuronen für kurzfristige-Gewebekulturen, und Aufnahmen von einzelnen Zelle Ionenströme über die Patch-Clamp-Technik.
Abstract
Die Meeresschnecke Aplysia californica Weichtier hat eine traditionsreiche Geschichte als Modell für die Funktion des Nervensystems, mit besonderer Bedeutung in den Studien von Lernen und Gedächtnis. Die typischen Vorbereitungen für solche Studien sind solche, bei denen die sensorischen und Motoneuronen intakt gelassen werden in einem minimal seziert Tier oder eine technisch aufwendige neuronalen Co-Kultur der einzelnen sensorischen und Motoneuronen. Weniger häufig ist das isolierte neuronale Vorbereitung, in denen kleine Gruppen von Neuronen sind nominell homogen dissoziiert in einzelne Zellen in kurzfristige Kultur. Solche isolierten Zellen sind für die biophysikalischen Charakterisierung Ionenströme mit Patch-Clamp-Techniken, und gezielte Beeinflussung dieser Leitwerte. Ein Protokoll für die Herstellung solcher Kulturen beschrieben. Das Protokoll nutzt die leicht identifizierbaren glutamatergen sensorischen Neuronen des Pleura-und Buccalganglien, und beschreibt deren Dissoziation und minimale Wartung in Kultur für mehrere Tage ohne Serum.
Introduction
Die marine opistobranch Weichtier, Aplysia, ist ein nützliches neurobiologischen Modell für viele Jahrzehnte. Es ist am besten als ein Modell der Gewöhnung und klassische Konditionierung 7, 8 bekannt. Studien über Lernen und Gedächtnis in diesem Modell gewann den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin im Jahr 2000 für Eric R. Kandel, in einem Preis, den er mit Arvid Carlsson und Paul Greengard 10 geteilt. Studien mit elektrischen Aufnahmen von reduzierten Zubereitungen, in denen Elemente des Nervensystems des wirbellosen aus dem Tier seziert Nerven und Muskeln belassen wird, haben dazu beigetragen, erläutern die Rollen der einzelnen Neuronen in Aplysia. Identifizierung der genauen molekularen Mechanismen, die das Lernen in Aplysia bilden aber oft eine andere Technik eingesetzt, langfristige Co-Kulturen von einer sensorischen Neuronen und Motoneuronen, erhalten eine nach der anderen von den einzelnen Tieren und Spender erlaubt, eine Synapse in der Kulturschale 21 bilden .
Wir und andere 1, 3, 6, 14, 15, 16 haben die Leichtigkeit, mit der Neuronen in diesem Modell kann gezielt sowie ihre Ausdauer werden in langfristige Experimente dissoziiert kurzfristig Kulturen von Clustern aus nominell homogenen Neuronen identifiziert machen genutzt in denen wir studieren Ionenströme unter Voltage-Clamp in der Patch-Clamp-Konfiguration. Viele Aplysia aufstehen, um wiederholte Runden der Patch-Clamp-Zeit für dauerhafte experimentelle Manipulationen zu ermöglichen. Das Verfahren ist nützlich für die Neuronen wie die neurosecretory Tasche Zellen des Abdominalganglion und der sensorischen Neuronen der Pleura und Buccalganglien deren Dissoziation hier beschriebenen, nicht aber für sehr große Neuronen> 60 um Durchmesser, wie L7 oder R2 die Abdominalganglion. Wir beschäftigen keine Aplysia Serum in unseren Kulturen, im Gegensatz zu den sensorisch-Motoneuronen Co-Kulturen an anderer Stelle beschrieben. Die meisten Neuronen erhalten mit diesem Verfahren wird ohne Prozesse für ter zunächst 48 h in Kultur, Erleichterung ganze Zelle Spannung Aufnahme, aber dann sprießen und erarbeiten Axone und andere Prozesse für etwa 14 Tage vor dem Sterben aus Mangel an Nährstoffen und / oder Wachstumsfaktoren.
Diese Technik erzeugt primären Kulturen von 50-100 Neuronen pro Schale aus physiologisch dokumentiert Regionen der bukkalen und Pleuralganglien. Dieses Protokoll ist für die Forscher studieren Aspekte der einzelnen Zelle Physiologie in Experimenten, die zahlreiche Experimentwiederholungen pro Tier erforderlich. Es entsteht ein passendes Paar von Kulturen aufgrund der anatomischen Trennung der Zielzellen in linke und rechte hemiganglia, ermöglicht Untersuchungen, die Nutzen aus abgestimmten Behandlung und Kontrollkulturen.
Das Protokoll zielt bukkalen S-Cluster (BSC) Neuronen des Ganglion bukkalen und Pleura ventrokaudal (PVC) Neuronen des Ganglion Pleura. Diese Zellen sind eine geeignete Größe für die gesamte Zellspannung Aufnahmen und Display robust glutamatergen Antworten. Die diskutierten Methodik ist für die meisten Ganglien in der Aplysia Nervensystem.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Dissoziation hier beschriebenen Techniken ergeben sensorischen Neuronen Kulturen mit 50-100 isolierten Neuronen mit einer kleinen Anzahl von Gliazellen und anderen nicht identifizierten Zellen durchsetzt. Die wichtigsten Schritte in dem Protokoll sind die Zeit die Ganglien in Enzym Lösung bleiben, und schnippen, die Dissoziation der verdauten Zellhaufen auseinander zu brechen das Cluster in einzelne Zellen. Enzyme Verdauung (Schritt 1.8) muss bei der Temperatur zur Verfügung optimiert werden. Bei 23 ° C unter lan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gefördert durch NIH P40 OD010952 die Korein Foundation, einer von der Universität Miami Stipendium für SLC und ein Stipendium für Maytag ATK. Die Autoren danken den Mitarbeitern der nationalen Ressource für Aplysia sowie Lauren Simonitis und Hannah Peck, die Aufnahmen für eine Figur zur Verfügung gestellt.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Artificial seawater ASW | Sigma-Aldrich | assorted | (mM): 417 NaCl, 10 KCl, 10 CaCl2 (2 H2O), 5MgCl2 (6H2O), 15 HEPES-NaOH, pH 7.6 |
| Intracellular solution | Sigma | assorted | (mM): 450 KCl, 2.9 CaCl2 (2 H2O), 2.5 MgCl2 (6 H2O), 5 Na2ATP, 10 EGTA, and 40 HEPES-KOH, pH 7.4 |
| Poly-D-lysine | Sigma | P6407 | |
| penicillin/streptomycin added to ASW at 1:100 | Lonzo Walkersville, Inc. | 17-603E | 5,000 Units/ml penicillin plus 5,000 mg/ml streptomycin |
| Neutral dispase II | Roche Diagnostics | 10165859001 | |
| hyaluronidase | Sigma-Aldrich | H4272 | |
| collagenase type XI | Sigma-Aldrich | C9407 | |
| L-Glutamate (L-Glu) | Sigma-Aldrich | 49601-100G | |
| D-Aspartate (D-Asp) | Sigma-Aldrich | 11200-10G | |
| N-methyl-D-aspartate (NMDA) | Biomol | 100002-268 | |
| L-Asp | Sigma | A6683-25G | |
| alpha-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid (AMPA) | Sigma | A6816-5MG | |
| L-Glu R antagonists | various | various | |
| agar | |||
| kynurenate | Sigma-Aldrich | 61250 | |
| APV | Sigma-Aldrich | A5282 | |
| DL-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid (NMDAR antagonist) | |||
| 2-propanol | VWRSP | BDH1133 | |
| Chloriding solution | Sigma | assorted | 25 g FeCl3 + 25 ml concentrated HCl + 50 ml H2O |
| Sylgard silicone 2-part polymer | World Precision Instruments (WPI) | SYL184 | Provides pin-out surface for small dissection dishes |
| 0-40x zoom magnification microscope for dissections | Wild | ||
| Techniquip 150 Watts Fiber Optic Illuminator | Microoptics of Florida | TQ FOI-150 | |
| RotoMix 50800 orbital mixer | |||
| Nikon Diaphot inverted phase-contrast microscope with 4x, 20x (optional) & 40x objectives | SR Research Ltd. | Eyelink II | |
| Tektronix digital oscilloscope | SR Research Ltd. | ||
| pClamp 10 data acquisition and analysis software | Molecular Devices | ||
| PC with Windows XP or higher operating system | PC Solutions | Thinkserver with solid state hard drives (80GB) and low noise monitors | |
| Flaming/Brown P87 micropipette puller | Sutter Instruments, Novato, CA | ||
| Axon Instruments Axopatch 200B clamp amplifier with a capacitance compensation range of 1-1000 pF; preamplifier | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | ||
| Axon instruments electrode holder assembly for Axopatch 200B preamplifier | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | CV203BU | |
| Digidata 1200 A/D converter | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | ||
| Picospritzer, powered by N2 adjustable for pressure and duration | Parker Hannifin, Cleveland, OH | ||
| TMC Micro-G Vibration isolation table | Ametek | ||
| Faraday cage | custom manufacture | ||
| Burleigh Piezoelectric Clamshell Micromanipulators | Burleigh Instruments; Thorlabs | presently PCS-5000; -6000 series + mounts | |
| Narishige M-152 manual manipulators (for perfusion system and picospritzer) | Narishige USA | ||
| Filament pipette glass,1.5 mm OD, 0.84 mm ID – | WPI | 1B150-3 | |
| 3 inch length | |||
| Ag/AgCl half cell | WPI | EP4 | |
| 15 ml centrifuge tubes, 35-2097 BD Falcon* Centrifuge Tubes | VWRSP | 21008-918 | |
| Angled Scissors | Fine Science Tools | 15006-09 | |
| Dumostar Fine forceps | Fine Science Tools | 11295-00 | |
| 35 mm falcon tissue culture dishes | VWRSP | 25382-064 | |
| falcon 150 x 25 mm tissue culture dishes; 1013 | VWRSP | 1013 | also can be made into small dissection dishes with sylgard |
| sylgard | WPI | SYL184 | |
| animal dissection tray | various | ||
| 15 ml centrifuge tubes, 35-2097 BD Falcon | VWRSP | 21008-918 | For 6-bore gravity-fed perfusion system |
| Aluminum clips with screw hole ends | hardware store | For perfusion system | |
| 23 gauge needles (manually file off points) | VWRSP | For perfusion system | |
| Polyethylene tubing 0.022″ID x 0.042″OD; 427411 | Becton-Dickinson | For perfusion system | |
| H-7 pipette stand/holder for microcap perfusion array | Narishige USA | For perfusion system | |
| one-way valves | For perfusion system | ||
| Drummond Microcaps 1 μl | VWRSP | For perfusion system | |
| 18 gauge needles for suction (filed off points) | |||
| Polyethylene tubing | Cole Parmer | 4.27436E+11 | |
| fine dissection pins | Fine Science Tools | 26002-20 | |
| capillary tubes | Kimble 71900-100 | fire-polished and U-shaped in a Bunsen burner flame and filled with 3% agar in ECS | |
| modeling clay | craft store | ||
| dish holder for microscope stage with isolated ground bath | Custom manufacture | ||
| pasteur pipettes | VWRSP | 14672-412 | |
| pipette bulbs | VWRSP | 53283-911 | |
| acrodisk syringe filters | VWRSP | 28144-040 | |
| thick-walled 1.5 mm diameter borosilicate filament glass | WPI | 1B150F-3 | |
| High purity nitrogen cylinder and bifurcating regulator |
Tables 1-3. Lists of Reagents, Materials, and Equipment.
References
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