本ビデオでは、マウスの 経対腹部 筋の解剖プロトコルを示し、免疫蛍光と顕微鏡を用いて神経筋接合部を可視化する。
神経筋接合形態の解析は、特定の運動ニューロンの生理的状態に関する重要な洞察を与えることができる。細い平らな筋肉の分析は、後肢など、伝統的に使用される太い筋肉(例えば.ガストロクネミウス。細い筋肉は、特定の筋肉の全体のインナーブパターンの包括的な概要を可能にし、その結果、運動ニューロンの選択的に脆弱なプールの識別が可能になる。これらの筋肉はまたモーター単位サイズ、軸索分岐、および末端/節線の発芽のような変数の分析を可能にする。このような筋肉を使用する際の一般的な障害は、それらを解剖するための技術的な専門知識を得ています。このビデオでは、若いマウスから対流性腹部(TVA)筋を解剖し、免疫蛍光を行って軸索および神経筋接合(NJ)を可視化するためのプロトコルを詳しく説明します。我々は、この技術がTVA筋肉のインナーレーションパターンの完全な概観を与え、小児運動ニューロン疾患、脊髄性筋萎縮症のマウスモデルにおけるNMJ病理を調べることができることを実証する。
神経筋接合部(NmJ)は、低い運動ニューロンと骨格筋線維とのシナプス接続である。それらは伝統的に三者シナプスと考えられており、ニューロン(シナプス前末端)、筋線維(シナプス後末端)、および末端シュワン細胞1から構成されている。NmJは、運動ニューロン疾患およびマウスモデル2,3の範囲における病理学における早期かつ重要な標的であるように見える。典型的な症状としては、運動エンドプレートがシナプス前の内挿を欠く場合、シナプス前末端の腫脹、およびNMJ形態4-11の複雑さの低下を伴う脱児が含まれる。代償応答はまた、末端および節線発芽を含む、軸索プロセスが残りのシナプス末端またはノード間から再インナー化されたデンナー化されたエンドプレート12,13まで延びるところも注目できる。シナプス活性とNMJ形態の密接な相関により、NMJ形態の解析から運動ニューロンの機能状態に関する多くの情報を得ることができます。NJの喪失は神経筋病理4,10の最初の側面の1つを頻繁に表すので、内在レベルでの定量は、病理の進行および治療介入の潜在的効果に関する重要な情報を与えることができる。さらに、NMJの損失は病理学的進行における重要なステップを表すため、接続を安定させ、再生を促すことができる治療薬の開発は、大きな利益をもたらす可能性がある。
NMJの形態を分析する際には、筋肉の選択が非常に重要です。主な考慮事項のいくつかは、筋肉の繊維の種類を含めることができます, 体の位置, 人間の条件との比較分析.また、物質の注入や外傷性神経損傷などの操作が必要な場合には、実験的なアクセシビリティも考慮することが重要です。一般に、運動ユニットのサブタイプの範囲を反映して、全身に位置する筋肉の範囲を解析することが好ましい。しかし、多くの場合、筋肉の選択は解剖の容易さの影響を受けます。その結果、NMJ分析は、しばしば胃頭筋のような大きな付垂筋に対してのみ行われる。このような筋肉で良好なNMJ染色を得るためには、筋線維の切断または機械的破壊がしばしば必要とされる。その結果、インナレーションパターンが破壊され、インナレーションパターンの包括的かつ高品質な分析、発芽および脱毛がしばしば損なわれる可能性がある。別のアプローチは、断面を必要とせず、無傷で染色され、取り付けることができる薄い平らな筋肉を使用することです, 筋肉の全体のインナーブの包括的な概要を可能にします.このような分析に使用できる筋肉の数があります, 頭蓋筋のグループを含みます, (浮動オーリスロンサスを含みます, オーリキュラリス優れ, および内転管アウリスロングス)14,胸部筋肉 (例えば.三角柱 )15、および腹部(例えばトランス対筋腹部(TVA)))筋肉。このような筋肉を使用する際の主な障害は、損傷を受けずにそれらを解剖するために必要な技術的専門知識です。
本ビデオでは、マウスからTVA筋肉の免疫蛍光標識を解剖し、実行するプロトコルを提供し、インネクレーションパターンとNMJ形態の包括的な分析を可能にします。TVA筋肉は、腹部筋肉の最も深い層を含む主に遅いけいれん筋肉であり、より低い肋間神経によって内在化される。これまでの研究では、小児運動ニューロン疾患脊髄性筋萎縮症(SMA)の多くのマウスモデルおよび早期発症運動ニューロン変性4,16の他のマウスモデルにおいて、病理に対して一貫して非常に脆弱であることが示されている。したがって、TVAは末梢神経障害におけるNMJ分析を行うのに有用な筋肉であることを示唆する。
このビデオでは、マウスからのTVA筋肉の解剖と筋肉内のNmJの全マウント免疫蛍光標識のためのプロトコルを詳述しました。また、この筋肉を示すデータを示すデータを提示し、SMAのマウスモデルにおける神経筋接合病理を解析するために使用することができる。
この手法の成功は、さまざまな要因に依存しています。最も一般的な問題のいくつかを以下に概説します。まず、免疫体質染色が悪い。これには、このプロトコルに記載されているものとは異なる試薬を使用することが最も一般的な理由の1つがあります。高品質の電子顕微鏡検査グレードPFAは、このプロトコルに記載されている抗体の選択と同様に、良好な染色を確保するために非常に重要です。さらに、古い動物(すなわち>3ヶ月)では、良質の染色を得ることはより困難な場合があります。これは、筋肉を取り巻く筋膜の厚さの増加と、外的斜めと 斜めの 腹部との間の脂肪蓄積の増加のためである。免疫蛍光に進む前に、脂肪を取り除くことを重要です。また、筋肉を覆う筋膜の一部を剥ぎ取る必要があるかもしれません, これは厚くなる可能性があります.筋線維に何らかの損傷を与え、インナーブパターンに混乱を招くことなく、筋膜や脂肪を筋肉から取り除くのは困難な場合があります。しかし、この技術を注意深く行えば、少なくとも1歳までマウスから良好な品質染色を得ることができる。若いマウス(すなわち、3ヶ月未満の)では、筋線維のからかいや分離を行う必要はないはずです。第二に:解剖および染色に続くNmJを見つけることが困難である。これはしばしば、解剖が最後の肋骨の下に広がっていないためです。NmJの大部分は、最後の肋骨のすぐ下に位置しているので、筋肉のこの部分が解剖に含まれていることを確認するために注意を払う必要があります。第三に: TVA筋肉にEO筋肉の付着.これは、個人が内部斜め(IO)筋肉のレベルを下回る解剖を拡張しようとする場合にしばしば苦情です。IOも存在するTVA筋肉の面積は、どの筋肉がどの筋肉であるかの区別が困難な場合があり、分析が難しい。このため、私たちは日常的にTVA筋肉の最も優れた部分を解剖するだけです。このレベルでは、EOとTVAの筋肉の間に付着性がないため、これは重大な問題ではないはずです。
TVA筋肉を使用する際の重要な障害の1つは、付加的な筋肉と比較して、外科的操作または物質の注入のいずれかのためのアクセシビリティである。これらのタイプの実験は、特定の筋肉におけるNMJ生理学を調査するために重要であり得る。TVAは確かに チビアリス前部 または 胃頭蓋のようなより一般的に使用される筋肉よりも容易にアクセスできないが、以前の研究は肋間神経18の外科的傷害によってTVAを否定することが可能であることを示している。我々はまた、最近、一般的な麻酔下の物質の局所投与のためにこの筋肉を使用しています (未発表データ).これらの実験は適度な技術的課題を表すことができますが、この研究は、それらが実行可能であり、病理学的および生理学的操作の両方の下でNJの分析のためにこの筋肉の有用性を拡張することを示しています。
TVA筋肉は、インネクレーションパターンの全体マウント分析に使用できる体全体に位置する薄い平らな筋肉の数の一つです。他の筋肉は、脳幹の顔の核から発する運動ニューロンによって内在する頭蓋筋のグループを含み、長さ、オーリリスの優れた、及び内転筋を包含する14,19に対する切離を包含する。さらに、TVAを取り巻く筋肉は、EO、IO、および直腸腹部を含む、また、NMJ分析のために標識および使用することができる。マウスモデルにおけるNMJ病理の包括的な分析のためには、全身に位置する筋肉の数を考慮し、単一の筋肉に分析を制限しないことが重要です。これは、異なる筋肉20間のNMJ病理のレベルにおいて有意な不均一性がある運動ニューロン疾患のマウスモデルで例示される。このような筋肉間変動は、運動ニューロンの脆弱性のメカニズムを調査する際に非常に貴重なツールであり、したがって、単一の筋肉に分析を制限することは、研究の可能性を大幅に減少させる可能性があります。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、カナダ保健研究所(助成番号MOP 38040)からR.K.、筋ジストロフィー協会(米国)からR.K.、SMAからR.K.とL.M.Mの家族、T.H.G.へのSMAトラスト、T.H.G.への筋ジストロフィーキャンペーンへの助成金によって支されました。L.M.Mはカナダ多発性硬化症協会のポストドクター・フェローシップの受賞者であり、R.K.はオタワ大学から大学健康研究委員長を受けています。
Paraformaldehyde Aqueous Solution (16% ) | Electron Micropscopy Sciences | 15700 | |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Angled Sprung Scissors | Fine Science Tools | 15006-09 | |
Fine Scissors – ToughCut | Fine Science Tools | 14058-09 | |
SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | dependant on local supplier | Use this to make dissection dish for pinning out muscle |
Minutien Pins | Fine science tools | 26002-20 | |
α-Bungarotoxin, Alexa Fluor 488 Conjugate | Invitrogen | B-13422 | |
Albumin from Bovine Serum | Sigma Aldrich | A4503 | |
Neurofilament Primary antibody (2H3), Supernatant | Developmental Studies Hybridoma Bank | ||
SV2 Primary antibody (SV2), Supernatant | Developmental Studies Hybridoma Bank | ||
Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 115-166-003 | |
Fluorescence Mounting Medium | Dako | S3023 | |
Slides (Superfrost Plus; White) | Fisher | 12-550-15 | |
Coverslips | Fisher | ||
Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | |
CD1/C57Bl6 mouse | Jackson Labs |