Summary

Neurônios de imagem dentro de seções do cérebro grossas usando o método de Golgi-Cox

Published: April 18, 2017
doi:

Summary

Apresenta-se um protocolo para a utilização do método de coloração de Golgi-Cox em secções do cérebro de espessura, a fim de visualizar os neurónios com árvores dendriticas longos contidos dentro de amostras de tecidos individuais. Duas variantes deste protocolo são também apresentados que envolvem cresilo contracoloração violeta, e a congelação dos cérebros não transformadas, para o armazenamento a longo prazo.

Abstract

O método de Golgi-Cox neurónio de coloração foi utilizado para mais de duzentos anos para avançar a nossa compreensão dos neurónios morfologia dentro de amostras de cérebro histológicos. Embora seja preferível do ponto de vista prático para preparar secções de cérebro na maior espessura possível, a fim de aumentar a probabilidade de identificação de neurónios corados que estão totalmente contidos no interior de secções individuais, esta abordagem é limitada a partir de um ponto de vista técnico pela distância de trabalho de alta -magnification objetivos microscópio. Relatamos aqui um protocolo para corar neurónios usando o método de Golgi-Cox em secções de cérebro de rato que são cortadas a 500 de espessura? M, e de visualizar os neurónios em toda a profundidade destas secções utilizando um microscópio vertical equipado com uma alta resolução de 30X 1,05 NA silicone objectiva de imersão em óleo que tem uma distância de trabalho de 800? m. Nós também relatam duas variantes úteis deste protocolo que pode ser empregue para a superfície de contracoloraçãomontadas secções de cérebro com o corante de Nissl violeta de cresilo, ou a congelar cérebros inteiros para armazenamento a longo prazo antes de seccionamento e o processamento final. O protocolo principal e as suas duas variantes produzir secções de cérebro de espessura coradas, ao longo da qual árvores neurónio dendríticas completos e espinhos dendríticos podem ser fiavelmente visualizadas e quantificadas.

Introduction

A visualização dos neurónios individuais dentro de amostras de tecido permite a análise in si tu de características morfológicas de neurónios, que tem avançado de forma significativa a nossa compreensão do cérebro e como ela pode ser influenciada pela doença endógeno ou factores ambientais exógenos. O método de coloração de Golgi-Cox é um meio eficaz em termos de custos, relativamente simples de marcação de uma amostra aleatória de neurónios no cérebro. Primeiro desenvolvido por Golgi 1 e modificado por Cox 2 em 1800, os investigadores têm refinado ainda mais esta técnica ao longo dos anos para produzir neurónios claras, bem corados que podem ser utilizados para visualizar e quantificar tanto morfologia árvore dendrítica e densidade da coluna 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Uma consideração importante técnica para a visualização dos neurónios corados nas secções do cérebro é a espessura máxima fatia, que é limitada pela distância de trabalho de objectivos disponíveis de elevada ampliação / de alta resolução de microscópio. objetivos de imersão em óleo comuns no 60 – 100X intervalo fornece excelente resolução, mas são limitados por suas distâncias de trabalho que são tipicamente não superior a 200 mm. Secções cerebrais cortados no pm gama 200 pode ser adequado para visualizar certos tipos neuronais que podem estar contidos dentro desta espessura da fatia, por exemplo, neurónios piramidais em camadas superficiais do córtex cerebral de 10, 11, 12, neurónios piramidais na região CA1 do hipocampo 13, 14, e as células granulares no giro dentado do hipocampo 15. Neurônios com relativamente mais longoárvores dendriticas, tais como os neurónios piramidais em camadas profundas do córtex cerebral que para o rato pode estender-se mais do que 800 um a partir do corpo da célula 16, proporcionam uma maior desafio porque os cérebros teriam de ser seccionados com um ângulo ideal para conter toda a árvore de dendrite dentro de 200? m fatias. Isso pode até não ser viável se um dendrite ou qualquer de seus ramos se estendem na direção rostral ou caudal. Embora seja possível para resolver esta limitação, traçando um neurônio em várias seções cerebrais adjacentes, esta abordagem apresenta um desafio técnico significativo em alinhar as secções com precisão para rastrear 17. Uma abordagem mais prática seria para visualizar os neurónios inteiras contidos dentro de secções do cérebro que são cortadas a uma espessura maior.

Relatamos aqui uma técnica para corar neurónios dentro 400-500 seces cerebrais de espessura de ratinhos, utilizando o método de Golgi-Cox, e para visualizar a sua morphology usando uma objectiva de silício de imersão em óleo de alta resolução que tem uma distância de trabalho de 800? m. A impregnação e o processamento do protocolo de Golgi-Cox que descrevemos é modificado a partir de um dos protocolos mais modernos-citados na literatura 6. A nossa abordagem com secções de cérebro de espessura proporciona a vantagem de aumentar a probabilidade de identificação de neurónios de qualquer tipo dos que são totalmente contida dentro da secção. Em adição ao protocolo principal, que também apresentam duas variações que fornecem vantagens únicas: (1) a coloração de Golgi-Cox com o contra-corante violeta de cresilo na superfície de secções montadas, de modo a definir os limites de regiões do cérebro e para identificar camadas da córtex cerebral, e (2) a coloração de Golgi-Cox com um passo de congelação intermédia para o armazenamento de longo prazo de impregnados cérebros inteiros antes do corte e o processamento final.

Protocol

ratinhos fêmea adultos CD1-deformação foram utilizados neste estudo. coloração semelhante pode ser realizada utilizando ambos os sexos em várias idades. Os animais experimentais foram tratados de acordo com os princípios e diretrizes do Canadian Council on Animal Care, eo protocolo experimental foi aprovado pela Universidade do Comitê Animal Care Guelph. 1. Golgi-Cox Coloração Golgi-Cox impregnação de Brains Adicione a solução de Golgi-Cox d…

Representative Results

Este protocolo de coloração de Golgi-Cox e suas duas variantes descritas opcionais podem ser utilizados para visualizar os neurónios individuais dentro de 400 – 500? M de espessura secções do cérebro. Montagens de imagem representativos de dois-dimensional Z-projecções capturados utilizando uma objectiva de 10X e 5? M passos no eixo Z são mostrados na Figura 1: A1 – C1 para uma grande área de secções cerebrais coronais, que inclui a área de córtex cingulado…

Discussion

Descrevemos aqui um protocolo de coloração de Golgi-Cox, juntamente com duas variantes úteis para visualizar os neurónios do cérebro dentro de secções espessas. Como mostrado nos resultados representativos, a utilização de uma objectiva de alta resolução que tem uma longa distância 800? M de trabalho permite a visualização dos neurónios de confiança inteiras ao longo da profundidade das secções de cérebro cortadas em 500 mm. Este estudo de secções de cérebro relativamente espessas aumenta a probabi…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado por uma bolsa Discovery para CDCB das Ciências Naturais e Engenharia do Conselho de Investigação do Canadá (NSERC), um Fundo de Líderes concessão infraestrutura de pesquisa John R. Evans para CDCB da Fundação Canadense para a Inovação (CFI número do projeto 30381), e por uma Descoberta Grant para NJM de NSERC. ELL foi apoiado por uma bolsa de estudo Ontário Pós-graduação e por uma bolsa de estudo OVC do Ontario Veterinary College da Universidade de Guelph. CDS foi apoiado por uma Graduação Student Research Assistantship de NSERC. ALM foi apoiado por uma bolsa de estudo Alexander Graham Bell do NSERC e por uma bolsa de estudo OVC do Ontario Veterinary College da Universidade de Guelph.

Materials

potassium dichromate Fisher Scientific P188-100 Hazardous
potassium chromate Fisher Scientific P220-100 Hazardous
mercuric chloride Fisher Scientific S25423 Hazardous
Whatman grade 1 filter paper Fisher Scientific 1001-185
isoflurane Pharmaceutical Partners of Canada CP0406V2
20 mL scintillation vial Fisher Scientific 03-337-4
sucrose Bioshop Canada SUC700.1
sodium phosphate monobasic Sigma Aldrich S5011-500G
sodium phosphate dibasic Sigma Aldrich S9390-500G
50 mL conical tube Fisher Scientific 12-565-271
isopentane Fisher Scientific AC126470010 also known as 2-methylbutane. Hazardous
agar Sigma Aldrich A1296-100G
small weigh dish Fisher Scientific 02-202-100
vibratome Leica VT1000 S
6 well tissue culture plates Fisher Scientific 08-772-1b
mesh bottom tissue culture inserts Fisher Scientific 07-200-214
paraformadelhyde, 16% Electron Microscope Sciences 15710-S Hazardous
ammonium hydroxide Fisher Scientific A669S-500 Hazardous
Kodak Fixative A Sigma Aldrich P7542
superfrost plus slides Fisher Scientific 12-550-15
CitroSolv clearing agent Fisher Scientific 22-143-975
anhydrous ethyl alcohol Commercial Alcohols N/A
cresyl violet Sigma Aldrich C1791
permount Fisher Scientific SP15-100
upright microscope Olympus BX53 model
colour camera, 12 bit MBF Biosciences DV-47d QImaging part 01-MBF-2000R-F-CLR-12
three-dimensional motorized microscope stage, controller and enoders MBF Biosciences N/A Supplied and integrated with microscope by MBF Biosciences
4x microscope objective Olympus 4x 0.16 N.A. UplanSApo
10x microscope objective Olympus 10x 0.3 N.A. UPlan FL N 
30x microscope objective Olympus 30x 1.05 N.A. UPlanSApo 
60x microscope objective Olympus 60x 1.42 N.A. PlanAPO N
silicone immersion oil Olympus Z-81114
Neurolucida software MBF Biosciences Version 10
ImageJ software U. S. National Institutes of Health Current version With the OME Bio-Formats plugin installed
Photoshop software Adobe version CS6

References

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Cite This Article
Louth, E. L., Sutton, C. D., Mendell, A. L., MacLusky, N. J., Bailey, C. D. Imaging Neurons within Thick Brain Sections Using the Golgi-Cox Method. J. Vis. Exp. (122), e55358, doi:10.3791/55358 (2017).

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