Análise quantitativa da arborização dendrítica Neuronal complexidade em Drosophila
Summary
Este protocolo centra-se na análise quantitativa de complexidade arborização dendrítica neuronal (NDAC) em Drosophila, que pode ser usado para estudos da morfogênese dendrítica.
Abstract
Dentritos são as projeções ramificadas de um neurônio, e morfologia dendrítica reflete organização sináptica durante o desenvolvimento do sistema nervoso. Drosófila larval neuronal dendrítica arborização (da) é um modelo ideal para o estudo de morfogênese de dendrites neurais e função dos genes no desenvolvimento do sistema nervoso. Existem quatro classes de neurônios da. Classe IV é a mais complexa, com um padrão de ramificação que cobre quase toda a área da parede do corpo larval. Nós anteriormente têm caracterizado o efeito de silenciamento da Drosophila ortholog de SOX5 na classe de complexidade de arborização dendrítica neuronal de IV (NDAC) usando quatro parâmetros: o comprimento de dendrites, a área de superfície de cobertura dendrito, o número total de galhos e a estrutura de ramificação. Este protocolo apresenta o fluxo de trabalho de análise quantitativa NDAC, consistindo de dissecação larval, microscopia confocal e procedimentos de análise de imagem usando o software ImageJ. Mais introspecção da desenvolvimento neuronal e seus mecanismos subjacentes irá melhorar a compreensão da função neuronal e fornecem pistas sobre as causas fundamentais da neurológicas e transtornos do desenvolvimento neurológico.
Introduction
Dendrites, que são as projeções ramificadas de um neurônio, cobrem o campo que engloba do neurônio sensorial e sináptica insumos de outros neurônios1,2. Dendritos são um componente importante da formação de sinapse e desempenham um papel fundamental na integração de entradas synaptic, bem como a propagação do estímulo eletroquímico em um neurônio. Arborização dendrítica (da) é um processo pelo qual os neurônios formam novas árvores dendríticas e galhos para criar novas sinapses. O desenvolvimento e a morfologia da da, tais como a densidade de ramo e padrões de agrupamento, resultam de processos biológicos de várias etapas e estão altamente correlacionados com a função neuronal. O objetivo do presente protocolo é fornecer um método de análise quantitativa de complexidade de arborização dendritric neuronal em drosófila.
A complexidade dos dendritos determina os tipos sinápticos, conectividade e entradas de neurônios do parceiro. Padrões de ramificação e a densidade dos dendritos estão envolvidos no processamento dos sinais que convergem para o campo dendríticas3,4. Dendrites têm a flexibilidade para o ajuste no desenvolvimento. Por exemplo, sinalização sináptica tem um efeito sobre a organização do dendrito no neurônio somatossensorial durante a fase de desenvolvimento e no sistema nervoso maduro5. O estabelecimento de conectividade neuronal baseia-se na morfogênese e maturação dos dendritos. Malformação de dendrites está associada com compromisso da função neuronal. Estudos têm mostrado que a anormalidade da morfogênese de neurônio da pode contribuir para as etiologias de várias doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Alzheimer (AD), a doença de Parkinson (PD), a doença de Huntington (HD) e doença de Gehrig / Esclerose lateral amiotrófica (ela)6,7,8. Sinápticas alterações aparecem na fase inicial do AD, em concerto com o declínio e o comprometimento da função de neurônio7,8. No entanto, os detalhes de como patologia dendrito contribui para a patogênese nestas doenças neurodegenerativas continua elusiva.
O desenvolvimento dos dendritos é regulado por genes que codificam uma complexa rede de reguladores, como a família de Wnt de proteínas9,10, fatores de transcrição e ligantes de receptores de superfície de célula11,12 . Neurônios da drosófila consistem em quatro classes (classe I, II, III, IV), de qual classe IV da neurônios têm os padrões mais complexos de ramificação e têm sido empregados como um poderoso sistema experimental para melhor compreensão morfogênese13, 14. Durante a morfogênese cedo, superexpressão e/ou RNAi silenciamento de genes nos neurônios da classe IV resulta em alterações nos padrões de ramificação e dendrito poda13. É importante desenvolver um método prático de análise quantitativa da arborização dendrítica neuronal.
Anteriormente mostramos que silenciar da Drosophila ortholog de SOX5, Sox102F, levou a menores dendritos de neurônios da e complexidade reduzida em classe IV de neurônios da15. Aqui, apresentamos o procedimento de análise quantitativa para a complexidade de arborização dendrítica neuronal (NDAC) em Drosophila. Este protocolo, adaptado a partir da metodologia descrita anterior, fornece um método breve para ensaiar o desenvolvimento de neurônios sensoriais da. Ele ilustra a imagem robusta a rotulagem e o neurônio no terceiro ínstar larval parede corporal16,17,18,19. É um protocolo valioso para pesquisadores que desejam investigar o NDAC as diferenças no desenvolvimento e na vivo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dendritos que inervam a epiderme são as regiões de entrada dos neurônios, e suas morfologias determinam como a informação é recebida e processada pelos neurônios individuais. Morfologia do dendrito de desenvolvimento reflete a modulação de gene da organização dendrito. Larval da drosófila neurônio do sistema nervoso periférico é um modelo importante para estudar o desenvolvimento dendrito por causa de: 1) a similaridade funcional com mamíferos11,<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gostaríamos de agradecer William A. Eimer para assistência técnica de imagem. Este trabalho foi financiado pelo fundo a cura a doença de Alzheimer [a R.E.T], o Instituto Nacional de saúde [R01AG014713 e R01MH60009 para R.E.T; R03AR063271 e R15EB019704 para A.L.] e a National Science Foundation [NSF1455613 para A.L.].
Materials
| Phosphate buffered saline(PBS) | Gibco Life Sciences | 10010-023 | |
| TritonX-100 | Fisher Scientific | 9002-93-1 | |
| Paraformaldehyde(PFA) | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | |
| Sylgard 184 silicone elastomer base and curing agent | Dow Corning Corportation | 3097366-0516;3097358-1004 | |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Fisher Scientific | P36931 | |
| Fingernail polish | CVS | 72180 | |
| Stereo microscope | Nikon | SMZ800 | |
| Confocal microscope | Nikon | Eclipse Ti-E | |
| Petri dish | Falcon | 353001 | |
| Forceps | Dumont | 11255-20 | |
| Scissors | Roboz Surgical Instrument Co | RS-5611 | |
| Insect Pins | Roboz Surgical Instrument Co | RS-6082-25 | |
| Microscope slides and cover slips | Fisher Scientific | 15-188-52 |
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