この手順の目的は、ショ ウジョウバエメラノガスターを用いた神経変性疾患モデルにおけるDLM神経筋接合(NmJ)の構造的完全性を評価するために、後方向縦筋(DLM)組織を解剖することである。
ショウジョウバエ は、神経変性疾患に関連するシナプス構造および機能を評価するための有用なモデルとして機能する。ショ ウジョウバエ 幼虫の神経筋接合部(NmJ)に焦点を当てた多くの研究が行われていますが、成人 ショウジョウバエ のシナプス完全性を評価することは、あまり注目を集めていません。ここでは、飛行能力に必要な後頭筋(DM)の解剖のための簡単な方法を提供します。行動読み出しとしての飛行に加えて、この解剖は、DLMシナプスと筋肉組織の両方が、目的のシナプスマーカーまたはタンパク質に対して蛍光標識抗体を使用して構造解析に適することを可能にする。このプロトコルは、老化中の成人 ショウジョウバエ におけるシナプスの構造的完全性の評価を可能にし、ほとんどの神経変性疾患の進行性、年齢依存性の性質をモデル化する。
シナプス機能障害は、最も主要な神経変性疾患の最も初期の既知の特徴の一つです1,2,3,4,5,,6.しかし、これらの構造的および機能的障害が疾患進行の後期段階にどのように関連しているかについてはほとんど知られていない。ショウジョウバエは、幼虫のNJ7,8,9を用いてシナプスの成長と開発7,8,9を理解するのに有用なモデルシステムであることが証明されている。しかし、第3の幼虫インスター段階は数日しか続らず、進行性の年齢依存性神経変性を研究する上での有用性を制限する。幼虫NmJを評価する代わりに、10便,,,、11便、11便、12便、13,12個13、14頭、15日、16便に必要なドーサル縦筋(DDLM)に形成されたシナプスのような成体ショウジョウバエのシナプス構造を調べることである。,これらの三種シナプスは、哺乳類シナプス17と同様の方法で構造的に組織され、神経変性疾患のモデルを評価するためのユニークな利点を提供する。
ここでは、神経変性のショウジョウバエモデルにおける成人NmJの構造的完全性を分析するための簡単な方法について説明する。以前のDLM解剖方法および研究は、様々な用途のための筋肉組織を保存することの重要性を強調してきました18,,19,,20,21, 22,,22,23.我々のプロトコルは神経変性疾患を調査するために神経組織および筋肉組織両方を保存するための包括的な方法を提供する。これらの疾患を研究するもう一つの主要な要素は、年齢依存的な方法で神経細胞の喪失を理解する能力です。これまでの研究では,、早期成人期11、12、14、15、16、24,12,14,15に対する変容中にDLM NMJがどのように形成されるのかについて、重要かつ詳細な理解を提供しています。16,24我々のプロトコルは、老化および神経変性疾患における年齢依存的な方法でDLM NmJを調査するために、この研究に基づいて構築する方法を確立する。
このプロトコルで説明した方法を用いて、DLM組織の解剖のための簡単なアプローチを提供し、これが成人ショウジョウバエにおける構造染色およびシナプスマーカーを通じてシナプス完全性を評価するためにどのように適用できるかを実証する。DLM組織を解剖しやすくするプロトコルの重要なステップの1つは、液体窒素でのフラッシュ凍結です。このステップがなければ、図3に示すように組織の固さや切断が困難になります。このプロトコルは、運動ニューロンと筋肉組織の両方の保存を可能にする以前の解剖方法に基づいて構築されます18,,19,,20,21,22,,23.22このプロトコルの1つの制限は、二分の中間線をカットダウンさせると、胸郭当たり2つのきれいな準備を得ることは困難である。1フライあたり少なくとも1つのヘミトラックスを確保する1つの方法は、意図的に胸郭の片側に切断して1つのきれいな準備をすることができます。この改変により、ブレードブレーカでサンプルをクリーンアップするために、カットから余分な組織を除去する必要があるかもしれません。この技術に新しい人のために、継続的な練習で、二分の正確さが増加します。
ここで説明する方法は、研究者が簡単に彼らの寿命を通じていつでも成人DLM NmJの構造的完全性を評価することができます.このプロトコルの主な利点は、シナプスマーカーを使用して神経変性疾患モデルのシナプス完全性にアクセスする能力である。このアプリケーションが構造染色でグロス形態の変化を可視化できることを実証します (図1C\u2012H)。さらに、シナプス完全性は、シナプシン28(図2A\u2012F)、シンコシン29(図2G\u2012L)およびBRP30(図2Figure 2M\u2012R)を含むがこれらに限定されないシナプスマーカーの染色で評価することができる。ポストナプティック筋組織は、グルタミン酸受容体IIIサブユニット抗体31(図2S\u2012X)を用いて評価することもできるが、このプロトコルの有用性を示す。
研究者はまた、機能データを補完するために、この解剖法を利用して、多種多様な疾患に関連するシナプスの構造的完全性を包括的に調べることができます。これらのシナプスはまた電気生理学的記録32、33、3433および34飛行アッセイ10を通して機能分析を可能にする。32このプロトコルはまた多くの適用およびアッセイのためのティッシュへのアクセスの容易さを提供できる。将来の研究は、例えば、このプロトコルを使用して、シナプスの密度とシナプス数を定量化してシナプスの変化を定量化することができます15,,16.ここで説明するプロトコルは、特に運動ニューロンのシナプス完全性を調べるが、筋細胞喪失を評価するための相補的なプロトコルは、TUNEL染色35を用いてこの解剖を用いても行うことができる。神経細胞の喪失を調べるために、胸部神経節36の解剖もTUNEL染色に使用することができる。ここで説明した解剖は、加齢に伴う病理および神経変性疾患を評価する将来の研究へのより多くの応用を期待する。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、国立衛生研究所(R01 NS110727)によってD.T.Bに支援されました。
32% Formaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714 | Tissue preservation |
Alexa Fluor 568 goat anti mouse | Fisher Scientific | A11031 | Labels primary antibodies. Used at 1:200 concentration. |
Alexa Fluor 568 goat anti rabbit | Fisher Scientific | A11036 | Labels primary antibodies. Used at 1:200 concentration. |
anti- Bruchpilot (BRP) antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | NC82 | Stains the active zones in presynaptic neurons. Used at 1:25 concentration. |
anti-GluRIII antibody | Gift from Aaron DiAntonio | N/A | Labels glutamate receptor subunits. Used at 1:1000 concentration. |
anti-Synapsin antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | 3C11 | Labels the synaptic protein synapsin. Used at 1:50 concentration. |
anti-Syntaxin antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | 8C3 | labels the synaptic protein syntaxin. Used at 1:10 concentration. |
BenchRocker | Genesee Scientific | 31-302 | Rotating samples during staining |
Blade Breaker | Fine Science Tools | 10053-09 | Used for holding feather blade |
cover slips | Fisher Scientific | 12548A | For mounting tissue |
cryogenic gloves | VWR | 97008-198 | protect hands from liquid nitrogen |
cryogenic tweezers | VWR | 82027-432 | Hold 2.0 mL tube in liquid nitrogen |
dewar flask-1900 mL | Thomas Scientific | 5028M54 | Hold liquid nitrogen |
Feather Blades | Electron Microscopy Sciences | 72002-01 | Scalpel Blades |
Fine Forecps x 2 | Fine Science Tools | 11252-20 | One fine pair for Clearing midline of thorax. The other pair can be dulled using a sharpening stone. |
FITC-conjugated anti HRP | Jackson Laboratories | 123-545-021 | Stains Motor Neurons. Used at 1:100 concentration |
freezer box (Black) | Fisher Scientific | 14100F | Protects samples from light |
glass pasteur pipettes | VWR | 14637-010 | Used to transfer samples |
glass slides | Fisher Scientific | 12550143 | For mounting tissue |
mounting media (vectashield) anti-fade | VWR | 101098-042 | Mounting media retains fluorescent signaling |
nail polish | Electron Microscopy Sciences | 72180 | Seals microscope slides |
normal goat serum | Fisher Scientific | PCN5000 | Prevents non-specific binding of antibodies |
paint brush | Genesee Scientific | 59-204 | Transferring flies |
PBS | Fisher Scientific | 10-010-023 | Saline solution for dissecting and staining |
Phalloidin 647 | Abcam | AB176759 | Stains F-Actin in muscle Tissue. Used at 1:1000 concentration |
plastic petri dish (100 mm) | VWR | 25373-100 | Dissection dish |
reinforcement labels | W.B. Mason | AVE05722 | Provides support for glass coverslip over the mounted tissue |
sharpening block | Grainger | 1RDF5 | Keeping fine forceps sharp and also dulling separate pair |
slide folder | VWR | 10126-326 | Sample storage |
standard office scissors | W.B. Mason | ACM40618 | Cutting reinforcement labels |
Sylgard 184 | Electron Microscopy Sciences | 24236-10 | Coating for dissection dish |
Triton-X-100 | Electron Microscopy Sciences | 22140 | Helps to permeabilize tissue |
Vannas Disssection Sissors | Fine Science Tools | 1500-00 | Ued for removing fly legs and making an incision on thorax |