בתחום ההדמיה vivo של חוט השדרה בעזרת עכבר דו פוטון מיקרוסקופית
Summary
פרוטוקול פולשנית כדי לייצב את עמוד השדרה העכבר ולבצע חוזרות<em> In vivo</em> הדמיה בעמוד השדרה באמצעות שני פוטונים מיקרוסקופיה מתואר. שיטה זו משלבת מכשיר ייצוב השדרה משטר ההרדמה כדי למזער את הנשימה הנגרמת תנועות להפיק נתונים הדמיה גלם הדורשים אין יישור או אחרים שלאחר עיבוד.
Abstract
בשנת vivo הדמיה באמצעות שני פוטונים מיקרוסקופיה 1 בעכברים שעברו הנדסה גנטית כדי לבטא חלבונים ניאון 2-3 סוגים מסוימים תא הרחיבה באופן משמעותי את הידע שלנו על תהליכים פיזיולוגיים ופתולוגיים ברקמות רבים in vivo 4-7. במחקרים של מערכת העצבים המרכזית (CNS), יש כבר יישום נרחב בתחום ההדמיה vivo במוח, אשר יצר שפע של הרומן ממצאים בלתי צפויים לעתים קרובות על התנהגותם של תאים כגון נוירונים, האסטרוציטים, microglia, תחת מצבים פיזיולוגיים או פתולוגיים 8-17. עם זאת, סיבוכים טכניים בעיקר מוגבל ליישום בתחום ההדמיה vivo במחקרים של חוט השדרה עכבר חי. בפרט, הקרבה האנטומית של חוט השדרה אל הריאות והלב חפץ מייצר תנועה משמעותי שעושה הדמיה חוט השדרה חי משימה מאתגרת. </p>
פיתחנו שיטה חדשה אשר מתגבר על מגבלות מובנות של הדמיה בעמוד השדרה על ידי מייצב את עמוד השדרה, הפחתת הנשימה הנגרמת תנועות ובכך להקל את השימוש במיקרוסקופ שני הפוטונים לתמונה חוט השדרה עכבר in vivo. זו מושגת על ידי שילוב של מכשיר מותאם אישית ייצוב עמוד השדרה בשיטה של הרדמה עמוקה, וכתוצאה מכך לירידה משמעותית של דרכי הנשימה הנגרמת תנועות. זה פרוטוקול הוידאו מראה כיצד לחשוף אזור קטן של חוט השדרה החיים שאפשר לקיים בתנאים פיסיולוגיים יציבה לאורך פרקי זמן ארוכים על ידי שמירה על פגיעה ברקמות ודימום למינימום. תמונות גולמיות נציג רכשה בפירוט vivo ברזולוציה גבוהה את הקשר ההדוק בין microglia ואת כלי הדם. רצף timelapse מראה את התנהגות דינמית של תהליכים microglial בחוט השדרה עכבר חי. יתר על כן, סריקה רציפה של אותו z מסגרת להפגיןשל יציבות יוצאת דופן, כי בשיטה זו ניתן להשיג לייצר ערימות של תמונות ו / או סרטים timelapse שאינן דורשות יישור התמונה שלאחר הרכישה. לבסוף, אנו מראים כיצד בשיטה זו ניתן להשתמש כדי לבקר ו Reimage באותו אזור של עמוד השדרה בבית timepoints מאוחר יותר, ומאפשר מחקרים ארוכי טווח של תהליכים פיזיולוגיים או פתולוגי מתמשך in vivo.
Protocol
Discussion
השיטה המתוארת כאן מאפשר יציבה חוזרות בתחום ההדמיה vivo של מבנים מאוכלסים בצפיפות הסלולר פלורסנט בחוט השדרה של עכברים הרדים באמצעות שני פוטונים במיקרוסקופ. היציבות הושגה היא תוצאה של התקן מחוייט ייצוב השדרה משטר ההרדמה המפחיתה הנשימה הנגרמת חפץ בתנועה. המכש?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי טרשת נפוצה החברה הלאומית מענק RG4595A1 / T ל DD ו-NIH / NINDS מענקים NS051470, NS052189 ו NS066361 נתוני KA וסרטים מותאם ו / או נדפס מ Davalos et al. J שיטות Neurosci. 2008 מרס 30, 169 (1) :1-7 זכויות יוצרים 2008, באישור Elsevier.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Rhodamine B dextran | Invitrogen | D1841 | 70 kDa, diluted in ACSF (3% w/v) |
| Ketamine HCl | Bionichepharma | NDC No: 67457-001-10 | Injectable, 50mg/ml |
| Anased | Lloyd Labs | NADA No: 139-236 | Xylazine injectable, 20mg/ml |
| Acepromazine | Vedco | NADA No: 117-531 | Injectable,10mg/ml |
| Artificial tears ointment |
Phoenix pharmaceutical |
NDC No: 57319-760- 25 |
Lubricant |
| Betadine | Fisher | 19-061617 | |
| McPherson-Westcott Scissors |
World Precision Instruments |
555500S | Curved, blunt-tip scissors |
| Straight Forceps | World Precision Instruments |
555047FT | Toothed tip forceps |
| Small vessel cauterize | Fine Science Tools | 18000-00 | |
| Gelfoam | Pharmacia,Pfizer Inc. | Mixer Mill MM400 | |
| Compact spinal cord clamps |
Narishige | STS-A | |
| Head holding adaptor | Narishige | MA-6N | |
| Gelseal | Amersham Biosciences Corp. |
80-6421-43 | |
| Lactated Ringers | Baxter Healthcare | 2B8609 | |
| Buprenex | Reckit Benckiser Pharmaceuticals Inc. |
NDC No: 12496- 6757-1 |
Buprenorphine, injectable |
| Baytril | Bayer | NADA 140-913 | Enrofloxacin, antibacterial injectable 2.27% (20ml) |
| Heating pad – Large | Fine Science Tools | 21060-10 |
References
- Denk, W., Strickler, J. H., Webb, W. W. Two-photon laser scanning fluorescence microscopy. Science. 248, 73-76 (1990).
- Tsien, R. Y. The green fluorescent protein. Annu. Rev. Biochem. 67, 509-544 (1998).
- Feng, G. Imaging neuronal subsets in transgenic mice expressing multiple spectral variants of GFP. Neuron. 28, 41-51 (2000).
- Helmchen, F., Denk, W. Deep tissue two-photon microscopy. Nat. Methods. 2, 932-940 (2005).
- Germain, R. N., Miller, M. J., Dustin, M. L., Nussenzweig, M. C. Dynamic imaging of the immune system: progress, pitfalls and promise. Nat. Rev. Immunol. 6, 497-507 (2006).
- Misgeld, T., Kerschensteiner, M. In vivo imaging of the diseased nervous system. Nat. Rev. Neurosci. 7, 449-463 (2006).
- Svoboda, K., Yasuda, R. Principles of two-photon excitation microscopy and its applications to neuroscience. Neuron. 50, 823-839 (2006).
- Davalos, D. ATP mediates rapid microglial response to local brain injury in vivo. Nat. Neurosci. 8, 752-758 (2005).
- Nimmerjahn, A., Kirchhoff, F., Helmchen, F. Resting microglial cells are highly dynamic surveillants of brain parenchyma in vivo. Science. 308, 1314-1318 (2005).
- Grutzendler, J., Kasthuri, N., Gan, W. B. Long-term dendritic spine stability in the adult cortex. Nature. 420, 812-816 (2002).
- Svoboda, K., Denk, W., Kleinfeld, D., Tank, D. W. In vivo dendritic calcium dynamics in neocortical pyramidal neurons. Nature. 385, 161-165 (1997).
- Trachtenberg, J. T. Long-term in vivo imaging of experience-dependent synaptic plasticity in adult cortex. Nature. 420, 788-794 (2002).
- Wang, X. Astrocytic Ca2+ signaling evoked by sensory stimulation in vivo. Nat. Neurosci. 9, 816-823 (2006).
- Christie, R. H. Growth arrest of individual senile plaques in a model of Alzheimer’s disease observed by in vivo multiphoton microscopy. J. Neurosci. 21, 858-864 (2001).
- Tsai, J., Grutzendler, J., Duff, K., Gan, W. B. Fibrillar amyloid deposition leads to local synaptic abnormalities and breakage of neuronal branches. Nat. Neurosci. 7, 1181-1183 (2004).
- Grutzendler, J., Gan, W. B. Two-photon imaging of synaptic plasticity and pathology in the living mouse brain. NeuroRx. 3, 489-496 (2006).
- Takano, T., Han, X., Deane, R., Zlokovic, B., Nedergaard, M. Two-photon imaging of astrocytic Ca2+ signaling and the microvasculature in experimental mice models of Alzheimer’s disease. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1097, 40-50 (2007).
- Jung, S. Analysis of Fractalkine Receptor CX3CR1 Function by Targeted Deletion and Green Fluorescent Protein Reporter Gene Insertion. Mol. Cell. Biol. 20, 4106-4114 (2000).
- Kerschensteiner, M., Schwab, M. E., Lichtman, J. W., Misgeld, T. In vivo imaging of axonal degeneration and regeneration in the injured spinal cord. Nat. Med. 11, 572-577 (2005).
- Kim, J. V. Two-photon laser scanning microscopy imaging of intact spinal cord and cerebral cortex reveals requirement for CXCR6 and neuroinflammation in immune cell infiltration of cortical injury sites. J. Immunol. Methods. 352, 89-100 (2010).
- Shakhar, G. Stable T cell-dendritic cell interactions precede the development of both tolerance and immunity in vivo. Nat. Immunol. 6, 707-714 (2005).
- Tadokoro, C. E. Regulatory T cells inhibit stable contacts between CD4+ T cells and dendritic cells in vivo. J Exp Med. 203, 505-511 (2006).
- Lindquist, R. L. Visualizing dendritic cell networks in vivo. Nat. Immunol. 5, 1243-1250 (2004).
- Schwickert, T. A. vivo imaging of germinal centres reveals a dynamic open structure. Nature. 446, 83-87 (2007).
