Qui, forniamo un semplice, a basso costo, e in tempi rapidi protocollo fissiamo chimicamente tessuto cerebrale dei primati con acroleina fissativo, consentendo per la conservazione a lungo termine che è compatibile con pre-embedding immunoistochimica per microscopia elettronica a trasmissione.
Nonostante tutti i progressi tecnologici a livello microscopia ottica, microscopia elettronica rimane l'unico strumento in neuroscienze per esaminare e caratterizzare dettagli ultrastrutturali e morfologiche dei neuroni, come i contatti sinaptici. Buona conservazione del tessuto cerebrale di microscopia elettronica può essere ottenuta con metodi rigorosi crio-fissaggio, ma queste tecniche sono piuttosto costosi e limitare l'uso di immunomarcatura, che è cruciale per comprendere la connettività dei sistemi neuronali identificate. Metodi freeze-sostituzione sono stati sviluppati per consentire la combinazione di crio-fissazione con immunomarcatura. Tuttavia, la riproducibilità di questi approcci metodologici di solito si affida a dispositivi di congelamento costosi. Inoltre, ottenendo risultati affidabili con questa tecnica è molto tempo e abilità impegnativo. Quindi, il tradizionale cervello chimicamente fissa, in particolare con acroleina fissativo, rimane un metodo tempo efficiente ea basso costo per combinare elettronimicroscopia con immunoistochimica. Qui, forniamo un protocollo sperimentale affidabile usando fissazione acroleina chimico che conduce alla conservazione del tessuto cerebrale primati ed è compatibile con pre-embedding immunoistochimica e trasmissione di elettroni esame microscopico.
Microscopio ottico, tra cui confocale e microscopia a due fotoni, ha dimostrato di essere uno strumento efficace per studiare in processi neuronali in vivo, tra le altre cose 1, 2. Anche se la risoluzione spaziale tipica a livello (LM) Luce microscopica è di circa 200 nm, i recenti progressi tecnologici utilizzando diverse sorgenti luminose, quali ultravioletti estremi e soft microscopia a raggi X, sono notevolmente aumentate presente risoluzione risoluzione spaziale quasi 10 nm 3 , 4, 5. Altri progressi tecnologici nel campo dell'imaging comprendono combinati risonanza magnetica con istologia e fornire un nuovo metodo per misurare lo spessore della guaina mielinica in vivo, un parametro che era tradizionalmente misurabile solo a livello Microscopio Elettronico (EM) 6, 7. although questi progressi a livello LM forniscono un eccellente strumento per studiare processi viventi, una vista dettagliata e caratterizzazione di strutture, come contatti sinaptici, potrebbero essere ottenuti soltanto con EM, che offre una risoluzione che può raggiungere 0,5 nm. Tuttavia, l'osservazione al livello EM richiede i campioni morto e alterato in qualche modo, con fissativi chimici e processi di disidratazione, al fine di preservare il citoarchitettura. Così, esaminando campioni biologici ad alta risoluzione può essere difficile a causa di danni da radiazione dal fascio di elettroni, basso contrasto, deviazioni strutturali delle membrane, o anche la presenza di artefatti che possono verificarsi in seguito alla disidratazione ed epossidico incorporamento 8, 9, 10.
Conservando campioni nella loro forma nativa per l'analisi strutturale può essere ottenuto utilizzando "Cryo EM di sezioni vetrificati" o CEMOVIS, un approccio che sezionamentocoinvolge rapidamente congelamento e incorporare il campione in ghiaccio vitreo ed esaminando sezioni sotto EM ad una temperatura criogenica 11, 12. Questa procedura permette l'esame di campioni mentre sono ancora solido e completamente idratata, eliminando artefatti causati da disidratazione quindi elabora 13. Tuttavia, questo metodo richiede dispositivi aggiuntivi per crio-ultramicrotomia, nonché dispositivi aggiuntivi standard EM, al fine di consentire questa osservazione a temperature molto basse, che generano notevoli costi aggiuntivi. Inoltre, l'approccio CEMOVIS preclude l'uso di tecniche immunomarcatura, poiché gli anticorpi solito devono essere incubate a temperatura ambiente. In alternativa, è possibile combinare analisi ultrastrutturale con procedure immunoistochimiche utilizzando un approccio di congelamento-sostituzione, durante il quale i campioni crio-fissa sono lentamente scongelati mentre immerso nella chimica crio-protettivo e sono then incorporato in resine speciali, come ad esempio Lowicryls. Post-embedding immunomarcatura può quindi essere eseguita su tale materiale 12. Tuttavia, le tecniche di congelamento-sostituzione e crio-fissaggio sono in termini di tempo. Essi richiedono l'installazione di apparecchiature supplementari e richiedono ancora campioni esposti a solvente organico e un agente chimico che può alterare il citoarchitettura, nonostante l'uso di una bassa temperatura 14, 15. Quindi, nonostante tutti i progressi tecnologici sia a livello LM e EM, fissaggio chimico del tessuto cerebrale, in particolare con acroleina, rimane un metodo a basso costo e in tempi rapidi per combinare immunoistochimica con EM 16.
Negli ultimi decenni, molti tentativi sono stati fatti per trovare una miscela di aldeidi che forniscono la migliore conservazione dei tessuti. Prima di 1960, l'unico agente chimico che ha dato risultati accettabili per EM era tetrossido di osmio. Tuttavia, tetrossido di osmio è altamente tossico e costoso, precludendo il suo utilizzo attraverso il sistema vascolare per riparare organi come il cervello. Acroleina è stato introdotto alla fine del 1950 come un metodo affidabile per la conservazione dei tessuti animali adatto per EM osservazione delle strutture cellulari 17. Esso penetra il tessuto più profondamente e reagisce più rapidamente rispetto ad altri aldeidi quando utilizzate per il fissaggio mediante immersione e consente una buona conservazione dei componenti citoplasmatici, con minimo ritiro del tessuto 17. Tale caratteristica conferisce acroleina fissazione un evidente vantaggio rispetto ad altre aldeidi quando usato in tessuto fresco, permettendo una localizzazione più accurata di composti molecolari, come gli enzimi e altre proteine 18 vivente. Infatti, è stato convalidato attraverso gli anni come un metodo semplice, efficace e di basso costo di fissazione per visualizzazione a livello EM in molte specie, tra anfibi e roditori, come efficientemente stabiliZES peptidi e proteine, mantiene antigenicità e fornisce ultrastruttura relativamente intatto quando usato in combinazione con un altro aldeide fissativo 16, 18, 19, 20, 21. Protocolli per acroleina fissazione in roditori sono da allora stati standardizzati e ampiamente utilizzati, in particolare dal gruppo Pickel, per attuare doppio immunomarcatura per EM 16, 22. Alcuni gruppi hanno usato la fissazione acroleina nel tessuto cerebrale dei primati non umani 23. Tuttavia, a nostra conoscenza, non v'è un solo protocollo pubblicato che descrive in modo efficiente fissazione chimica con acroleina nei primati non umani che è compatibile con EM immunomarcatura 24.
In questo articolo, mettiamo a disposizione un metodo semplice e affidabile per risolvere in modo efficiente chimicamente non-humun cervello primati con acroleina, consentendo una conservazione a lungo termine potenzialmente insieme con pre-embedding immunomarcatura e EM trasmissione esame.
In questo articolo, presentiamo un protocollo affidabile per transcardiac perfusione di primati non umani e immunoistochimica pre-embedding adatto per l'esame del campione EM. Sebbene tipico crioconservati EM, come CEMOVIS, fornisce una buona conservazione della ultrastruttura cervello, limita anche l'uso di immunoistochimica 12. Altre tecniche, tra cui crio-sostituzione e tecnica Tokuyaso, consentono post-embedding immunoistochimica, ma queste tecniche sono costose a causa di ulteriori d…
The authors have nothing to disclose.
Questo studio è stato sostenuto dalle scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (NSERC, 401.848-2.011 a MP). MP ha ricevuto un premio alla carriera dal Fonds de recherche du Québec-Santé (FRQ-S). LE è stato il destinatario di una borsa di studio di dottorato dalle FRQ-S (FRQ-S 14D 29441). Ringraziamo Marie-Josée Wallman per l'assistenza tecnica.
Dibasic anhydrous sodium phosphate (Na2HPO4) | Fisher scientific | S374-500 | |
Monobasic monohydrate sodium phosphate (NaH2PO4.H2O) | EM Science | SX0710-1 | |
Sodium chloride (NaCl) | Fisher scientific | S271-3 | |
Hydroxymethyl aminomethane (THAM) | Fisher scientific | T370-500 | |
HCl | EMD | HX0603-3 | 1N dilution. Product is corrosive. Use with appropriate potection. |
NaOH | EMD | SX0590-1 | 5N dilution. Product is corrosive. Use with appropriate protection. |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | 4% dilution. Product is highly volatile in its powder form and highly toxic. Use with caution under a venting hood with appropriate protection. |
Acrolein (90%) | sigma | 110221 | 3% dilution. Product is highly toxic. Use under a venting hood with appropriate protection. |
Autopsy venting table | Mopec | CE400 | |
Electronic perfusion pump | cole parmer | masterflex L/S 7523-90 | |
Needle (perfusion) | terumo | NN-1838R | 18G 1 1/2 |
Needle | terumo | NN-2713R | 21G 1/2 |
Ketamine | 20 mg/kg | ||
Xylazine | 4 mg/kg | ||
Acepromazine | 0.5 mg/kg | ||
Scalpel | |||
Scalpel blades | Feather lance | 201011 J9913 | No.22 for surgery and No. 11 for EM |
Surgical scissors | |||
Rongeurs | |||
Vibratome | Leica | VT 1200S | Calibrate blade before each use, when the device allows it |
Vibratome razor blade | Gillette | GIN 642107 | |
Glycerol | Fisher scientific | G33-4 | 30% dilution |
Ethylene glycol | Fisher scientific | E178-4 | 30% dilution |
Sodium borohydride (NaBH4) | sigma | S-9125 | |
Normal horse serum | Jackson immunoResearch Laboratories | 008-000-121 | 2% dilution |
Cold-fish gelatin | Aurion | 900.033 | 0.5% dilution. Original product is concentrated at 40% |
Primary antibody, SERT | Santa Cruz biotechnology | SC-1458 | 1/500 dilution |
Primary antibody, ChAT | Chemicon (Millipore) | AB144P | 1/25 dilution |
Primary antibody, TH | ImmunoStar | 22941 | 1/1000 dilution |
Biotinylated secondary antibody, goat | Vector laboratories | BA-9500 | 1/1000 dilution |
Biotinylated secondary antibody, mouse | Vector laboratories | BA-2000 | 1/1000 dilution |
Vectastain elite ABC kit | Vector laboratories | PK6100 | 8.8 µL/mL of A and B each |
3'3 diaminobenzidine (DAB) | Sigma | D5637 | 0,05% dilution. Product is highly volatile in its powder form and toxic. Do not throw waste in the sink. |
Peroxide (H2O2) 30% | Fisher scientific | H-323 | 0,005% dilution |
Osmium tetroxide (OsO4) | Electron microscopic science | 2% 19152 4% 19150 | Original solution can be either 2% ou 4%. Keep attention to which one is used to calculate the final 1% dilution. Product is very sensitive to light. Osmium is highly toxic. Use only under a venting hood with appropriate protection. |
Durcupan water-repellent epoxy resin | sigma | A: M epoxy resin (44611) B: hardener 964 (44612) C: accelerator 960 (DY 060) (44613) D: plasticizer (44614) | Polymerize 48h at 58 °C before throwing in waste. |
Alumium cups | Electron microscopic science | 70048-01 | |
Ethanol | commercial alcohols | 1019C | Dilute in distilled water with appropriate concentration |
Propylene oxide | Electron microscopic science | 20401 | Organic solvent. Highly volatile and toxic. Use under a venting hood. |
Non-coated medium glass slides | brain research laboratories | 3875-FR | Grease surface with mineral oil |
Plastic film (Aclar embedding film) | Electron microscopic science | 50425-25 | Grease surface with mineral oil |
Ultramicrotome | Leica UC7 | EM UC7 | |
Diamond trimming tool (ultratrim) | Diatome | UT 1081 | Can use glass knife alternatively |
Ultra 45° Diatome Diamond knife | Diatome | MC13437 | equipped with a boat |
Xylenes | Fisher scientific | X5SK-4 | |
150-mesh copper grids | Electron microscopic science | G150-cu | |
grid-box | Electron microscopic science | 71138 | Can store up to 100 grids |
Sodium citrate | Anachemia | 81983 | |
Lead nitrate | sigma | L-6258 | Make a stock solution of lead citrate made of 1.33 g of lead nitrate and 1.76g of sodium citrate diluted in 42 mL of pre-boiled and cooled distilled water to which 8 mL of 1N NaOH are added after the conversion from lead nitrate to lead citrate is complete. pH should be approximately 12. Store solution in a hermetic plastic bottle and protect from light. |
Syringe | terumo | SS-05L | 5 mL |
Syringe filter | corning | 431222 | 0.2 µm |
Absorbing paper (bibulous paper) | Electron microscopic science | 70086-1 | |
Parafilm | Laboratory film | PM-999 | |
Mineral oil | Sigma | M5904 |