동일한 호스트 종에서 항체와 면역 조직 화학 및 다중 라벨은 성인 해마 신경 발생을 연구하기 위해
Summary
This video article illustrates a comprehensive protocol to detect and quantify all stages of adult hippocampal neurogenesis within the same tissue section. We elaborated a method to overcome the limitations of indirect multiple immunofluorescence that arise when suitable antibodies from different host species are unavailable.
Abstract
성인 신경 새로운 뉴런 점점 커미트 중간 선조 아형을 통해 활성화 된 신경 줄기 세포에서 생성되는 고도로 조절되는 다단계 공정이다. 이들 아형 각각은, 함께, 특정 형태 학적 기준 그들의 식별을 위해 이용 될 수있는 특정 분자 표지의 집합을 표현한다. 일반적으로, 면역 형광 기법은 엑소 또는 내생 증식 마커와 함께 하위 특정 항체를 포함하는 적용됩니다. 우리는 여기에 성인 해마 신경 세포의 모든 단계의 검출과 정량 방법을 immunolabeling에 대해 설명합니다. 이들은 티미 딘 유사체, transcardial 관류, 조직 처리, 열 – 유도 에피토프 검색, 면역 조직 화학 ABC 여러 간접 면역 형광 공 초점 현미경 및 셀 정량의 적용을 포함한다. 또한 우리는 문제 U를 피하는 순차적 여러 면역 형광 프로토콜을 제시sually 같은 숙주 종에서 발생하는 일차 항체를 사용하는 필요성으로부터 발생. 그것은 하나의 섹션 내에서 증식 마커와 함께 모든 해마 전구 부속 유형의 정확한 식별을 할 수 있습니다. 이러한 기술은 병렬로 다른 전구 서브 타입의 조절, 뇌 병변에서의 참여와 특정 뇌 기능에서의 역할을 연구 할 수있는 강력한 도구입니다.
Introduction
두 뇌 영역 구조적으로 생활 전반에 걸쳐 새로운 신경 세포를 생성, 측뇌실의 뇌실 영역과 해마 치아 이랑 (DG)의 subgranular 영역 (SGZ). 신생아 신경 세포는 신경 전구 세포에서 파생 만기 1, 2에 도달하기 전에 형태 학적 및 생리 학적 개발의 여러 단계를 통해 이동합니다. 천천히 나누어 방사형 아교 세포와 같은 줄기 세포 (유형 1)에서 대중 교통의 연속적인 단계는 중간 전구 세포가 발생 증폭. 더 미분화 하위 유형 (유형 2A와 2B 형)는 짧은 접선 프로세스와 불규칙한 형상을 갖는다. 그들은 (수상 돌기는 분자 층으로 확장 포함) 점차적으로 미성숙 신경 세포가되기 위해 세포주기를 종료하고 마지막으로 해마 네트워크 성숙 과립 세포로 통합 neuroblasts (유형 3)을 생성합니다. 특정으로 인해 생리적 특성이 향상된 세포 가소성 삼 sugges으로 회로를 제공한다팅 해마의 기능에 고유 한 역할. 사실, 지난 십 년간의 연구는 성인 신경이 공간 기억, 패턴 분리 및 정서적 행동 4,5에 기여한다는 상당한 증거를 생성합니다.
성인 신경은 서로 다른 접근 방법을 사용하여 공부하실 수 있습니다. 티미 딘 유사체는 세포주기의 S-단계에서 DNA에 통합하는 신생아 세포 6-8의 출생 연대, 정량 운명 분석을 할 수 있습니다. 다른 티미 딘 유사체 (예 CldU, EDU 또는 IDU)을 순차적으로 적용은 세포 또는 전도 (9)의 실험 과정 동안 상이한 시점에서 태어난 세포 집단을 연구하는데 사용될 수있다. 대안으로서, 세포 증식에 대한 내인성 마커 Ki67이다. 이것은 세포주기 (G1, S, G2, M) 상을 제외한 휴지 (G0) 및 10,11 G1의 선두의 단계에서 모든 셀 분할 표현된다. 성인 dentat 신생아 세포 집단의 표현형을 분석하려면전자 이랑 여러 단계 특정 분자 마커는 GFAP, 네 스틴, DCX와 NeuN 1,6로 사용할 수 있습니다. GFAP 성숙한 아스트로 마커뿐만 아니라 성인 전뇌 래디얼 신경교 유사 세포에서 발현된다. 네 스틴은 반경 신경교 유사 세포와 초기 중간 전구 세포에 특이적인 중간 섬유이다. DCX 중간 전구 세포, 미성숙 neuroblasts 뉴런에서 발현 미세 소관 – 연관된 단백질이다. +, 네 스틴 – 입력 2A (GFAP – 1 형 (GFAP +, 네 스틴 +, DCX) :이 세 가지 마커와 네 가지 전구 세포 아형 식별 할 수있는 표지 세포의 형태 학적 특징 (공동) 식을 바탕으로 , DCX -), 2B 형 (GFAP – 네 스틴 +, DCX +) 및 3 형 (GFAP – 네 스틴 – DCX +) 1. 함께 postmitotic 신경 세포로 표현된다 NeuN, DCX와의 공동 라벨링 immatur의 분화를 할 수 있습니다전자 (DCX +, NeuN +)과 성숙 (DCX – NeuN +) 과립 뉴런.
상술 한 마커가 자주 신생 세포의 수 및 정체를 분석 면역 공동 라벨 및 후속 공 초점 현미경에 사용된다. 이는 일반적으로 바람직하지 않은 항체 교차 반응을 방지하기 위해 다른 호스트 종으로부터의 항체를 필요로한다. 그러나, 신경 연구에 적합한 차 항체의 대부분은 중 토끼 나 쥐에서 (예를 들어, 마우스 α-BrdU의 마우스 α-NeuN, 토끼 α-Ki67, 토끼 α-GFAP)을 발생합니다. 이것은 단일 슬라이스로 평가 될 수있는 항원의 수와 조합하여 심각한 한계에 이르게. 이것은 차례로 다수의 염색이 수행 될뿐만 아니라 가지고, 염색 노력을 증가뿐만 아니라, 결과의 신뢰성을 손상시킬 수도있다. 또한, 일부 포르말린 고정 항원 유발 에피토프를 마스킹 (예 Ki67에 취약, 네 스틴). 우리는 여기에 클래식 단일 및 다중 immunolabeling 프로토콜에서 수정을 설명 (예를 들어, 에피토프 검색, 여러 순차적 면역 염색, 네 스틴-GFP 형질 전환 마우스 (12)의 사용)이 많은 문제를 극복. 특히, 다중 순차 면역 프로토콜은 항체의 일부가 동일한 호스트로부터 유도 되더라도 최대 네 개의 상이한 항원에 대해 염색한다. 이 동시 유형 1, 유형 2A, 2B 형 및 3 형 전구 세포의 검출뿐만 아니라 단일 섹션 내에서 증식 활동을 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
정량화와 신생아 세포의 개체군의 식별은 성인 신경 연구의 중심 문제입니다. 성인 신경의 특정 단계에서 발현 된 단백질에 대한 증식 마커 및 항체를 결합하는 것은 이러한 개체군의 면역 검출 할 수있다. 항체 또는 항체 조합 중 일부는 특정 염색 조건을 필요로한다.
합성 티미 딘 유사체로 세포를 분할의 레이블은 아직 성인 해마의 신경 발생 연구를위한 황금 표준입니다….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank S. Tausch for excellent technical assistance. The work was supported by BMBF (Bernstein Focus 01GQ0923) and DFG (FOR1738).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments & Dilutions |
| Thymidine analog administration | |||
| 5-Bromo-2′-deoxyuridine, BrdU | Sigma-Aldrich | B9285 | toxic (mutagenic, teratogenic) |
| 5-Chloro-2′-deoxyuridine, CldU | Sigma-Aldrich | C6891 | |
| 5-Chloro-2′-deoxyuridine, CldU | MP Biomedicals | 2105478 | |
| 5-Iodo-2′-deoxyuridine, IdU | MP Biomedicals | 2100357 | |
| Tissue preparation | |||
| Isoflurane-Actavis | Piramal Healthcare | 700211 | |
| Paraformaldehyde powder (PFA) | Riedel-De Häen | 16005 | toxic, flammable |
| Perfusion pump PD5206 | Heidolph Instruments | 523-52060-00 | |
| Masterflex Tygon lab tubing, Ø 0.8 mm | Thermo Fischer Scientific | 06409-13 | |
| Feeding needle, straight, 21G, 1.75mm olive tip, 40mm | Agnthos | 1036 | |
| Freezing microtome Microm HM 400 | Thermo Fischer Scientific | ||
| 24 Well Cell Culture Multiwell Plates | Greiner Bio-One | 662160 | |
| Immunohistochemistry | |||
| Tefal Vitacuisine Steamer | Tefal | VS 4001 | |
| Netwell 24mm Polyester Mesh Membrane Inserts Pre-Loaded in 6-Well Culture Plates | Corning | 3479 | |
| Netwell 15mm Polyester Mesh Membrane Inserts Pre-Loaded in 12-Well Culture Plates | Corning | 3477 | |
| Netwell Plastic 6-Well Carrier Kit for 24mm Polyester Mesh Membrane Inserts | Corning | 3521 | |
| Netwell Plastic 12-Well Carrier Kit for 15mm Polyester Mesh Membrane Inserts | Corning | 3520 | |
| Vectastain Elite ABC Kit | Vector Laboratories | PK-6100 | |
| DAB (3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride hydrate) | Sigma-Aldrich | D-5637 | carcinogenic, light sensitive |
| Fluoromount-G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Primary antibodies | |||
| rabbit IgG1 α-Ki67 | Novocastra/ Leica Biosystems | NCL-L-Ki67MM1 | DAB 1:400/IF 1:100; requires epitope retrieval |
| rabbit α-GFAP, AS-3-GF | Synaptic Systems | 173 002 | 1:500 |
| goat IgG (H+L) α-GFP | Acris Antibodies | R1091P | 1:300 |
| mouse IgG1 α-nestin | Abcam | ab6142 | 1:200; requires epitope retrieval |
| guinea pig IgG (H+L) α-Doublecortin | Merck Millipore | AB2253 | 1:500 |
| rat IgG2a α-BrdU (ascites) | AbD Serotec/ Bio-Rad | OBT0030CX | for detection of BrdU; DAB 1:500/IF 1:400 |
| rat IgG2a α-BrdU (purified) | AbD Serotec/ Bio-Rad | OBT0030 | for detection of CldU; DAB 1:500/IF 1:250-400 |
| mouse IgG1ĸ α-BrdU | BD Biosciences | 347580 | for detection of IdU; DAB 1:500/IF 1:350 |
| mouse IgG1 α-NeuN | Merck Millipore | MAB377 | 1:500 |
| Secondary antibodies | |||
| donkey α-guinea pig IgG (H+L)-Biotin | Dianova | 711-065-152 | 1:500 |
| donkey α-rat IgG (H+L)-Biotin | Dianova | 712-065-150 | 1:500 |
| donkey α-mouse IgG (H+L)-Biotin | Dianova | 715-065-151 | 1:500 |
| goat α-rat IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | Molecular Probes | A11006 | 1:250 |
| donkey α-goat IgG (H+L)-Alexa Fluor 488 | Molecular Probes | A11055 | 1:250 |
| donkey α-mouse IgG (H+L)-FITC, Fab-Fragment | Dianova | 715-097-003 | 1:100 |
| donkey α-mouse IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 715-605-151 | 1:250 |
| donkey α-guinea pig IgG (H+L)-Alexa Fluor 647 | Dianova | 706-605-148 | 1:250 |
| donkey α-rat IgG (H+L)-Rhodamine Red-X | Dianova | 712-295-150 | 1:250 |
| donkey α-rabbit IgG (H+L)-Rhodamine Red-X | Dianova | 711-295-152 | 1:250 |
| donkey α-guinea pig IgG (H+L)-Rhodamine Red-X | Dianova | 706-296-148 | 1:250 |
| Streptavidin-Rhodamine Red-X | Dianova | 016-290-084 | 1:500 |
| goat α-rabbit IgG (H+L)-AMCA | Dianova | 111-155-144 | 1:250, works only with rabbit α-GFAP |
| Hoechst 33342 | Molecular Probes | H3570 | 1:1000 |
| DAPI | Molecular Probes | D1306 | 1:1000 |
| Blocking | |||
| Fab-fragment donkey α-mouse IgG (H+L) | Dianova | 715-007-003 | 1:20 |
| Fab-fragment donkey α-rabbit IgG (H+L) | Dianova | 711-007-003 | 1:20 |
| Normal donkey serum | Merck Millipore | S30 | |
| Normal rabbit serum | Dianova | 011-000-010 | |
| Normal goat serum | Dianova | 005-000-001 | |
| Bovine Serum Albumine | Sigma-Aldrich | A7906 | |
| Histology | |||
| Cresyl violett | Sigma-Aldrich | C5042 | |
| Neo-Clear | Merck Millipore | 109843 | non-toxic xylene substitute |
| Neo-Mount | Merck Millipore | 109016 | permanent mounting medium |
| Microscopy | |||
| Axioskop 2 | Carl Zeiss Microscopy | ||
| LSM 710 | Carl Zeiss Microscopy |
References
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