嗜德维人神经元树突状树突状复杂度的定量分析
Summary
该方案的重点是定量分析嗜德维拉中的神经元树突状树突状树突状树突状的复杂性 (ndac), 可用于树突状形态发生的研究。
Abstract
树突是神经元的分枝投射, 树突形态反映了神经系统发育过程中的突触组织。嗜酸菌幼虫神经元树突树化 (da) 是研究神经系统发育过程中神经树突形态发生和基因功能的理想模型。有四类大神经元。第四类是最复杂的, 有分支图案, 几乎覆盖幼虫体壁的整个区域。我们以前用四个参数描述了sox5的嗜酸性粒正无量表对 iv 类神经元树突树树状树突状树突状树突状复杂性 (ndac) 的影响: 树突长度、树突覆盖的表面积、分支的总数, 和分支结构。该协议介绍了 ndac 定量分析的工作流程, 包括幼虫解剖、共聚焦显微镜和利用 imagej 软件进行图像分析的过程。进一步洞察 da 神经元的发育及其潜在机制将提高对神经元功能的理解, 并提供有关神经和神经发育障碍的根本原因的线索。
Introduction
树突是神经元的分枝突起, 它覆盖的领域包括神经元从其他神经元1,2的感觉和突触输入。树突是突触形成的重要组成部分, 在整合突触输入以及在神经元中传播电化学刺激方面发挥着至关重要的作用。树突状树状树状树状化 (da) 是一个过程, 神经元通过这个过程形成新的树突树和分支, 形成新的突触。da 的发育和形态, 如分支密度和分组模式, 是多步骤生物过程的结果, 与神经元功能高度相关。该方案的目的是为五味子中神经元树突菌的复杂性的定量分析提供一种方法。
树突的复杂性决定了伙伴神经元的突触类型、连通性和输入。分枝模式和树突密度参与处理收敛到树突场 3,4的信号。树突在发展中具有调整的灵活性。例如, 突触信号对发育阶段和成熟神经系统的体感神经元的树突组织有影响.神经元连接的建立依赖于树突的形态发生和成熟。树突畸形与神经元功能受损有关。研究表明, da 神经元形态发生的异常可能会导致多种神经退行性疾病的病因, 包括阿尔茨海默氏症 (ad)、帕金森病 (pd)、亨廷顿病 (hd) 和卢格里格病/肌萎缩侧索硬化症 (als)6,7,8。突触改变出现在 ad 的早期阶段, 与神经元功能7,8的下降和损伤。然而, 枝晶病理学如何促进这些神经退行性疾病的发病机制的具体细节仍然是难以捉摸的。
树突的发育受编码复杂的调节剂网络的基因的调控, 例如 wnt系列的蛋白质 9、10、转录因子和细胞表面受体上的配体11,12.五丁子由四类组成 (i 类、ii 类、iv 类), 其中 iv 类神经元具有最复杂的分支模式, 并已被用作一个强大的实验系统, 以更好地理解形态发生 13, 14岁在早期形态发生过程中, iv 型神经元中基因的过度表达和 rnai 沉默导致分枝模式的改变和13节枝的修剪.开发一种实用的神经元树突状树状树状树状树状树状树状树状树状化定量分析方法具有重要意义。
我们以前已经证明, 沉默的 sox5, sox102f的嗜酸性粒细胞正畸, 导致短树突的 da 神经元和降低复杂性的 iv-da 15 类神经元。在这里, 我们提出了定量分析的程序, 神经树突树树突状树突状的复杂性 (ndac) 在五味子。该协议, 根据前面描述的方法, 提供了一个简短的方法来分析发展的大感觉神经元。它说明了在第三幼虫体壁 16、17、18、19 中的鲁棒图像标记和 da 神经元。这是一个有价值的协议, 研究 ndac 和发展差异的研究人员希望在体内。
Protocol
Representative Results
Discussion
支配表皮的树突是神经元的输入区域, 它们的形态决定了单个神经元如何接收和处理信息。枝晶形态的发展反映了枝晶组织的基因调控。外周神经系统的山龙幼虫是研究树突发育的重要模型, 因为: 1) 与哺乳动物功能相似 11,12;2) 基于枝晶结构11、12 的四个类区别;3) 调节形态发生的遗传因素。在该协议中, …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们要感谢威廉·艾默尔的成像技术援助。这项工作得到了治疗阿尔茨海默氏症基金 [r. e. t]、国家卫生研究所 [r01ag014713 和 r01mh60009 至 r. e. t。r03ar063271 和 r15eb019704 至 a. l.] 和国家科学基金会 [nsf1455613 至 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 |
References
- Wassle, H., Boycott, B. B. Functional architecture of the mammalian retina. Physiol Rev. 71 (2), 447-480 (1991).
- MacNeil, M. A., Masland, R. H. Extreme diversity among amacrine cells: implications for function. Neuron. 20 (5), 971-982 (1998).
- Losonczy, A., Makara, J. K., Magee, J. C. Compartmentalized dendritic plasticity and input feature storage in neurons. Nature. 452 (7186), 436-441 (2008).
- Spruston, N. Pyramidal neurons: dendritic structure and synaptic integration. Nat Rev Neurosci. 9 (3), 206-221 (2008).
- Jaworski, J., et al. Dynamic microtubules regulate dendritic spine morphology and synaptic plasticity. Neuron. 61 (1), 85-100 (2009).
- Kweon, J. H., Kim, S., Lee, S. B. The cellular basis of dendrite pathology in neurodegenerative diseases. BMB Rep. 50 (1), 5-11 (2016).
- Baloyannis, S. J. Dendritic pathology in Alzheimer’s disease. J Neurol Sci. 283 (1-2), 153-157 (2009).
- Masliah, E., Terry, R. D., Alford, M., DeTeresa, R., Hansen, L. A. Cortical and subcortical patterns of synaptophysinlike immunoreactivity in Alzheimer’s disease. Am J Pathol. 138 (1), 235-246 (1991).
- Wayman, G. A., et al. Activity-dependent dendritic arborization mediated by CaM-kinase I activation and enhanced CREB-dependent transcription of Wnt-2. Neuron. 50 (6), 897-909 (2006).
- Rosso, S. B., Sussman, D., Wynshaw-Boris, A., Salinas, P. C. Wnt signaling through Dishevelled, Rac and JNK regulates dendritic development. Nat Neurosci. 8 (1), 34-42 (2005).
- Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Different levels of the homeodomain protein cut regulate distinct dendrite branching patterns of Drosophila multidendritic neurons. Cell. 112 (6), 805-818 (2003).
- Sugimura, K., Satoh, D., Estes, P., Crews, S., Uemura, T. Development of morphological diversity of dendrites in Drosophila by the BTB-zinc finger protein abrupt. Neuron. 43 (6), 809-822 (2004).
- Jan, Y. N., Jan, L. Y. Branching out: mechanisms of dendritic arborization. Nat Rev Neurosci. 11 (5), 316-328 (2010).
- Sears, J. C., Broihier, H. T. FoxO regulates microtubule dynamics and polarity to promote dendrite branching in Drosophila sensory neurons. Dev Biol. 418 (1), 40-54 (2016).
- Li, A., et al. Silencing of the Drosophila ortholog of SOX5 leads to abnormal neuronal development and behavioral impairment. Hum Mol Genet. 26 (8), 1472-1482 (2017).
- Misra, M., et al. A Genome-Wide Screen for Dendritically Localized RNAs Identifies Genes Required for Dendrite Morphogenesis. G3 (Bethesda). 6 (8), 2397-2405 (2016).
- Emoto, K., et al. Control of dendritic branching and tiling by the Tricornered-kinase/Furry signaling pathway in Drosophila sensory neurons. Cell. 119 (2), 245-256 (2004).
- Olesnicky, E. C., et al. Extensive use of RNA-binding proteins in Drosophila sensory neuron dendrite morphogenesis. G3 (Bethesda). 4 (2), 297-306 (2014).
- Parrish, J. Z., Xu, P., Kim, C. C., Jan, L. Y., Jan, Y. N. The microRNA bantam functions in epithelial cells to regulate scaling growth of dendrite arbors in drosophila sensory neurons. Neuron. 63 (6), 788-802 (2009).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Corty, M. M., Matthews, B. J., Grueber, W. B. Molecules and mechanisms of dendrite development in Drosophila. Development. 136 (7), 1049-1061 (2009).
- Jinushi-Nakao, S., et al. Knot/Collier and cut control different aspects of dendrite cytoskeleton and synergize to define final arbor shape. Neuron. 56 (6), 963-978 (2007).
- Crozatier, M., Vincent, A. Control of multidendritic neuron differentiation in Drosophila: the role of Collier. Dev Biol. 315 (1), 232-242 (2008).
- Copf, T. Importance of gene dosage in controlling dendritic arbor formation during development. Eur J Neurosci. 42 (6), 2234-2249 (2015).
- Rosso, S. B., Inestrosa, N. C. WNT signaling in neuronal maturation and synaptogenesis. Front Cell Neurosci. 7, 103 (2013).
- Engel, T., Hernandez, F., Avila, J., Lucas, J. J. Full reversal of Alzheimer’s disease-like phenotype in a mouse model with conditional overexpression of glycogen synthase kinase-3. J Neurosci. 26 (19), 5083-5090 (2006).
- Longair, M. H., Baker, D. A., Armstrong, J. D. Simple Neurite Tracer: open source software for reconstruction, visualization and analysis of neuronal processes. Bioinformatics. 27 (17), 2453-2454 (2011).
- Pool, M., Thiemann, J., Bar-Or, A., Fournier, A. E. NeuriteTracer: a novel ImageJ plugin for automated quantification of neurite outgrowth. J Neurosci Methods. 168 (1), 134-139 (2008).
