Profilage global de régulation de la dopamine dans la substance noire et aire tegmentale ventrale

Summary

La dopamine est nettement réglementée dans les noyaux du mésencéphale, qui contiennent les corps cellulaires et les dendrites des neurones dopaminergiques. Nous décrivons ici une approche de dissection et manipulation d'échantillons de maximiser les résultats, et donc les conclusions et les points de vue, sur la réglementation de la dopamine dans les noyaux du mésencéphale de la substantia nigra (SN) et l'aire tegmentale ventrale (VTA) chez les rongeurs.

Abstract

La dopamine est un neurotransmetteur vigoureusement étudiée dans le SNC. En effet, son implication dans l'activité locomotrice et la récompense liée au comportement a favorisé cinq décennies d'enquête sur les carences moléculaires associés à la réglementation la dopamine. La majorité de ces demandes de régulation de la dopamine dans le cerveau sur mise au point de la base moléculaire de sa réglementation dans les régions de champ terminales des voies nigrostriataux et mesoaccumbens; striatum et le noyau accumbens. En outre, ces études se sont concentrées sur l'analyse du contenu des tissus de la dopamine avec la normalisation du poids des tissus seulement humide. Enquête sur les protéines qui régulent la dopamine, comme la tyrosine hydroxylase (TH) des protéines, la phosphorylation TH, transporteur de la dopamine (DAT), et vésiculaires transporteur de monoamines 2 (VMAT2) protéine souvent ne comprennent pas l'analyse du contenu des tissus de la dopamine dans le même échantillon. La capacité à analyser à la fois le contenu des tissus de la dopamine et de ses protéines régulatrices (y compris post-tramodifications nslational) ne donne pas seulement le pouvoir inhérent à l'interprétation de la relation de la dopamine au niveau des protéines et la fonction de TH, DAT ou VMAT2, mais s'étend également l'économie de l'échantillon. Cela se traduit par un coût moindre, tout en produisant un aperçu de la régulation moléculaire de la dopamine dans pratiquement n'importe quel paradigme de choix des enquêteurs.

Nous nous concentrons les analyses dans le mésencéphale. Bien que le SN et VTA sont généralement négligé dans la plupart des études de régulation de la dopamine, ces noyaux sont facilement disséqué avec la pratique. Une lecture complète du contenu du tissu de la dopamine et TH, DAT ou VMAT2 peut être effectuée. Il est en plein essor la littérature sur l'impact de la fonction de dopamine dans le SN et VTA sur le comportement, et les empiétements de substances exogènes ou des procédés qui y sont la maladie ^1-5. En outre, des composés tels que les facteurs de croissance ont un effet profond sur les protéines de la dopamine et la dopamine-régulation, dans une mesure relativement plus grande dans le SN ou VTA <sup> 6-8. Par conséquent, cette méthode est présentée à titre de référence aux laboratoires qui veulent étendre leurs enquêtes sur la façon dont les traitements spécifiques moduler le comportement et régulation de la dopamine. Ici, une méthode multi-étape est présentée pour les analyses de la teneur des tissus dopamine, les teneurs en protéines de TH, DAT ou VMAT2 et la phosphorylation de la TH substantia nigra et VTA de mésencéphale rongeurs. L'analyse de la phosphorylation de TH peut donner des informations importantes sur la façon dont non seulement l'activité TH est réglementée, mais aussi les cascades de signalisation affectées dans les noyaux somato dans un paradigme donné.

Nous allons illustrer la technique de dissection de séparer ces deux noyaux et le traitement d'échantillons de tissus disséqués qui produit un profil révélant les mécanismes moléculaires de régulation de la dopamine in vivo, spécifiques pour chaque noyaux (figure 1).

Protocol

1. Dissection Sur un lit de glace humide, se détendre une matrice cerveau des rongeurs (coupes coronales séparés de 1 mm d'écart), une boîte de Pétri contenant 5 rasoirs, et d'un scalpel n ° 11. Dans un récipient séparé, étiqueté lieu tubes de 2 ml de taille microfuges dans la glace sèche. L'enquêteur de choisir la méthode d'euthanasie. Nous avons des résultats reproductibles qui effectuent une anesthésie très bref avec de l'isoflurane, l'idéal, un vaporisa…

Discussion

Comme il est indiqué dans la figure 1, les méthodes décrites ci-dessus devrait produire plusieurs lectures de la dopamine et son TH régulation des protéines, DAT, et VMAT2 d'un échantillon de SN ou VTA obtenu à partir de chez le rat ou la souris. Encore une fois, les avantages de la réalisation de ce protocole sont que l'enquêteur peut obtenir un indicateur de vue opérationnel appariés de la façon dont la dopamine est régulée di vivo dans pratiquement n'importe quel paradigme …

Materials

HPLC system:

The basic system consists of a Shimadzu LC10-ADvp HPLC pump, a Waters WISP 717 automatic sample injector, a 250 X 4.4 mm 5 micron Spherosorb ODS-1 C18 reverse-phase column (Waters), a Bioanalytical Systems (BAS) TL12 dual glassy carbon electrode, two BAS LC4B electrochemical detectors, and a Waters Empower 2 data collection and integration system.

The column is maintained at 30-45°C (BAS LC22A column heater). The mobile phase is 0.1 M sodium phosphate (pH 3.0), 0.1 mM EDTA, 0.2-0.4 mM 1-Octane Sulfonic Acid (Eastman-Kodak), and 0.35% acetonitrile (v/v), filtered through a 0.45 micron filter. Flow rate is of 1.2 ml/min. Four liter batches of mobile phase are optimized for separations by adjusting the pH, Octane Sulfonic Acid and column temperature. The mobile phase is recycled, and is continuously purged with helium gas to remove dissolved oxygen. Recycling of the mobile phase is almost essential to maintain good resolution for a reasonable period of time. The mobile phase shelf-life is maintained by using a flow switch (controlled by the integrator) to divert to waste the first 2-7 min of each run.

The electrodes are maintained at potentials of approximately 0.78 and 0.95V with respect to a Ag/AgC1 reference electrode. The electrode at the higher potential is used exclusively for the determination of tryptophan (and the NMDA internal standard). The 0.78 V potential provides a superior signal to noise ratio for detection of the monoamines and compounds, other than tryptophan. The chromatograms are stored on the hard drive of the Empower workstation, and subsequently processed and the data transferred directly into an Excel spreadsheet for computation of metabolite amounts and compilation of group data.

Pump: Shimadzu LC-10AD
Cell: BAS Cross Flow. Glassy carbon working electrode at 0.780 and 0.950 V potential.
Detector: BAS LC-4B operated in dual channel mode.
Data Acq. System: Waters Empower Pro 2.
Injector: Waters WISP 717
Column: Waters Spherosorb ODS-1, 5 μM particle, 4.4 mm X 250 mm.

Name of the reagent	Company	Catalogue number
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)	– J.T. Baker	4095-02
Trizma Base	Sigma	T1503-1KG
Trizma HCl	Sigma	T3253-1KG
Glycerol	Sigma	G8773-500 mL
PVP-40	Sigma	PVP40-1KG
dPBS	Gibco	21600-069
Tween20	Sigma	P1379-500 mL
Glycine	Sigma	G8898-1KG
Ponceau S	Fluka	81460
Bromophenol Blue	Sigma	B8026-5G
Dithiothreitol	Sigma	D-9163
Protein Standard 2 mg BSA	Sigma	P5619-25VL
Pierce BCA Protein Assay Reagent A	Thermo- Fisher Scientific	23223
Precision Plus Protein Standard	Bio Rad	161-0373
[125I]-protein A, specific activity	Perkin-Elmer

Table 2. Specific reagents.

Reagents	Formulas
10% SDS	10 g SDS, 100 mL DI H20
1% SDS (pH to 8.2)	10 mL 10%SDS 60.5 mg Trizma Base 37.22 mg EDTA 90 mL DI H20
Copper II Sulfate Solution	1 g Copper II sulfate 25 mL DI H20
3X Sample Buffer	Trizma Base 2.27 g SDS 6 g Dithiothreitol 0.463 g Glycerol 30 g Bromophenol Blue 10 mg D I H20 (initially add above reagents to 40 mL of H20 in a graduated cylinder; then add H20 until volume reaches 100 mL) HCl (add as needed to reach pH of 6.85) Freeze solution in 50 2.0 mL tubes. (makes 100 mL): Volume of 3X Sample Buffer needed = ½ volume of SDS used in sample.
1X Sample Buffer	Dilute 3X Sample Buffer down to 1X sample buffer using DI H20
10X Running Buffer (Makes 4 L)	Trizma Base 121.1 g Glycine 577 g SDS 40 g
10X Transfer Buffer: (Makes 4 L)	Glycine 360 g Trizma Base 96 g
Ponceau	Ponceau S. 0.5 g Acetic Acid 5 mL DI H20 95 mL
.2% HCl Solution	5.2 mL HCl in 500mL of DI H20
PVP-T20 Blocking Soln. (Makes 4 L)	PVP-40 40 g dPBS 38.2 g Tween20 2 g Thimerisol 0.4 g 1M Tris pH 7.6 (60.6 g Tris HCl + 13.9 g Tris Base in 500 mL DI H20)- 50 mL
10X Blot Buffer (Makes 4 L)	Tween 20 20 g Tris Base 14 g Tris HCl 61 g

Table 3. Protein Assay and Western Blotting Formulas.

Tyrosine hydroxylase standards: The calibrated TH protein and phosphorylation standards used by this laboratory are derived from PC12 cell extracts, which were analyzed for TH protein content and phosphorylation stoichiometries against a previously calibrated TH standards that ultimately originated from the laboratory of Dr. John Haycock ¹¹.