골지 - 콕스 방법을 이용한 고령의 해마 상피 세포의 수지상 돌기 복잡성 평가
Summary
여기서 우리는 Golgi-Cox 프로토콜에 대해 자세히 설명합니다. 이 신뢰할 수있는 조직 얼룩 방법은 최소한의 문제 해결과 함께 해마 및 전체 뇌에 걸쳐 cytoarchitecture의 높은 품질 평가를 허용합니다.
Abstract
수상 돌기는 흥분성 시냅스를 포함하는 신경 돌기 샤프트의 돌기입니다. 해마 내의 신경성 수상 돌기의 형태 및 분지 변이는인지 및 기억 형성에 관여한다. Golgi 염색에 대한 몇 가지 접근법이 있으며, 모두 수지상 세포의 형태 학적 특성을 결정하고 명확한 배경을 생성하는데 유용합니다. 현재 Golgi-Cox 방법 (상업적 골지 염색 키트와 함께 제공되는 프로토콜의 약간의 변형)은 비교적 낮은 용량의 화학 요법 약물 인 5- 플루오로 우라실 (5-Fu)이 수지상 형태에 어떻게 영향을 미치는지 평가하기 위해 고안되었다 , 척추의 수 및 해마 안의 정강이 형성의 복잡성과 관련이 있습니다. 5-Fu는 수지상 복합체를 상당히 변조 시켰고, 해마 전역에서 척추 밀도를 영역 특이 적 방식으로 감소시켰다. 제시된 데이터는 Golgi 염색 방법이CA1, CA3 및 해마의 치아 이랑 (dentate gyrus)에서 성숙한 뉴런을 fectively 염색했다. 이 프로토콜은 각 단계의 세부 사항을보고하여 다른 연구자가 뇌 전체에 걸쳐 조직을 안정적으로 얼룩지게하고 고품질의 결과와 최소한의 문제 해결을 가능하게합니다.
Introduction
Dendrites는 presynaptic 입력을 받아 처리하는 뉴런의 가장 큰 부분입니다 1 . 그들의 수지상 프로세스는 복잡한 기하학을 가지고 있는데, 근위부 가지가 원위부 가지보다 더 큰 직경을 가지고 있습니다. 수상 돌기가 발달함에 따라 돌기 arborization이라고하는 과정에서 다른 뉴런과 여러 연결을 형성합니다. 이 분기의 범위와 패턴은 수상 돌기가 적절하게 처리 할 수있는 시냅스 입력의 양을 결정합니다 2 .
수상 돌기 arborization은 활동 의존성 소성과 연결 회로의 적절한 개발을 위해 필요한 과정입니다. 확장, 후퇴, 분지 및 시냅스 생성은 내인성 유전 프로그램 및 외인성 요인으로부터의 영향을 포함하는 복잡한 과정이다. 해마 내의 신경성 수상 돌기의 형태 및 분지 변화는인지 및 기억 형성에 관련되어있다돌기 복잡성의 변화는 병리 생리학 및 행동 변화와 관련이있다 5. 이상은 X- 증후군 및 다운 증후군을 포함한 여러 질병 상태와 관련이있다.
수상 돌기 (dendritic spines)는 중추 신경계 내에서 흥분성 입력을받는 돌기 아버의 특화된 세포 내 구획입니다. 각 계통의 크기와 모양에 따라 3 가지 형태의 계통 분류가 있습니다. 1) 버섯 계통은 다른 계통보다 글루타메이트 수용체가 많은 복잡한 계피 밀도를 가지고 있습니다. 2) 줄기가없는 멍한 등뼈; 3) 길고 좁은 줄기와 구상 머리로 구성된 얇은 등뼈 8 . 돌기 척추 부피는 부분적으로 사용되어 얇은 척추가 일반적으로 더 작습니다 (0.01 μm 3 </sup>)를 버섯 등뼈 (0.8 μm 3 )와 비교 9,10 . 등뼈는 성숙과 함께 안정됩니다. 예를 들어, 얇은 등뼈는 며칠 후에 수축되거나 버섯 등뼈로 발전합니다. 양자 택일로, 버섯 등뼈는 상대적으로 안정하고 오랜 기간 생존 할 수 있습니다. 연결 연결의 강도는 등뼈 및 / 또는 그들의 볼륨 11,12,13의 수를 기반으로 생각됩니다.
고전적인 Golgi 염색 방법과 그보다 현대적인 변형 모두 돌기의 척추 형태와 밀도를 검사하는데 유용합니다. Golgi 염색의 한 가지 독특한 측면은 무작위로 총 뉴런의 약 5 %를 얼룩이 지므로 개별 뉴런의 추적이 가능합니다 14 , 15 . 골지기의 정확한 메카니즘얼룩 개별 뉴런은 여전히 알려져 있지 않습니다, 방법의 원리는은 크로메이트 (Ag 2 CrO 4 ) 16 , 17 의 결정화를 기반으로합니다. Golgi 방법에는 세 가지 주요 유형이 있습니다 : 빠른 골지, Golgi-Cox 및 Golgi-Kopsch 18 , 19 . 세 가지 방법 모두 몇 일에서 몇 달 동안 크롬 염에서 초기 인큐베이션 단계로 시작하지만 몇 가지 주요 차이점이 있습니다. 빠른 Golgi는 첫 번째 단계에서 오스뮴 tetroxide를 사용하는 반면, Golgi-Kopsch는 paraformaldehyde를 포함합니다. rapid-Golgi와 Golgi-Kopsch에서의 염색은 약 7 일 동안 1 ~ 2 % 질산은 용액에서 배양한다. Golgi-Cox 방법은 질산은 대신에 염화 수은과 중크롬산 칼륨을 사용하며 2 ~ 4 주간의 함침 시간이 있습니다. 그 다음 조직을 절편 화하고 희석 된 암모니아염료를 제거하기위한 사진 용 정착액이 뒤 따른다. 세 가지 유형 중에서 골지 – 콕스 (Golgi-Cox) 방법은 배경 간섭이없는 돌기 아버를 염색하는 데 가장 좋은 것으로 여겨지는데 부분적으로는 크리스탈 아티팩트가 조직 표면에 발생하지 않기 때문에 (빠른 골지 방법과 달리) 17 , 20 , 21 .
현재의 방법은 상업적 골지 염색 키트와 함께 제공되는 프로토콜의 약간의 변형이며 5-Fu의 비교적 적은 양이 수지상 형태 학적 특성 및 척추 밀도에 어떻게 영향을 미치는지 평가하기 위해 고안되었다. 획득 된 모든 데이터는 화학 요법 치료가 어떻게 신경 회로에 영향을 미치는지에 대한 더 많은 통찰력을 제공 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
보다 현대적인 기술에 비해 Golgi-Cox 방법은 척추 형태를 검사하는 데 선호되는 몇 가지 장점이 있습니다. 1) 염색은 본질적으로 모든 조직에 사용할 수 있습니다. 2) 기본적인 광학 현미경 설정만으로 모든 것이 가능합니다. 3) Golgi-Cox 이미징은 공 촛점 영상보다 빠르다. 4) Golgi 염색 된 절편은 형광 라벨이 부착 된 샘플보다 몇 개월에서 몇 년 더 오래 실행 가능하다. 이러한 장점을 가지고 있어도 Gol…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 NIH P20 GM109005 (ARA) 및 Translational Neuroscience IDeA 프로그램 상 P30 GM110702 센터의 파일럿 보조금에 의해 지원되었습니다.
Materials
| superGolgi Kit | Bioenno Lifesciences | 30100 | Contains hazardous materials. |
| PBS 10X powder concentrate | Fisher | BP665-1 | |
| Triton X-100 | Sigma | 9002-93-1 | |
| Permount | Fisher | SP 15-100 | |
| Slide cover | Fisher | 12-546-14 | |
| 7mL Transfer pipette | Globe Scientific | 135030 | |
| 10 mL Falcon tubes | BD Biosciences | 352099 | |
| Foil | Fisher | 01-213-105 | |
| 12-well plate | BD Biosciences | 353043 | |
| 200 proof Ethanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
| Xylene | Acros Organics | 1330-20-7 | Hazardous. |
| Permabond 200 | Permabond LLC | GF2492 | |
| 25 mL serological pipette | Sigma | SIAL1489 | |
| Parafilm | Midsci | HS234526C | |
| Vibratome | World Precision Instruments | NVSLM1 | |
| C57Bl/6 Male Mice | The Jackson Laboratory | 000664 | |
| Axio Imager 2 | ZEISS | Multiple components, see website for details. | |
| AxioCam MRc Camera | ZEISS | 426508-9902-000 | |
| Staining Dish , Green | Tissue-Tek | 62541-12 | |
| Staining Dish Set | Electron Microscopy Sciences | 70312-20 | |
| Motorized Pipet Filler | Fisher | 03-692-168 | |
| Neurolucida | mbf Bioscience | ||
| Neurolucida Explorer | mbf Bioscience | ||
| Prism | GraphPad |
References
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