Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de ética de pesquisa animal na Universidade de Barcelona.
Nota: Girinos de X. tropicalis e X. laevis são criados de acordo com os métodos padrão13,14. Água de girino é preparada pela adição de sais comerciais (ver Tabela de materiais) para água obtida por osmose reversa. Condutividade é ajustada para ∼700 µS e ∼1, 400 µS para girinos de X. tropicalis e X. laevis , respectivamente. As larvas podem ser obtidas através de acasalamento natural ou fertilização in vitro,14. Os embriões são dejellied com 2% de que l-cisteína preparado em 0.1 x Marc modificado Ringers (MMR). 1 x MMR contém (em mM): NaCl 100, 2 KCl, 1 MgSO4, 2 CaCl2, 5 HEPES, 0.1 EDTA, pH 7,8. As larvas são transferidas após 2 – 3 dias (fase 25) para tanques de 2 L com água de girino. Quando os girinos chegarem fase 40 dos critérios Nieuwkoop-Faber (NF)15, eles são colocados em tanques de 5 L e mantidos em uma densidade de 10 animais/L. temperatura é mantida constante a 23 – 25 ° C e 18 – 20 ° C para X. tropicalis e X. laevis girinos, respectivamente. Os animais encontrados em fases 48 – 52 dos critérios NF são utilizados para experimentos.
1. a transecção dos nervos olfativos
- Preparar uma solução de anestésica de 0.02% MS-222 em 50 mL de água de girino à temperatura ambiente.
- Prepare um pequeno tanque (1-2 L) com girino água para permitir a recuperação dos animais após a cirurgia.
- Corte em pedaços retangulares de papel de filtro qualitativo da celulose (4 cm x 3 cm, consulte Tabela de materiais).
- Molhar 2 pedaços de papel de filtro qualitativo celulose em 0,02% MS-222 solução e colocá-los no âmbito de dissecação.
- Escolher um girino do tanque e mergulhá-lo na solução de anestésico. O animal para de nadar dentro de 2 – 4 min e não reage a estímulos mecânicos aplicados a nível de cauda usando uma pinça.
-
Coloque os pedaços retangulares de papel de filtro, o girino anestesiado. Posicione o animal com seu lado dorsal virado para cima, para que estruturas cerebrais podem ser visualizadas.
- Usando a tesoura vannas (ver Tabela de materiais), corte um ou ambos os nervos olfativos (dependendo do tipo de ensaio a ser realizado). Transecto de um único nervo para experimentos que exigem um controle interno de lesão do nervo.
- Para experimentos comportamentais, transecto ambos os nervos para suprimir todas as informações de odorante chegam ao bulbo olfactory. A eficiência do corte dos nervos olfativos pode ser facilmente observada sob o escopo de dissecação; no entanto, posição de pigmentação ou animal pode ser fatores limitantes.
Nota: (Opcional) A melhor maneira de certificar a validade do procedimento é usar transgênicos girinos que expressam fluorescentes repórteres em seu sistema nervoso (ver resultados representativos). Para este objectivo, é necessário usar um escopo de dissecação equipado com fluorescência (Figura 1). Se apenas animais selvagem-tipo estão disponíveis, o rastreamento com CM-diI pode ser empregado. Segui o protocolo 2 (veja abaixo) para injetar uma solução de 0,5 mg/mL de CM-diI preparado em 0,3 M de sacarose na cápsula nasal. Ver 16 para obter detalhes sobre a preparação e armazenamento de CM-diI. Vazamento de tinta fora da cavidade principal deve ser minimizar. Para este objectivo, é necessário alterar a pressão de injeção e a abertura de micropipetas. Fluorescência no nível da camada glomerular do bulbo olfatório torna-se óbvio 24 h após aplicação do CM-diI. O presente trabalho utiliza a rotulagem com CM-diI só para certificar o procedimento de transecção; no entanto, esse método também pode ser usado para obter informações morfológicas dos glomérulos olfativos usando procedimentos histológicos convencionais.
- Transferi os animais para o tanque de recuperação. Girinos devem recuperar natação normal dentro de ~ 10 min realizar uma inspeção cuidadosa para a presença de hemorragia, que são esperados em ~ 1% dos animais submetida a cirurgia.
- Eutanásia em animais feridos em uma solução de MS-222 de 0,2%.
2. rotulagem de neurônios Olfactory do Receptor com indicadores de cálcio fluorescente
- Preparar uma solução contendo 12% cálcio verde-1-dextrano (ver Tabela de materiais), 0,1% Triton X-100 e 1 mM de NaCl17. Armazene a solução a-20 ° C ou a-80 ° C, se não é para ser usado dentro de um mês.
- Prepare-se para microinjection usando um extrator de micropipeta pipetas de vidro com ponta aberturas ~ 1-2 µm (diâmetro similar para microeletrodos usado para experiências de remendo-braçadeira) (ver Tabela de materiais).
- Calibre o volume de microinjeções. Usando água destilada, ajustar o tempo de injeção e pressão para obter volumes de injeção de 0,15-0,3 µ l.
Nota: Um procedimento simples consiste na contagem do número de pulsos necessários para esvaziar uma pipeta cheia de 1 µ l de água. Parâmetros típicos são uma pressão de 30 psi e 50 ms tempo de injeção.
- Coloque uma pipeta no microinjector e carregá-lo com ~ 2 µ l da solução de dextran verde-1 de cálcio.
- Prepare um girino seguindo passos 1.1 a 1.6.
- Mova a ponta da pipeta na cavidade principal da cápsula nasal.
Nota: Consulte a Figura 2A , descrevendo a localização das vias olfativas um girino Xenopus.
- Usando configurações obtidas no ponto 2.3, entrega um par de sopros. Restringir a presença do corante da cápsula nasal.
- Deixe o girino descansar por 2-3 min. com uma pipeta Pasteur, despeje gotas de solução de MS-222 0,02% nas partes mais caudais do animal para evitar a secagem.
- Transferi o animal para o tanque de recuperação.
Nota: Ele deve recuperar natação normal dentro de ~ 10 min. manipulação dos animais pode causar ferimentos.
- Eutanásia em girinos que não recuperar natação normal comportamento 15 min após a injeção usando uma solução de MS-222 de 0,2%.
- Observe a fluorescência no nível da camada glomerular do bulbo olfatório no dia após a injeção.
3. preparação dos girinos para geração de imagens ao vivo das respostas pré-sináptica
- 24 – 48 h antes de realizar o experimento, casaco 4 – 6 caixas de Petri de 35 mm de diâmetro com elastómero de silicone (por exemplo, Sylgard). Uma vez que o elastômero tem polimerizado, fabrica um poço Retangular para caber o girino.
Nota: Dimensões típicas para girinos de X. tropicalis encontrados em fases NF 48 – 52 são 10 x 4 mm.
- Prepare 100 mL de um 160 µM a solução de ácido aminado 1mm agindo como um estímulo de odorante para girinos. A solução pode conter uma mistura de vários aminoácidos: metionina, leucina, histidina, arginina e lisina. Diluir os aminoácidos em solução de Ringer Xenopus , composta por (em mM): NaCl 100, 2 KCl, 1 CaCl2, 2 MgCl2, glicose 10, 10 HEPES, 240 mOsm/kg, pH 7,8. Certifique-se de que o pH é mantido em 7,8.
- Encha um reservatório elevado com 20 mL da solução de ácido aminado. Conecte o reservatório com polietileno tubos para um tubo capilar de 28 G (ver Tabela de materiais) colocado acima da cápsula nasal.
Nota: O tubo capilar é montado sobre um micromanipulador (ver Tabela de materiais). Bolhas de ar devem estar ausentes do sistema de perfusão.
- Conseguir a precisão temporal em aplicar a solução de ácido aminado usando o transistor-transistor logic (TTL) controle das válvulas de solenoide pitada (ver Tabela de materiais). Um estimulador é usado para gerar pulsos TTL (ver Tabela de materiais). Verificar a precisão temporal para entregar a solução de odorante, alterando a duração de pulsos TTL, i.., 0,1 a 1 s.
- Encha o reservatório elevado outra com 100 mL de solução de Ringer Xenopus .
- Anestesiar um girino e colocá-lo no âmbito de dissecação (passos 1.1 a 1.6).
- Prepare-se para a imagem latente um girino. Se os girinos albinos estão disponíveis avance para o passo 3.9, caso contrário, retire a pele acima do bulbo olfatório porque ele contém melanócitos que afectar a imagem (passo 3.8).
Nota: Existem duas maneiras de realizar o experimento dependendo da pigmentação do animal. É preferível usar animais albinos. Cepas de Albino estão disponíveis para X. laevis e linhas de X. tropicalis albino recentemente foram geradas pelo CRISPR-Cas9 12 ou TALENs18.
- Usando uma tesoura vannas, faça uma incisão lateral na pele girino na borda do sistema nervoso central. Faça o corte deve ser feita a nível do bulbo olfatório e nunca alcançando a posição de tectum, que pode ser facilmente identificada pela localização do nervo óptico.
- Beliscar a pele corte usando uma pinça e puxe-o sobre o sistema nervoso. Verifique se a remoção bem sucedida pela ausência de melanócitos acima do bulbo olfatório. Manter o animal úmido, derramando gotas de solução de MS-222 de 0,02% com uma pipeta Pasteur.
- Coloque o girino dentro do poço do prato revestido (ver Tabela de materiais). Coloca uma lamela de vidro revestida com graxa de vácuo elevada acima do animal. Posicione a lamela para cobrir a parte superior do tectum à extremidade da cauda.
- Certifique-se de que o bulbo olfatório e placoides permanecem expostos ao meio extracelular. Manter o girino imóvel durante a imagem latente. Encher o prato de Petri com tubocurarina µM Xenopus Ringer solutioncontaining 100 (consulte Tabela de materiais) para evitar as contrações musculares.
Nota: Tubocurarina é armazenada em alíquotas a-80 ° C não é mais do que 6 meses.
- Coloque o prato segurando o girino sob um microscópio vertical. Conecte o reservatório contendo solução de Ringer Xenopus com o prato usando tubos de polietileno (ver Tabela de materiais) para perfusão contínua de solução de Ringer Xenopus para manter o animal vivo para > 1 h.
Nota: Mini grampos magnéticos (ver Tabela de materiais) são muito úteis para estàvel Conecte o tubo ao prato. Tubos de sucção e perfusão devem estar localizados no ângulo ~ 180°.
- Comece a perfusing solução de Ringer Xenopus . Manter o nível da solução em constante durante todo o experimento do prato. Continuamente avalie a viabilidade de girino, observando a circulação de sangue através dos vasos.
4. viver por imagem da pré-sináptica Ca2 + alterações em glomérulos olfativos
Nota: O procedimento da imagem latente é descrito para a microscopia de campo amplo, mas pode ser facilmente adaptado a um microscópio confocal, ajustando as configurações de aquisição. Imagem latente deve efectuar-se em um microscópio vertical montado sobre uma mesa de antivibração.
- Visualizar o girino com um objetivo de ampliação baixa, por exemplo, 5 x.
- Mova os eixos micromanipulador para colocar o capilar, entregando a solução odorante no topo de uma cápsula nasal, formando um ângulo de 90 ° com o nervo olfativo. O fluxo da solução odorant acima do bulbo olfatório deve ser evitado porque pode causar turbulências que distorcem a imagem.
- Encontrar o bulbo olfatório, localizado ipsilaterally da cápsula nasal (sujeito a estimulação) usando uma alta ampliação, distância de trabalho longa, objectivo de imersão de água: 60Xx, 0,9 N.A.
- Verificar a emissão de fluorescência pelo olho. Estruturas glomerulares devem ser óbvio (Figura 2B).
- Realize a aquisição ao vivo com uma câmera apropriada para a imagem latente de cálcio. Defina uma caixa contendo o bulbo olfativo inteiro, normalmente de 256 x 256 ou 512 x 512 pixels. Conjunto a aquisição de taxa de quadro de aquisição de 20 – 40 Hz. ajustar o ganho, para que os valores de fluorescência basal são ~ 20% de saturação. Adquira um vídeo s 5.
- Visualize o filme. Verifica o foco da imagem, a ausência de artefatos de movimento e regiões que contêm pixels saturados. Valores de fluorescência típica das regiões glomerulares devem ser de 20.000 – 5.000 u.a., se usando uma câmera de 16 bits. Prossiga para a etapa seguinte se imagem as condições forem ideais. Repita a etapa 4.6 se necessário para melhorar a qualidade da imagem ou ajustar as configurações de ganho.
- Começa uma aquisição de lapso de tempo para gravar respostas evocadas por estímulos olfactory.
Nota: Aplicação precisa da solução odorant é controlada por estímulos TTL. Um experimento típico contém um período inicial de 4 s, seguido de estimulação vezes variando de 0,1 a 0,5 s e um período de recuperação de 6 a 10 s.
- Realizar estimulações repetitivas de odorantes para intervalos de tempo > 2 min. definir a taxa de fluxo de 1-1.5 mL·min-1. Desde que a perfusão global está no durante todos os experimentos, localmente aplicados aminoácidos são lavados para fora.
Nota: O volume de solução no prato é ~ 3 mL.
-
Análise de imagem
- Deteção de respostas
- Exporte filmes para ImageJ.
Nota: O objetivo é detectar a presença de regiões glomerulares, respondendo a estímulos.
- Transforme a sequência primas de imagens de fluorescência para um filme de0 ΔF/F. Medir as mudanças relativas na fluorescência basal de acordo com a seguinte relação: (F-F0) f0, onde F0 indica basais de fluorescência.
- Desenhar as regiões de interesse (ROI) em torno das áreas apresentando fluorescência putativo aumenta durante a estimulação e gravar a sua posição no Gerenciador de ROI(Figura 2). Desenhe um ROI para detectar níveis de fluorescência de fundo em uma área desprovida de estruturas glomerulares.
- Quantificação das respostas.
- Coloque o ROIs definido na sequência cru de imagens de fluorescência. Obter o valor de cinza médio de ROIs selecionados para cada quadro. A sequência dos valores obtidos para um programa de análise de transferência (por exemplo., Igor Pro).
- Subtrair a fluorescência de fundo e em seguida, calcular as mudanças de0 ΔF/F para cada ROI (Figura 2F). Traça os aumentos em ΔF/F0 para cada um do ROIs selecionado. Calcule o desvio padrão de ΔF basal/F0 (antes de estimulação).
Nota: Uma resposta positiva é considerada se aumenta em ΔF/F0 obtidos durante estimulação são maiores do que 2 desvios-padrão dos valores basais.
5. ensaio de comportamento olfativo-guiado
Nota: Um diagrama esquemático da configuração para a realização do ensaio é mostrado na Figura 3.
- Fazer pequenos furos para encaixar o tubo de 1,14 mm ID OD x 1,57 mm na parte superior de cada poço de um prato de 6-poços. Inserir o tubo e selar usando um adesivo epóxi (ver Tabela de materiais).
Nota: O prato modificado possa ser reutilizado muitas vezes, após a lavagem exaustiva com água destilada.
- Prepare-se 50 mL de uma solução de aminoácido metionina, leucina, histidina, arginina e lisina (consulte a etapa 3.2 para detalhes). As concentrações podem variar de 160 µM a 1 mM. Coloca 20 mL da solução em um reservatório elevado.
- Não alimente os girinos pelo menos 12 h antes do ensaio. Pegue 6 girinos de seu tanque de habitação e colocá-los em 2 L de água limpa girino para minimizar a exposição a odores.
- Coloque o prato de 6 poços modificados em um LED branco-transiluminador (Figura 3).
- Casal das entradas de perfusão para o reservatório que contém a solução de ácido aminado usando um tubo colector (ver Tabela de materiais). Verificar o sistema de perfusão e eliminar as bolhas de ar. Preencha os 6 poços simultaneamente. Ajustar a altura do reservatório para permitir a entrega de ≥ 5 mL da solução de odorante dentro de ~ 30 s.
Nota: Cada um bem 4 vezes com água bidestilada lave após a exposição à solução odorante.
- Encha cada um com 10 mL de água de girino. Coloque 1 girino/bem. Deixe descansar por > 3 min.
- Configure a aquisição de imagens. Use uma câmera CCD convencional que pode adquirir imagens em ≥ 5 Hz. conecta a câmera a um computador. Aqui, use uma câmera de Zeiss MRC5 controlada pelo software de Zen, mas outras configurações equivalentes podem ser usadas. Se for necessário aumentar a taxa de quadros, aplica pixel binning. Imagens devem mostrar o prato inteiro 6-poços.
- Começar a aquisição de imagens que contêm filmes basal (30 s), estímulo (25 – 35 s) e períodos de recuperação (30-60 s).
- Animais retorno do prato 6 poços para tanques após a imagem.
- Analise filmes no ImageJ usando plugins como wrMTrck19,20 que fornecem vários parâmetros associados à motilidade.
- Para preparar imagens para análise, primeiro selecione um poço desenhando um ROI retangular de 35 x 35 mm(Figura 4). Obter uma imagem de fundo, calculando-se a projeção máxima de toda a sequência. Ele deve exibir uma imagem do bem sem o girino.
- Subtrai a projeção máxima do filme cru. Executar limiarização no filme 32 bits gerado e aplicar o plugin wrMTrck. Ajuste os parâmetros de WrMTrck para confiantemente controlar movimentos de animais. Transferir o obtidas coordenadas X, Y em um programa de análise.
- Coordenadas X-Y utilizando, calcular a distância euclidiana para a fonte de odorante (entrada de perfusão no poço), aplicando-se a seguinte equação:

onde so indica a posição da fonte de odor e tad indica a posição de girino, em um determinado momento. Consulte a Figura 4para obter detalhes .