Wholemount Immunohistochemie voor het openbaren van Complex Brain Topografie

Summary

Neurale circuits topografisch georganiseerd in functionele compartimenten specifieke moleculaire profielen. Hier bieden wij de praktische en technische stappen voor het openbaren van globaal brein topografie met behulp van een veelzijdige wholemount immunohistochemische kleuring aanpak. We zien het nut van de methode met behulp van de goed begrepen morfologie en de circuits van cerebellum.

Abstract

De herhaalde en goed begrepen cellulaire architectuur van de kleine hersenen maken het een ideaal model systeem voor het verkennen van de hersenen topografie. Onderliggende zijn relatief uniforme morfologie is een complexe serie van parasagittal domeinen van gen-en eiwitexpressie. De moleculaire compartimentering van de kleine hersenen wordt weerspiegeld door de anatomische en functionele organisatie van afferente vezels. Om ten volle bewust van de complexiteit van cerebellaire organisatie hebben we eerder een verfijnd wholemount vlekken aanpak voor hoge doorvoer analyse van de patronen gebreken in de muis cerebellum. Dit protocol beschrijft in detail de reagentia, hulpmiddelen en praktische stappen die nuttig zijn om met succes eiwit expressie patronen laten zien in de volwassen muis kleine hersenen met behulp van wholemount immunokleuring. De stappen die hier aandacht aan te tonen het nut van deze methode gebruik van de uitdrukking van zebrinII / aldolaseC als een voorbeeld van hoe de fijne topografie van de hersenen kan worden onthuld in zijnnatieve driedimensionale conformatie. Ook beschreven zijn aanpassingen aan het protocol die het mogelijk maken voor de visualisatie van de expressie van eiwitten in afferente projecties en grote cerebella voor vergelijkende studies van moleculaire topografie. Om deze toepassingen te illustreren, worden de gegevens van afferente kleuring van de rat cerebellum inbegrepen.

Protocol

1. Animal Perfusie en kleine hersenen Dissection Afhankelijk van het eiwit, kan perfusie essentieel voor de succesvolle kleuring 1,2. Transcardiac perfusie is een invasieve, niet-survival procedure die het juiste gebruik van verdoving nodig is. De juiste opleiding, institutionele goedkeuring en IACUC goedkeuring zijn alle noodzakelijke voordat de procedure. Het is altijd een goed idee om de instelling dierenartsen te raadplegen om hulp te krijgen bij het identificeren van experimentele eisen en het…

Discussion

We hebben de technische details die nodig zijn voor een succesvolle wholemount kleuring met behulp van een veelzijdige immunohistochemische aanpak voor het openbaren van eiwitexpressie in de ontwikkelende en volwassen hersenen. Door deze aanpak kan complexe moleculaire expressiepatronen geanalyseerd en hersenen topografie gewaardeerd zonder bewerkelijk en tijdrovend weefsel snijden procedures.

Dit protocol is gebruikt om het patroon expressie van verschillende Purkinje cel eiwitten laten zie…

Materials

Materials	Function in protocol
Perfusion pump (Fisher Scientific/13-876-2)	Allows for consistent and slow perfusion.
Sharp-tip Scissors (FST/14081-08)	General use in perfusion and dissection.
Blunt-tip Forceps (FST/91100-12)	To stabilize the heart for insertion of the perfusion needle.
Forceps (FST by Dumont AA/11210-10)	For use during dissection of the brain from the skull and to separate the cerebellum from the rest of the brain. These are essential because they have a slightly rounded tip that helps minimize damage to the cerebellum during dissection.
Nutator (Fisher Scientific)	Used to keep tissue in motion during incubation periods.
1.5 mL tube (Sarstedt/Screw Cap Micro Tube)	All steps of the histochemistry protocol take place in these microtubes. The rounded bottom ensures that the cerebellum stays in motion.
Perforated spoon (FST/10370-17)	Used to keep wholemounts in the microtubes while gently decanting out the spent solution.
Leica MZ16 FA microscope	Used to examine wholemount staining.
Leica DFC3000 FX camera	Used to capture wholemount images.

Table 1.

Example calendar for a typical wholemount experiment
Day 1	Dent’s fix, room temperature, 8 hrs				Dent’s bleach, 4°C, overnight
Day 2	100% MeOH, room temperature, 2x, 30 min each			100% MeOH, Freeze/thaw, 4x, 30 min/15 min			100% MeOH, -80°C, overnight
Day 3	50% MeOH/50% PBS, room temperature, 60-90 min	15% MeOH/ 85% PBS, room temperature, 60-90 min		100% PBS, room temperature, 60-90 min		10μg/mL Proteinase K in PBS, room temperature, 2-3 min	100% PBS, room temperature, 3x, 10 min each	PMT, 4°C, overnight
Day 4-5	PMT + 1° antibody + 5% DMSO, 4°C, 48 hrs
Day 6	PMT, 4°C, 2-3x, 2-3 hrs each			PMT + 2° antibody + 5% DMSO, 4°C, 24 hours (Or begin amplification steps with ABC complex)
Day 7	PMT, 4°C, 2-3x, 2-3 hrs each		PBT, room temperature, 2 hrs			Incubate in fresh DAB in PBS until optimal staining is visualized

Table 2.

Recipes (*=prepare fresh every time)
PBS (phosphate buffered saline)	0.1M phosphate buffered saline in deionized water. pH 7.2 (Sigma tablets; P4417)
PFA (Paraformaldehyde)	Made and stored frozen as a 20% solution and then diluted to 4% in PBS for the working solution (Fisher Scientific; T353)
Dent’s Fixative3*	4 parts methanol 1 part dimethylsulfoxide (DMSO; Fisher Scientific; D159-4)
Dent’s Bleach3*	4 parts methanol 1 part dimethylsulfoxide (DMSO; Fisher Scientific; D159-4) 1 part 30% hydrogen peroxide
Enzymatic Digestion	10 μg/ml of Proteinase K (Roche Diagnostics; 03115828001) in PBS.
PBST	PBS containing: 0.1% Tween-20 (Fisher Scientific, BP337; Triton can also be used in place of Tween-20 in all instances.)
PMT25*	PBS containing: 2% nonfat skim milk powder (Carnation preferred) 0.1% Tween-20 (Fisher Scientific; BP337)
PBT25*	PBS containing: 0.2% bovine serum albumin (Sigma; B9001S) 0.1% Tween-20 (Fisher Scientific; BP337)
DAB*	Dissolve one 10-mg tablet of 3,3-diaminobenzidine (Sigma-Aldrich; D5905) in 40 ml of PBS. Add 10 μl of 30% hydrogen peroxide to initiate reaction).
ABC Complex Solution	Vectastain kit (Vector laboratories, Inc; PK-4000)

Table 3.