Summary

皮肤中的单神经末梢体内双光子显微镜

Published: August 24, 2014
doi:

Summary

该协议的动态纵向成像和神经末梢记者在转基因小鼠中的选择性激光损伤呈现。

Abstract

在皮肤神经末梢参与生理过程,如感测1以及在病理过程,如神经性疼痛2。他们贴近地表的定位有利于皮肤神经末梢的生活完整的动物显微成像。使用多光子显微术,它能够获得精细图像克服的皮肤组织的强烈的光散射问题。表达的THY-1启动子在神经元(包括周感觉神经元)的控制下EYFP记者转基因小鼠是适合于个别的神经末梢在延长的时间周期的纵向研究长达数月甚至终生。此外,使用相同的飞秒激光作为用于成像,所以能够产生神经纤维的高选择性病变的神经纤维重组的研究。在这里,我们提出了一个简单而可靠的协议进行纵向多光子活体成像和基于激光显微对小鼠皮肤的神经末梢。

Introduction

皮肤的神经末梢发生在不同的病理生理状态的动态变化。神经纤维可以通过变性和再生或重组过程中这种疾病的过程中如周围神经病变2莫顿神经瘤3。跌打损伤后,神经末梢动态皮肤的一个重要组成部分是受损区域的神经再支配。然而,对于神经末梢调查的通常的方法是在体外组织学切片,缺乏对正在进行的流程4的实时信息。用遗传编码的荧光标记物,所以能够掌握其神经末梢活体动物的皮肤,从而获得关于结构变化丰富和显著更多相关信息。皮神经末梢的调查能够使用常规荧光显微镜,然而,皮肤组织的强烈的光散射强烈破坏了质量数据的获取5。多光子显微镜能够取得在强烈散射组织中的高清晰度图像,由于只从物镜的焦点导致荧光发射的激发光的光子能量的非线性总和。这个效果导致了强劲增长的穿透深度和改善信号对噪声比的测量在皮肤组织6。使用相同的激光作为成像,所以能够产生神经纤维7的选择性清扫。在下面的协议,我们将展示在体内的皮肤神经末梢纵向成像的记者转基因小鼠结合使用市售的多光子显微镜系统选择性激光损伤的方法。

Protocol

涉及动物主题手续已批准的全国动物实验局,芬兰。 1,动物准备成像由intraperitional(IP)注射氯胺酮(每体重0.08毫克)和甲苯噻嗪(每体重0.01毫克),麻醉鼠标。检查与后脚趾捏反射麻醉。 沉浸动物的眼睛滴眼液(,涉及的),以保护眼睛免受脱水。 把鼠标放在一个加热垫(仕霸)在37℃,以防止体温过低。 清洁指定用于成像,用70%乙醇的足垫。 添?…

Representative Results

使用所描述的技术也能够掌握其损伤后在同一光纤,并研究了受损的神经末梢( 图1)的降解。采集的堆栈120-150微米的厚度通常是正确的重复成像期间数天,以保持在整个纤维中的视场。 病灶通常可以简明地产生时的塑料包装材料被调整到弄平皮肤,使胶原蛋白层出现在图像上均匀的强度( 图2)。神经末梢的胶原层之上是,以产生精确的病变最合?…

Discussion

在这个视频协议,我们证明了该方法的单神经末梢的非侵入性的纵向双光子成像。

皮肤神经支配的动力学在这些疾病如牛皮癣和外周神经病变2,并且在创伤性损伤9受到影响。双光子成像允许神经纤维结构中的胶原基质的详细分析。利用转基因小鼠的报道中,有助于避免与神经纤维的染色的问题。 THY1-YFP-H菌株似乎是形态学数据分析10足够坚固,而大?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者要感谢Neurotar有限公司提供技术援助,CIMO基金会和FGSN提供财政支持。

Materials

Round cover glass  Electron Microscopy Science 72296-05 5 mm diameter #1.5 thickness
Eye drops Viscotears Novartis 2mg/g
Superglue Loctite 401 Henkel 135429
Ketaminol Intervet Ketamine 50 mg/ml, working solution 10 mg/ml (use it 80 µg per gramm of animal weight)
Rompun Bayer Healthcare Xylazine 20 mg/ml, working solution 1.25 mg/ml (use it 10 µg per gramm of animal weight)
Working solution is a mixture of Ketamine 10 mg/ml and Xylazine 1.25 mg/ml in PBS
Ethanol 70%
Distilled water or Milli-Q water
Syringes 1ml  BD 300013
30G 1/2" needles BD 304000
Plastic packaging material Could be purchaized from general hardware store
FV-1000MPE microscope Olympus FV-1000MPE Microscope with motorized stage and rigid metal bar for fixation
25X XLPlan objective Olympus XLPLN 25XWMP Water imersion objective optimized for multiphoton imaging
Mai-Tai DeepSee laser (2W) SpectraPhysics
Heating pad Supertech TMP-5b Heating pad with a temperature controller
Metal ring fixator Neurotar Ltd.
ImageJ NIH Open source software for image processing and analysis, http://rsbweb.nih.gov/ij/ 
Thy1-YFPH mice strain JaxLab 003782

References

  1. Lumpkin, E. A., Caterina, M. J. Mechanisms of sensory transduction in the skin. Nature. 445, 858-865 (2007).
  2. Kennedy, W. R., Wendelschafer-Crabb, G., Johnson, T. Quantitation of epidermal nerves in diabetic neuropathy. Neurology. 47, 1042-1048 (1996).
  3. Wu, K. K. Morton’s interdigital neuroma: a clinical review of its etiology, treatment, and results. J. Foot Ankle Surg. 35, 112-119 (1996).
  4. Lauria, G., Lombardi, R. Skin biopsy: a new tool for diagnosing peripheral neuropathy. BMJ. 334, 1159-1162 (2007).
  5. Cheng, C., Guo, G. F., Martinez, J. A., Singh, V., Zochodne, D. W. Dynamic plasticity of axons within a cutaneous milieu. J. Neurosci. 30, 14735-14744 (2010).
  6. Wang, B., Zinselmeyer, B. H., McDole, J. R., Gieselman, P. A., Miller, M. J. Non-invasive Imaging of Leukocyte Homing and Migration in vivo. J Vis Exp. (46), e2062 (2010).
  7. Sacconi, L., O’Connor, R. P., Jasaitis, A., Masi, A., Buffelli, M., Pavone, F. S. In vivo multiphoton nanosurgery of cortical neurons. J Biomed Opt. 12, 050502 (2007).
  8. Robinson, L. R. Traumatic injury to peripheral nerves. Muscle Nerve. 23, 863-873 (2000).
  9. Feng, G., Mellor, R. H., Bernstein, M., Keller-Peck, C., Nguyen, Q. T., Wallace, M., Nerbonne, J. M., Lichtman, J. W., Sanes, J. R. Imaging neuronal subsets in transgenic mice expressing multiple spectral variants of GFP. Neuron. 28, 41-51 (2000).
  10. Marinkovic, P., Reuter, M. S., Brill, M. S., Godinho, L., Kerschensteiner, M., Misgeld, T. Axonal transport deficits and degeneration can evolve independently in mouse models of amyotrophic lateral sclerosis. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 109, 4296-4301 (2012).
  11. Amit, S., Yaron, A. Novel systems for in vivo monitoring and microenvironmental investigations of diabetic neuropathy in a murine model. J Neural Transm. 119, 1317-1325 (2012).
  12. Yu, H., Fischer, G., Jia, G., Reiser, J., Park, F., Hogan, Q. H. Lentiviral gene transfer into the dorsal root ganglion of adult rats. Mol Pain. 7, 63 (2011).
  13. Yuryev, M., Khiroug, L. Dynamic longitudinal investigation of individual nerve endings in the skin of anesthetized mice using in vivo two-photon microscopy. J Biomed Opt. 17, 046007 (2012).
check_url/51045?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Yuryev, M., Molotkov, D. In Vivo Two-Photon Microscopy of Single Nerve Endings in Skin. J. Vis. Exp. (90), e51045, doi:10.3791/51045 (2014).

View Video