Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Lokalisering i Locus coeruleus i mus hjärnan

Published: March 7, 2019 doi: 10.3791/58652
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 1, 4, 1
1Department of Physiology, Johns Hopkins University, School of Medicine, 2Department of Neuroscience, Johns Hopkins University, 3Department of Molecular and Medical Genetics, OHSU, 4X-ray science division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory

ERRATUM NOTICE

Summary

I locus coeruleus är ett litet kluster av nervceller som är inblandade i en mängd olika fysiologiska processer. Här beskriver vi ett protokoll för att förbereda mus hjärnan sektioner för studier av proteiner och metaller i detta nucleus.

Abstract

I locus coeruleus (LC) är en stor knutpunkt av noradrenalin producerande nervceller som modulerar ett antal fysiologiska funktioner. Strukturella eller funktionella avvikelser i LC påverkar flera hjärnregioner inklusive cortex, hippocampus och lillhjärnan och kan bidra till depression, bipolär sjukdom, ångest, samt Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom. Dessa besvär är ofta förknippade med metall misbalance, men rollen av metaller i LC är endast delvis förstås. Morfologiska och funktionella studier av LC behövs för att bättre förstå människors patologier och bidrag av metaller. Möss är en allmänt använd experimentell modell, men musen LC är små (~0.3 mm diameter) och svåra att identifiera för en icke-expert. Här beskriver vi ett stegvisa immunohistokemi-baserat protokoll för att lokalisera LC i mus hjärnan. Dopamin-beta-hydroxylas (DBH) och alternativt tyrosin hydroxylas (TH), båda enzymer som starkt uttryckt i LC, används som immunhistokemiska markörer i hjärnan skivor. Sektioner i anslutning till LC-innehållande sektioner kan användas för vidare analys, inklusive histologi för morfologiska studier, metabolisk kontroll, samt för metall imaging av X-ray fluorescensmikroskopi (XFM).

Introduction

I locus coeruleus (LC) är en viktig region i hjärnstammen och en större plats av noradrenalin (NE) produktion1. LC skickar projektioner i hela hjärnan2 till cortex, hippocampus och lillhjärnan3 och reglerar stora fysiologiska processer, inklusive dygnsrytmen4,5, uppmärksamhet och minne6, betona7, kognitiva processer8och känslor9,10. Dysfunktion i LC har varit inblandad i neurologiska och neuropsykiatriska störningar11, inklusive Parkinsons sjukdom12,13,14, Alzheimers sjukdom14, depression15 ,16,17, bipolär sjukdom18,19och ångest20,21,22,23, 24. med tanke på dessa roller, analys av LC är avgörande för att studera dess funktion och dysfunktion.

Möss används för studier av fysiologiska och patofysiologiska processer. På grund av sin storlek har musen LC en genomsnittlig diameter av ~ 300 μm, vilket leder till svårigheter att hitta strukturen. Vid hjärnan snittning, kan LC lätt kan missas i antingen koronalt eller sagittal sektioner. Tillgängliga studier som beskriver identifiering av LC i djur inte erbjuder en steg för steg-protokollet att en icke-expert kan följa1,25. Således, för att erbjuda vägledning för lokalisering av LC, beskriver vi ett protokoll som vi utvecklat för att hitta denna region i mus hjärnan för flera tillämpningar (figur 1, figur 2, figur 3). Protokollet gäller noggrant kontrollerad hjärnan snittning och immunhistokemisk detektion av DBH26,27, eller alternativt TH24, båda enzymer höganrikat i LC28. När LC ligger vid immunhistokemi, kan intilliggande hjärnan skivor användas för fortsatta studier, inklusive morfologiska och metabola analyser, liksom metall imaging studier via röntgen fluorescence mikroskopi (XFM)29. Vi beskriver XFM som exempel i detta protokoll (figur 3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Studier av djur godkändes av Johns Hopkins University djur vård och användning (ACUC) protokollnummer M017M385.

1. hjärnan skivning

  1. För att immobilisera, söva möss genom tillämpning av 3% isofluran.
    1. Blöt en bomullstuss med droppar av isofluran och placera den i en 15 mL mikrocentrifug rör. Placera djurets näsa i röret och gör det möjligt att inhalera isofluran. Kontrollera för djup anestesi genom bristen på svar till tå-nypa.
  2. Placera djuret på ryggen och immobilisera det genom att fästa dess extremiteter med ett T-stift samtidigt ha tillgång till dess buken.
  3. Klipp djuret med kirurgisk sax genom att göra ett skärmklipp från magen huden och skär igenom huden i regionen thorax. Fästa huden med T pinnarna. Sedan bryta peritoneal membran upp till bröstkorgen. Exponera hjärtat genom sprickbildning brösthålan och skära membranet.
  4. Skär höger förmak för att låta blodet rinna ur djuret. Infoga en 10 mL spruta med en 25-gauge nål in i vänster kammare och BEGJUTA med 10 mL fosfatbuffrad saltlösning (PBS).
    Obs: Detta tillåter lösningen att flöda genom systemiska cirkulationen och utgång genom höger förmak.
  5. Ta bort 10 mL sprutan och sätt en 25-gauge injektionsnål till 60 mL sprutan. BEGJUTA genom vänster kammare med 50 mL is kallt 4% paraformaldehyd (PFA).
    1. Förbereda is kall 4% PFA lösning genom att späda 10% PFA lösning i H2O och kylning 4% finallösningen PFA vid 4 ° C.
  6. Isolera huvudet av musen och ta bort hjärnan från skallen.
    1. Huden från halsen, och sedan styckade mot ögonen att exponera skallen. Spricka skallen från halsen till näsan, och sedan från ett öga till den andra. Skala skallen ut och punktskatt hela hjärnan.
  7. Inkubera hjärnan i 4% PFA för 24 h vid 4 ° C.
  8. Överför hjärnan med pincett till en 50 mL konisk tub fylld med 25 mL 30% sackaroslösning. Förvara den i 4 ° C för 48-72 h tills hjärnan sjunker till botten av röret.
  9. Skär hjärnan med en vuxen mus hjärnan slicer matrix koronala genom mitthjärnan (~ 3 mm bakre delen av bregma). Håll hjärnan avsnittet som innehåller hjärnstammen.
    Obs: Detta kommer att resultera i två hjärnan sektioner – en som innehåller de flesta av cortex (främre av cut) och innehåller hjärnstammen/lillhjärnan (posterior av snittet). Använd avsnittet hjärnstammen för följande steg.
  10. Bädda in avsnittet hjärnstammen med den skurna ytan placeras på botten av en inbäddning mögel, omgiven av optimal skärtemperatur förening (ULT); flytta inbäddade hjärnan till-80 ° C frys och frysa för minst 12 h – tills vidare användning.
  11. Skära på kryostaten: plats för inbäddning mögel som innehåller hjärnan i okt i kryostaten; Inkubera det i kryostaten i flera timmar för att justera temperaturen i hjärnan blocket som kryostaten.
  12. Skala bort inbäddning mögel för att exponera OCT blocket som innehåller hjärnan.
  13. Använda rakblad för att ta bort överskott av OCT från ytan av blocket utan att vidröra hjärnan.
  14. Montera OCT blocket på chucken av kryostaten, utsätta den skurna ytan av hjärnan mot framsidan.
  15. Justera den skurna ytan av hjärnan så att den är orienterad parallellt med rakblad av kryostaten.
  16. Trimma hjärnan med början i medulla, skära 100 µm sektioner rostrally.
  17. Trimma rostrally tills de lillhjärnan och hjärnstammen skär som en sammanhängande bit. Börja samla in skivor på 50 µm tjocklek.
    Obs: Som en trimmar rostrally från medulla, den hjärnstammen och lillhjärnan kommer skära som två separata sektioner. I rostralt sektioner, kommer den hjärnstammen och lillhjärnan så småningom sammanfoga på nivån för den 4: e ventrikeln. När den 4: e ventrikeln laterala kanter är välformade, då de lillhjärnan och hjärnstammen kommer att komma ut som en sammanhängande bit.
    1. Samla OCT-omgiven hjärnan skiva med pincett och placera det i en väl 24-well platta fylld med PBS (figur 2a). LC är mest framstående när den lillhjärnan och sämre colliculus möta varandra på ~-5.52 mm bakre av bregma (figur 1b).
      Obs: Den mest främre delen av LC försvinner när lillhjärnan har varit fullt sektioneras och längre omger den sämre colliculus på ~-5.34 mm bakre av bregma (figur 1 c).

2. immunhistokemi för dopamin β-hydroxylas eller tyrosin hydroxylas (figur 2)

  1. Dag 1
    1. Tvätta de valda segment tre gånger för 5 min i PBS.
    2. Permeabilize för 24 h i 0,5% fosfatbuffrad saltlösning (PBS) rengöringsmedel vid 4 ° C.
      1. Späd 125 µL av tvättmedel i 25 mL PBS.
  2. Dag 2
    1. Tvätta skivor tre gånger för 5 min i 0,5% PBS.
    2. Lägg till primär antikropp, anti-DBH eller anti-TH för 18 h vid en spädningsgrad av 1: 500 i 0,5% PBS vid 4 ° C.
  3. Dag 3
    1. Tvätta skivor tre gånger i 10 min i 0,5% PBS.
    2. Lägg till önskade sekundära antikroppen (488 åsna anti-kanin för grön fluorescens) vid en spädningsgrad av 1: 1000 i 0,5% PBS för 16 h.
    3. Linda 24 väl plattan i aluminium och plats vid 4 ° C.
    4. Tvätta skivor tre gånger för 5 min i 0,5% PBS.
    5. Tvätta för 5 min i PBS.
    6. Överföra skivor med en penna pensel i en vattenbehållare.
    7. Montera skivor flytande i vatten på laddade bilder.
    8. Täckglas sektioner med hard-set montering medier (utan DAPI).
    9. Torka avsnitten monterade hjärnan i 30 min i rumstemperatur.
    10. Bildsegment hjärnan på en confocal eller fluorescerande Mikroskop med inställningarna att identifiera signal från lämpliga sekundära antikroppar fluorophore våglängd.
    11. Justera mikroskopet till fokalplanet av hjärnan slice och ta en enda bild på 10 X förstoring.
    12. För att hitta en möjlig LC-region i hjärnan slice, använda den 4: e ventrikeln för orientering; lillhjärnan ligger ovanför ventrikeln, finns pons och hjärnstammen under30.
    13. Leta upp LC, fokusera på laterala kanterna på den 4: e ventrikeln; LC påbörjar från kanterna på den 4: e ventrikeln och pekar mot pons / hjärnstammen region (figur 2b, 2 c).
    14. Följande imaging och lokalisering av LC i vissa hjärnan skivor, lagra bilder som innehåller hjärnan skivor vid 4 ° C.

3. Påvisande av LC i hjärnan skivor

  1. För att leta upp avsnittet hjärnan som innehåller LC, skiva mus hjärnan som beskrivs ovan och samla sektioner i PBS fyllt 24 väl rätter, som visas i figur 2a.
    1. Placera en hjärna avsnitt per brunn som möjliggör korrekt lokalisering av LC.
  2. Samla in sammanlagt 48 hjärnan skivor som kommer att immunostained per hjärna.
    Obs: Alla brunnarna av de två rätter som visas i figur 2a innehåller hjärnan skivor från ett djur.
  3. Immunostain varje tredje till femte skiva för DBH eller TH. Helst, utföra immunohistokemi av dessa hjärnan skivor som gränsar till de som är analyseras ytterligare (via röntgen fluorescensmikroskopi, XFM).
    Obs: Detta förfarande möjliggör för exakt lokalisering av LC i de slutliga analysen skivorna (figur 2a; märkt med nummer mellan brunnarna).
  4. Justera antalet hjärnan sektorer som är immunostained beroende på användningsområde, t.ex., om de kräver exakta läge center och i kanten av LC, eller bara en grov approximation.
  5. Efter immunohistokemi, upptäcka hjärnan skivor som innehåller LC via ett karakteristiska mönster av uttryck på båda sidor av den 4: e ventrikeln (figur 2b, 2 c). Förstoring av DBH signalera i LC av på varandra följande hjärnan skivor visas i figur 2d, 2e; den förstorade bilden LC som är målat för TH visas i figur 2f.
  6. Använd avsnitten i anslutning till dessa innehållande LC för fortsatta studier - i detta fall för XFM för att kvantifiera metall nivåer (figur 3).
  7. Att utföra XFM, samla 10-30 µm (beroende på inställningarna) tunn koronalt hjärnan skivor på polymera tunnfilmsteknik med vilka de kan monteras på prov innehavare och avbildas på synchrotron.
  8. Lagra hjärnan skivor som är förberedda på polymera tunnfilmsteknik XFM i rumstemperatur och utföra XFM.

4. metall Imaging i LC via XFM

  1. Skiva exempel mus hjärnan som beskrivs ovan, fastställa LC och mäta metall nivåer via XFM från dessa hjärnan skivor som innehåller LC.
  2. Bild elementärt distributioner på beamline 2-ID-E vid Advanced Photon källan (Argonne National Laboratory, Argonne IL).
  3. Registrera data 'i farten' som tidigare beskrivits31.
  4. Fastställa elementärt koncentrationer i hjärnan skivor som innehåller LC använder de programmet Kartor32,33.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Förändringar i metall homeostas (t.ex. Cu, Fe, Zn och Mn) observeras ofta i neurologiska problem, inklusive ändringar i LC34,35. Således att fastställa metall nivåer i hjärnan är nödvändigt för förståelse av sjukdomsmekanismer. Avsnitten hjärnan som genereras med hjälp av beskrivna protokollet kan användas att kvantifiera nivåerna av Cu och andra metaller i LC och jämföra dem med nivåerna i regionerna utanför LC. (Figur 3). I vårt exempel, hjärnan segmentet som sänktes genom LC, fosfat, kalium, mättes klorid och koppar. Bara koppar upphöjdes specifikt i LC. Högre upplösning XFM avbildning (visas inte här) kan också utföras för detektion av subcellulär distribution av metall nivåer. Ytterligare möjliga tillämpningar av detta protokoll inkluderar påvisande av överflöd och intracellulär distribution av DBH (figur 2b2d, 2e), TH (figur 2 c, 2f) och andra proteiner som uttrycks i LC individuellt eller i den Co färgning analyser, studier av LC morfologi och neuronala densitet.

Figure 1
Figur 1: lokalisering av LC på mus hjärnstammen. (en) Schematisk visar regionen i hjärnstammen som kommer vara sektioneras för att lokalisera LC. (b), baserat på Paxinos och Franklin hjärnan atlas30, LC är mest framstående när de lillhjärnan och sämre colliculus möter en another (-5.52 mm bakre delen av bregma). Den vänstra bilden visar en koronalt avsnitt skära igenom LC, medan den högra bilden visar lokalisering av LC på den 4: e ventrikeln via Nissl färgning laterala kanter. (c) den mest främre del av LC försvinner när lillhjärnan har varit fullt sektioneras och längre omger den sämre colliculus (-5.34 mm bakre delen av bregma). Nissl färgning på den högra bilden visar att LC finns endast marginellt i denna koronalt skiva. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: påvisande av LC genom immunfärgning hjärnan skivor för DBH eller TH. (en) en mus hjärna var sektioneras i 50 μm skivor runt hjärnstammen och samlas i två 24 väl rätter. Varje 5: e till 8: e insamlade hjärnan segment var monterad på film omfattas täckglas för imaging via XFM. Dessa skivor är märkta med blå siffror mellan brunnarna. Angränsande skivor flytande i PBS var immunostained för DBH att upptäcka LC (märkt med röda korset på brunnar). Gröna cirklar beteckna skivor positiv för DBH signal, och därmed innehålla LC. (b) en koronalt hjärnan skiva innehållande LC var immunostained med DBH och avbildas på en confocal Mikroskop. Bilden visar stark signal i LC (i grönt). (c) en koronalt skiva innehållande LC var immunostained för tyrosin hydroxylas (TH) och avbildas på en fluorescerande Mikroskop. Bilden visar stark signal för både vänster och höger LC. (d) skivor var immunostained för DBH, och skivor 7 (till vänster) och 9 (på rätten) innehöll LC. Angränsande sektioner valdes för XFM analys. (e), Slice 10 visade också LC. I det här avsnittet sänktes vänster LC genom dess centrum medan höger LC tillfångatogs i dess främre-mest kant. (f), A avsnitt som innehåller LC var immunostained för TH och avbildas på en confocal Mikroskop. Bilden visar TH uttrycker nervceller i LC märkt i grönt. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: avbildning av metall nivåer i LC. Hjärnan av en manlig 12-vecka-gammal mus med en knockout av Cu-transportör ATP7B var isolerade och förberedda som beskrivs i detta protokoll. Icke-färgade skivor anslutning till LC-innehållande sektioner togs och metall nivåerna mättes via XFM. Cu nivåer höjdes speciellt i LC (märkt med gula pilar) jämfört med den omgivande hjärnregionen, medan andra element (K, P och Cl) var oförändrad. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Korrekt orientera preparatet är ett avgörande steg i detta protokoll. Eftersom vi använder anatomiska funktioner av dorsala ytan av hjärnan för att hitta LC (gränsen mellan lillhjärnan och sämre colliculus), är det viktigt att avsnitten anpassas ordentligt. Detta kräver vård i korrekt inställning hjärnan in i matrisen mus hjärnan slicer. Vi rekommenderar att skära ~ 500 μm mer vävnad främre och bakre LC att undvika saknas kärnan. Det vanligaste misstaget är att skära alltför få sektioner som resulterar i saknas LC helt. Således, för sin första gången efter detta protokoll, rekommenderar vi skära fler avsnitt än nödvändigt. Noggranna studier av hjärnan atlas bilderna före färgning är mycket hjälpsam. Utseendet på hjärnstammen ändras avsevärt varje några hundra mikrometer och, med viss erfarenhet, är det möjligt att veta vad avsnitten är värda färgning helt enkelt av makroskopiska utseende.

Under processen med att lokalisera LC, kan det finnas variationer i signalen beroende på hur väl hjärnan var orienterade vid snittning. När man skär genom centrum av LC, signalen är ljusa och täcker ett större område jämfört med kanten av LC, som kommer att dyka upp som en signal över ett mycket mindre område. I fall att koronalt segment är något lutande, LC på ena sidan av den 4: e ventrikeln kan vara skenbar och en på andra sidan kanske bara visas i en intilliggande bild. Därför man inte alltid förvänta sig utseendet på både LC regioner på maximal intensitet inom en hjärna slice. Denna artefakt kan undvikas genom att skära hjärnan exakt koronalt i matrisen mus hjärnan slicer och noggrant bädda in hjärnan i kubiska inbäddning mögel med OCT.

Immunfärgning, åtminstone med anti tyrosin hydroxylas antikroppen, är extremt förlåtande och, enligt vår erfarenhet, avsnitt fungerar på upp till 100 μm i tjocklek. Vi har funnit att blockera lösning inte är nödvändigt för hög signal-brus-färgning av LC, minska kostnaderna och minska mängden tid som behövs för att lokalisera LC. Vår erfarenhet, kan färgning protokollet vara påskyndas – om än med reducerad kvalitet och penetrans av färgning – genom att minska permeabilisering till 2 h, primär antikropp för 8 h och sekundär antikropp för 2 h. Dessutom om man är helt enkelt intresserad av att hitta () LC t.ex., för att validera injektion av virus/spårämne), avsnitt från en fast hjärnan kan skäras på en vibratome på 100 μm tjocklek.

En begränsning med detta protokoll är det, genom design, kräver euthanizing djuret och ta bort hjärnan. Det är därför inte användbar för Invivo lokalisering (t.ex., elektrofysiologiska recordings). En annan begränsning är att detta protokoll kräver PFA fixering som kan påverka tillståndet infödda av vävnad. Dessa förändringar omfattar elementär innehåll så som koppar, kalcium, järn och zink36. Den faktiska förändringen av metall distribution orsakas av PFA fixering kan testas i ett prov som kan köras parallellt med ett icke-fasta prov. En jämförelse av metall fördelningen mellan dessa två prover kommer att ge bevis på effekten av PFA fixering vid fördelningen av metall som är av intresse i en viss studie. Om PFA fixering måste undvikas, kan den allmänna principen i detta protokoll (lokalisera LC genom immunfärgning och med angränsande sektioner för uppföljande experiment) förlängas till frusna snitt utan fixering.

Vi noterar att detta protokoll är till stor del en förfining av befintliga metoder för att lösa detta problem. Nyhet finns skräddarsy tidigare metoder för att hitta en mycket liten, lätt missade kärna. Vi förväntar oss att detta protokoll kan ändras lätt och extended utifrån behov (t.ex., med transgena djur uttrycker fluorophores i LC för att undvika immunfärgning).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen.

Acknowledgments

Vi tackar Abigael Muchenditsi för underhåll av mus kolonin. Användningen av Advanced Photon källan vid Argonne National Laboratory stöddes av US Department of Energy, Office of Science, kontor av energi grundvetenskaperna, under kontraktsnummer: DE-AC02-06CH11357. Vi tackar Olga Antipova och Dr Stefan Vogt för användarstöd och hjälp vid Advanced Photon källan. Detta arbete finansierades av National Institute of Health grant 2R01GM101502 till SL.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adult mouse brain slicer matrix Zivic Instruments BSMAS001-1
Anti-rabbit secondary antibody, Alexa Fluor 488 (source - donkey) Thermo Fisher Scientific A-21206
Charged glass slides Genesee 29-107
Confocal microscope Zeiss LSM 800
Cryostat Microm GmbH HM 505E
Cryostat cutting blades Thermo Fisher Scientific MX35
Scissors Mini, 9.5cm Antech Diagnostcs 503241
DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) Sigma-Aldrich D9542-10MG
Dopamine β-hydroxylase (DBH) antibody - inhouse production (source - rabbit) B. Eipper -
Dopamine β-hydroxylase (DBH) antibody - commercially availabe (source - rabbit) Cell Signaling 8586
Falcon tubes, 50ml USA Scientific 339652
Forane (isofluorane) Baxter NDC 1019-360-60
Forceps Micro Adson Antech Diagnostcs 501245
Hardset mounting media EM sciences 17984-24
Microscope Pascal LSM 5
Multi-well plates, 24 wells Thermo Fisher Scientific 930186
Optimal cutting temperature compound (OCT) VWR/ tissue tech 102094-106
Paraformaldehyde (PFA)/ formalin 10% Fisher Scientific SF98-4
Peel-A-Way disposable embedding molds Polysciences Inc. 18646A
Pencil brush
Phosphate buffered saline (PBS) Life Tech 14190250
Razor blades Amazon ASIN: B000CMFJZ2
Spatulas Antech Diagnostcs 14374
T pins Office Depot 344615
The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates, Paxinos and Franklin, 3rd Edition Amazon ISBN: 978-0123694607
Triton-X 100 (to prepare PBSD) Sigma-Aldrich T8787
Tween 20 Sigma-Aldrich P7949-500ml
Tyrosine hydroxylase (TH) antibody (source - rabbit) EMD Millipore AB152
Ultralene thin film for XRF SPEX Sample Prep 3525
Wide-field fluorescent microscope Zeiss Axio Zoom.V16

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Robertson, S. D., Plummer, N. W., de Marchena, J., Jensen, P. Developmental origins of central norepinephrine neuron diversity. Nature neuroscience. 16, 1016-1023 (2013).
  2. Kobayashi, R. M., Palkovits, M., Jacobowitz, D. M., Kopin, I. J. Biochemical mapping of the noradrenergic projection from the locus coeruleus. A model for studies of brain neuronal pathways. Neurology. 25, 223-233 (1975).
  3. Olson, L., Fuxe, K. On the projections from the locus coeruleus noradrealine neurons: the cerebellar innervation. Brain research. 28, 165-171 (1971).
  4. Costa, A., Castro-Zaballa, S., Lagos, P., Chase, M. H., Torterolo, P. Distribution of MCH-containing fibers in the feline brainstem: Relevance for REM sleep regulation. Peptides. , 50-61 (2018).
  5. Semba, J., Toru, M., Mataga, N. Twenty-four hour rhythms of norepinephrine and serotonin in nucleus suprachiasmaticus, raphe nuclei, and locus coeruleus in the rat. Sleep. 7, 211-218 (1984).
  6. Takeuchi, T., et al. Locus coeruleus and dopaminergic consolidation of everyday memory. Nature. 537, 357-362 (2016).
  7. Korf, J., Aghajanian, G. K., Roth, R. H. Increased turnover of norepinephrine in the rat cerebral cortex during stress: role of the locus coeruleus. Neuropharmacology. 12, 933-938 (1973).
  8. Sara, S. J., Segal, M. Plasticity of sensory responses of locus coeruleus neurons in the behaving rat: implications for cognition. Progress in brain research. 88, 571-585 (1991).
  9. Markevich, V. A., Voronin, L. L. Synaptic reactions of sensomotor cortex neurons to stimulation of emotionally significant brain structures]. Zhurnal vysshei nervnoi deiatelnosti imeni I P Pavlova. 29, 1248-1257 (1979).
  10. File, S. E., Deakin, J. F., Longden, A., Crow, T. J. An investigation of the role of the locus coeruleus in anxiety and agonistic behaviour. Brain research. 169, 411-420 (1979).
  11. Pamphlett, R. Uptake of environmental toxicants by the locus ceruleus: a potential trigger for neurodegenerative, demyelinating and psychiatric disorders. Medical hypotheses. 82, 97-104 (2014).
  12. Wang, J., et al. Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging features of the substantia nigra and locus coeruleus in de novo Parkinson's disease and its phenotypes. European journal of neurology. 25, 949-973 (2018).
  13. Oliveira, L. M., Tuppy, M., Moreira, T. S., Takakura, A. C. Role of the locus coeruleus catecholaminergic neurons in the chemosensory control of breathing in a Parkinson's disease model. Experimental neurology. , 172-180 (2017).
  14. Zarow, C., Lyness, S. A., Mortimer, J. A., Chui, H. C. Neuronal loss is greater in the locus coeruleus than nucleus basalis and substantia nigra in Alzheimer and Parkinson diseases. Archives of neurology. 60, 337-341 (2003).
  15. Chandley, M. J., et al. Gene expression deficits in pontine locus coeruleus astrocytes in men with major depressive disorder. Journal of psychiatry & neuroscience : JPN. 38, 276-284 (2013).
  16. Bernard, R., et al. Altered expression of glutamate signaling, growth factor, and glia genes in the locus coeruleus of patients with major depression. Molecular psychiatry. 16, 634-646 (2011).
  17. Gos, T., et al. Tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the locus coeruleus is elevated in violent suicidal depressive patients. European archives of psychiatry and clinical neuroscience. 258, 513-520 (2008).
  18. Bielau, H., et al. Immunohistochemical evidence for impaired nitric oxide signaling of the locus coeruleus in bipolar disorder. Brain research. 1459, 91-99 (2012).
  19. Wiste, A. K., Arango, V., Ellis, S. P., Mann, J. J., Underwood, M. D. Norepinephrine and serotonin imbalance in the locus coeruleus in bipolar disorder. Bipolar disorders. 10, 349-359 (2008).
  20. Borodovitsyna, O., Flamini, M. D., Chandler, D. J. Acute Stress Persistently Alters Locus Coeruleus Function and Anxiety-like Behavior in Adolescent Rats. Neuroscience. 373, 7-19 (2018).
  21. Hirschberg, S., Li, Y., Randall, A., Kremer, E. J., Pickering, A. E. Functional dichotomy in spinal- vs prefrontal-projecting locus coeruleus modules splits descending noradrenergic analgesia from ascending aversion and anxiety in rats. eLife. 6, (2017).
  22. McCall, J. G., et al. CRH Engagement of the Locus Coeruleus Noradrenergic System Mediates Stress-Induced Anxiety. Neuron. 87, 605-620 (2015).
  23. Borges, G. P., Mico, J. A., Neto, F. L., Berrocoso, E. Corticotropin-Releasing Factor Mediates Pain-Induced Anxiety through the ERK1/2 Signaling Cascade in Locus Coeruleus Neurons. The international journal of neuropsychopharmacology. 18, (2015).
  24. Simone, J., et al. Ethinyl estradiol and levonorgestrel alter cognition and anxiety in rats concurrent with a decrease in tyrosine hydroxylase expression in the locus coeruleus and brain-derived neurotrophic factor expression in the hippocampus. Psychoneuroendocrinology. 62, 265-278 (2015).
  25. Carter, M. E., et al. Tuning arousal with optogenetic modulation of locus coeruleus neurons. Nature. 13, 1526-1533 (2010).
  26. Fan, Y., et al. Corticosterone administration up-regulated expression of norepinephrine transporter and dopamine beta-hydroxylase in rat locus coeruleus and its terminal regions. Journal of neurochemistry. 128, 445-458 (2014).
  27. Xiao, T., et al. Copper regulates rest-activity cycles through the locus coeruleus-norepinephrine system. Nature chemical biology. 14, 655-663 (2018).
  28. Amaral, D. G., Sinnamon, H. M. The locus coeruleus: neurobiology of a central noradrenergic nucleus. Progress in neurobiology. 9, 147-196 (1977).
  29. Ralle, M., et al. Disease at a Single Cell Level: intracellular copper trafficking activates compartment-specific responses in hepatocytes. The Journal of Biological Chemistry. 285, 30875-30883 (2010).
  30. Paxinos, G. The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. Franklin, K. B. J. , Boston, Amsterdam. (2013).
  31. Bonnemaison, M. L., et al. Copper, zinc and calcium: imaging and quantification in anterior pituitary secretory granules. Metallomics : integrated biometal science. 8, 1012-1022 (2016).
  32. Nietzold, T., et al. Quantifying X-Ray Fluorescence Data Using MAPS. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2018).
  33. Vogt, S. MAPS: A set of software tools for analysis and visualization of 3D X-ray fluorescence data sets. J. Phys. IV France. 104, 635-638 (2003).
  34. Davies, K. M., et al. Copper pathology in vulnerable brain regions in Parkinson's disease. Neurobiology of aging. 35, 858-866 (2014).
  35. Davies, K. M., Mercer, J. F., Chen, N., Double, K. L. Copper dyshomoeostasis in Parkinson's disease: implications for pathogenesis and indications for novel therapeutics. Clinical science. 130, London, England. 565-574 (2016).
  36. James, S. A., et al. Quantitative comparison of preparation methodologies for X-ray fluorescence microscopy of brain tissue. Analytical and bioanalytical chemistry. , 853-864 (2011).

Tags

Neurovetenskap fråga 145 hjärnan locus coeruleus metaller immunohistokemi X-ray fluorescensmikroskopi noradrenalin koppar DBH TH ATP7A ATP7B

Erratum

Formal Correction: Erratum: Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain
Posted by JoVE Editors on 04/08/2019. Citeable Link.

An erratum was issued for: Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain.  An author affiliation was updated.

The affiliation for Evan Maxey was updated from:

Department of Neuroscience, Johns Hopkins University

to:

X-ray science division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory

Lokalisering i Locus coeruleus i mus hjärnan
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schmidt, K., Bari, B., Ralle, M.,… More

Schmidt, K., Bari, B., Ralle, M., Washington-Hughes, C., Muchenditsi, A., Maxey, E., Lutsenko, S. Localization of the Locus Coeruleus in the Mouse Brain. J. Vis. Exp. (145), e58652, doi:10.3791/58652 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter