Wir danken Dr. S. Stella und Helen Vuong für Beiträge zur Kalzium-Imaging-Protokoll. Wir danken Herrn Dr. K. Blätter für Dreharbeiten für den Interview-Szenen. Wir danken Dr. Arlene Hirano für ihre Kommentare zum Manuskript. Diese Forschung und Entwicklungsprojekt wurde von den Autoren an der David Geffen School of Medicine an der UCLA durchgeführt und wird von einer vertraglichen Vereinbarung, die von der US Army Medical Research &amp; Materiel Command (USAMRMC) vergeben und verwaltet wurde möglich gemacht und die Telemedizin &amp; Advanced Technology Forschungszentrum (TATRC) in Fort Detrick, unter Vertragsnummer MD: W81XWH-10-2-0077. Unterstützung für diese Studien kam auch von NIH EY04067 und VA Merit Review (NB). NZB ist ein VA Karriere Research Scientist.

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien für das Wohlergehen der von der US Public Health Service Politik Menschen Pflege und Verwendung von Labortieren und der University of California-Los Angeles (UCLA) Tierforschung Committee Versuchstieren durchgeführt. Männliche und weibliche erwachsene Sprague-Dawley-Ratten (Charles River Lab, Wilmington, MA) im Alter von 3-5 Wochen wurden verwendet. 1. Tier-und Gewebepräparation für Wholemount Retina und Immunhistochemie Protokoll <ol><li> Bereiten Sie die folgenden Materialien und Werkzeuge: einem Binokular, 2 Pinzetten mit sehr feinen Spitzen, Schere, Zellulosefilterpapier, Kunststoffpipette und einem Objektträger. </li><li> Euthanize die Ratte in einer geschlossenen Kammer von tief Betäubung des Tieres mit 1-3% Isofluran gefolgt durch Enthauptung mit einer Guillotine. Die Augen mit einem Paar von Iris Schere und in eine Petrischale mit der extrazellulären Lösung zu entfernen. Hibernate A, Ames Medium oder physiologischen Lösungen empfohlen. </li><li> [Optional Schritt, wenn Verfüllung der RGZ mit Fluo-4 ist erwünscht]. Führen Sie die Fluo-4 Kennzeichnung wie in den Schritten 2.3-2.4 beschrieben. </li><li> Verwendung des Binokular (Lichtstärke: 1,6 x 10 8 Photonen / mm 2 ⋅sec), entfernen Sie die Hornhaut durch das Abschneiden der vor dem Auge Ball. Entfernen Sie die Linse und Glas von der inneren Netzhautoberfläche mit einer Pinzette. So entfernen Sie den Glaskörper, stabilisieren den Augapfel, indem die Lederhaut fest mit einer Zange. Ziehen Sie leicht dem Glaskörperbasis in Richtung der Mitte der Netzhaut, mit der anderen Zange. Die Zubereitung wird in diesem Stadium wird als Augenmuschel, die für Gefrierschnitte verwendet. Mehr Details über Gefrierschnitte können in den Referenzen 14,15 gefunden werden. </li><li> Entfernen Sie die Netzhaut von der Augenmuschel. Dann stellen vier Schnitte, damit der Netzhaut flach zu legen. Halterung sanft auf die Netzhaut auf einem Objektträger mit der Photorezeptorschicht auf. Geben Sie einen Tropfen der Lösung auf die Netzhaut und legte cellulose Filterpapier auf der Netzhaut. Sobald die Netzhaut wird an der Filterpapier, legen die Netzhaut wieder in Lösung. Wenn nötig, glätten die Netzhaut mit einem Pinsel oder einer Pinzette. </li><li> Legen Sie die Netzhäute wholemounted in 4% PFA für 10-15 min zur Fixierung. </li><li> Dreimal Waschen der wholemounted Netzhaut für 30 min in 0,1 M Phosphatpuffer (PB), pH 7,4. Sperrung der Netzhaut mit 5% normalem Ziegenserum oder Esel Serum in 0,1 PB, enthaltend 0,3% Triton X-100 und 0,1% NaN 3 bei 4 ° C über Nacht. Wir empfehlen ein Gesamtvolumen von 500 ul für alle Schritte zur Blockierung Lösungen und Antikörper zu speichern. </li><li> Am nächsten Tag, bebrüten die Netzhaut wholemounts mit dem primären Antikörper 5-7 Tage bei 4 ° C. Optimale Verdünnungen muss vom Anwender bestimmt werden. </li><li> Waschen der Netzhaut 3 x 30 min in 0,1 M PB und Inkubation über Nacht bei 4 ° C in das entsprechende Fluorophor-konjugierten sekundären Antikörper, der gegen die Spezies des primären Antikörpers (Konzentration 1: 1000) gerichtet ist. </li><li> Nach drei abschließenden Waschanlagen von 30 min mit je PB, montieren die Netzhaut in Montagemedium. Verschließen Sie die Deckgläser mit Nagellack für eine längere Lagerung. Proben bei 4 ° C und vor Licht schützen. </li></ol> 2. Kennzeichnung der Ganglienzellen und Axone in Rat Wholemount Netzhäute mit einem Calcium-Indikator-Farbstoff <ol><li> Bereiten 1000 ml Ringer-Säuger (in mM) 125 NaCl, 3 KCl, 2 CaCl 2, 1,25 NaH 2 PO 4, 1 MgCl 2, 25 NaHCO 3 enthält, und 10 Glucose mit 95% O 2/5% CO geperlt &#173; 2. </li><li> Führen Sie die Präparation wie in den Schritten 1.2-1.4 beschrieben. </li><li> Um retinalen Ganglienzellen (RGC) und ihre Axone mit einem Calcium-Indikator-Farbstoff in den Sehnerv Stumpf laden, injizieren 0,5 ul Fluo-4 Pentapotassium Salz (40 mM Stamm in H 2 O) ca. 1 mm hinter dem Augapfel mit einer Spritze . Zur Messung dynamischer Anstieg der Ganglienzelle [Ca2 + </sup&gt;] i eine Anzeige mit hoher Affinität, wie Fluo-4 mit K d von 345 nM, ist optimal. Fluo-4 bietet den zusätzlichen Vorteil, dass eine sehr hohe Quantenausbeute, was zu einer Emissionserhöhung von&gt; 100-fach, wenn Calcium gebunden. </li><li> Legen Sie die Augenmuschel in Säuger Ringer-mit 95% O sprudelte 5.2% CO &#173; 2 für 1 h bei Raumtemperatur im Dunkeln. </li></ol> 3. Calcium Imaging Protokoll zur retinalen Ganglienzellen und Axonen. <ol><li> Entfernen Sie das Auge, Linse und Glaskörper wie in den Schritten 1.1-1.4 beschrieben. Isolieren Sie die Netzhaut von der Augenmuschel und teilen sich in Quadranten. Hängen Sie eine Quadranten Ganglienzellseite nach oben auf einem Glasobjektträger und verwenden Sie eine Harfe Scheibe Raster, um es zu stabilisieren. Halten Sie die anderen Stücke dunkeladaptierten in Säuger Ringer-mit 95% O sprudelte 5.2% CO &#173; 2 auf Eis für die spätere Verwendung. </li><li> Superfuse die Aufzeichnungskammer, die mit Säuger-Ringer-Lösung undhalten Sie die Lösung kontinuierlich sprudelnde mit 95% O 2/5% CO 2. </li><li> Bild das Gewebe unter dem Mikroskop. Verhaltensexperimente bei Raumtemperatur (~ 23 ° C) zu erreichen oder physiologischen Temperaturen durch Erwärmen der Stufe Erhitzen des Wasserbades unter der Probe oder der Anwendung warmer Luft auf die Oberfläche der Probe. Hinweis: Es ist wichtig zu beachten, dass viele Zellfunktionen werden durch Temperatur, die eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase intrazellulären 16 spielt geregelt. Jedoch können Einführung Erwärmung misst die Rate des Photobleichen, Verdampfung des Mediums und Fokusdrift durch thermische Ausdehnung verursachte 17 zu erhöhen. Verwendung von Raumtemperatur sinkt intrazellulären Kompartimentierung Fluo-4 18. </li><li> Durchführen einer Steuerung von zwei gepaarten hohen K +-Impulse in der Abwesenheit von Arzneimittel. Depolarisieren RGZ und RGC Axone durch die Erhöhung der [K +] o von 3 mm bis 60 mm für 33 sec bei jedem Impuls zu aktivierenVGCCs mit einem Acht-Kanal-Schwerkraft Superfusionssystem. Reduzieren Na + von 57 mM bis isosmolarity in der erhöhten K +-Lösung zu erhalten. </li><li> Den Beitrag der verschiedenen VGCCs auf die Kalzium-Signal mit der Verwendung von allgemeinen oder spezifischen Ca-Kanal-Blocker. Zum Beispiel kann die Verringerung der Calcium-Signal nach der Verabreichung einer nicht-spezifische Calciumkanal-Blocker, Kobalt, ein semi-quantitatives Maß für den Beitrag der VGCCs der hohen K + -evoked Calciumsignals. </li><li> Erwerben Fluoreszenzintensität Werte, indem Sie eine Region of Interest (ROI) um die RGZ von Interesse (Abbildung 2). </li><li> Normalisieren der Änderung der durch den zweiten Hoch K + Peak, der durch den ersten Hoch K + Peak erzeugt Änderung erzeugten Fluoreszenzintensität. Dann zum Testen spezifischer Calcium-Kanal-Blocker, gelten Medikamente nur während der zweiten Hoch K + Impuls eines Paares und normalisieren diese Spitze gegender erste Spitzenwert. So messen Sie die Auswirkungen der Droge auf der hohen K + Peak, teilen Sie die Amplitude der zweiten K + Peak durch die des ersten. Analyse sollte dieser Werte in Bezug auf ihre Übereinstimmungen Steuerungen von gepaarten hohen K + Peaks in Abwesenheit des Arzneimittels gemessen abgeleitet geführt werden. </li><li> Erwerben Sie Bilder mit 5 Sekunden-Intervallen. Auf Foto-Bleich zu vermeiden, halten Sie die Laseranregung so gering wie möglich. Bereitzustellen Anregung durch den 488 nm-Linie des Argon-Lasers, während der Photovervielfacherröhre sammelt die Fluoreszenzemission durch einen 505 nm-LP-Filter. </li></ol>

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Die Autoren haben keine Angaben.

1) Immunhistochemie auf Fluo-4-Lokalisierung in den Ganglienzellen in der Netzhautwholemounts zeigen, und 2) Calcium Imaging, Kalzium Dynamik in retinalen Ganglienzellen und ihre Axone zu analysieren: In diesem Artikel haben wir zwei verschiedene Techniken beschrieben. Immunhistochemie unter Verwendung wholemounts wurde verwendet, um die Lokalisierung von Proteinen in den Nager Retina 20-23 offenbaren. Es gibt jedoch einige Einschränkungen. Die Qualität der Färbung hängt stark von der Fähigkeit des Antikörpers zu seinem jeweiligen Antigen und seiner Fähigkeit, die Netzhautgewebe auf die jeweilige Schicht von Interesse durchdringen zu erkennen. Diese Probleme können durch eine Erhöhung der Inkubationszeit in dem primären Antikörper um bis zu sieben Tage, eine Erhöhung der Konzentration von Triton-X und / oder Inkubieren der Retina ohne das Filterpapier, um die Diffusion des Antikörpers durch die Ganglienzellschicht ermöglichen, verbessert werden, und die Photorezeptoren. Eine weitere Einschränkung ist die duratiauf und die Konzentration der Fixierung. Einige Antikörper funktionieren besser, wenn das Gewebe für eine Stunde festgelegt, während andere Antikörper eine kürzere Zinsbindung. Ebenso, während bestimmte Antikörper funktionieren am besten in 4% PFA Fixierung, andere besser zu reduzierten Konzentrationen. Wir empfehlen, dass der Benutzer die optimale Dauer und Konzentration der Fixierung, der Dauer der Inkubation, die Konzentration von Triton-X, sowie die Konzentration des primären Antikörpers, um optimale Ergebnisse zu bestimmen. Calcium-Bildgebung verwendet, um die Calcium-Dynamik in retinalen Ganglienzellen und ihre Axone zu studieren. Superfusion VGCC Blockierungsmittel gestattet Bewertung der relativen Sperr Wirksamkeit der Medikamente und die Anwesenheit von verschiedenen Ca-Kanal-Subtypen. In dem Fall, dass RGZ Axone und nicht zu hohe K + reagiert, versuchen die Verringerung der Konzentration der Kalzium-Indikator-Farbstoff, wie hohe Konzentrationen können zur Sättigung führen. Unvollständige Entfernung des Glaskann auch als Barriere wirken, verhindern hohe K + vom Erreichen der RGZ und ihre Axone. Darüber hinaus können Nichteinhaltung dieser die Harfe auf der Netzhaut Bewegung verursachen, was zu einer Unfähigkeit, die Fluoreszenzintensität Werte zu erwerben. Wenn die Netzhaut weiter zu bewegen, vorsichtig die Harfe, trocknen Sie den Bereich rund um die Netzhaut und wieder montieren die Harfe, indem mehr Fett auf seinen Umfang. Vollständige Entfernung des Glaskörpers und mit minimaler Bewegung des retinalen Wholemount ist entscheidend für den Erfolg des Experiments. Agonisten der Calcium-permeable Glutamatrezeptoren von RGCs, wie N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) ausgedrückt, 24,25 α-Amino-3-hydroxy-5-methylisoxazol-4-propionat (AMPA)-Rezeptoren und Kainat-Typ ionotropen Glutamat-Rezeptoren 26-29, kann verwendet werden, um die direkte Eingabe von Calcium hervorrufen sowie eine depolarisierende Reiz, VGCCs aktiviert werden. Verwendung solcher Agonisten können zu einem nicht führenEinheitliche Kollisionsantwort aufgrund der differentiellen Expression der Glutamat-Rezeptor-Subtypen zu den verschiedenen Arten von RGCs. Zwei-Photonen-Mikroskopie kann auch verwendet werden, um Licht hervorgerufenen Calciumsignale in RGCs 30 und Dendriten 31 zu untersuchen. Selektive Markierung der RGCs wurden durch die Membran impermeant Eigenschaften des Fluo-4 Calciumsalz Pentakaliumtriphosphat Indikatorfarbstoff gelöst. Dextran-konjugierten Calciumindikatorfarbstoffe sind auch verwendet worden, um selektiv zu markieren RGCs und ihre Axone über intraretinale Injektionen bei Kaninchen 32 und 33 Ratten. In beiden Studien wurde eine selektive Markierung der RGCs und ihre Axone über intraretinale Injektionen des Dextran-konjugierten Calcium-Indikator-Farbstoff, gefolgt von einer 2-stündigen Inkubation bei 32 Kaninchen oder einem 7-stündigen Inkubation in Ratten 33 erreicht. Trotz ein angemessenes Inkubationszeit einheitliche Kennzeichnung in der Netzhaut zu gewährleisten, führen solche Methoden in erhöhter Kennzeichnung von RGZ und derenAxone nächsten Injektionsstelle gegenüber spärlich Kennzeichnung Regionen distal zur Injektionsstelle. Wie in Baldridge (1996), nicht-einheitliche Kennzeichnung an der Injektionsstelle diskutiert wurde Diffusions Kennzeichnung Soma als Ergebnis der Farbstoffaufnahme in den belichteten (geschnitten) Dendriten wurden durch retrograden Transport zurückzuführen, während die Markierung in distalen Bereichen dürfte ab Aufnahme des Farbstoffs an der freiliegenden Axon 32. Unsere Technik stellt verbesserte Verfahren zur einheitlichen Kennzeichnung von RGCs und ihre Axone zu erhöhen und um die erforderliche Inkubationszeit minimieren. Die vorliegende Farbstoffbeladung Verfahren stellt eine alternative Strategie, um herkömmliche Techniken, wie Bulkbeladung und Elektroporation, die in nicht-spezifische Belastung des verlagert Amacrinzellen in der Ganglienzellschicht führen. Mit der Verfügbarkeit von transgenen Mauslinien tdTomato oder EGFP unter der Kontrolle von Promotoren zum Ausdruck, die in bestimmten Ganglienzellpopulationen 34-38, zukünftiger Anwen sindons dieser Technik kann Kalzium-Imaging-Studien von spezifischen retinalen Ganglienzellen Untertypen gehören.

Retinalen Ganglienzellen (RGCs) exprimieren L, N, P / Q-und T-Typ VGCC wie durch pharmakologische Blockade dieser Komponenten der gesamten Zelle bestimmt Ca-Kanalstrom 1,2. VGCC sind Trans multimeren Proteine, die in Transmitterfreisetzung, Gen-Transkription, Zellregulation und der synaptischen Plastizität 3,4,5 beteiligt sind. Groß, Trans α 1 porenbildenden Untereinheiten, die biophysikalischen und pharmakologischen Eigenschaften des Kanals, in erster Linie Hilfsextrazellulären α-Untereinheiten und 2 δ intrazellulären β-Untereinheiten zu etablieren: Funktions VGCCs bestehen aus mindestens drei verschiedene Klassen von Untereinheiten. Die beiden letztgenannten Form heteromeren Komplexe mit verschiedenen α-Untereinheiten 1 und ändern Sie die Gating-Kinetik und den Handel mit den Kanälen in der Plasmamembran 6. In den letzten Jahrzehnten wurden viele Techniken eingesetzt, um Protein expre studierenSpaltung, wie der Immunhistochemie, Enzyme-linked Immunosorbent Assay, Western-Analyse und Durchflusszytometrie. Diese Techniken erfordern die Verwendung spezifischer Antikörper zum Nachweis eines bestimmten Proteins von Interesse und liefern leistungsstarke Werkzeuge für die Lokalisierung und Verteilung spezifischer Proteine ​​in unterschiedlichen Geweben. Techniken zum Nachweis und zur Quantifizierung der mRNA Expression eines bestimmten Proteins, wie Northern-Blot-Analyse, RT-PCR, quantitative Echtzeit-RT-PCR, in situ-Hybridisierung, cDNA-Microarrays und Ribonuclease Protection Assay einen alternativen Ansatz bei der Antikörper nicht ohne weiteres verfügbar ist oder wenn die Expressionsniveaus eines bestimmten Proteins niedrig sind 7. , Eine Beschränkung auf die Verwendung von solchen molekularen Techniken ist jedoch die erforderliche Identifizierung der Gensequenz. Um Proteine ​​in der Netzhaut zu lokalisieren, kann die Immunhistochemie auf wholemount Netzhaut durchgeführt werden. Aufgrund der Zugänglichkeit der RGCs, der WholemountVorbereitung bietet eine hervorragende Plattform, um die Lokalisierung von spezifischen Proteinen auf die RGC Somata und ihre Axone zu studieren. Zusätzlich zu ihrer Lokalisierung, können einige funktionelle Eigenschaften der VGCCs in RGCs durch die Verwendung von Calcium-Imaging-Techniken nachgewiesen werden. Wir beschreiben eine Kalzium-Imaging-Protokoll, um selektive Markierung RGZ mit einem Calcium-Indikatorfarbstoff, um intrazelluläre Kalziumdynamik messen. Der Beitrag der unterschiedlichen VGCCs um das Calciumsignal in verschiedenen Zellkompartimenten können mit der Verwendung von subtypspezifischen Ca-Kanalblocker, isoliert werden. Vielleicht einer der vorteilhaften Aspekte des hier beschriebenen Calciumabbildungstechnik ist die Möglichkeit, gleichzeitig und unabhängig voneinander von mehreren RGCs und ihre Axone aufzuzeichnen. Obwohl viele physiologische Techniken, wie beispielsweise Voll Patch-Clamp-Aufnahme, eine hohe Zeitauflösung Aufnahmen Membranströme, die somatische oder axonale Quelle thesaufgezeichnet e Ströme nicht unterschieden werden und Aufnahmen können nur von einem einzelnen Neuron zu einem Zeitpunkt vorgenommen werden. Multielektroden-Arrays (MEA) sind in der Lage, gleichzeitig die Aufzeichnung Spitzen von vielen Zellen, aber weder erkennen noch zu benachteiligen die Aktivierung, beispielsweise unterschiedliche Subtypen von Calciumkanälen. MEAs bevorzugt von Zellen, die in der Nähe einer bestimmten Elektrode 8 und Satzes aus Zellen, die große Spitzen 9 erzeugen befinden aufzuzeichnen. Optischen bildgebenden Verfahren bieten eine alternative Strategie, um die gleichzeitige und unabhängige Aufnahmen von ganzen Populationen von Zellen, die mit dem von der Einzelzellmikroelektroden-und Patch-Clamp-Aufzeichnung und MEA Aufnahme gewonnenen Informationen integriert werden können ermöglichen. Obwohl die hier beschriebenen Kalzium-Imaging-Techniken wurden eingesetzt, um die Dynamik von Kalzium RGZ studieren können Patch-Clamp-und MEAs auch parallel zur weiteren Aufklärung der Ionenströme und Spick Eigenschaften der RGZ werden. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Seit verschoben Amakrinzellen machen etwa 60% der neuronalen Population in der Ganglienzellschicht in der Netzhaut der Maus 10, unser Ziel war es, eine Ladetechnik, die selektiv Etiketten RGZ mit einem synthetischen Kalzium-Indikator-Farbstoff in einer Gebrauchs wholemount Vorbereitung. Obwohl synthetische Calcium-Indikator-Farbstoffe eine ausgezeichnete Plattform für die Untersuchung der intrazellulären Calciumdynamik hat weitverbreitete Verwendung durch die Unfähigkeit behindert, um spezifische Populationen von Neuronen in einem bestimmten Netzwerk effektiv zu laden. Viele Techniken wie Bulkbeladung 11 und Elektroporation 8,12 durchgeführt, um zu laden ganze Populationen von Zellen, aber solche Techniken nicht zwischen bestimmten Zelltypen zu unterscheiden. Genetisch kodierte Calciumindikatoren liefern die Fähigkeit, selektiv zu markieren spezifischen Populationen von Zellen, jedoch erfordern solche Verfahren die Herstellung von transgenen Tieren 13. Unsere Technik beschreibt ein method selektiv beschriften RGZ in der wholemount Herstellung über Sehnerv Stumpf Injektion eines Kalzium-Indikator-Farbstoff. Zusammengenommen, strukturelle und physiologische Techniken in diesem Artikel beschrieben eine Plattform bieten, um die Lokalisierung und den Beitrag der VGCCs auf die Kalzium-Signal in RGZ und ihre Axone zu studieren.

<table><tbody><tr><td>Straight scissors</td><td>WPI</td><td>14124-G</td><td>dissecting tools</td></tr><tr><td>Straight Forceps</td><td>WPI</td><td>501985</td><td>dissecting tools</td></tr><tr><td>curved iris scissors</td><td>WPI</td><td>504487</td><td>dissecting tools</td></tr><tr><td>Cellulose filter paper</td><td>Millipore</td><td>HABP04700</td><td></td></tr><tr><td>Hibernate A</td><td>Invitrogen</td><td>&lt;a href=&quot;http://products.invitrogen.com/ivgn/en/US/adirect/invitrogen?cmd=catProductDetail&amp;amp;productID=A1247501&quot;&gt;A12475-01&lt;/a&gt;</td><td>Media</td></tr><tr><td>Vectashield</td><td>Vector</td><td>H-1000</td><td>&lt;a href=&quot;https://www.google.com/url?sa=t&amp;amp;rct=j&amp;amp;q=&amp;amp;esrc=s&amp;amp;source=web&amp;amp;cd=1&amp;amp;cad=rja&amp;amp;sqi=2&amp;amp;ved=0CC0QFjAA&amp;amp;url=http%3A%2F%2Fwww.vectorlabs.com%2Fcatalog.aspx%3FcatID%3D279&amp;amp;ei=VAHbUb_fBceeiQLK2IHIDw&amp;amp;usg=AFQjCNHijFTTB8p19FMPQ5hg_qTawXU9mA&amp;amp;sig2=FJCfB9fzKR_TmjxoGvhLcg&amp;amp;bvm=bv.48705608,d.cGE&quot;&gt;Mounting Media for Fluorescence&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Fluo-4 pentapotassium</td><td>Invitrogen</td><td>F-14200</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Abbott Laboratories</td><td>05260-05</td><td>anesthesia</td></tr><tr><td>Microscope slide</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-178-277</td><td></td></tr><tr><td>Zeiss LSM 5 Pascal microscope</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Axioplan 40X (NA 0.8) objective lens</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody</td><td>Molecular Probes</td><td>A-11034</td><td>Secondary antibody</td></tr><tr><td>RBPMS</td><td>ProSci, Poway, CA</td><td></td><td>A rabbit polyclonal antibody&amp;nbsp;was generated against the N-terminus of the RBPMS&amp;nbsp;polypeptide (RBPMS4-24), GGKAEKENTPSEANLQEEEVR, by a commercial vendor (ProSci, Poway, CA).</td></tr></tbody></table>

immunohistochemical and calcium imaging methods in wholemount rat retina

In diesem Beitrag beschreiben wir die Werkzeuge, Reagenzien und die praktischen Schritte, die für notwendig: 1) erfolgreiche Vorbereitung von wholemount Netzhaut für die Immunhistochemie und 2) Kalzium-Imaging für die Untersuchung von spannungsabhängigen Calcium-Kanal (VGCC) vermittelt Calcium-Signalgebung in der Netzhaut Ganglienzellen. Die Kalzium-Imaging-Methode beschreiben wir circumvents Fragen über nicht-spezifische Belastung von Vertriebenen Amakrinzellen in der Ganglienzellschicht.

Immunmarkierung mit spezifischen Antikörpern bietet eine Plattform, um die Lokalisierung von bestimmten Proteinen von Interesse in der Netzhaut und des Calciumbildgebungstechnik zu untersuchen erlaubt die Untersuchung der Beiträge der VGCCs den Calciumdynamik in den retinalen Ganglienzellen und ihre Axone. Durch die Verwendung eines Antikörpers gegen den Ganglienzellprotein RBPMS (RNA-Bindeprotein mit mehreren Spleißen), die selektiv markiert RGCs 19, konnten wir zeigen, dass der Fluo-4-Kennzeichnung ist auf Ganglienzellen (Abbildung 1). Stumpf-Injektion nicht auf die Kennzeichnung aller Ganglienzellen wie man es von dieser Technik zu rechnen führen. Ein polyklonaler Kaninchen-Antikörper gegen den N-Terminus des Polypeptids RBPMS (RBPMS 4-24) GGKAEKENTPSEANLQEEEVR von einem kommerziellen Lieferanten (Tabelle 1) erzeugt. RBPMS ist hoch unter den Säugetieren konserviert und das Polypeptid-Sequenz verwendet<html> für die Immunisierung ist in Maus, Ratte, Affe und Mensch (NCBI Protein Bank, identische <a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein">http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein</a> ). Kaninchenseren wurde nach der Immunisierung und Affinität mit einem Polypeptid RBPMS Affinitätssäule gereinigt gesammelt. Der affinitätsgereinigte Antikörper wurde gezeigt, Ganglienzellen Immunfärbung in der Maus und Rattennetzhaut. Um die Spezifität der Immunfärbung RBPMS zu bewerten, wurde ein Kontroll Präabsorption mit dem Kaninchen-Antikörper durchgeführt. Kurz gesagt wurde die RBPMS Antikörper in 0,1 M PB, enthaltend 0,5% Triton X-100 und mit dem RBPMS Polypeptid in einer Endkonzentration von 1 ug / ml für 2 Stunden bei RT, verdünnt. Kein RBPMS Immunfärbung war in Gewebeschnitten mit den präabsorbiert Kaninchen-Antikörper zu RBPMS und durch Standard immunhistochemischen Techniken verarbeitet inkubiert vorhanden. s.jpg &quot;width =&quot; 600 &quot;/&gt; Abbildung 1: Post-hoc-Immunfärbung mit Antikörpern gegen die RGC-Protein RBPMS (rot) an Fluo-4 (grün)-Lokalisierung in den Ganglienzellen zeigen ein Alexa 568 Ziege-Anti-Kaninchen-Sekundärantikörper verwendet wurde.. Maßstab: 20 mm. Calcium-Imaging-Techniken verwendet, um den Beitrag zu VGCCs Kalziumsignals in der RGCs und ihre Axone zu studieren. Fluoreszenzintensitätswerte wurden hergestellt, indem ROIs auf die RGZ von Interesse (Abbildung 2) erworben. <img alt="Figur 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51396/51396fig2highres.jpg" width="400" /> Abbildung 2:. 50 mm: Um Fluoreszenzintensitätswerte zu erwerben, wurden ROIs auf der Ganglienzelle Somata und / oder Axone Maßstabsleiste platziert. Fluo-4 Pentapotassium Salz wurde verwendet, um RGZ und ihre Axone (Abbildung 3) zu kennzeichnen. Abbildung 3: VGCC Subtypen, die Calcium-Signal in Ganglienzellen und ihre Axone Somata beitragen. (A) Konfokale Bild einer wholemount Netzhaut das Ausgangsniveau. RGCs und RGC Axone mit Fluo-4 erkennbar markiert werden. (B) Fluoreszenzsignale aus einem einzigen RGC somata Nachweis der Zunahme der mittleren Fluoreszenzintensität von gepaarten Impulsen von Hoch K + (60 mM) Badelösung und die anschließende Reduktion hervorgerufen Fluoreszenz in Gegenwart von Kobalt während des zweiten Impulses. Maßstab für A: 20 mm. Die Zeiss LM5 Pascal System wurde eingestellt, um Bilder mit einer Bildrate von 5 Sekunden zu erfassen und jede Vollformat-Scan dauerte 1,57 Sekunden bei den Einstellungen verwendet. Einen Sammelbereich von 318 um · 318 um wurde in dem abgetasteten Bereich von 512 x 512 PI enthaltenxels geben eine Fläche von 0.385 um 2 pro Pixel. Diese Einstellungen können abhängig von der gewünschten Auflösung variiert werden. Das System verwendet einen 25 mW Argon-Laser für die 488 nm-Anregung. Wir haben diese Linie bei 3% Leistung. Sättigung wurde, indem zuerst die niedrigste Konzentration der Calcium-Indikator-Farbstoff, der die stabilen Antworten auf die depolarisierenden Stimulus ergab, und dann durch Verringerung der Ausgangsverstärkung minimiert. Reduktion der Laserleistung beigetragen, Bleich vermeiden. Indikatorkonzentration wurde nicht gemessen. Kalibrierung nicht-ratiometrische Bildgebung ist möglich durch die Verwendung von Calcium-Ionophore, aber das Verfüllungstechnik kann mit ratiometrische Farbstoffe so gut funktionieren. Um die optimale Anzeige Konzentration zu bestimmen, verglichen wir die Depolarisation hervorgerufene Veränderung der Fluoreszenz mit Stumpf-injizierten Konzentrationen von Fluo-4 im Bereich von 1 bis 40 mM. Rundschreiben und ovalen ROIs wurden um RGZ und ihre Axone bzw. die stabile Fluoreszenzintensität zeigte gezogen. RGZ und Axonen, die aus driftetekonzentrieren aufgrund der Bewegung durch Superfusion verursacht wurden nicht ausgewählt.

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Immunohistochemical and Calcium Imaging Methods in Wholemount Rat Retina

Immunhistochemie Protokolle werden verwendet, um die Lokalisierung eines bestimmten Proteins in der Netzhaut zu untersuchen. Calcium-Imaging-Techniken verwendet werden, um Calciumdynamik in retinalen Ganglienzellen und ihre Axone zu studieren.

Immunhistochemischen und Calcium Imaging Methoden in der Wholemount Rat Retina

In this paper we describe the tools, reagents, and the practical steps that are needed for: 1) successful preparation of wholemount retinas for ...

immunohistochemical-calcium-imaging-methods-wholemount-rat

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.4K Aufrufe.  University of California, Los Angeles.  Immunhistochemie Protokolle werden verwendet, um die Lokalisierung eines bestimmten Proteins in der Netzhaut zu untersuchen. Calcium-Imaging-Techniken verwendet werden, um Calciumdynamik in retinalen Ganglienzellen und ihre Axone zu studieren. 

Serie: Immunohistochemical and Calcium Imaging Methods in Wholemount Rat Retina

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. Cardiovascular physiological phenotyping of the mouse heart can be easily done using fluorescence imaging employing various probes for transmembrane potential (Vm), calcium transients (CaT), and other parameters. Excitation-contraction coupling is characterized by action potential and intracellular calcium dynamics; therefore, it is critically important to map both Vm and CaT simultaneously from the same location on the heart1-4. Simultaneous optical mapping from Langendorff perfused mouse hearts has the potential to elucidate mechanisms underlying heart failure, arrhythmias, metabolic disease, and other heart diseases. Visualization of activation, conduction velocity, action potential duration, and other parameters at a myriad of sites cannot be achieved from cellular level investigation but is well solved by optical mapping1,5,6. In this paper we present the instrumentation setup and experimental conditions for simultaneous optical mapping of Vm and CaT in mouse hearts with high spatio-temporal resolution using state-of-the-art CMOS imaging technology. Consistent optical recordings obtained with this method illustrate that simultaneous optical mapping of Langendorff perfused mouse hearts is both feasible and reliable.

This paper details the dissection procedure, instrumental setup, and experimental conditions during optical mapping of transmembrane potential (Vm) and intracellular calcium transient (CaT) in intact isolated Langendorff perfused mouse hearts.

Optische Mapping von Aktionspotentialen und Calcium Transienten in der Maus Herz

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Forschung

Biotechnik

Imaging Ca2+ Dynamics in Cone Photoreceptor Axon Terminals of the Mouse Retina

Retinal cone photoreceptors (cones) serve daylight vision and are the basis of color discrimination. They are subject to degeneration, often leading to blindness in many retinal diseases. Calcium (Ca2+), a key second messenger in photoreceptor signaling and metabolism, has been proposed to be indirectly linked with photoreceptor degeneration in various animal models. Systematically studying these aspects of cone physiology and pathophysiology has been hampered by the difficulties of electrically recording from these small cells, in particular in the mouse where the retina is dominated by rod photoreceptors. To circumvent this issue, we established a two-photon Ca2+ imaging protocol using a transgenic mouse line that expresses the genetically encoded Ca2+ biosensor TN-XL exclusively in cones and can be crossbred with mouse models for photoreceptor degeneration. The protocol described here involves preparing vertical sections (&#8220;slices&#8221;) of retinas from mice and optical imaging of light stimulus-evoked changes in cone Ca2+ level. The protocol also allows &#8220;in-slice measurement&#8221; of absolute Ca2+ concentrations; as the recordings can be followed by calibration. This protocol enables studies into functional cone properties and is expected to contribute to the understanding of cone Ca2+ signaling as well as the potential involvement of Ca2+ in photoreceptor death and retinal degeneration.

Imaging Ca2+ Dynamics in Cone Photoreceptor Axon Terminals of the Mouse Retina

We describe a protocol to monitor Ca2+ dynamics in the axon terminals of cone photoreceptors using an ex-vivo&#160;slice preparation of the mouse retina. This protocol allows comprehensive studies of cone Ca2+ signaling in an important mammalian model system, the mouse.

Imaging Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Dynamik in Cone Photorezeptor Axonterminalen des Maus-Retina

Retinal cone photoreceptors (cones) serve daylight vision and are the basis of color discrimination. They are subject to degeneration, often leading to ...

Neurowissenschaften

High-Resolution Quantitative Immunogold Analysis of Membrane Receptors at Retinal Ribbon Synapses

Retinal ganglion cells (RGCs) receive excitatory glutamatergic input from bipolar cells. Synaptic excitation of RGCs is mediated postsynaptically by NMDA receptors (NMDARs) and AMPA receptors (AMPARs). Physiological data have indicated that glutamate receptors at RGCs are expressed not only in postsynaptic but also in perisynaptic or extrasynaptic membrane compartments. However, precise anatomical locations for glutamate receptors at RGC synapses have not been determined. Although a high-resolution quantitative analysis of glutamate receptors at central synapses is widely employed, this approach has had only limited success in the retina. We developed a postembedding immunogold method for analysis of membrane receptors, making it possible to estimate the number, density and variability of these receptors at retinal ribbon synapses. Here we describe the tools, reagents, and the practical steps that are needed for: 1) successful preparation of retinal fixation, 2) freeze-substitution, 3) postembedding immunogold electron microscope (EM) immunocytochemistry and, 4) quantitative visualization of glutamate receptors at ribbon synapses.

The postembedding immunogold method is one of the most effective ways to provide high-resolution analyses of the subcellular localization of specific molecules. Here we describe a protocol to quantitatively analyze glutamate receptors at retinal ribbon synapses.

Hochauflösende Quantitative Immungold-Analyse von Membranrezeptoren auf der Netzhaut Ribbon Synapsen

Retinal ganglion cells (RGCs) receive excitatory glutamatergic input from bipolar cells. Synaptic excitation of RGCs is mediated postsynaptically by NMDA ...

Optimized Protocol for Retinal Wholemount Preparation for Imaging and Immunohistochemistry

Working with delicate tissue can be a complicating factor when performing immunohistochemical assessment. Here, we present a method that utilizes a ring-supported hydrophilized PTFE membrane to provide structural support to both living and fixed tissue during immunohistochemical processing, which allows for the use of a variety of protocols that would otherwise cause damage to the tissue. First, this is demonstrated with bolus loading of fluorescent markers into living retinal tissue. This method allows for quick visualization of targeted structures, while the membrane support maintains tissue integrity during the injection and allows for easy transfer of the preparation for further imaging or processing.
Second, a procedure for antibody staining in tissue fixed with carbodiimide is described. Though paraformaldehyde fixation is more common, carbodiimide fixation provides a superior substrate for the visualization of synaptic proteins. A limitation of carbodiimide is that the resulting fixed tissue is relatively fragile; however, this is overcome with the use of the supporting membrane. Retinal tissue is used to demonstrate these techniques, but they may be applied to any fragile tissue.

The protocol described here is for structural assessment of a wholemount retinal preparation. This includes descriptions of tissue dissection, mounting onto a hydrophilized polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane insert, bolus loading with fluorescent markers, and a comparison of fixation with carbodiimide and paraformaldehyde for immunohistochemical analysis of cellular and synaptic components.

Working with delicate tissue can be a complicating factor when performing immunohistochemical assessment. Here, we present a method that utilizes a ...

Biologie

Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent and cause visual impairment and blindness. Understanding how such diseases progress is critical to formulating new treatments. In vivo&#160;microscopy in animal models of disease is a powerful tool for understanding neurodegeneration and has led to important progress towards treatments of conditions ranging from Alzheimer&#39;s disease to stroke. Given that the retina is the only central nervous system structure inherently accessible by optical approaches, it naturally lends itself towards in vivo imaging. However, the native optics of the lens and cornea present some challenges for effective imaging access.
This protocol outlines methods for in vivo two-photon imaging of cellular cohorts and structures in the mouse retina at cellular resolution, applicable for both acute- and chronic-duration imaging experiments. It presents examples of retinal ganglion cell (RGC), amacrine cell, microglial, and vascular imaging using a suite of labeling techniques including adeno-associated virus (AAV) vectors, transgenic mice, and inorganic dyes. Importantly, these techniques extend to all cell types of the retina, and suggested methods for accessing other cellular populations of interest are described. Also detailed are example strategies for manual image postprocessing for display and quantification. These techniques are directly applicable to studies of retinal function in health and disease.

In vivo imaging is a powerful tool for the study of biology in health and disease. This protocol describes transpupillary imaging of the mouse retina with a standard two-photon microscope. It also demonstrates different in vivoimaging methods to fluorescently label multiple cellular cohorts of the retina.

Transpupille Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the cerebellum. IO has long been proposed to be crucial for motor control and its activity is currently considered to be at the center of many hypotheses of both motor and cognitive functions of the cerebellum. While its physiology and function have been relatively well studied on single-cell level in vitro, presently there are no reports on the organization of the IO network activity in living animals. This is largely due to the extremely challenging anatomical location of the IO, making it difficult to subject to conventional fluorescent imaging methods, where an optic path must be created through the entire brain located dorsally to the region of interest.
Here we describe an alternative method for obtaining state-of-the-art -level calcium imaging data from the IO network. The method takes advantage of the extreme ventral location of the IO and involves a surgical procedure for inserting a gradient-refractive index (GRIN) lens through the neck viscera to come into contact with the ventral surface of the calcium sensor GCaMP6s-expressing IO in anesthetized mice. A representative calcium imaging recording is shown to demonstrate the feasibility to record IO neuron activity after the surgery. While this is a non-survival surgery and the recordings must be conducted under anesthesia, it avoids damage to life-critical brainstem nuclei and allows conducting large variety of experiments investigating spatiotemporal activity patterns and input integration in the IO. This procedure with modifications could be used for recordings in other, adjacent regions of the ventral brainstem.

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

We present a protocol to expose the brainstem of adult mouse from the ventral side. By using a gradient-refractive index lens with a miniature microscope, calcium imaging can be used to examine the activity of inferior olive neural somata in vivo.

In vivo Calcium Imaging in Maus Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the ...

Zwei-Photonen- und Weitfeld-Kalziumbildgebung im Colliculus superior

Calcium Imaging in Mouse Superior Colliculus

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the emergence of the cerebral cortex. It receives direct inputs from ~30 types of retinal ganglion cells (RGCs), with each encoding a specific visual feature. It remains elusive whether the SC simply inherits retinal features or if additional and potentially de novo processing occurs in the SC. To reveal the neural coding of visual information in the SC, we provide here a detailed protocol to optically record visual responses with two complementary methods in awake mice. One method uses two-photon microscopy to image calcium activity at single-cell resolution without ablating the overlaying cortex, while the other uses wide-field microscopy to image the whole SC of a mutant mouse whose cortex is largely undeveloped. This protocol details these two methods, including animal preparation, viral injection, headplate implantation, plug implantation, data acquisition, and data analysis. The representative results show that the two-photon calcium imaging reveals visually evoked neuronal responses at single-cell resolution, and the wide-field calcium imaging reveals&#160;neural activity across the entire SC. By combining these two methods, one can reveal the neural coding in the SC at different scales, and such combination can also be applied to other brain regions.

Autor im Rampenlicht: Enthüllung der neuronalen Kodierung und der Mechanismen der visuellen Verarbeitung im Colliculus superior 

This protocol details the procedure for imaging calcium responses in the superior colliculus (SC) of awake mice, including imaging single-neuron activity with two-photon microscopy while leaving the cortex intact in wild-type mice, and imaging the entire SC with wide-field microscopy in partial-cortex mutant mice.

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

The superior colliculus (SC), an evolutionarily conserved midbrain structure in all vertebrates, is the most sophisticated visual center before the ...

Bewertung der Kalziumaktivität in retinalen Ganglienzellen Schicht

Calcium Imaging In Electrically Stimulated Flat-Mounted Retinas

Retinal dystrophies are a leading cause of blindness worldwide. Extensive efforts are underway to develop advanced retinal prostheses that can bypass the impaired light-sensing photoreceptor cells in the degenerated retina, aiming to partially restore vision by inducing visual percepts. One common avenue of investigation involves the design and production of implantable devices with a flexible physical structure, housing a high number of electrodes. This enables the efficient and precise generation of visual percepts. However, with each technological advancement, there arises a need for a reliable and manageable ex vivo method to verify the functionality of the device before progressing to in vivo experiments, where factors beyond the device's performance come into play. This article presents a comprehensive protocol for studying calcium activity in the retinal ganglion cell layer (GCL) following electrical stimulation. Specifically, the following steps are outlined: (1) fluorescently labeling the rat retina using genetically encoded calcium indicators, (2) capturing the fluorescence signal using an inverted fluorescence microscope while applying distinct patterns of electrical stimulation, and (3) extracting and analyzing the calcium traces from individual cells within the GCL. By following this procedure, researchers can efficiently test new stimulation protocols prior to conducting in vivo experiments.

Autor im Rampenlicht: Ein innovativer Ansatz zur neuronalen Elektrostimulation mit Kalzium-Bildgebung 

Retinal prostheses have the ability to generate visual perceptions. To advance the development of new prostheses, ex vivo methods are needed to test devices before implantation. This article provides a comprehensive protocol for studying calcium activity in the retinal ganglion cell layer when subjected to electrical stimulation.

Kalzium-Bildgebung bei elektrisch stimulierten, flach montierten Netzhäuten

Retinal dystrophies are a leading cause of blindness worldwide. Extensive efforts are underway to develop advanced retinal prostheses that can bypass the ...

Immunhistochemischen und Calcium Imaging Methoden in der Wholemount Rat Retina

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Optische Mapping von Aktionspotentialen und Calcium Transienten in der Maus Herz

Imaging Ca

Hochauflösende Quantitative Immungold-Analyse von Membranrezeptoren auf der Netzhaut Ribbon Synapsen

Optimized Protocol for Retinal Wholemount Preparation for Imaging and Immunohistochemistry

Transpupille Zwei-Photonen-In-vivo-Bildgebung der Netzhaut der Maus

In vivo Calcium Imaging in Maus Inferior Olive

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

Kalzium-Bildgebung beim Colliculus superior der Maus

Kalzium-Bildgebung bei elektrisch stimulierten, flach montierten Netzhäuten