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脑片技术

时间:2003-11-20 00:00来源:本站原创 作者:admin 点击: 3455次

(1) 准备样品。
(2) 取大鼠,断头,在60s内快速将脑取出并置于含95%氧和5%二氧化碳的冰冷生理盐水中冷却3-5min用清洁、锋利的解剖刀清除软膜等组织,在此过程中避免挤压和使脑变形的动作。
(3) 用氰丙烯酸盐胶(Cynoacrylate glue)将其按所需方向固定于切片装置的皿槽中,并放一块琼脂。即刻用冰水倾倒其上直到浸埋为止。保持脑组织在低温状态下以减小由于缺氧而损伤是至关重要的,并持续通气。
(4) 用振动切片机切成400μm厚的切片,将切片移至内含32-35℃生理盐水的记录槽内,水中持续通以95%氧和5%二氧化碳气
(5) 脑片放于5% CO2和95%O2饱和的Krebs碱性缓冲液5ml,在37℃下孵育5-15min平衡。
(6) 在35℃生理盐水中孵育30-60min后开始记录电活动(也有不进入这步,而直接在SS中孵育30min以上。
不用任何消化酶、避免酶损伤离子通道。一般脑片多用于膜片钳记录和脑片在位的原位分子杂交。
(1) 膜片钳技术:常用方式有:吹打清洁后封接;盲插封接。第一种方法是用带有正压记录的记录微电极吹掉靶细胞周围的神经纤维网之后,再与细胞膜进行封接。这一过程是在红外微分干涉相差显微镜直视下进行。这种方法可在较大神经元上记录,也可在较小的神经元上记录,甚至可在一个神经元的不同部位插上不同电极。可以选择不同的细胞类型进行封接。但盲插法只要一般解剖显微镜即可,不需清洁,又可免去吹打对细胞及突触结构的伤害。但它不能选择细胞。目前已将膜片钳技术发展到与碳纤电极相结合的优点。可以检测到单个囊泡的释放。而膜电容监测方法难以测到胞吐和胞饮的过程。而碳纤电极原理是电化学方法,检测碳纤电极的前端加上可使被检测物质快速氧化的电压(如600-800mV),使电极端面周围产生很强的电场,当可被氧化的物质接近这个电场时,就会被氧化释放电子到碳纤电极从而产生电流。根据测量的需要,通常在碳纤电极上加上恒 定电压和周期电压。采用恒定电压的安培测量法具有最高的时间分辨率,而采用周期电压的快循环电压测定法(如采用周期三角波)则可区分被氧化物质类别。一般碳纤电极为5-10μm,电极一端与放大器相连,周围部分的浴液必需绝缘。碳纤电极必需牢固固定,以保持刚性减小振动。而且碳纤电极的电流放大器必需要有足够的带宽(3-5KHz),一般膜片钳放大器能满足要求。普通的碳纤电极主要插于玻璃毛细管中用玻璃电极拉制器搠制。可用胶粘接碳纤维和玻璃管以保证二者紧密结合。但碳纤电极也有一个缺点即是记录的是细胞局部活动而非全细胞。
(2) 脑片杂交。
(3) 脑片标记,使突触摄入放射性标记神经递质或前体,然后神经脑片摄入,使神经末梢递质贮存库被选择性标记。在37℃孵育30-60min,然后用灌流液冲洗脑片,将脑片移入小室中灌流。灌流小室由直径5mm的玻管制面,两 端用塞子,调整塞子位置,使小室内的体积为0.25-0.3ml。两头为流入管和流出管,为使脑片去极化,可加入一根铂金丝作为刺激电极。每小室中移入2-5片脑片,用37℃灌流液灌流小室,速度为0.25-0.3ml/min,收集灌流液(每2-5min收集一次,共20-30min),测定基础释放量。然后用电极刺激或加入不同物质,使之去极化,测定流出液的放射性活性。用液体闪烁记数仪或HPLC电化学检测。℃℃
(4)举例
海马脑片神经元中的K+浓度测定法
先准备好振动切片机,并将所有器械将要接触大鼠脑部位的部分放于4℃的细胞外液中。切片机切片刀先放一块琼脂,后脑组织可用502胶水或其它的胶张贴)成年大鼠,体重120-200g,乙醚麻醉下切开头皮,暴露颅骨,断头取脑。(幼年大鼠更好,则不必切开头皮和麻醉,可直接断头取脑,取脑过程中,不断地加4℃SS,并将枕叶和额叶切除,放于切片机通气的4℃的SS液体中)。取脑后放置于4℃,95%O2,5%CO2混合气体饱和ACSF中净血降温,然后将脑置于用人工脑脊髓液预先湿润的滤纸上,沿正中线分开大脑半球,由脑腹内侧沿皮层边缘剥离双侧海马,在4度供氧条件下,用刀片垂直于海马长轴,用手切将其切成400-500μm的脑片,将全部脑片置于36℃ACSF中,并不断通入混合气,孵育2h,ACSF pH调节7.3-7.4。(或将脑组织放于振动切片机上,基本控制大致的位置。用切片机切成8片左右,再取其中较好的几片进行实验,将脑片在SS中将丘脑部分去除,保留皮层和海马,取海马CA1区,可以皮层的嗅沟作为标记。再的取出切片放于孵育液中,通气的孵育30min以上,再打碎所要部分的细胞,进行实验。)
实验时,将孵育脑片置于36℃恒温浴槽内的尼龙网上,液面略高于液气交界面,并不断通入混合气体供氧,气体流量控制在400/分钟,ACSF由蠕动泵以2-4ml/min速度持续灌流。
双极不锈刚电极置于CA3区神经纤维 上,刺激电流0.3-1nA,时间为50-150ms,Ag-AgCl作参考电极,一端连碚灌槽,另一端与离子计、示波器接地相连。用多维手动微电极推进器分别将普通及K+选择性微电极刺入神经细胞内。两电极尾部均经Ag-AgCl丝与ISE-1型离子计探头相连,从离子计数字监控表测刺激前后细胞膜电位(Em)、离子电极电位(Ee)及反应离子活度的电位(Ek=Ee-Em),并将Em, Ee显示于示波器中,实验后将刺激前后电极电位换算成相应神经元K+活度,并加以校正。
在测量时,理想的配置方案是让离子选择性微电极和普通微电极两者同时都在同一神经元中。那么两电极的Em值相同。若不能在同一神经元,则多测几次求其增均值。
不过,用双管微电极,则必须用两个放大器。
活度测定一般采取校正曲线法。
注意:(1)拉制微电极时,颈部不能太长,以便于液膜和内充液的灌注。
(2)电极硅化时,防止硅化层太厚而阻塞尖端。(3)选择电极前,一定要先测量电极的稳定性,选择好的电极。(4)灌注离子交换剂时,若内有气泡,可用手拉伸玻璃针把它引出,但要在放大100倍显微镜下观察进行.(5)钾离子选择性电极使用前,应将电极下端浸入0.1mol/L KCl溶液内,静置1-2h,否则电极可能会出现明显 的电位漂移。(6)为避免电极污染,制成后不宜久放,宜于当天使用。(7)脑薄片制作时,要在冰浴中进行,以减少术中出血。且以快而不损伤组织为原则。注意尽可能剥净脑膜,切片避免薄片变形,破裂或卷曲。(8)人工配制脑脊髓时,溶液用ddH2O及化学试剂新鲜配制。灌流液灌注速度以每分钟灌注更新率达6-10次不宜。
附:离子选择性微电极,即离子敏感性微电极(ISME),其特点对细胞损伤小,可制成双管微电极。当钾离子选择性微电极插入神经元内,产生电位Ee是反应细胞内K+的电位和细胞膜电位Em之和,即Ee=E+Em。另一普通微电极插入神经元内,可记录到细胞膜电位Em,通过减法器,可得到E=Ee=Em,再通过校正双曲线法,可求得细胞内K+离子活度。
1单管选择性微电极的制作:
(!)微电极处理:选用硬度高(GG-17)、管壁厚、或电阻率较高的玻璃毛坯,经1:1浓硫酸和浓硝酸浸泡,自来水冲洗,蒸馏水煮沸后烤干备用。用微电极拉制仪拉成小于1μm的微电极。直流电阻为50±10MΩ。(2)电极尖端疏水化:洁净玻璃表面具有亲水性,故充灌的非水溶性离子交换剂将很快被水相物质所取代。因而,在灌注离子交换剂前,需对电极尖端进行疏水化处理。即硅化。在直径约15cm,高约3cm玻璃盘内放入约10根玻璃微电极。上面加盖,盖上有一小孔。加温到150℃,维持15-30min以烘干电极,在小孔中滴入六甲基二硅烷约300μl,维持在150℃约40-60min,用其蒸气硅烷化。还可将少量15%六甲基二硅烷注射到微电极转窄处。由于存在微丝,硅化溶液会自然充入微电极顶部。注入硅化液的微电极应在室温下静置1h,然后置250℃烘箱同烤1h。加热蒸去未与玻璃键合的硅化液组分。(3)离子交换剂和内部电解质溶液的灌注:将玻璃电极倒置在金属框中,并放在250℃烘箱烘1h。冷却后,用毛细玻璃管自尾部向硅烷化后的电极尖端注入相应的0.5mol/L KCl,至电极肩部为止。然后将玻璃管自尾部向硅烷化后的电极尖端注入相应的0.5mol/L KCl,至电极肩部为止。然后将玻璃微电极尖端1-2mm浸入Fluka K+-Cocktil 60031 10min左右,树脂可在电极尖端形成100μm左右液柱,最后作尾部灌注时,如果硅化处理良好,树脂注入后略加引导,会自动流向尖端,且树脂与玻璃封接稳定。(4)尾端处理:为防止水分蒸发,在尾部封以矿物油,然后将Ag-AgCl丝导入。现在一般有固定的玻璃管,不必进行特殊处理了。一般拉微电极,分两步,拉出的微电极尖端细,但尖端不长。一般第一步温度为60.2℃,第二步为37℃。玻管应放直,否则可能拉出的玻管不正。
2双管微电极制作。 (1)将两单管毛坯粘在一起或火焰中封在一起。(2)拉成双管微电极(3)在加压下用蒸馏水充注一管,使其防止硅烷化。(4)将别一管顶端于硅酮溶液中浸5-10s,使其从顶端起200-500μm内硅化。(5)加热干燥整个双管电极,从20℃开始至200℃至少烤1h。(6)借助显微镜操纵器将其顶端顶着的瓷物撕开,通常使尖端为2-3μm。(7)用直接注射法,以0.15mol/L NaCl水溶液充注非离子选择管。(8)将电极浸入离子交换树剂内约10-15s,以便液体离子交换剂灌入硅化管顶端。(9)用注射法以0.5mol/L KCl灌注此管的其余部分。(10)尾端封以矿物油。然后将Ag-AgCl丝导入。
3钾离子选择性微电极的保存。经硅化后电极未充液前可保存数天,最好在干燥空气中保存。微电极保存待用时,需将其顶端浸在0.5mol/L KCl中。
4K+选择性微电极校准。每次测定前,要在各种不同浓度KCl(3-300mmol/L)溶液中(以150mmol/L NaCl作背景)测试各电极的灵敏度。KCl溶液浓度每变10倍,钾离子选择性微电极反映出电位斜率为50-55mV,斜率过低时,弃去不用。
注:(1)微电极多次插入和拔出细胞,其尖端可能受损或污染上杂质,使其输出电位变得不稳定。因而每次测量时,都要检查插入细胞前和拔出细胞后的电位值是否一致,若不一致,则测量数据无效,应更换微电极。(2)离子选择性微电机有测量的是离子活度,而不是离子浓度。离子活度(a)与离子浓度(c)之间关系:a=f•c。f为活度系数,主要决定于溶液的离子强度和离子电荷数,同时也在某种程度上决定于溶液的组分。因而在生物介质高离子强度下,不能再用离子浓度代替活度。(3)整个测量应在恒温和屏蔽下进行。(4)应维持细胞的正常生理状况。

(责任编辑:泉水)
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