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哈爾濱神經元鈣成像聯(lián)系方式

來源: 發(fā)布時間:2022-08-01

靜息狀態(tài)下大部分神經元細胞內鈣離子濃度約為50-100nM,而細胞興奮時鈣離子濃度能瞬間上升10-100倍,增加的鈣離子對于突觸囊泡胞吐釋放神經遞質的過程必不可少。眾所周知,只有游離鈣才具有生物學活性,而細胞質內鈣離子濃度由鈣離子的內外流平衡所決定,同時也受鈣結合蛋白的影響。細胞外鈣離子內流的方式有很多種,其中包括電壓門控鈣離子通道、離子型谷氨酰胺受體、煙堿型膽堿能受體(nAChR)和瞬時受體電位C型通道(TRPC)等。神經元鈣成像的原理就是利用特殊的熒光染料或鈣離子指示劑將神經元中鈣離子濃度的變化通過熒光強度表現(xiàn)出來,以反映神經元活性。該方法可以同時觀察多個功能或位置相關的腦細胞。進行鈣測定必須借助外界的某種可視化物質作為它的標志物。哈爾濱神經元鈣成像聯(lián)系方式

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解決鈣成像裝置對核磁成像的干擾:考慮到金屬對核磁成像的影響,研究人員在核磁共振成像的模塊上裝上了鈣成像模塊,該成像模塊所有的金屬元件全部被更換為非導電塑料??紤]到磁場對光纖記錄系統(tǒng)的干擾,減少鈣信號的噪音,將相干光纖激光器與核磁共振放置相鄰不同的房間。解決鈣成像和核磁成像區(qū)域的一致性:在成像過程中,以皮層區(qū)域的血管分布為參照物,以保證鈣成像和核磁成像的區(qū)域基本保持一致。但在實際成像中,鈣離子變化和血氧水平依賴性信號所響應的區(qū)域并不是完全重合。因此研究人員將響應區(qū)域內的信號變化幅度進行均一化,盡量避免因統(tǒng)計閾值引起差異。上海常見鈣成像量大從優(yōu)鈣成像技術(calcium imaging)是指利用鈣離子指示劑監(jiān)測組織內鈣離子濃度的方法。

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鈣是機體的組成元素之一。鈣離子作為電流載體維持細胞內外的電化學梯度,同時在細胞的生命活動中扮演著重要角色。作為第二信使,鈣參與細胞周期、細胞代謝、細胞分化、壞死、凋亡等等許多重要的生理過程。細胞內的鈣離子水平通常很低,一般胞漿中的自由鈣約為100nM。胞內的鈣可被各種亞細胞器所貯存,據文獻報道:其中約50%位于細胞核,30%位于線粒體,14%位于內質網,5%位于胞膜上,1%位于胞質內,且因為鈣離子易與磷酸和碳酸復合物形成不溶物,故游離鈣只占[1]。細胞可以通過鈣內流、內鈣釋放及膜系統(tǒng)上的降鈣蛋白等一整套完整的監(jiān)控系統(tǒng)來維持細胞內鈣的內穩(wěn)狀態(tài)。例如與鈣內流相關的通道例如電壓門控性鈣離子通道VDCC、受體活躍的通道RACC;與內鈣釋放相關的受體如內質網上的IP3受體;以及降鈣相關的脂膜及線粒體上的主動運輸的鈣泵系統(tǒng)等等[2]。近20年來鈣的熒光成像及測定技術發(fā)展迅速,出現(xiàn)了各種各樣的鈣熒光指示劑,結合不斷發(fā)展的顯微成像系統(tǒng),我們可以對活細胞的鈣離子進行測定及成像,進一步揭示其生理機制及相關疾病的發(fā)病機制。鈣成像的熒光指示劑鈣成像的熒光探針一般均為Ca2螯合劑EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它們可以結合鈣離子從而顯示一個光譜響應。

單光子顯微技術是較成熟的熒光顯微技術,但由于其使用的激發(fā)光波長較短,成像深度有限;能量較大,會造成對熒光物質的漂白,光毒性嚴重。激光共焦掃描顯微鏡由于共焦顯微鏡的孔徑很小,實現(xiàn)樣本三維成像要逐點掃描,成像速度慢,對樣本損害大,很難用于長時間活細胞成像。而寬場顯微鏡能夠很好地實現(xiàn)實時動態(tài)成像,光漂白小,因而較早應用于活細胞內的實時檢測,但寬場顯微鏡由于離焦信號的干擾,難以實現(xiàn)多維成像。Derrick想重點介紹一下較為常用的觀察設備——雙光子熒光顯微鏡(Two-PhotonLaser-ScanningMicroscopy)。雙光子顯微成像技術是近些年發(fā)展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發(fā),能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發(fā)色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)樣品,因此背景第,光損傷小,適用于在體檢測。雙光子熒光成像技術能準確定位細胞內置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹突甚至單個樹突棘的活性。研究者可完整的觀察神經組織的分辨熒光圖像,甚至可以分辨神經細胞單個樹突棘中的鈣分布。鈣成像系統(tǒng)具有單細胞分辨率的大視野的特征。

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鈣成像的熒光指示劑鈣成像的熒光探針一般均為Ca2螯合劑EGTA,APTRA,BAPTA的衍生物,它們可以結合鈣離子從而顯示一個光譜響應,使研究者可以用熒光顯微鏡來觀察細胞內的自由鈣的濃度。熒光顯微鏡可以使用普通的倒置熒光顯微鏡來進行鈣信號的測定和成像。并可結合電生理設備、活細胞培養(yǎng)裝置等,適用于大強度、廣范圍的鈣信號測定。共聚焦顯微系統(tǒng),共聚焦以激光為光源,且可配備氬離子光源,可以選擇可見光激發(fā)的鈣指示劑,進行層掃,相比普通熒光顯微鏡有更好的空間分辨率。并且共聚焦除了配備大視野掃描鏡更可配置共振掃描振鏡,以滿足更高速成像應用的需求。雙光子顯微系統(tǒng)使用長波長來激發(fā)熒光指示劑,具有較低的細胞毒性,也可適用于紫外激發(fā)的鈣指示劑,且可獲得和單光子共聚焦系統(tǒng)類似的空間分辨率。小結綜上可見,在研究鈣信號時,可結合樣品自身特點來選擇相應的鈣指示劑,并考慮既有的實驗設備,來確定具體的實驗方案。同時還需進一步摸索實驗數據的校正、控制等多種影響因素,可獲得可靠的圖像及熒光定量數據。鈣信號發(fā)揮著高度特異性的功能。合肥超微顯微鈣成像哪里有

鈣離子是哺乳動物神經細胞內的重要信使。哈爾濱神經元鈣成像聯(lián)系方式

現(xiàn)在有三種在神經元上填充鈣離子指示劑的方法,且都可以用于體內和體外研究。第一種方法是利用玻璃吸管將膜滲透性鹽或葡聚糖形式的指示劑注入單個神經元中。此方法方便實驗者控制單個神經元內的鈣離子指示劑濃度且信噪比較高。第二種是利用“批量加載”的方法將鈣離子指示劑染料負載神經元,觀察對象為一群神經元。盡管此方法可能導致一些膠質細胞也被指示劑所標記,但提高了整體神經元的標記百分比,使研究者得以觀察到一群神經元內動作電位相關性的活動。第三種也較為常用,通過病毒轉染的方式使其基因編碼鈣離子指示劑。(A)單細胞注射法;(B)network loading法;(C)通過病毒轉染使其基因編碼鈣離子指示劑(expression of genetically encoded calcium indicators, GECI)哈爾濱神經元鈣成像聯(lián)系方式

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