傳統(tǒng)的寬場熒光顯微鏡由于光散射的影響,只能夠?qū)Υ竽X淺層的神經(jīng)元或在離體組織上進(jìn)行成像,共聚焦顯微鏡由于光損傷較大,一般也只用于離體鈣成像。隨著熒光顯微鏡技術(shù)的迅速發(fā)展,在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。雙光子熒光顯微鏡能夠在進(jìn)行活動動物成像的時候?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比。例如,用雙光子顯微鏡對海馬樹突棘的鈣離子信號進(jìn)行成像,研究神經(jīng)元突觸后長時程yizhi(Wangetal.,2000);觀察活動小鼠運動皮層神經(jīng)元在嗅覺選擇任務(wù)中刺激相關(guān)電位(Komiyamaetal.,2010)等等。不過,這些實驗還是需要對動物進(jìn)行麻醉和固定,而神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域很多研究更希望能夠?qū)ψ杂苫顒拥膭游镞M(jìn)行研究。鈣信號在神經(jīng)元功能調(diào)控及信息傳遞方面發(fā)揮著重要作用。南京熒光鈣成像采購信息
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(jié)合鈣離子從而顯示一個光譜響應(yīng),使研究者可以用熒光顯微鏡來觀察細(xì)胞內(nèi)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(jìn)行鈣信號的測定和成像。并可結(jié)合電生理設(shè)備、活細(xì)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(jìn)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(yīng)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(xì)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(jié)綜上可見,在研究鈣信號時,可結(jié)合樣品自身特點來選擇相應(yīng)的鈣指示劑,并考慮既有的實驗設(shè)備,來確定具體的實驗方案。同時還需進(jìn)一步摸索實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。寧波熒光鈣成像大概費用鈣信號發(fā)揮著高度特異性的功能。
鈣離子通過參與多種細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑來調(diào)控絕大多數(shù)類型神經(jīng)元的功能。由于鈣離子信號在已知的細(xì)胞器結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其特定的功能,鈣離子成像顯得尤為重要。在神經(jīng)系統(tǒng)中,由于神經(jīng)元的多樣性,導(dǎo)致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜,鈣內(nèi)流激發(fā)貯存神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)小泡向胞外釋放;在突觸后膜,樹突棘內(nèi)鈣水平瞬間升高,介導(dǎo)了突觸可塑性;在細(xì)胞核內(nèi),鈣信號能夠調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄?,F(xiàn)在常使用的鈣離子指示劑有化學(xué)性鈣離子指示劑(ChemicalIndicators)和基因編碼鈣離子指示劑(GeneticallyEncodedIndicators)兩類。
可見光激發(fā)Ca2+熒光探針與紫外光激發(fā)探針相比,可見光激發(fā)Ca2+探針具有更強的染料吸收性能,對Ca2+變化水平檢測敏感度也更高,能夠降低對活細(xì)胞的光毒性和樣品自發(fā)熒光以及光散射的干擾,且無光譜偏移。常使用的可見光激發(fā)Ca2+熒光探針有Fluo-3,F(xiàn)luo-4,Rhod-2等,同時他們也都是非比率型指示劑。Fluo-3是常用的可見光激發(fā)Ca2+熒光指示劑之一,是典型的的單波長指示劑,比較大激發(fā)波長為506nm,比較大發(fā)射波長為526nm。它與Ca2+結(jié)合之前幾乎無熒光,結(jié)合后熒光會增加60至100倍,從而避免了細(xì)胞自身的熒光干擾。實際檢測時推薦使用的激發(fā)波長為488nm左右,發(fā)射波長為525~530nm。Fluo-3可以用在激光共聚焦顯微成像或流式細(xì)胞儀中。它還有一個升級版本Fluo-4,在相同Ca2+濃度下信號更強??梢詫ι畈磕X區(qū)、皮層區(qū)域等大部分腦區(qū)進(jìn)行鈣成像使用鈣離子指示蛋白。
哺乳動物睡眠的特點是神經(jīng)元活動發(fā)生了戲劇性的變化,覺醒的神經(jīng)元活動被認(rèn)為會增加睡眠需求。其他腦細(xì)胞(膠質(zhì)細(xì)胞)在自然睡眠-覺醒周期中的變化以及它們在睡眠調(diào)節(jié)中的作用相對來說還沒有被研究過。華盛頓州立大學(xué)ElsonS.Floyd醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)系的MarcosG.Frank研究團(tuán)隊于2020年9月24日在CurrentBiology上發(fā)表論文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”,通過使用滔博生物-Inscopix自由活動鈣成像顯微鏡發(fā)現(xiàn)額葉皮層的星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣濃度隨睡眠和清醒而變化,會在睡眠剝奪后改變,并調(diào)節(jié)睡眠需求。對于鈣離子成像來說,大多數(shù)情況下速度很重要。美國神經(jīng)細(xì)胞鈣成像哪個好
鈣成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于同時監(jiān)測成百上千個神經(jīng)元內(nèi)鈣離子的變化。南京熒光鈣成像采購信息
轉(zhuǎn)基因Ca2+指示劑:轉(zhuǎn)基因技術(shù)和光遺傳技術(shù)的飛速發(fā)展,催生了基因編碼的Ca2+指示劑(GECIs)。它們不依賴于熒光染料,可以靶向特定的組織,如神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞、T細(xì)胞等,并且可以避免熒光指示劑帶來的的許多問題,是監(jiān)測轉(zhuǎn)基因動物體內(nèi)鈣離子的一個極好的工具。個基因編碼的鈣離子指示劑Cameleon早在1997年就發(fā)表了。它是利用與鈣離子結(jié)合后發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,作為供體的CFP和作為受體的YFP之間產(chǎn)生FRET的原理。2000年,GCaMP誕生了。它是增強型綠色熒光蛋白(EGFP)和鈣調(diào)蛋白(結(jié)合鈣離子)、鈣調(diào)蛋白結(jié)合肽M13組成的,結(jié)合鈣離子后,鈣調(diào)素-M13相互作用引起GFP空間結(jié)構(gòu)變化,發(fā)出綠色熒光(圖5)。GCaMP的問世有著**性的意義,它改變了我們觀察神經(jīng)元群體活動的方式,讓科學(xué)家們可以在成千上萬的細(xì)胞中,看到哪些神經(jīng)元在放電,它們放電的模式和規(guī)律是怎樣的,從而進(jìn)一步探索各種內(nèi)在的神經(jīng)機制。南京熒光鈣成像采購信息
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