FRET based ratiometric Ca2+ imaging to investigate immune-mediated neuronal and axonal damage processes in experimental autoimmune encephalomyelitis
FRET based ratiometric Ca2+ imaging to investigate immune-mediated neuronal and axonal damage processes in experimental autoimmune encephalomyelitis
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基于 FRET 的比率 Ca2 成像研究实验性自身免疫性脑脊髓炎中免疫介导的神经元和轴突损伤过程
DOI：
10.1016/j.jneumeth.2015.04.005
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发表时间：
2015
影响因子：
3
通讯作者：
Zipp F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Siffrin V;Birkenstock J;Luchtmann D;Gollan R;Baumgart J;Niesner RA;Griesbeck O;Zipp F
背景不可逆的轴突和神经元损伤是多发性硬化症 (MS) 患者残疾的相关因素。细胞质游离 [Ca2+] 的持续增加是许多神经元和轴突损伤过程的常见上游事件，可能代表早期和潜在可逆的步骤。新方法我们提出了一种通过双光子激光扫描显微镜 (TPLSM) 对神经元和轴突 Ca2+ 动力学进行福斯特共振能量转移 (FRET) 成像来专门分析实验性自身免疫性脑脊髓炎的神经退行性方面的方法。通过基因编码的 Ca2+ 传感器 TN-XXL 在神经元及其相应轴突中表达，我们证实与非炎症大脑相比，自身免疫性炎症病变的轴突和神经元中细胞质游离 [Ca2+] 增加。我们证明这些相对 [Ca2+] 增加与免疫神经元相互作用有关。与现有方法比较与 Ca2+ 敏感染料相比，使用基因编码的 Ca2+ 传感器可以对健康和疾病的活体麻醉小鼠进行可靠的轴突内游离 [Ca2+] 测量。与例如方法相比，该方法检测早期轴突损伤过程。细胞/轴突形态分析，而是检测神经退行性变的晚期迹象。结论因此，我们描述了一种分析和监测体内大脑早期神经元损伤过程的方法。
BackgroundIrreversible axonal and neuronal damage are the correlate of disability in patients suffering from multiple sclerosis (MS). A sustained increase of cytoplasmic free [Ca2+] is a common upstream event of many neuronal and axonal damage processes and could represent an early and potentially reversible step.New methodWe propose a method to specifically analyze the neurodegenerative aspects of experimental autoimmune encephalomyelitis by Förster Resonance Energy Transfer (FRET) imaging of neuronal and axonal Ca2+dynamics by two-photon laser scanning microscopy (TPLSM).ResultsUsing the genetically encoded Ca2+sensor TN-XXL expressed in neurons and their corresponding axons, we confirm the increase of cytoplasmic free [Ca2+] in axons and neurons of autoimmune inflammatory lesions compared to those in non-inflamed brains. We show that these relative [Ca2+] increases were associated with immune-neuronal interactions.Comparison with existing methodsIn contrast to Ca2+-sensitive dyes the use of a genetically encoded Ca2+sensor allows reliable intraaxonal free [Ca2+] measurements in living anesthetized mice in health and disease. This method detects early axonal damage processes in contrast to e.g. cell/axon morphology analysis, that rather detects late signs of neurodegeneration.ConclusionsThus, we describe a method to analyze and monitor early neuronal damage processes in the brain in vivo.
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