鈣離子通過參與多種細胞內信號傳導途徑來調控絕大多數類型神經元的功能。由于鈣離子信號在已知的細胞器結構中發揮其特定的功能,鈣離子成像顯得尤為重要。在神經系統中,由于神經元的多樣性,導致鈣離子功能也多樣化。在突觸前膜,鈣內流激發貯存神經遞質的神經小泡向胞外釋放;在突觸后膜,樹突棘內鈣水平瞬間升高,介導了突觸可塑性;在細胞核內,鈣信號能夠調控基因轉錄。現在常使用的鈣離子指示劑有化學性鈣離子指示劑(ChemicalIndicators)和基因編碼鈣離子指示劑(GeneticallyEncodedIndicators)兩類。鈣離子也是神經元活動的重要“風向標”之一。江蘇細胞鈣離子鈣成像大概費用
想要對鈣離子的動態變化進行有效的檢測,鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要。鈣離子熒光指示劑在未結合鈣離子前幾乎無熒光,與鈣離子結合后,熒光強度明顯增強。利用這一原理,可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發,而根據其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有,紫外光激發Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。寧波熒光鈣成像grain lens對于鈣離子成像來說,大多數情況下速度很重要。
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實時動態成像,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展起來的結合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發技術的一種新型非線性光學成像方法,采用長波激發,能對組織進行深層次成像。常用的比較好激發波長大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發色團對這個波段的光吸收率低,此外散射的激發光子不能激發樣品,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。
紫外光激發Ca2+熒光探針Fura-2和Indo-1都是紫外光激發的雙波長Ca2+熒光指示劑,也是目前較常用的比率型鈣離子熒光探針。與其他代的熒光指示劑相比,它們的熒光信號更強,對Ca2+的選擇性也更強。比率指示劑會在與Ca2+結合后會改變吸收/發射特性。以雙波長激發指示劑Fura-2為例。如圖2所示,低Ca2+濃度下,Fura-2在~380nm處激發,高Ca2+濃度下,在~340nm處激發。光譜由兩個峰組成:左側較短波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而增大,右側較長波長的吸收峰隨Ca2+濃度的增加而減小。通過340/380nm交替激發,獲取在510nm處對應的發射光熒光強度的比率,就可以對Ca2+濃度進行定量的測量。因為Fura-2結果準確,且不易被漂白,所以得到了普遍使用。可以對深部腦區、皮層區域等大部分腦區進行鈣成像使用鈣離子指示蛋白。
在生物有機體,鈣離子產生各種各樣的胞內信號,這些胞內信號幾乎在每種類型的細胞中都存在,且在很多功能方面有重要作用,例如對心肌細胞收縮的控制和從細胞增殖到細胞死亡整個細胞周期的調節等。在哺乳動物的神經系統中,鈣離子是一類重要的神經元胞內信號分子。在靜息狀態下,大部分神經元的胞內鈣離子濃度為50-100nM,而當神經元活動的時候,胞內鈣離子濃度能上升10-100倍,增加的鈣離子對于包含有神經遞質的突觸囊泡的胞吐釋放過程必不可少。也就是說神經元的活動與其內部的鈣離子濃度密切相關,神經元在放電的時候會爆發出一個短暫的鈣離子濃度高峰。神經元鈣成像(calciumimaging)技術的原理就是借助鈣離子濃度與神經元活動之間的嚴格對應關系,利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針(鈣離子指示劑,calciumindicator),將神經元當中的鈣離子濃度通過熒光強度表現出來,從而達到檢測神經元活動的目的。細胞對鈣離子有一套完備的監控系統以維持鈣的內穩態平衡。西安光遺傳鈣成像
神經元鈣成像的原理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出來。江蘇細胞鈣離子鈣成像大概費用
想要對鈣離子的動態變化進行有效的檢測,鈣離子指示劑的選擇顯得尤為重要。鈣離子熒光指示劑在未結合鈣離子前幾乎無熒光,與鈣離子結合后,熒光強度xianzhu增強。利用這一原理,可以通過指示劑的信號強弱來觀察細胞內鈣離子濃度水平的變化。根據激發光波長范圍,鈣離子指示劑可以分為可見光激發和紫外光激發,而根據其工作原理又可以分為比率和非比率型。常見的鈣離子指示劑有以下幾種:紫外光激發Ca2+熒光探針、可見光激發Ca2+熒光探針、轉基因Ca2+指示劑。江蘇細胞鈣離子鈣成像大概費用