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神经肌肉接点(NMJ)——肌肉样本组织染色与图像分析服务

Biospective通过多重免疫荧光技术及神经支配与去神经支配的图像分析,提供业界领先的神经肌肉接点染色方案。

Biospective为神经肌肉接头染色与分析提供哪些服务?

神经肌肉接头(NMJ)在多种神经系统及肌肉疾病中受到影响,包括:

对神经肌肉接头(NMJ)特征(如NMJ神经支配与NMJ神经脱失)进行定量分析,对于理解疾病进展及治疗干预反应至关重要,尤其 在ALS病理学及其他神经肌肉疾病模型的NMJ病理学研究中。Biospective团队已开发出针对 肌肉组织切片中NMJ的多重免疫荧光染色与定量图像分析的可靠方法 ,包括 针对ALS神经肌肉接头研究的 优化方案

Biospective公司神经肌肉接头(NMJ)染色与分析的流程是什么?

神经肌肉接头染色与分析流程

在Biospective,我们针对福尔马林固定肌肉中的神经肌肉接头(NMJ)染色与分析,实施了一套标准化、高度可重复的多步骤流程:

 

1. 组织切片

  • 肌肉组织经OCT包埋后冷冻,储存于-80°C环境
  • 采用专用微切片机生成高质量的固定冷冻组织切片
  • 切片 固定于高性能载 玻片,确保 染色过程中的 附着稳定性

2. 组织切片神经肌肉接头多重免疫荧光染色

  • 我们进行多重染色:
    • 突触前末梢(SV2A)
    • 运动终板(α-蝮蛇毒素)
    • 支配轴突(β-III-微管蛋白)
  • 染色采用 高通量自动化免疫组化/免疫荧光仪器 完成 ,确保结果一致性与可重复性

3. 切片扫描

  • 采用数字化切片扫描仪以超高空间分辨率对整张切片进行数字化处理
  • 所得图像 同时 用于 可视化分析与定量分析

4. 图像分割、神经肌肉接头定量分析及神经肌肉接头分析

  • 我们的成像科学家开发了先进的全自动分割方法,用于分析突触前末梢(SV2A)、运动终板(α-蝮蛇毒素)及支配轴突(β-III-微管蛋白)
  • 我们开发的神经肌肉接头分析工具可实现 高通量、低偏差 的神经肌肉接头 定量分析
  • 我们从分割图像中提取多种定量指标 ,用于表征 神经肌肉接头的形态学 特征与 功能状态

样本采集、制备与运输指南

我们提供全面支持以确保样本完整性与数据可靠性:

  • 样本采集:动物应使用冷磷酸缓冲液(PBS)和/或10%中性缓冲甲醛溶液进行灌注,并仔细取出肌肉组织。
  • 样本制备:肌肉 组织须用10%中性缓冲甲醛溶液短暂固定后快速冷冻。 
  • 样本运输: 必须 使用隔热容器以干冰 运输 样本, 避免反复冻融循环。

示意图展示 神经肌肉接头 (NMJ)的关键组成部分,包括 突触前 运动神经元末梢、突触后运动终板、末梢 施万细胞及 克拉诺细胞。缩写说明:神经肌肉接头(NMJ)、乙酰胆碱(ACh)、 乙酰胆碱受体(AChR)。

什么是神经肌肉接点(NMJ)?

神经肌肉接点(NMJ)是一种特殊突触,它使 运动神经元与骨骼肌纤维之间能够 进行信息传递,从而实现精确的肌肉收缩。 运动神经元末梢 接收到电信号时,会 释放 乙酰胆碱(ACh 该物质与 肌肉膜 运动终板 上的 受体结合 ,从而触发动作电位并 引发后续的 肌肉收缩。

 

为何要分析神经肌肉接点?

  • 病理早期病灶:在多种神经退行性疾病中,NMJ受损早于运动神经元丧失(即"回溯性死亡"过程)。
  • 定量读数:可在临床前模型中监测去神经支配、重塑及治疗反应。
  • 实验可及性:位于体表的解剖位置便于开展高强度成像与分析,实现突触完整性的高分辨率评估。

本视频概述了我们的神经肌肉接头(NMJ)染色与分析技术,并通过ALS小鼠模型中NMJ去神经支配的实例,展示了如何运用我们的服务在临床前研究中测量神经退行性变、监测疾病进展并评估潜在疗法。

神经肌肉接头分析在动物模型中的价值何在?

神经肌肉接点(NMJ)对多种神经肌肉疾病中的神经支配变化、形态改变及退化具有高度敏感性。在动物模型中进行NMJ分析,使研究人员能够监测疾病进展,并在临床前研究中评估实验性治疗药物的疗效。

依托经验证的成像平台、科学专长及丰富经验,我们能在多种模型和物种中提供可靠且可重复的神经肌肉接头定量分析。本文重点展示我们常用于测试新型治疗干预措施的ALS小鼠模型中神经肌肉接头的改变。

肌萎缩性侧索硬化症(ALS)模型与ALS 神经肌肉接头病理学

理想的ALS(或运动神经元疾病[MND])动物模型应具备以下关键特征:

  • 症状与人类ALS/MND高度相似,包括运动功能缺损及神经肌肉接头易损性
  • 疾病进程呈进行性发展,便于开展纵向病理学研究
  • 具备疾病修饰性,可实施改变病程进展的干预措施
  • 可获得适龄动物用于临床前研究
  • 动物间变异性低,确保不同组别间结果可重复

TDP-43ΔNLS(rNLS8)模型

TDP-43ΔNLS (rNLS8) 模型小鼠 符合 上述标准 使其成为ALS药物研发的理想系统。该模型表达具有缺陷性核定位信号(NLS)的人源TDP-43蛋白,该缺陷阻碍核输入过程,导致 TDP -43在神经元 胞质持续积累 。 随着时间推移,这种 定位异常的 蛋白质会形成 磷酸化TDP-43聚集物,重现 了ALS患者体内观察到的关键病理特征

 

在Biospective公司,我们同时应用原始版与改良版的rNLS8 TDP-43蛋白病ALS小鼠模型:

  • 原始小鼠模型("Off Dox"):数周内快速疾病进展
  • Biospective小鼠模型("低多西环素"):数月内缓慢渐进性疾病发展

两种模型均呈现渐进性病理变化,包括:

更多信息请参阅我们的资源:

在TDP-43ΔNLS(rNLS8)ALS小鼠模型中,神经肌肉接头(NMJ)如何受到影响?

Biospective的研究科学家对TDP-43转基因小鼠模型中的神经肌肉接头完整性及去神经支配现象进行了严格评估。该研究在模型诱导后第8周,将tTA对照组小鼠与"低多柔比星"rNLS8小鼠进行了对比分析。

我们的研究表明:

  • SV2A/α-蝮蛇毒素共定位显著减少,表明神经肌肉接头去神经支配
  • 轴突投射总量减少
  • 突触前结构简化,反映出类似ALS的突触病理

这些发现突显了神经肌肉接头处突触功能的渐进性失调,并支持将该小鼠模型用于针对ALS中神经肌肉接头保护疗法的临床前评估。

在下方的"图像交互"中,您可查看我们对神经肌肉接头(NMJ)的分析结果,包括 Biospective公司"低多柔比星"TDP-43ΔNLS(rNLS8)小鼠模型与对照组小鼠肌肉组织的高分辨率多重免疫荧光切片。

使用鼠标左键可在图像中平移通过 鼠标/触控板(上/下滚动)或左上角的+/-按钮可进行缩放。 右上角控制面板 支持切换通道显示(开启/关闭)、更改颜色及调整图像设置。

建议使用 全屏模式以获得 最佳交互体验。

TDP-43ΔNLS(rNLS8)ALS小鼠模型中的神经肌肉接点(NMJ)去神经支配

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作者: Pasquale Esposito, Robin Guay-Lord, Lionel Breuillaud, Kristina DeDuck, 以及 Barry J. Bedell

肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种进行性神经退行性疾病,其特征为运动神经元退化,导致肌肉无力、瘫痪,最终引发呼吸衰竭。在疾病早期阶段,神经肌肉接点(NMJs)——即运动神经元与骨骼肌之间的突触连接——会发生结构和功能改变,这些改变先于明显的神经元丧失出现,据推测反映了"回溯性死亡"过程和进行性去神经支配。

Biospective公司开发了基于成熟TDP-43NLS(rNLS8)小鼠模型的低剂量四环素("Low Dox")版本,可实现TDP-43病理及早期NMJ损伤的可控渐进诱导。该模型具有以下特点:

  • rNLS8小鼠在神经丝重链(NEFH)启动子多西环素调控下表达人源TDP-43ΔNLS蛋白

  • 低剂量多西环素方案可诱导TDP-43蛋白在数周至数月内逐渐发生定位异常与聚集(包括磷酸化胞质内含体),模拟神经肌肉接头(NMJ)的进行性病理变化

  • 早期NMJ病理特征与人类肌萎缩侧索硬化症(ALS)中假设的突触初始脆弱性相吻合

本交互式演示重点展示了低剂量多柔比星rNLS8模型中神经肌肉接头(NMJ)的结构改变,包括:

  • 突触前末梢减少

  • 突触对齐丧失

  • 轴突树状突分支简化

rNLS8小鼠是一种双基因、四环素调节模型,通过将tetO-hTDP-43ΔNLS响应者品系与NEFH-tTA驱动品系杂交获得,其中仅携带tTA的同窝对照组作为对照。本研究中,从N=13只低剂量四环素处理的rNLS8小鼠和N=13只tTA对照小鼠中,取40微米厚的固定冷冻腓肠肌组织切片,对突触前(SV2A, βIII-tubulin)和突触后(α-蝮蛇毒素)神经肌肉接头(NMJ)组分进行标记,并用DAPI对细胞核进行反染。该多重免疫荧光技术实现了对去神经支配、突触对齐及轴突树突分支的定量与空间分析,捕捉到运动神经元丧失前发生的细微神经肌肉接头变化。

要浏览这个图片故事,您可以使用箭头和/或本面板右上角的目录图标。

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您还可随时在右侧图像查看器中与显微图像进行交互,以进一步探索这些高分辨率数据。

小鼠腓肠肌神经肌肉接头结构概述

这张高分辨率显微图像显示了小鼠腓肠肌40微米厚组织切片中,突触后乙酰胆碱受体(AChRs)经α-蝮蛇毒素(α-BTX)标记后的形态。图像突显了神经肌肉接头(NMJs)在肌纤维中的分布,每个运动终板均呈现为致密的α-BTX-阳性区域。

通过PERMITS™定量分析技术,我们测定了腓肠肌中α-BTX-的分布密度。下图显示rNLS8 Low Dox小鼠与tTA对照组小鼠间无显著差异,表明在该疾病进展阶段,神经肌肉接头的整体密度与空间组织结构均得以维持。

一张显示低剂量多柔比星组与对照组小鼠α-蝮蛇毒素染色密度差异的图表

α-BTX 信号密度:tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠比较;均值±标准误。两组间无显著差异。

突触前与突触后神经肌肉接头组分的多重标记

这张多重免疫荧光(mIF)图像显示了tTA对照小鼠中的α-BTX(突触后乙酰胆碱受体)、SV2A(突触前囊泡)和βIII-微管蛋白(轴突投射)。在tTA对照组中,强烈的SV2A-α-BTX共定位(呈黄色)表明神经支配完整且突触排列正常。在低剂量多西环素rNLS8小鼠中,α-BTX阳性终板处SV2A信号减弱或缺失,表明存在去神经支配现象。βIII-微管蛋白标记显示神经肌肉接头处轴突信号减弱,反映接头处轴突完整性早期受损。

通过PERMITS™定量分析技术,我们同时测定了SV2Aα-BTX的重叠程度及突触前分支复杂度。下图显示:与tTA对照组相比,低剂量Dox小鼠的突触前分支复杂度显著降低,且α-BTX与SV2A的重叠程度下降,反映出突触完整性受损及进行性去神经化。

一张显示低剂量多柔比星组与对照组小鼠神经肌肉接头支配差异的图表

tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠中SV2A/α-BTX重叠率(%);均值±标准误,t检验,**** p < 0.0001。

一张显示低剂量多柔比星组小鼠与对照组小鼠突触前分支复杂度差异的图表

突触前分支复杂性在tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠中的比较;均值±标准误,t检验,**** p < 0.0001。

神经肌肉接头(NMJ)的分类基于SV2A信号与α-BTX标记重叠的百分比进行,这些分类可直接在显微镜图像中以彩色方框形式呈现。完全去神经支配的NMJ定义为SV2A/α-BTX重叠率为0-20%,表明突触前接触极少或缺失。部分支配神经接点的定义为20-80%重叠率,反映前突触覆盖减少或不完整。完全支配神经接点则归类为80-100%重叠率,代表完整的突触对齐与保存的前突触连接性。部分支配的神经肌肉接头被定义为重叠率在20%-80%之间,反映出前突触覆盖减少或不完整。完全支配的神经肌肉接头则被归类为重叠率80%-100%,代表完整的突触对齐和保存的前突触连接性。

tTA小鼠腓肠肌中完全神经支配的神经肌肉接头

这张高倍显微镜图像展示了tTA对照小鼠的神经肌肉接头(NMJ)。其中可见完全神经支配的NMJ,α-BTXSV2A信号呈现精确的空间重叠(黄色),表明突触覆盖完整且神经递质传递结构完好。

通过PERMITS™分析,我们量化了完全神经支配的NMJ密度。下图显示,与tTA对照组相比,低剂量多柔比星(Low Dox)小鼠的完全神经支配NMJ数量显著减少。

一张图表显示了低剂量多柔比星组与对照组小鼠之间完全受神经支配的运动终板差异

与低剂量Dox rNLS8小鼠相比,tTA小鼠(对照组)完全神经支配的NMJ密度(定义为α-BTXSV2A之间80–100%的重叠率);均值±标准误,t检验,**** p<0.0001。

低剂量多柔比星rNLS8小鼠腓肠肌中的去神经支配神经肌肉接点

这张高倍显微镜图像显示了低剂量多柔比星rNLS8小鼠中去神经支配的神经肌肉接头(NMJ)。突触后乙酰胆碱受体簇(α-BTX)仍清晰可见,但突触前末梢(SV2A)显著减少或缺失,表明神经肌肉接头存在部分和/或完全去神经支配。

通过PERMITS™分析进行定量测量,以检测部分神经支配和完全去神经支配的NMJ密度。下图显示,与tTA对照组相比,低多柔比星小鼠呈现显著更多的部分神经支配和完全去神经支配的NMJ。

一张图表显示了低剂量多柔比星组与对照组小鼠之间完全去神经支配的运动终板差异

完全去神经支配的肌节支点(定义为α-BTXSV2A抗体染色重叠率为0–20%)密度:tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠比较;均值±标准误,t检验,**** p<0.0001。

一张图表显示了低剂量多柔比星组小鼠与对照组小鼠之间部分神经支配的运动终板差异。

部分传导神经肌肉接头(定义为α-BTXSV2A抗体染色重叠率达20%-80%)密度:tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠比较;均值±标准误,t检验,** p<0.01。

低剂量多柔比星rNLS8小鼠腓肠肌轴突密度降低

这张显微图像显示,在低剂量多柔比星(Low Dox)rNLS8小鼠中,运动轴突密度降低,这是远端轴突病理在明显去神经化前的早期征兆。βIII-微管蛋白SV2A标记显示,与对照组相比,投射至突触后终板的轴突分支减少,突触前网络碎裂,末梢缩短。

通过PERMITS™分析对总轴突投射进行定量。下图显示低剂量多柔比星小鼠的轴突投射数量显著少于tTA对照组。

一张显示低剂量多柔比星组与对照组小鼠总轴突投射差异的图表

tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠的总轴突投射比较;均值±标准误,t检验,**** p<0.0001。

低剂量多柔比星小鼠与tTA对照组小鼠间检测神经肌肉接头结构变化的样本量估算

下表总结了我们为检测tTA对照组与低剂量多柔比星组小鼠在SV2Aα-BTX重叠、突触前分支复杂度及总轴突投射方面的变化所估算的样本量。样本量基于两组各13只小鼠的观察效应变化及标准差进行估算。当SV2Aα-BTX重叠率的组间差异达到25%时,估计每组少于15只小鼠即可检测到统计学显著性差异;若组间差异分别为33%和50%,则估计每组分别少于10只和小于5只小鼠即可实现检测。 

样本量估计表

样本量估计(每组小鼠数量)用于检测tTA小鼠(对照组)与低剂量Dox rNLS8小鼠之间在SV2Aα-BTX重叠、突触前分支复杂度及总轴突投射量方面的统计学显著差异。绿色阴影表示需1-15只小鼠/组,浅绿色阴影表示需15-30只小鼠/组,黄色阴影表示需30-45只小鼠/组方可检测到组间差异。

TDP-43核孔定位信号肽模型中神经肌肉接头结构与功能的多模态评估

除本文重点阐述的运动终板神经支配及结构变化外,我们还通过非侵入性纵向活体CT成像量化了肌肉萎缩程度,借助肌电图评估了肌肉电生理学特征(测量复合动作电位振幅与潜伏期),并通过握力测试评估了肌肉无力程度。这些指标均反映了人类肌萎缩侧索硬化症(ALS)的临床相关特征。

一张图表显示了在模型诱导后10周内,低剂量多柔比星小鼠与对照组小鼠的肌肉体积变化情况。

与对照组小鼠相比,低剂量多柔比星小鼠在模型诱导后10周内后肢肌肉体积的变化;均值±标准误。

一张图表显示了模型诱导后第10周低剂量多柔比星小鼠中CMAP最大振幅的差异

低剂量多柔比星小鼠在基线期(模型诱导前)及模型诱导后10周测得的复合肌动作电位(CMAP)最大振幅;均值±标准误,t检验,**** p < 0.0001

一张图表显示了模型诱导后第10周低剂量多柔比星小鼠中CMAP最大振幅的差异

低剂量多柔比星小鼠在基线期(模型诱导前)及模型诱导后10周测得的复合肌动作电位(CMAP)最大振幅;均值±标准误,t检验,**** p < 0.0001

一张显示低剂量多西他赛组与对照组小鼠握力差异的图表

低剂量多西他赛组小鼠诱导后第8周平均握力与对照组比较;均值±标准误,t检验,**** p < 0.0001。

摘要

这种多西环素调控的TDP-43小鼠模型(rNLS8)再现了早期肌萎缩侧索硬化症病理的关键特征,包括进行性神经肌肉接头破坏——表现为部分及完全性去神经支配,以及神经肌肉接头部位轴突投射减少,这些病变发生于明显运动神经元丧失之前。

Biospective公司的低剂量多西环素方案可在数周内诱导TDP-43蛋白逐渐发生定位异常及胞质聚集,相较于tTA对照组,该模型可测得突触前分支与神经肌肉接点支配程度的显著下降。

结合自动化组织染色与高通量成像分析技术,该可诱导rNLS8 TDP-43ΔNLS模型可实现对神经肌肉接点及轴突病理的精准定量评估,成为针对ALS早期突触缺陷疗法的理想临床前评估平台。

请随意在查看器中进一步探索显微镜图像。

若您有意了解该ALS小鼠模型及其特性分析,以及我们的神经肌肉接头(NMJ)分析方法,我们非常乐意与您探讨。欢迎随时联系我们

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控制面板
Section: tTA Control
分段
频道

图像交互界面展示神经肌肉接头分析结果,呈现Biospective公司"低多柔比星"TDP-43ΔNLS(rNLS8)小鼠模型的高分辨率多重免疫荧光肌肉切片,并与对照组织并列呈现。

自动化如何提升研究成效?

我们采用 自动化神经肌肉接头染色与分析技术 ,结合先进 的高通量成像和定量平台。该方法确保 在多份样本和实验条件下,对神经肌肉接头结构与完整性进行精准 且可重复的评估

神经肌肉接头(NMJ)手动与自动化染色及分析对比

特征

手动

自动化

染色一致性

抗体孵育时间不稳定且试剂分布不均

精确控制时间、温度和试剂应用

通量与效率

耗时且分析的载玻片数量有限

高通量染色、成像与数据处理

可重复性

操作者依赖性导致的染色与分析变异性

标准化流程与算法驱动的NMJ定量分析

数据准确性与
分析深度

主观性神经肌肉接头评估;定量精度有限

自动化分割定位与形态学分析

形态学特征分析

手动测量神经肌肉接头尺寸、形状及复杂度

自动提取神经肌肉接头面积、周长、分支及复杂度指标

空间映射

仅限于选定感兴趣区域(ROIs)

神经肌肉接头分布与突触覆盖的全切片映射

本表从关键指标(包括染色一致性、吞吐量与效率、可重复性、数据准确性与分析深度、形态学特征分析及空间映射)对比了神经肌肉接头(NMJ)的手动与自动化染色及分析方法。

神经肌肉接头肌肉图像的拼贴布局

采用Biospective公司开发的自动化染色与图像分析流程处理后,小鼠肌肉神经肌肉接头(NMJ)的示例图像。

如需讨论您的研究需求或获取神经肌肉接头(NMJ)染色与定量服务的报价,请联系我们。

常见问题解答

什么是 神经肌肉接头?


哪些疾病和病症会影响 神经肌肉接头?


神经退行性疾病如何影响神经肌肉接头


如何 研究神经肌肉 接头形态


我们能否对神经肌肉接头进行纵向研究


研究神经肌肉接头相关疾病的互补性 生物标志物 有哪些


参考文献


关键词


相关内容

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