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Method Article
Eine Methode zur Mikrodissektion des Eileiters der Maus, die die Sammlung der einzelnen Segmente unter Beibehaltung der RNA-Integrität ermöglicht, wird vorgestellt. Darüber hinaus wird ein nicht-enzymatisches oviduktales Zelldissoziationsverfahren beschrieben. Die Methoden eignen sich für die anschließende Gen- und Proteinanalyse der funktionell unterschiedlichen Eileitersegmente und dissoziierten Eileiterzellen.
Mausmodellsysteme sind aufgrund ihrer genetischen Manipulierbarkeit und der geringen Kosten experimenteller Behandlungen unübertroffen für die Analyse von Krankheitsprozessen. Aufgrund ihrer geringen Körpergröße haben sich jedoch einige Strukturen, wie der Eileiter mit einem Durchmesser von 200-400 μm, als relativ schwierig erwiesen, außer immunhistochemisch zu untersuchen. In jüngster Zeit haben immunhistochemische Studien komplexere Unterschiede in den Eileitersegmenten aufgedeckt als bisher angenommen; So wird der Eileiter in vier funktionelle Segmente mit unterschiedlichen Verhältnissen von sieben verschiedenen Epithelzelltypen unterteilt. Die unterschiedlichen embryologischen Ursprünge und Verhältnisse der epithelialen Zelltypen machen die vier funktionellen Regionen wahrscheinlich unterschiedlich anfällig für Krankheiten. Zum Beispiel entstehen Vorläuferläsionen zu serösen intraepithelialen Karzinomen aus dem Infundibulum in Mausmodellen und aus der entsprechenden Fimbrialregion im menschlichen Eileiter. Das hier beschriebene Protokoll beschreibt eine Methode zur Mikrodissektion, um den Eileiter so zu unterteilen, dass eine ausreichende Menge und Reinheit der RNA entsteht, die für die nachgeschaltete Analyse wie die reverse transkriptionsquantitative PCR (RT-qPCR) und die RNA-Sequenzierung (RNAseq) erforderlich ist. Ebenfalls beschrieben ist eine meist nicht-enzymatische Gewebedissoziationsmethode, die für die Durchflusszytometrie oder die Einzelzell-RNAseq-Analyse von vollständig differenzierten Eileiterzellen geeignet ist. Die beschriebenen Methoden werden die weitere Forschung unter Verwendung des moinen Eileiters auf dem Gebiet der Fortpflanzung, Fruchtbarkeit, Krebs und Immunologie erleichtern.
Der eiförmige Eileiter ähnelt in Funktion und Morphologie dem menschlichen Eileiter1. Beide bestehen aus einem pseudostratifizierten Flimmerepithel, das aus zwei historisch beschriebenen epithelialen Residentzellen besteht: Flimmerzellen und sekretorischen Zellen1,2. Das Eileiter hat drei klassisch anerkannte Segmente: das Infundibulum, die Ampulle und den Isthmus. In einer aktuellen Studie haben Harwalkar et al. 3 untersuchte die Eileitermorphologie und Genexpression, was zur Erweiterung der Kategorisierung von residenten Epithelzellen auf sieben verschiedene Populationen führte. Darüber hinaus etablierten sie die Ampullar-Isthmus-Verbindung als eigenständiges Segment des Eileiters3. Das hierin beschriebene Verfahren, das sich auf das Infundibulum, die Ampulle und den Isthmus konzentriert, könnte leicht erweitert werden, um auch die ampullär-isthmische Verbindung einzubeziehen2,3. Die infundibuläre Region enthält das Ostium oder die Öffnung des Eileiters und umfasst die Fimbriumregion sowie den proximalen Stiel. Wenn Sie sich in Richtung Gebärmutter bewegen, ist als nächstes die Ampulle und dann der Isthmus. Bewimmerte Zellen sind am prominentesten im distalen Ende der Region, proximal zum Eierstock oder infundibulum, während sekretorische Zellen am prominentesten im proximalen Ende oder Isthmussegment sind1. Im Gegensatz zum menschlichen Eileiter ist der eiförmige Eileiter eine gewundene Struktur, die von der Mesosalpinx, einer Erweiterung des breiten Ligamentiotoneums, getragen wird1,4. Darüber hinaus ist das Eileiter der Maus in einem Bursalsack eingeschlossen, der die Wahrscheinlichkeit eines Eizelltransfers in das Eileiter4 erhöht. Die Ampulle wird als Ort der Befruchtung identifiziert, von dem aus sich entwickelnde Embryonen in den Isthmus gelangen, bevor sie in die Gebärmutter gelangen5. Tubensegmente haben einen Durchmesser von 200-400 μm und die längeren Ampull- und Isthmusregionen sind etwa 0,5-1,0 cm lang4. Die Eileiterdehnungen während des Östruszyklus und die Ampulle und das Infundibulum sind dehnungsfähiger als der Isthmus1.
Überproliferation von Zellen, insbesondere sekretorischen Zellen, charakterisieren Vorläuferläsionen zu serösen Tumoren in der Beckenhöhle6. Diese serösen intraepithelialen Läsionen entstehen im Eileiterepithel ausschließlich in der Fimbrienregion; Es ist nicht bekannt, warum die Läsionsbildung auf diese Region beschränkt ist, in der normalerweise der vorherrschende Zelltyp bewimpert und nicht sekretorisch ist2,7,8. Die Regionalität in Bezug auf die normale physiologische Funktion sowie das erhöhte Interesse am eiduktalen Ursprung von Eierstockkrebs9,10,11,12,13 unterstreichen die Bedeutung einer separaten Bewertung der Eileitersegmente.
Die hier beschriebene Methode beschreibt die Erfassung separater Eileitersegmente für nachfolgende nachgeschaltete Analysen der segmentspezifischen Genexpression und Funktion dissoziierter Zellen. Traditionell werden viele Gewebe für die Extraktion ganzer RNA entweder nach der Phenol: Chloroform-Methode oder einer vollständigen Extraktionsmethode auf der Säule verarbeitet. Wir fanden jedoch heraus, dass die RNA-Qualität erhalten blieb, während mit der beschriebenen Kombinationsmethode eine ausreichende Ausbeute erzielt wurde. Mit dieser Methode können sehr kleine funktionelle Segmente des Eileiters für nachgeschaltete Analysen verarbeitet werden, anstatt den Eileiter als Ganzes zu untersuchen, was die für die verschiedenen Segmente repräsentativen Ergebnisse maskieren kann14.
Dissoziierte murine Eileiterzellen wurden selten durch Durchflusszytometrie untersucht, höchstwahrscheinlich aufgrund der begrenzenden Zellausbeute aus diesem Gewebe. Ein Ansatz zur Überwindung dieses Problems bestand darin, Zellen zu dissoziieren, sie in Kultur zu züchten und dann die Redifferenzierung in vitro zu stimulieren, um geeignete Zellzahlen für die nachgeschaltete Zellanalyse zu erhalten15,16,17,18. Eine Einschränkung dieses Ansatzes ist die Zeit ex vivo und die veränderte Mikroumgebung in Kultur, die beide wahrscheinlich die Genexpression verändern. Es wird auch angenommen, dass die morphologische Redifferenzierung die gleiche transkriptionelle und proteomische Signatur aufweist wie das intakte Tier. Die derzeitige Dissoziationsmethode wurde entwickelt, um die höchste Anzahl von Epithelzellen in einer heterogenen eiduktalen Zellpopulation zu erreichen und gleichzeitig die Differenzierung einzelner Zellen beizubehalten. Darüber hinaus begrenzt der meist nicht-enzymatische Ansatz wahrscheinlich den Verlust von Zelloberflächenproteinen.
Alle Tierhandhabungen und -verfahren wurden vom institutionellen Tierpflege- und Verwendungsausschuss der University of California, Riverside, genehmigt und entsprachen den Richtlinien der American Association for Laboratory Animal Care, des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten und der National Institutes of Health. Die beschriebene Methode verwendete C57BL/6 erwachsene, weibliche Mäuse. Alle Tiere wurden vor der Gewebeentnahme durch Enthauptung eingeschläfert.
HINWEIS: Eine Übersicht über das Protokoll, das einen blauen Farbstoff verwendet, um das effiziente Dissezieren und Abwickeln des Eileiters zu unterstützen, ist in der ersten Abbildung dargestellt (Abbildung 1).
Abbildung 1: Überblick über die Mikrodissektionsmethode. (A) Das linke Feld zeigt die intakte Struktur, aus der der größte Teil des ovariellen Fettpolsters und die Reste des Bindegewebes, die den Eileiter umgeben, entfernt wurden. Danach hilft die Zugabe von Toluidinblau, die Spulen des Eileiters (mittlere Platte) zu unterscheiden. Das rechte Feld zeigt Strukturen nach der Entfernung des Eierstocks. (B) Ein abgewickelter Eileiter mit internen Drehungen zur Bestimmung, wo jedes Segment beginnt und endet. (C) Karikatur der verwendeten Segmentierung (nicht maßstabsgetreu gezeichnet). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
1. Vorbereitung der Dissektionsfläche
2. Makrodissektion des Eierstocks, des Eileiters und der Gebärmutter
Abbildung 2: Makrodissektion des Eierstocks und der Dissektionsaufbau. Der Eileiter befindet sich dorsal in der Beckenhöhle an der Basis der Niere innerhalb des Eierstockfettpolsters (B). Lokalisieren Sie die Uterusbifurkation in der Beckenhöhle (C) und folgen Sie dem lateralen Uterushorn, um das Uterus-Eileiter-Ovarial-Kontinuum (B) zu lokalisieren. Entfernen Sie diese Strukturen, indem Sie ein Uterushorn durchschneiden und grob sezieren. Auf die Sezierplattform (A) legen und den Uterusanteil mit einer Nadel (A und D) auf Zahnwachs befestigen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
HINWEIS: Lassen Sie genügend Uterushorn intakt und am Eileiter befestigt, um eine Befestigung an der Sezierplattform zu ermöglichen (Abbildung 2D).
Abbildung 3: Schritt für Schritt Eileiter-Mikrodissektion. Nach der Entfernung von Restfett und Bindegewebe (A, B) toluidinblau in das Gewebe (C) geben und dann wegwaschen, um die Visualisierung und anschließende Entfernung des Eierstocks und das Abwickeln der Röhre (D-H) zu erleichtern. Das Infundibulum befindet sich neben dem proximalen Isthmus und der Uterus-Tubal-Verbindung (UTJ). Ziehen Sie das distale Ende leicht, während Sie an der Mesosalpinx schneiden, um die endogenen Windungen des Eileiters (H) abzuwickeln und zu enthüllen, um sich für eine geeignete Segmentierung zu orientieren. Abbildung A-C Maßstabsbalken = 500 μm, D-H Maßstabsbalken = 400 μm (I) Karikatur der verschiedenen Segmente (nicht maßstabsgetreu gezeichnet). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
3. Mikrodissektion und Segmentierung des Eileiters
4. Eileiterdissoziation
Abbildung 4: Eileiterzelldissoziation, Teil 1. Cartoon, der zeigt, wie man das distale Epithel für eine optimale Zelldissoziation freilegt (A) und ein Bild, das den einfachsten Weg zeigt, das 1 mm2-Netz (B) zu verwenden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
5. RNA-Extraktion von Eileitersegmenten
Das beschriebene Dissoziationsprotokoll ergibt 100.000-120.000 Zellen pro Maus mit Pooling beider Eileiter. Die Methode ist schonend genug, um mehrgliedrige Zellränder intakt zu lassen, was eine Unterscheidung zwischen multi-ciliarierten Zellen und sekretorischen Zellen ermöglicht und überprüft, ob die Verdauungsmethode sanft genug ist, um eine Dedifferenzierung zu verhindern. Repräsentative Immunfluoreszenzbilder in Abbildung 5 zeigen kleinzellige Klumpen nach Schritt 4.2.1, fixiert f?...
Die drei Segmente des Eileiters sind histologisch, morphologisch und funktionell unterscheidbar1,2,3. Das Epithel variiert stark von einem Ende des Eileiters zum anderen. Bewimperte Zellen dominieren am fimbrialen/infundibulären Ende, während sekretorische Zellen in der isthmischen Region dominieren1. Während dieser Gesamtgradient seit einiger Zeit erkannt wurde, haben neuere Arbeiten mehr Unterschiede...
Die Autoren haben nichts preiszugeben.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch einen DoD Breakthrough Award an AMW (BCRP W81XWH-14-1-0425) unterstützt. KCR wurde teilweise durch intramurale Stipendien unterstützt: das Pease Cancer Pre-Doctoral Fellowship und das Mary Galvin Burden Pre-Doctoral Fellowship in Biomedical Sciences und die University of California, Riverside, intramurale Auszeichnungen: den Graduate Council Fellowship Committee Dissertation Research Grant und den Graduate Division Dissertation Year Program Award. Die Autoren danken Gillian M. Wright und Alyssa M. Kumari für die Unterstützung bei der frühzeitigen Fehlerbehebung dieser Methode.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5 mm Stainless steel bead mix | Next Advance | SSB05 | Mix 1:1 with 1.4 mm SSB14B, sterilized |
1.4 mm Stainless steel bead mix | Next Advance | SSB14B | Mix 1:1 with 0.5 mm SSB05, sterilized |
1X Dulbecco's Phosphate Buffered Saline A, pH 7.4 (DPBS) | Gibco | 21600-010 | Cold, sterile |
25G needle | BD | 305122 | |
60 mm sterile petri dishes | Corning | 430166 | |
70 μm cell meshes | Fisherbrand | 22-636-548 | |
Agilent Eukaryote Total RNA 6000 Pico Chip kit | Agilent 2100 Bioanalyzer | 5067-1513 | |
Bead Bullet Blender Tissue Homogenizer | Next Advance | BBY24M | |
Bioanlyzer | Agilent 2100 Bioanalyzer | ||
Bovine serum albumin | Sigma Aldrich | A7906 | |
Cold plate/pack/surface of choice | N/A | N/A | Kept at -20C for dissection |
Dental wax | Polysciences Inc. | 403 | |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM)/ Ham’s F12 | Corning | 10-090-CV | Prepare dissection medium: DMEM/ Ham’s F12, 10% FBS, 25 mM Hepes, 1% Pen-Strep |
Fetal Bovine Serum | Corning | 35-015CV | |
Fine point forceps of choice | N/A | N/A | |
Glycine | Sigma Aldrich | G712b | Immunocytochemical validation images |
Goat anti-mouse IgG Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-21422 | Immunocytochemical validation images |
Goat anti-rabbit IgG Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11001 | Immunocytochemical validation images |
Hepes | Sigma Aldrich | H-3784 | |
Hoescht 33342 | Cell Signaling Technologies | 4082S | Immunocytochemical validation images |
Inverted compound microscope | Keyence BZ-X700 | ||
Mouse anti-mouse Occludin | Invitrogen | 33-1500 | Immunocytochemical validation images |
Non-enzymatic dissociation buffer | N/A | 5 mM EDTA, 1 g/L glucose, 0.4% BSA, 1X DPBS | |
Nylon macro-mesh 1 mm x 1 mm | Thomas Scientific | 1210U04 | |
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | P-6148 | Immunocytochemical validation images |
Pen-Strep | MP Biomedicals | 10220-718 | |
Prolong Gold Antifade Reagent | Cell Signaling Technologies | 9071S | Immunocytochemical validation images: antifade mounting medium |
Pronase | Sigma Aldrich | 10165921001 | Prepare pronase digestion medium: 0.15% Pronase in DMEM/Ham's F12, sterile |
Propidium Iodide | Roche | 11 348 639 001 | Viability validation images |
Rabbit anti-mouse Acetylated-Tubulin | Abcam | ab179484 | Immunocytochemical validation images |
RBC lysis buffer | BD Biosciences | 555899 | |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74134 | Utilized for on-column purification in text. |
Spring form microdissection scissors | Roboz Surgical | RS-5610 | |
Sterile 3 mL bulb pipettors | Globe Scientific | 137135 | |
Toluidine blue | Alfa Aesar | J66015 | Prepare toluidine blue solution: 1% in 1X DPBS, sterile |
Tris-Buffered Saline-Tween (TBST) | N/A | N/A | Immunocytochemical validation images; 0.1 N NaCl, 10 mM Tris-Cl pH 7.5, 1% Tween 20 |
Triton-X-100 | Mallinckrodt Inc. | 3555 | Immunocytochemical validation images |
Trizol RNA Extraction Reagent | Invitrogen | 15596026 | Referred to as RNA extraction reagent. Nucelase-free water, chloroform and isoproponal are required in supplement of performing Trizol extraction per manufacturer's guidelines |
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