Un método Aclaración Nueva visualizar biliar Degeneración Durante Hígado metamorfosis en la lamprea de mar ( Petromyzon marinus)

Resumen

Lamprea de mar pierde la vesícula biliar y los conductos biliares durante la metamorfosis, un proceso similar a la atresia biliar humano. Un nuevo método de fijación y aclaración (CLARITY) se modificó para visualizar todo el árbol biliar mediante microscopía confocal de barrido láser. Este método proporciona una poderosa herramienta para estudiar la degeneración biliar.

Resumen

La atresia biliar es una rara enfermedad de la infancia, con un estimado de 1 en 15.000 de frecuencia en el sureste de los Estados Unidos, pero más común en los países del este de Asia, con una frecuencia reportada de 1 en 5000 en Taiwán. Aunque se sabe mucho sobre la gestión de la atresia biliar, su patogenia sigue siendo difícil de alcanzar. La lamprea marina (Petromyzon marinus) ofrece una oportunidad única para examinar el mecanismo y la progresión de la degeneración biliar. Lamprea de mar se desarrollan a través de tres etapas de la vida distintas: larva, parasitarias y adultos. Durante la transición de larvas a juveniles parasitaria, la lamprea de mar sufren metamorfosis con dramática reorganización y remodelación en la morfología externa y los órganos internos. En el hígado, todo el sistema se pierde biliar, incluyendo la vesícula biliar y el árbol biliar. Un nuevo método desarrollado la llamada "CLARIDAD" se modificó para aclarar todo el hígado y el cruce con el intestino en metamórfica lamprea de mar. Laproceso de degeneración biliar fue visualizado y discernido durante la lamprea de mar metamorfosis mediante el uso de microscopía confocal de barrido láser. Este método proporciona una poderosa herramienta para estudiar la atresia biliar en un modelo animal único.

Introducción

Lamprea de mar desarrollarse a través de tres etapas de la vida distinta ^1,2. Lamprea marina larvas (L) pasan la mayor parte de tiempo en madrigueras como filtradores bentónicos. Después de pasar por siete etapas metamórficas de cambios drásticos en la morfología externa y la reorganización de los órganos internos ^3, a los juveniles (JV) entran en una etapa parasitaria durante el cual se alimentan de sangre y fluidos de los tejidos del pez hospedador, el aumento de la masa corporal de más de 100 veces . 1.0 del a 1,5 años que se alimentan de los peces de acogida en el mar o grandes lagos, los adultos dejan de alimentación durante el comienzo de la primavera y migran hacia los ríos para desovar y luego mueren ^1,2.

Durante la metamorfosis, el hígado lamprea de mar pierde la vesícula biliar y el árbol biliar, un fenotipo mutante evolutivo que imita la enfermedad infante humano atresia biliar. Atresia biliar infantil es una enfermedad hepática pediátrica rara con complicaciones médicas graves ^4,5,6,7, 8.9.10, sin embargo, la patogenia y etiología de la atresia biliar son en gran parte desconocidos ^4. Los pacientes con atresia biliar mueren dentro de los dos años después del nacimiento a menos que la intervención quirúrgica (procedimiento de Kasai) se lleva a cabo ^5. Posteriormente, estos pacientes requieren un amplio manejo clínico y, a menudo el trasplante hepático ^6. Se han propuesto muchas teorías sobre la etiopatogenia atresia biliar, como la infección viral, malformación congénita, enfermedad autoinmune, y el insulto tóxico. Sin embargo, la contribución de cada uno para el desarrollo de la atresia biliar no son concluyentes ^7,8,9,10.

A diferencia de los niños que sufren atresia biliar patológica, la lamprea de mar se someten desarrollo programado atresia biliar sin una amplia necroinflamación, fibrosis o cirrosis ^10. Los animales pueden sufrir colestasis transitoria durante este proceso ^10, pero adaptarse a este trastorno del desarrolloa través de la síntesis de novo y de la secreción de sales biliares en el intestino después de la atresia biliar desarrollo, además de los mecanismos conocidos, tales como la reducción de la síntesis de sales biliares en el hígado ^11. Este proceso de desarrollo de la lamprea de mar proporciona la única conocida oportunidad de examinar el progreso de la atresia biliar.

Un nuevo método desarrollado la llamada "CLARIDAD" permite obtener imágenes de alta resolución en los sistemas nervioso de mamíferos complejos mediante la transformación de tejido intacto en un hidrogel nanoporoso ópticamente transparente ^12. El uso de la lamprea de mar hígado y un protocolo CLARIDAD modificada, las imágenes intactas de tejido de la degeneración biliar puede ser documentado a lo largo de la metamorfosis de hígado.

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Protocolo

1. Preparación de la Solución

1. Hacer 1 L de 10x 0,1 M solución salina tamponada con fosfato (PBS, pH 7,4): Pesar 26,2 g de fosfato de sodio (monobásico), 115 g de fosfato de sodio (dibásico), y 87,66 g de NaCl. Disolver en aproximadamente 800 ml de H ₂ O destilada, ajustar el pH, y llevar el volumen hasta 1 litro con _H2O destilada
   1. Hacer 1 L de solución salina tampón fosfato 0,1 M (pH 7,4): Tomar 100 ml de 10x PBS y añadir 900 ml de _H2O destilada
   2. Hacer 1 L de 0,1 M de tampón fosfato salino (pH 7,4) con 0,1% de Triton X-100: Tomar 100 ml de 10x de PBS, añadir 1 ml de Triton X-100, y llevar el volumen hasta 1 L con _H2O destilada
2. Hacer 1 L de 0,1 M de 10x tampón de fosfato (PB, pH 7,4): Pesar 26,2 g de fosfato de sodio (monobásico) y 115 g de fosfato de sodio (dibásico). Disolver en aproximadamente 800 ml de H ₂ O destilada, ajustar el pH, y llevar el volumen hasta 1 litro con _H2O destilada
   1. Hacer 1 L 0,1 M tampón fosfato (pH 7,4): Tome 100 ml 10x PB,y añadir 900 ml de agua destilada H ₂ O.
   2. Hacer 1 L 0,1 M tampón fosfato (pH 7,4) con 0,1% Triton X-100: Tomar 100 ml 10x PB, añadir 1 ml de Triton X-100, y llevar el volumen hasta 1 litro con _H2O destilada
3. Hacer solución de 400 ml de monómero de hidrogel (4% de acrilamida, 0,25% de bis-acrilamida, 4% de paraformaldehído, persulfato de amonio 0,0075%, 0,0005% de saponina en PBS 0,1 M): Pesar 0,3 g de persulfato de amonio y 0,2 g de saponina. Añadir 210 ml de _H2O destilada, 40 ml de 40% de acrilamida, 10 ml de 2% de bis-acrilamida, 40 ml de 10x de PBS (pH 7,4), 100 ml de 16% de paraformaldehído, y mezclar bien.
4. Haga solución clarificadora 4 L (4% SDS en ácido bórico 0,2 M): Pesar 49,464 g de ácido bórico y 160 g de SDS. Disolver en aproximadamente 3,5 l de H ₂ O destilada, ajustar el pH a 8,5 con NaOH, y llevar el volumen hasta 4 L.
5. Hacer 1 L de solución de glicerol al 80%: Medir 800 ml de glicerol, añadir 200 ml de H ₂ O destilada y mezclar bien.

2. Preparación de Tejido

1. Preparar la solución de monómero de hidrogel y 10 ml de alícuota a cada tubo de centrífuga de 15 ml.
2. Diseccionar todo el tejido y fijar en el hidrogel durante 2 días a 4 ° C. Asegúrese de que la solución de hidrogel es al menos 10 veces el volumen del tejido.
3. Llevar el tejido fijado de hidrogel (en el tubo de centrífuga de 15 ml) a una campana de humos.
4. Polimerizar el tejido fijado hidrogel añadiendo 5 l de TEMED, mezclar bien y dejar reposar en la campana de extracción a temperatura ambiente durante 2-3 horas.
5. Retire el exceso de gel a fondo. Nota: gel extra obstaculizará el proceso de compensación y la penetración de anticuerpos durante la tinción.
6. Incubar el tejido fijado en 10 ml de compensación solución en un agitador incubador a 70 rpm y 50 ° C durante varios días hasta que el tejido se vuelve transparente. Cambie solución de limpieza de al menos una vez por día y eliminar el exceso de gel a partir del tejido cuando se cambia la solución de aclarado.
7. Enjuague el tejido en 10 ml de PB 0,1 M con 0,1% de Triton X-100 al 70 rpm y de 37 ° C durante la noche. Repita este paso 3 veces y eliminar el exceso de gel a partir del tejido cuando se cambia la solución tampón.
8. Incubar el tejido aclarado en la solución de anticuerpo primario en PB con 0,1% de Triton X-100 a 70 rpm y 37 ° C durante 2 días. Nota: Asegúrese de suficiente solución de anticuerpo primario para sumergir todo el tejido.
9. Enjuague el tejido en 10 ml de PB con 0,1% de Triton X-100 a 70 rpm y 37 ° C durante la noche. Repita este paso 3 veces y eliminar el exceso de gel a partir del tejido cuando se cambia la solución tampón.
10. Realice los pasos siguientes en un cuarto oscuro o con poca luz. Cubra las muestras con papel de aluminio para evitar la decoloración foto.
11. Incubar el tejido aclarado con la solución de anticuerpo secundario fluorescente en PB con 0,1% de Triton X-100 y el suero de bloqueo a 70 rpm y 37 ° C durante 1 día.
12. Enjuague el tejido en 10 ml de PB con 0,1% de Triton X-100 a 70 rpm y 37 ° C durante la noche. Repita este paso 3 veces y retire el exceso de gel fesde el tejido cuando el cambio de la solución tampón.
13. Enjuague el tejido en 10 ml de PBS a 70 rpm y 37 ° C durante la noche. Repita este paso 3 veces y eliminar el exceso de gel a partir del tejido cuando se cambia la solución tampón.
14. Incubar el tejido se aclara en 80% de glicerol a 70 rpm y 37 ° C durante la noche.
15. Guarde el tejido teñido fluorescente a 4 ° C antes de la microscopía confocal.

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Resultados

Varios acontecimientos importantes del desarrollo se producen en el sistema hepatobiliar durante la lamprea de mar metamorfosis. El conducto biliar y la vesícula biliar sufren apoptosis y degenerado (Figura 1). Combinando el método de clarificación modificado y tinción con hígado marcador de células citoqueratina 19 (CK19, presente en ambos cholangiocytes y hepatocitos antes y después de la metamorfosis ¹³⁾ y Bcl2 marcador anti-apoptótica usando microscopía confocal, todo el sistema ...

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Discusión

Este protocolo se modificó a partir de un nuevo método llamado "claridad" ^12, que se reticula tejido intacto con poliacrilamida para formar un hidrogel nanoporoso, y luego despoja de la membrana plasmática del tejido para conseguir la transparencia óptica y la permeabilidad macromolecular. "CLARIDAD" permite obtener imágenes de los tejidos intactos de proyección de largo alcance y el cableado del circuito local en el sistema nervioso. Este nuevo método se puede utilizar para visuali...

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
40% acrylamide	Bio-Rad	161-0140
2% bis-acrylamide	Bio-Rad	161-0142
TEMED	Bio-Rad	161-0800
ammonium persulfate	Sigma	A3678-25G
boric acid	Sigma	B7901-1KG
saponin	Sigma	47036
sodium dodecyl sulfate	Sigma	L337-500G
sodium phosphate (monobasic)	Sigma	04269-1KG
sodium phosphate (dibasic)	Sigma	S5136-1KG
Triton X-100	Sigma	X100-500ML
glycerol	Sigma	G9012-500ML
16% paraformaldehyde	Electron Microscopy Sciences	15710-S
NaOH pellets	EMD	SX0590-3
15 ml centrifuge tubes	Any brand
dissecting tools	Any brand