Ce travail a été financé par les Instituts de subventions de la Santé nationale K08 NS061039-01A2, le Programme de recherche en neurologie et Discovery, et l&#39;Institut Alfred Taubman Medical Research de l&#39;Université du Michigan. Ce travail utilise la morphologie et l&#39;analyse des images de base de la recherche sur le diabète Michigan et centre de formation, financée par les National Institutes of Health subvention 5P90 DK-20572 de l&#39;Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales. Les auteurs tiennent à remercier Robinson Singleton et Gordon Smith (Université de l&#39;Utah) pour leur généreux don d&#39;échantillons de peau humaine pour soutenir le développement initial de la technique d&#39;immunohistochimie de biomarqueurs nociceptive.

Partie A: immunohistochimie Préparation de la plaque de 96 puits et la prévention de fond coloration biopsies de peau sont recueillies auprès de sujets humains et incubé pendant 12-24 heures dans la solution de fixation (paraformaldéhyde à 2% avec une solution de L-lysine 0,75 M (pH 7,4) et 0,05 mM periodate de sodium) à 4 ° C comme précédemment décrit 8. Les échantillons sont ensuite cryoprotégés en phosphate salin (PBS) tamponné avec 20% de glycérol à 4 ° C pendant 1 semaine, ancrée dans les milieux de montage de la température de coupe optimale (OCT), puis découpé en 50 sections um d&#39;épaisseur sur un cryostat. Le protocole décrit ci-dessous est destiné à huit coupes de peau, le nombre maximal de coupes de peau possible de subir immunohistochimie flottant librement dans une plaque à 96 puits. JOUR 1: 1. Prévention des Immunoréactivité non spécifique dans le stratum corneum <ol><li> Étiquette plaque 96 ainsi que le montre la figure 1. </li&gt; <li> Ajouter 150 pi de Image-IT FX Signal (Image-IT), efficace pour bloquer la coloration de fond 11,12, dans chaque puits dans la rangée 1 de la plaque de 96 puits. </li><li> Ajouter 150 pi de PBS 1X dans chaque puits dans la rangée 2 et 3 de la plaque de 96 puits. </li><li> L&#39;acquisition de deux sections de 50 um par patient: une section de la biopsie prise à DL, une section de la biopsie prise à PT. Une anse (LeLoop) est utilisé pour transférer des sections d&#39;un rinçage à l&#39;autre pour éviter d&#39;endommager morphologique. Transférer délicatement chaque section de 50 um, en utilisant une anse, dans un puits individuel de rang 1, contenant l&#39;image-IT. Incuber les coupes dans l&#39;image-IT pendant 30 min à température ambiante sur un rocker plat. </li><li> Rincer sections deux fois avec du PBS 1X (lignes 2 et 3) pendant 10 min à température ambiante. Placer la plaque et sur un rocker plat entre rinçages. </li></ol> 2. Préparation de 5% de BSA Solution de blocage et 1% solution de rinçage <ol><li> Alors que des coupes de biopsies sont en incubation dans Image-IT, préparer 5% blocage solutiontion (5% de BSA, 0,3%-100 TX, 0,1 M solution PBS-BSA Vortex jusqu&#39;à dissolution complète). </li><li> Ajouter 150 pi de solution de blocage de BSA 5% dans chaque puits de la rangée 4. </li><li> En utilisant une anse, transférer sections dans des puits individuels d&#39;une solution de blocage de 5% de BSA. Incuber les coupes dans une solution de blocage de BSA 5% pendant 1-2 heures à la température ambiante sur une bascule plat. </li></ol> 3. Préparation de 1% de BSA solution de rinçage et la dilution des anticorps primaires <ol><li> Tandis que les sections sont en incubation dans une solution de blocage de 5% de BSA, préparer une solution de rinçage de 1% (1% de BSA, 0,3% TX-100, 0,1 M solution PBS-BSA Vortex jusqu&#39;à dissolution complète). </li><li> Tandis que les sections sont en incubation dans une solution de blocage de 5% de BSA, diluer anticorps primaires dans 1% solution de rinçage. <ol><li> Pendant huit sections (8 x 150 pi = 1,200 pi), un total de 1.200 pi est nécessaire. Les anticorps primaires sont constitués en 1500 pl (sur un volume supplémentaire de 20%). </li><li> Les dilutions des anticorps primaires: PGP, 1:500; Trk A,1:500 à 1% de BSA solution de rinçage. </li></ol></li></ol> 4. L&#39;incubation des biopsies sectionné Anticorps primaire <ol><li> Ajouter 150 ul d&#39;anticorps primaires dilués dans les puits désignés de la plaque de 96 puits (ligne 5). </li><li> Transfert sections de solution de blocage de 5% (Ligne 4) dans les puits d&#39;anticorps primaires désignées (ligne 5). </li><li> Sceller la plaque de 96 puits avec du parafilm et du papier d&#39;aluminium pour éviter le dessèchement et exposition à la lumière. </li><li> Incuber la plaque à 96 puits O / N à 4 ° C sur une bascule plat. </li></ol> JOUR 2: 5. Rincer biopsies dans 1% BSA solution de rinçage <ol><li> Ajouter 150 pi de solution de rinçage de BSA 1% dans chaque puits dans la rangée 6, 7 et 8. </li><li> Rincer sections trois fois avec une solution de rinçage de BSA à 1% (lignes 6, 7 et 8) pendant 1 heure à chaque fois à température ambiante. Couvrir la plaque et de papier d&#39;aluminium et placer sur rocker plat entre rinçages. </li></ol> 6. La dilution des anticorps secondaires &lt;ol&gt; <li> Tandis que les sections sont incubés dans le dernier rinçage de solution de rinçage de BSA à 1% (Ligne 8), diluer Anticorps secondaires dans la solution de rinçage BSA à 1%: <ol><li> Pendant huit sections (8 x 150 pi = 1,200 pi), un total de 1.200 pi est nécessaire. Les anticorps secondaires sont constitués en 1500 pl (sur un volume supplémentaire de 20%). </li><li> Des dilutions des anticorps secondaires: pour PGP (Alexa Fluor 488 âne anti-lapin, 1:250), pour Trk A (Alexa Fluor 647 âne anti-chèvre, 1:250) dans une solution de rinçage de la BSA 1%. </li></ol></li></ol> 7. L&#39;incubation des biopsies sectionné Anticorps secondaires <ol><li> Ajouter 150 ul d&#39;anticorps secondaires dilués dans leurs puits désignés de la plaque de 96 puits (Ligne 9). </li><li> Transfert sections de solution à 1% de BSA blocage (Ligne 8) en anticorps secondaire bien (Ligne 9). </li><li> Sceller la plaque de 96 puits avec du parafilm et du papier d&#39;aluminium pour éviter le dessèchement et exposition à la lumière. </li><li> Incuber les coupes dans l&#39;anticorps secondaire désigné O/ N à 4 ° C sur une bascule plate. </li></ol> 8. Rincer biopsies dans 1% BSA solution de rinçage <ol><li> Ajouter 150 pi de solution de rinçage de BSA 1% dans chaque puits dans la rangée 10, 11 et 12. </li><li> Rincer sections trois fois avec une solution de rinçage de BSA à 1% (lignes 10, 11, et 12) pendant 1 heure à chaque fois à température ambiante. Couvrir la plaque et de papier d&#39;aluminium et placer sur un rocker plat entre rinçages. </li></ol> 9. Préparation des lames de microscope et de montage biopsies sectionnés <ol><li> Alors que des coupes de biopsies sont en incubation dans la dernière eau de rinçage de la solution de rinçage BSA 1% (ligne 12), préparer des lames de microscope. </li><li> Placez 50 pi de 1% solution de rinçage BSA sur une diapositive à l&#39;autre. </li><li> Supprimer des sections de 1% de solution de rinçage BSA (Ligne 12), et le placer dans la chute de 50 pi de solution de rinçage de BSA 1% sur la lame du microscope désigné. Après l&#39;optimisation de la position de la section, enlever l&#39;excès de solution de rinçage de BSA 1% avec une pipette en verre bulbe, en prenant des précautionspour éviter de toucher l&#39;échantillon. </li></ol> NOTE: Assurez-vous que la section ne soit pas plié; l&#39;échantillon doit être à plat sur ​​la surface de la lame de microscope. <ol start="4"><li> Placer 1 goutte d&#39;or Prolongez antifade réactif montage avec DAPI près de la biopsie sur la lame du microscope. Jetez un microscope mm lamelle de verre 22x22 et placer délicatement sur une biopsie et une goutte de réactif Prolongez antifade or avec une chute DAPI. Répétez l&#39;opération pour chaque section. </li><li> Laissez lames de microscope sec O / N à température ambiante dans l&#39;obscurité. </li></ol> NOTE: Retirer les bulles d&#39;air à l&#39;aide d&#39;une pipette. Essuyez l&#39;excès de prolonger réactif antifade d&#39;or. Partie B: imagerie confocale 10. Imagerie confocale <ol><li> signaux de fluorescence de l&#39;image en utilisant un Olympus FluoView 500 microscope confocal à balayage laser avec une immersion dans l&#39;huile (1,3 NA) objectif et le zoom à deux reprises avec le logiciel version 5.0 de FluoView 40X. </li&gt; <li> Utilisation Alexa Fluor 488 et Alexa Fluor 647 pour exciter le 543-nm laser HeNe vert et le laser HeNe rouge 633 nm, respectivement. Le signal Alexa Fluor 488 est représentée par un aspect vert table de consultation (LUT) et l&#39;Alexa Fluor 647 par une LUT rouge. </li><li> Définissez les ouvertures confocale pour chaque détecteur à 400 um à améliorer les signaux. Balayages séquentiels devraient être prises à une résolution de 1024 x 1024 pour maximiser la séparation du signal. </li><li> Capturer trois dimensions Z-série en utilisant 1,2 um d&#39;intervalles z étape (basé sur l&#39;unité de numérisation optimale calculée par le logiciel FluoView) avec Kalman moyenne (deux cadres). </li></ol> Partie C: visualisation en trois dimensions et d&#39;animation 11. Trois dimensions (3D) Visualisation et animation <ol><li> Ouvrez des fichiers FluoView dans le logiciel Imaris x64 (version 7.3, Bitplane AG) pour visualiser les ensembles d&#39;images 3D. </li><li> Réglez afficher au besoin pour améliorer le contraste du signal spécifique nerf. </li><li> Créer un surface de visualiser la limite dermo-épidermique. Utilisez l&#39;outil de contour en mode DRAW pour dessiner la frontière. </li><li> Attribuez une surface semi-transparente à la frontière afin de voir les signaux fluorescents sous-jacents. </li><li> Capturer des images fixes des signaux de fluorescence 3D pour créer des images instantanées de l&#39;animation 3D. </li><li> Utilisez la fonction d&#39;animation pour créer un film en 3D. Les images peuvent être tournés de 360 degrés à plusieurs reprises de montrer chaque signal séparément et fusionnés (figures 2, 3 et 4). Réglez animation pour créer des films constitués de 200 images animées à 15 images par seconde. Enregistrez chaque film comme un fichier AVI brut. </li><li> Compresser le film AVI finale avec le logiciel VirtualDub (version 1.9.4). </li></ol>

<ol>
	<li>Lauria, G., Holland, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+innervation:+changes+with+aging,+topographic+location,+and+in+sensory+neuropathy.">Epidermal innervation: changes with aging, topographic location, and in sensory neuropathy.</a> J. Neurol. Sci. 164 (2), 172-178 (1999).</li><li>Sullivan, K. A., Hayes, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+models+of+diabetic+neuropathy.">Mouse models of diabetic neuropathy.</a> Neurobiol. Dis. 28 (3), 276-285 (2007).</li><li>McArthur, J. C., Stocks, E. A., Hauer, P., Cornblath, D. R., Griffin, J. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nerve+growth+factor/p38+signaling+increases+intraepidermal+nerve+fiber+densities+in+painful+neuropathy+of+type+2+diabetes.">Nerve growth factor/p38 signaling increases intraepidermal nerve fiber densities in painful neuropathy of type 2 diabetes.</a> Neurobiol. Dis. 45 (1), 280-287 (2012).</li><li>Lauria, G., Lombardi, R., Camozzi, F., Devigili, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+biopsy+for+the+diagnosis+of+peripheral+neuropathy.">Skin biopsy for the diagnosis of peripheral neuropathy.</a> Histopathology. 54 (3), 273-285 (2009).</li><li>Vlckova-Moravcova, E., Bednarik, J., Dusek, L., Toyka, K. V., Sommer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostic+validity+of+epidermal+nerve+fiber+densities+in+painful+sensory+neuropathies.">Diagnostic validity of epidermal nerve fiber densities in painful sensory neuropathies.</a> Muscle Nerve. 37 (1), 50-60 (2008).</li><li>Casanova-Molla, J., Morales, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+fluorescence+quantitation+provides+a+new+approach+to+assess+cutaneous+innervation.">Axonal fluorescence quantitation provides a new approach to assess cutaneous innervation.</a> J. Neurosci. Methods. 200 (2), 190-198 (2011).</li><li>Wang, L., Hilliges, M., Jernberg, T., Wiegleb-Edstrom, D., Johansson, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+gene+product+9.5-immunoreactive+nerve+fibres+and+cells+in+human+skin.">Protein gene product 9.5-immunoreactive nerve fibres and cells in human skin.</a> Cell Tissue Res. 261 (1), 25-33 (1990).</li><li>Lauria, G., Morbin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+capsaicin+receptor+immunoreactivity+in+human+peripheral+nervous+system+and+in+painful+neuropathies.">Expression of capsaicin receptor immunoreactivity in human peripheral nervous system and in painful neuropathies.</a> J. Peripher. Nerv. Syst. 11 (3), 262-271 (2006).</li><li>Penna, G., Fibbi, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+benign+prostatic+hyperplasia+stromal+cells+as+inducers+and+targets+of+chronic+immuno-mediated+inflammation.">Human benign prostatic hyperplasia stromal cells as inducers and targets of chronic immuno-mediated inflammation.</a> J. Immunol. 182 (7), 4056-4064 (2009).</li><li>Lentz, S. I., Edwards, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+DNA+(mtDNA)+Biogenesis:+Visualization+and+Duel+Incorporation+of+BrdU+and+EdU+Into+Newly+Synthesized+mtDNA+In+Vitro.">Mitochondrial DNA (mtDNA) Biogenesis: Visualization and Duel Incorporation of BrdU and EdU Into Newly Synthesized mtDNA In Vitro.</a> J. Histochem. Cytochem. 58 (2), 207-218 (2010).</li><li>Polydefkis, M., Hauer, P., Griffin, J. W., McArthur, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+biopsy+as+a+tool+to+assess+distal+small+fiber+innervation+in+diabetic+neuropathy.">Skin biopsy as a tool to assess distal small fiber innervation in diabetic neuropathy.</a> Diabetes Technol. Ther. 3 (1), 23-28 (2001).</li><li>Lauria, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+fibre+neuropathies.">Small fibre neuropathies.</a> Curr. Opin. Neurol. 18 (5), 591-597 (2005).</li><li>Sorensen, L., Molyneaux, L., Yue, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+among+pain,+sensory+loss,+and+small+nerve+fibers+in+diabetes.">The relationship among pain, sensory loss, and small nerve fibers in diabetes.</a> Diabetes Care. 29 (4), 883-887 (2006).</li><li>Lauria, G., Morbin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+swellings+predict+the+degeneration+of+epidermal+nerve+fibers+in+painful+neuropathies.">Axonal swellings predict the degeneration of epidermal nerve fibers in painful neuropathies.</a> Neurology. 61 (5), 631-636 (2003).</li><li>Herrmann, D. N., McDermott, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+nerve+fiber+density,+axonal+swellings+and+QST+as+predictors+of+HIV+distal+sensory+neuropathy.">Epidermal nerve fiber density, axonal swellings and QST as predictors of HIV distal sensory neuropathy.</a> Muscle Nerve. 29 (3), 420-427 (2004).</li><li>Navarro, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+27:+Neural+plasticity+after+nerve+injury+and+regeneration.">Chapter 27: Neural plasticity after nerve injury and regeneration.</a> Int. Rev. Neurobiol. 87, 483-505 (2009).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt à déclarer.

Mesure de IENFD a été largement utilisé pour déterminer le degré de neuropathies périphériques 13,14. À l&#39;heure actuelle, le protocole le plus couramment utilisé ne mesure que les densités de fibres nerveuses qui traversent la membrane basale de l&#39;épiderme, elle ne tient pas compte de branchement axonal et / ou les modifications morphologiques des nerfs. En outre, l&#39;analyse IENFD actuelle n&#39;a pas été montré une corrélation IENFD avec la présence de la douleur chez PN 15.</...

À l&#39;heure actuelle, il est de pratique courante pour les médecins de quantifier la densité des fibres nerveuses intra-épidermique (IENFD) à partir de biopsies de peau poinçon, qui peuvent être utilisés pour diagnostiquer les petits neuropathies de fibres 3, 6-8. Les biopsies sont prises à partir de la jambe distale (DL), 10 cm au-dessus de la malléole externe, et la cuisse proximale (PT), 20 cm en dessous du épine iliaque antérieure 9. Tous IENF sont marquées d&#39;utiliser le produit de gène de la protéine 9.5 (PGP), un marqueur neuronal pan 10-12. À l&#39;heure actuelle, il est de pratique courante pour diagnostiquer petits neuropathies de fibres en utilisant IENFD déterminé par coloration avec PGP brightfield microscopie 6. En outre, plusieurs groupes de recherche ont utilisé des protocoles d&#39;immunofluorescence pour PGP immunohistochimie 7-9. Neuropathie des petites fibres est souvent associée à la douleur neuropathique. Afin de mieux comprendre le rôle de IENF indispensables pour le traitement de la douleur, nous avons développé une technique de co-label IENF totale avec des fibres qui génèrent des douleurs. Nociceptive IENF, spécifiquement Aδ et les fibres de carbone, peuvent être étudiés à travers le co-marquage de IENF avec PGP et le marqueur nociceptive, tropomyosin-récepteur-kinase A (Trk A) 5. Trk A est le récepteur de haute affinité pour le facteur de croissance du tissu nerveux qui est essentiel pour le développement de la nociception. Les fibres nerveuses nociceptives A-positifs sont des fibres Trk peptidergiques qui expriment la substance P (SP) et la calcitonine de peptide lié au gène de (CGRP). Auparavant, Lauria et ses collègues ont appliqué la technique du double étiquetage pour étudier PN, co-marquage IENF PGP-positif avec un marqueur nociceptive 10. Dans notre précédente étude, nous avons démontré que Trk IENF A-positif, mais pas Trk IENF A-négatif, ont été régulés à la hausse dans un modèle animal de la neuropathie diabétique douloureuse 5. Cette technique de co-marquage permet de comparer la quantification des IENFD nociceptive au total IENFD et la possibilité d&#39;étudier les changements morphologiques associés à PN. La capacité de visualiser nociceptive IENF et sociétésre quantification de IENFD total à IENFD nociceptive pourrait fournir une preuve objective de la présence de la douleur, et peut-être un aperçu de la gravité de la douleur associée à la PN. Cette technique est également applicable à la peau des modèles animaux. En comparaison avec les études précédentes, le protocole actuel décrit les méthodes d&#39;analyse d&#39;image 3D, créant la possibilité d&#39;éviter des erreurs qui pourraient se produire dans l&#39;analyse d&#39;images 2D.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10X PBS</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP399-4</td>
			<td>To make up 1X PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image-IT FX Signal</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>I36933</td>
			<td>Image-IT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein Gene Product 9.5 (Polyclonal rabbit)</td>
			<td>AbD Serotec</td>
			<td>7863-0504</td>
			<td>PGP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tropomyosin Related-Kinase A (Polyclonal goat)</td>
			<td>R&amp;D Systems</td>
			<td>AF1056</td>
			<td>Trk A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 donkey &alpha;-rabbit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A21206</td>
			<td>AF488 donkey &alpha;-goat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647 donkey &alpha;-goat</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A21447</td>
			<td>AF647 donkey &alpha;-goat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Albumin, from Bovine Serum</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7906-100</td>
			<td>BSA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X- 100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T9284</td>
			<td>TX-100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-calibrated Loop</td>
			<td>LeLoop</td>
			<td>MP 199025</td>
			<td>inoculating Loop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well assay plate</td>
			<td>Corning Incorporated</td>
			<td>3603</td>
			<td>Well plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold antifade reagent with DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36931</td>
			<td>DAPI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Cover Glass 22x22 mm</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-541-B</td>
			<td>Coverslips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superfrost Plus Microscope Slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-15</td>
			<td>Microscope Slides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olympus Fluoview Laser Scanning Confocal Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>FV500</td>
			<td>Confocal Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optimum Cutting Temperature</td>
			<td>Sakura</td>
			<td>4583</td>
			<td>OCT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica cryostat</td>
			<td>Leica</td>
			<td>CM1850</td>
			<td>Cryostat</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-dimensional imaging of nociceptive intraepidermal nerve fibers in human skin biopsies

Une biopsie de la peau est couramment utilisé pour quantifier la densité des fibres nerveuses intraépidermiques (IENFD) pour le diagnostic de neuropathie périphérique 1,2. À l&#39;heure actuelle, il est de pratique courante de collecter 3 biopsies cutanées mm de la jambe distale (DL) et la cuisse proximale (PT) pour l&#39;évaluation des polyneuropathies dépendant de la longueur 3. Toutefois, en raison de la nature multidirectionnelle de IENFs, il est difficile d&#39;examiner chevauchement structures nerveuses à travers l&#39;analyse de l&#39;imagerie en deux dimensions (2D). Alternativement, l&#39;imagerie en trois dimensions (3D) pourrait fournir une meilleure solution à ce dilemme. Dans le présent rapport, nous présentons les méthodes d&#39;application de l&#39;imagerie 3D pour étudier neuropathie douloureuse (PN). Afin d&#39;identifier IENFs, des échantillons de peau sont traités pour l&#39;analyse d&#39;immunofluorescence d&#39;un produit de gène de la protéine 9.5 (PGP), un marqueur neuronal casserole. À l&#39;heure actuelle, il est de pratique courante pour diagnostiquer petits neuropathies de fibres en utilisant IENFD dissuaderminées par PGP immunohistochimie en utilisant la microscopie en fond clair 4. Dans la présente étude, nous avons appliqué double analyse d&#39;immunofluorescence pour identifier IENFD totale, en utilisant PGP, et IENF nociceptive, grâce à l&#39;utilisation d&#39;anticorps qui reconnaissent la tropomyosine-récepteur-kinase A, le récepteur (Trk A) une forte affinité pour le facteur de croissance nerveuse 5. Les avantages de IENF co-marquage avec PGP et Trk anticorps de prestations de l&#39;étude des PN par coloration clairement fibres PGP-positives, nociceptifs. Ces signaux de fluorescence peuvent être quantifiés pour déterminer les changements IENFD et morphologiques nociceptifs de IENF associés à PN. Les images fluorescentes sont acquises par microscopie confocale et traitées pour l&#39;analyse 3D. 3D-imagerie fournit des capacités de rotation pour analyser plus avant les modifications morphologiques associées à PN. Pris dans leur ensemble, fluorescent co-marquage, l&#39;imagerie confocale et l&#39;analyse 3D bénéficient clairement de l&#39;étude des PN.

Nous avons appliqué le protocole actuel pour étudier la morphologie des IENF dans PT et DL biopsies cutanées de patients atteints de PN. La peau, à partir de trois sujets, ont été recueillis à l&#39;Université de l&#39;Utah pour démontrer la pathomorphologie associé avec PN. Les sujets suivants: Cas 1: un homme de 51 ans avec une histoire de PN du diabète de type 2 (durée: 14 mois; score de douleur: 51); Cas 2: un homme de 56 ans avec une histoire de PN du diabète de type 2 (durée: 108 mois; score de doule...

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Three-dimensional Imaging of Nociceptive Intraepidermal Nerve Fibers in Human Skin Biopsies

Afin d&#39;étudier les changements de fibres nerveuses nociceptives (intraépidermiques IENFs) dans les neuropathies douloureuses (PN), nous avons développé des protocoles qui pourraient examiner directement les modifications morphologiques tridimensionnels observés dans IENFs nociceptifs. Analyse tridimensionnelle de IENFs a le potentiel d&#39;évaluer les changements morphologiques des IENF en PN.

L&#39;imagerie tridimensionnelle de nociceptifs fibres nerveuses intra-épidermiques dans des biopsies de peau humaine

A punch biopsy of the skin is commonly used to quantify intraepidermal nerve fiber densities (IENFD) for the diagnosis of peripheral polyneuropathy 1,2. ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

13.0K vues.  University of Michigan. Afin d'étudier les changements de fibres nerveuses nociceptives (intraépidermiques IENFs) dans les neuropathies douloureuses (PN), nous avons développé des protocoles qui pourraient examiner directement les modifications morphologiques tridimensionnels observés dans IENFs nociceptifs. Analyse tridimensionnelle de IENFs a le potentiel d'évaluer les changements morphologiques des IENF en PN.

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Human Neuroendocrine Tumor Cell Lines as a Three-Dimensional Model for the Study of Human Neuroendocrine Tumor Therapy

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human malignancies.1 Other than surgery for the minority of patients who present with localized disease, there is little or no survival benefit of systemic therapy. Therefore, there is a great need to better understand the biology of NETs, and in particular define new therapeutic targets for patients with nonresectable or metastatic neuroendocrine tumors. 3D cell culture is becoming a popular method for drug screening due to its relevance in modeling the in vivo tumor tissue organization and microenvironment.2,3 The 3D multicellular spheroids could provide valuable information in a more timely and less expensive manner than directly proceeding from 2D cell culture experiments to animal (murine) models.
To facilitate the discovery of new therapeutics for NET patients, we have developed an in vitro 3D multicellular spheroids model using the human NET cell lines. The NET cells are plated in a non-adhesive agarose-coated 24-well plate and incubated under physiological conditions (5% CO2, 37 &deg;C) with a very slow agitation for 16-24 hr after plating. The cells form multicellular spheroids starting on the 3rd or 4th day. The spheroids become more spherical by the 6th day, at which point the drug treatments are initiated. The efficacy of the drug treatments on the NET spheroids is monitored based on the morphology, shape and size of the spheroids with a phase-contrast light microscope. The size of the spheroids is estimated automatically using a custom-developed MATLAB program based on an active contour algorithm. Further, we demonstrate a simple method to process the HistoGel embedding on these 3D spheroids, allowing the use of standard histological and immunohistochemical techniques. 
This is the first report on generating 3D spheroids using NET cell lines to examine the effect of therapeutic drugs. We have also performed histology on these 3D spheroids, and displayed an example of a single drug's effect on growth and proliferation of the NET spheroids. Our results support that the NET spheroids are valuable for further studies of NET biology and drug development.

We present a simple agarose overlay platform to grow 3D multicellular spheroids using neuroendocrine cancer cell lines. This method provides a very convenient way to examine the effect of therapeutic drugs on the neuroendocrine tumor cells. It could also help us establish human neuroendocrine tumor spheroids for cancer therapy.

L&#39;homme neuroendocriniennes lignées cellulaires tumorales comme un modèle tridimensionnel pour l&#39;étude de la thérapie des tumeurs neuro-endocrines humaines

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human ...

Recherche

Médecine

A Three-dimensional Tissue Culture Model to Study Primary Human Bone Marrow and its Malignancies

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods rely on the ability of cells either to attach to a solid substratum of a tissue culture dish or to grow in suspension in liquid medium. Multiple immortal cell lines have been created and grown using such approaches, however, these methods frequently fail when primary cells need to be grown ex vivo. Such failure has been attributed to the absence of the appropriate extracellular matrix components of the tissue microenvironment from the standard systems where tissue culture plastic is used as a surface for cell growth. Extracellular matrix is an integral component of the tissue microenvironment and its presence is crucial for the maintenance of physiological functions such as cell polarization, survival, and proliferation. Here we present a 3-dimensional tissue culture method where primary bone marrow cells are grown in extracellular matrix formulated to recapitulate the microenvironment of the human bone (rBM system). Embedded in the extracellular matrix, cells are supplied with nutrients through the medium supplemented with human plasma, thus providing a comprehensive system where cell survival and proliferation can be sustained for up to 30 days while maintaining the cellular composition of the primary tissue. Using the rBM system we have successfully grown primary bone marrow cells from normal donors and patients with amyloidosis, and various hematological malignancies. The rBM system allows for direct, in-matrix real time visualization of the cell behavior and evaluation of preclinical efficacy of novel therapeutics. Moreover, cells can be isolated from the rBM and subsequently used for in vivo transplantation, cell sorting, flow cytometry, and nucleic acid and protein analysis. Taken together, the rBM method provides a reliable system for the growth of primary bone marrow cells under physiological conditions.

In standard culture methods cells are taken out of their physiological environment and grown on the plastic surface of a dish. To study the behavior of primary human bone marrow cells we created a 3-D culture system where cells are grown under conditions recapitulating the native microenvironment of the tissue.

A Tissue Culture Modèle tridimensionnel pour étudier primaire moelle osseuse humaine et de ses affections malignes

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods ...

Three-Dimensional (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in particular (e.g., brain tumors such as glioblastoma multiforme and squamous cell carcinoma of the head and neck &#8211; SCCHN) it is a cause of severe morbidity and can be life-threatening even in the absence of distant metastases. In addition, cancers which have relapsed following treatment unfortunately often present with a more aggressive phenotype. Therefore, there is an opportunity to target the process of invasion to provide novel therapies that could be complementary to standard anti-proliferative agents. Until now, this strategy has been hampered by the lack of robust, reproducible assays suitable for a detailed analysis of invasion and for drug screening. Here we provide a simple micro-plate method (based on uniform, self-assembling 3D tumor spheroids) which has great potential for such studies. We exemplify the assay platform using a human glioblastoma cell line and also an SCCHN model where the development of resistance against targeted epidermal growth factor receptor (EGFR) inhibitors is associated with enhanced matrix-invasive potential. We also provide two alternative methods of semi-automated quantification: one using an imaging cytometer and a second which simply requires standard microscopy and image capture with digital image analysis.

Three-Dimensional 3D Tumor Spheroid Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is a defining characteristic of malignant tumors. We provide here a simple, semi-automated micro-plate assay of invasion into a natural 3D biomatrix that has been exemplified with a number of models of advanced human cancers.

Tridimensionnelle (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in ...

Three-dimensional Alginate-bead Culture of Human Pituitary Adenoma Cells

A three-dimensional culture method is described in which primary pituitary adenoma cells are grown in alginate beads. Alginate is a polymer derived from brown sea algae. Briefly, the tumor tissue is cut into small pieces and submitted to an enzymatic digestion with collagenase and trypsin. Next, a cell suspension is obtained. The tumor cell suspension is mixed with 1.2% sodium alginate and dropped into a CaCl2 solution, and the alginate/cell suspension is gelled on contact with the CaCl2 to form spherical beads. The cells embedded in the alginate beads are supplied with nutrients provided by the culture media enriched with 20% FBS. Three-dimensional culture in alginate beads maintains the viability of adenoma cells for long periods of time, up to four months. Moreover, the cells can be liberated from the alginate by washing the beads with sodium citrate and seeded on glass coverslips for further immunocytochemical analyses. The use of a cell culture model allows for the fixation and visualization of the actin cytoskeleton with minimal disorganization. In summary, alginate beads provide a reliable culture system for the maintenance of pituitary adenoma cells.

Three-dimensional culture in alginate beads, due to its simplicity and reproducibility, was chosen to maintain the pituitary adenoma cells. The procedures included an initial enzymatic digestion and mechanical dissociation of the tumor tissue, and the subsequent cell suspension was encapsulated in alginate beads.

Tridimensionnelle Alginate-perle culture de cellules humaines adénome hypophysaire

A three-dimensional culture method is described in which primary pituitary adenoma cells are grown in alginate beads. Alginate is a polymer derived from ...

Quantitative Visualization of Leukocyte Infiltrate in a Murine Model of Fulminant Myocarditis by Light Sheet Microscopy

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently labelled structures in large biological specimens, and is down to cellular resolution. Meanwhile, the constant refinement of underlying protocols and the enhanced availability of specialized commercial systems enable us to investigate the microstructure of whole mouse organs and even allow for the characterization of cellular behavior in various live-cell imaging approaches. Here, we describe a protocol for the spatial whole-mount visualization and quantification of the CD45+ leukocyte population in inflamed mouse hearts. The method employs a transgenic mouse strain (CD11c.DTR)that has recently been shown to serve as a robust, inducible model for the study of the development of fulminant fatal myocarditis, characterized by lethal cardiac arrhythmias. This protocol includes myocarditis induction, intravital antibody-mediated cell staining, organ preparation, and LSFM with subsequent computer-assisted image post-processing. Although presented as a highly-adapted method for our particular scientific question, the protocol represents the blueprint of an easily adjustable system that can also target completely different fluorescent structures in other organs and even in other species.

Here, we describe a light-sheet microscopy approach to visualize the cardiac CD45+ leukocyte infiltrate in a murine model of aseptic fulminant myocarditis, which is induced by the intratracheal diphtheria toxin treatment of CD11c.DTR mice.

Visualisation quantitative de l&#39;infiltration de leucocytes dans un modèle murin de myocardite fulminante par microscopie à feuilles lumineuses

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently ...

Objective Nociceptive Assessment in Ventilated ICU Patients: A Feasibility Study Using Pupillometry and the Nociceptive Flexion Reflex

The concept of objective nociceptive assessment and optimal pain management have gained increasing attention. Despite the known negative short- and long-term consequences of unresolved pain or excessive analgosedation, adequate nociceptive monitoring remains challenging in non-communicative, critically ill adults. In the intensive care unit (ICU), routine nociceptive evaluation is carried out by the attending nurse using the Behavior Pain Scale (BPS) in mechanically ventilated patients. This assessment is limited by medication use (e.g., neuromuscular blocking agents) and the inherent subjective character of nociceptive evaluation by third parties.
Here, we describe the use of two nociceptive reflex testing devices as tools for objective pain evaluation: the pupillary dilation reflex (PDR) and nociception flexion reflex (NFR). These measurement tools are non-invasive and well tolerated, providing clinicians and researchers with objective information regarding two different nociceptive processing pathways: (1)&#160;the pain-related autonomic reactivity&#160;and (2) the ascending component of the somatosensory system. The use of PDR and NFR measurements are currently limited to specialized pain clinics and research institutions because of impressions that these are technically demanding or time-consuming procedures, or even because of a lack of knowledge regarding their existence.
By focusing on the two abovementioned nociceptive reflex assessments, this study evaluated their feasibility as a physiological pain measurement method in daily practice. Pursuing novel technologies for evaluating the analgesia level in unconscious patients may further improve individual pharmacological treatment and patient related outcome measures. Therefore, future research must include large well-designed clinical trials in a real-life environment.

Pain assessment in anesthetized patients who cannot communicate with the outside world in any way remains challenging despite the development of innovative objective pain evaluation tools. In this project, the pupillary dilation reflex and the nociception flexion reflex are assessed in critically ill, mechanically ventilated adult patients.

Évaluation objective de nociception chez les Patients ventilés ICU : une étude de faisabilité à l’aide de pupillométrie et le réflexe nociceptif Flexion

The concept of objective nociceptive assessment and optimal pain management have gained increasing attention. Despite the known negative short- and ...

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal symptoms. These anomalies may be associated with other congenital heart diseases. It is hard to identify the accurate anatomic vessel location from two-dimensional imaging data, such as computed tomography. As an additive manufacturing method, three-dimensional (3-D) printing can covert the acquired imaging data into 3-D physical models. This protocol describes the procedure for modeling the volumetric DICOM imaging into 3-D data and printing it as an anatomically realistic 3-D model. Using this model, surgeons can identify the vessel location of complex aortic anomalies, which is helpful for pre-operative planning and intra-operative guidance.

Here, we present a protocol to use three dimensional printed models for pre-operative planning and intra-operative reorganization of complicated vascular locations when handling a congenital aortic anomaly.

Impression en trois dimensions d’une anomalie aortique complexe

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal ...

Refined CLARITY-Based Tissue Clearing for Three-Dimensional Fibroblast Organization in Healthy and Injured Mouse Hearts

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of mortality worldwide and is often marked by heightened cardiac fibrosis that can lead to increased ventricular stiffness with altered cardiac function. This increase in cardiac ventricular fibrosis is due to activation of resident fibroblasts, although how these cells operate within the 3-dimensional (3-D) heart, at baseline or after activation, is not well understood. To examine how fibroblasts contribute to heart disease and their dynamics in the 3-D heart, a refined CLARITY-based tissue clearing and imaging method was developed that shows fluorescently labeled cardiac fibroblasts within the entire mouse heart. Tissue resident fibroblasts were genetically labeled using Rosa26-loxP-eGFP florescent reporter mice crossed with the cardiac fibroblast expressing Tcf21-MerCreMer knock-in line. This technique was used to observe fibroblast localization dynamics throughout the entire adult left ventricle in healthy mice and in fibrotic mouse models of heart disease. Interestingly, in one injury model, unique patterns of cardiac fibroblasts were observed in the injured mouse heart that followed bands of wrapped fibers in the contractile direction. In ischemic injury models, fibroblast death occurred, followed by repopulation from the infarct border zone. Collectively, this refined cardiac tissue clarifying technique and digitized imaging system allows for 3-D visualization of cardiac fibroblasts in the heart without the limitations of antibody penetration failure or previous issues surrounding lost fluorescence due to tissue processing.

A refined method of tissue clearing was developed and applied to the adult mouse heart. This method was designed to clear dense, autofluorescent cardiac tissue, while maintaining labeled fibroblast fluorescence attributed to a genetic reporter strategy.

Nettoyage des tissus à base de CLARTÉ raffiné pour l’organisation tridimensionnelle des fibroblastes dans les cœurs de souris sains et blessés

Cardiovascular disease is the most prevalent cause of mortality worldwide and is often marked by heightened cardiac fibrosis that can lead to increased ...

High-Resolution Three-Dimensional Imaging of the Footpad Vasculature in a Murine Hindlimb Gangrene Model

Peripheral arterial disease (PAD) is a significant cause of morbidity resulting from chronic exposure to atherosclerotic risk factors. Patients suffering from its most severe form, chronic limb-threatening ischemia (CLTI), face substantial impairments to daily living, including chronic pain, limited walking distance without pain, and nonhealing wounds. Preclinical models have been developed in various animals to study PAD, but mouse hindlimb ischemia remains the most widely used. There can be significant variation in response to ischemic insult in these models depending on the mouse strain used and the site, number, and means of arterial disruption. This protocol describes a unique method combining femoral artery and vein electrocoagulation with the administration of a nitric oxide synthase (NOS) inhibitor to reliably induce footpad gangrene in Friend Virus B (FVB) mice that resembles the tissue loss of CLTI. While traditional means of assessing reperfusion such as laser Doppler perfusion imaging (LDPI) are still recommended, intracardiac perfusion of the lipophilic dye 1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI) is used to label the vasculature. Subsequent whole-mount confocal laser scanning microscopy allows for high-resolution, three-dimensional (3D) reconstruction of footpad vascular networks that complements traditional means of assessing reperfusion in hindlimb ischemia models.

The present protocol describes a unique, clinically relevant model of peripheral arterial disease that combines femoral artery and vein electrocoagulation with the administration of a nitric oxide synthase inhibitor to induce hindlimb gangrene in FVB mice. Intracardiac DiI perfusion is then used for high-resolution, three-dimensional imaging of the footpad vasculature.

Imagerie tridimensionnelle haute résolution de la vascularisation du repose-pieds dans un modèle murin de gangrène postérieure

Peripheral arterial disease (PAD) is a significant cause of morbidity resulting from chronic exposure to atherosclerotic risk factors. Patients suffering ...

Guided Endodontics: Three-Dimensional Planning and Template-Aided Preparation of Endodontic Access Cavities

Pulp canal obliterations (PCO) are often a consequence of dental trauma, such as luxation injuries. Even though dentin apposition is a sign of vital pulp, pulpitis or apical periodontitis may develop in the long term. Root canal treatment of teeth with severe PCO and pulpal or periapical pathosis is challenging for general practitioners and even for well-equipped endodontic specialists. To ensure detection of the calcified root canal and avoid excessive loss of tooth structure or root perforation, static navigation using templates ("Guided Endodontics") was introduced a few years ago. The general workflow includes three-dimensional imaging using cone-beam computed tomography (CBCT), a digital surface scan, and superimposition of both in a planning software. This is followed by virtual planning of the access cavity and the design of a template that will guide the drill to the desired target point. To do this, a true-to-scale virtual image of the drill must be placed in a way that the tip of the drill reaches the orifice of the calcified root canal. Once the template has been fabricated using computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM) or a 3D printer, guided preparation of the access cavity can be performed clinically. For research purposes, a postoperative CBCT image can be used to quantify the accuracy of the access cavity performed. This work aims to present the technique of static guided endodontics from imaging to clinical implementation.

Guided endodontics describes a template-aided approach for access cavity preparation. The procedure requires cone-beam computed tomography and a surface scan to produce a template. An incorporated sleeve guides the drill to the target point. This allows the preparation of minimally invasive endodontic access cavities in calcified teeth.

Endodontie guidée : planification tridimensionnelle et préparation assistée par gabarit des cavités d’accès endodontiques

Pulp canal obliterations (PCO) are often a consequence of dental trauma, such as luxation injuries. Even though dentin apposition is a sign of vital pulp, ...