Method Article
דגימות רקמה קפוא מבולבלות גלומות במדיום טמפרטורה אופטימלי חיתוך (אוקטובר) יכולות לשמש כדי לחקור הפצה וglycosylation טבעית של ריר מופרש. בעיבוד רקמות גישה זו היא מינימאלי והמצגת הטבעית של גליקוליפידים, mucins וglycan-אפיטופים נשמרה. סעיפי רקמות יכולים להיות מנותחים על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות זיהוי פלואורסצנטי או chromogenic.
Mucins הם גליקופרוטאינים O צמודים מורכבים וכבדות מסוכרת, המכילים פחמימות יותר מ 70% ממשקל 1-3. mucins המופרש, המיוצר על ידי תאי גביע ורירית הקיבה, מספק פיגום לשכבת ריר מיקרומטרים בעובי שקווי epithelia של המעיים ומערכת נשימת 3,4. בנוסף לmucins, שכבות ריר מכילות גם פפטידים מיקרוביאלית, הציטוקינים ונוגדנים 5-9. שכבת הריר היא חלק חשוב מחסינות מולדת מארח, ומהווה את קו ההגנה הראשון נגד פולשי מיקרואורגניזמים 8,10-12. ככזה, הליחה כפופה לאינטראקציות רבות עם חיידקים, שני פתוגנים וsymbionts וmucins המופרש יוצרים ממשק חשוב לאינטראקציות אלה. המחקר של אינטראקציות ביולוגיות כאלה בדרך כלל שיטות היסטולוגית לאיסוף רקמות וכתמים. שתי השיטות הנפוצות ביותר היסטולוגית לאיסוף רקמות וpreservation במרפאת ובמעבדות מחקר הוא: קיבוע פורמלין ואחרי הטבעת פרפין, והקפאת רקמות, ואחרי ההטבעה בתקשורת cryo-protectant.
דגימות רקמת פרפין המוטבע בייצור חלקים עם תכונות אופטימליות להדמיה היסטולוגית כולל בהירות ומורפולוגיה מוגדרת היטב. עם זאת, במהלך תהליך הטבעת פרפין מספר אפיטופים הפך שונה וכדי ללמוד אפיטופים אלה, חלקי רקמה צריכים להיות מעובד נוסף עם אחד משיטות יחזרו epitope רבות 13. mucins ושומנים מופרשים מופקים מהרקמות במהלך צעד סליקת פרפין ההטבעה, הדורש להאריך דגירה עם ממסים אורגניים (קסילן או Citrisolv). לכן גישה זו היא תת אופטימלית למחקרים שהתמקדו בטבע וההפצה של mucins וליחה בגוף חי.
לעומת זאת, רקמות הקפאה בטמפרטורה אופטימלית חיתוך (אוקטובר) הטבעה בינוניתחללי התייבשות וסליקה של המדגם, ושומר על לחות המדגם. זה מאפשר לשימור טוב יותר של שכבת ריר ההתייבשות, ובכך מאפשר הלימוד של התפקידים הרבים של mucins בביולוגית אפיתל. מאחר שהשיטה זאת דורשת עיבוד מינימאלי של הרקמה, הרקמה נשמרה במצבו טבעי יותר. סעיפי רקמות קפואות לכן אינם דורשים כל טיפול נוסף, לפני הצביעה ויכולים בקלות להיות מנותח באמצעות שיטות אימונוהיסטוכימיה.
אנחנו מדגימים שימור שכבת ריר מיקרומטרים בעובי מופרש במעי גס בדגימות מוקפאות. שכבה זו היא באופן דרסטי כאשר אותם רקמות מוטבעות בפרפין. אנחנו גם מדגימים מכתימים immunofluorescence של אפיטופים glycan הוצגו על mucins באמצעות קטיני צמח. היתרון של גישה זו הוא שהיא אינה דורשת את השימוש בfixatives המיוחד ומאפשרת ניצול רקמות קפואות שעשויות להיות כבר נשתמרו במעבדה.
1. הטבעת רקמה באוקטובר
2. רקמת קטגוריות קיימת
3. כתמי רקמה
4. שימוש בכתמי Histochemical כגון Alcian כחול ושייף חומצה תקופתית לזיהוי ריר
5. שימוש בקטינים ונוגדנים (טבלה 1) לזיהוי אפיטופים glycan ידי שיטות Histochemical
6. שליטה על כתמים ספציפיים קטין
7. נציג תוצאות
השוואה בין דגימות רקמה משובצת בפרפין לרקמות קפוא משובצות בתקשורת cryo-protectant (אוקטובר) חשפה הבדל בולט בשימור ואיכות ההכתמה לmuciגליקופרוטאינים n. צביעת רקמות בצבעי histochemical, כגון Alcian כחול ושייף חומצה תקופתית, להפיק תוצאות שונות מאוד בחלקי רקמה דומים מדוגמאות משובצות קפואות או פרפין (איור 1). נראה כי ממס אורגני (קסילן או Citrisolv) המשמש בתהליך הטבעת פרפין משפיע על ההתפלגות של mucins מופרש על epithelia כמו גם הסרה הרבה מגליקוליפידים מהדגימות (איור 2). כתוצאה מכך, שכבת הריר מופיעה התמוטטה על תאי רירית ובעיקר מצא בתאי גביע. הקפאת הבזק של רקמות בתקשורת cryo-protectant (אוקטובר) שמרה על הידרציה מדגם ושמרה את ממדי שכבת mucins המופרשים. תהליך הטבעת פרפין מושפע glycans ריר הקשורים אחר וגליקוליפידים בדרך דומה. הפצת glycan נבדקה באמצעות לקטינים, המשמשים באופן שגרתי לגילוי glycan (איור 3) ונוגדנים כנגד אפיטופים שנמצאו עלmucins וגליקוליפידים (איור 6). בגלל מחייב קטין אינו מוגדר היטב והוא מושפע מהפיזור המרחבי של glycans כמו גם מבנה glycan 14,15, חשוב ליישם את הבקרות המתאימות לצביעת קטין. כאן אנו מדגימים שתי שיטות לשליטה בהכתמת קטין על הרקמות שנבדקו: ביקוע אנזימטי ועיכוב תחרותי. מחשוף של אפיטופים glycan נעשה על ידי לעכל את קטע הרקמה עם אנזימי glycan ספציפיים, למשל sialidase חיידקים כשליטה לחומצה מחייבת ידי SNA (איור 4) sialic. במקרים בם אנזים מסוים (למשל glycosidase) אינו זמין להסרת glycan epitope למד, סגולי קטין שניתן לאשר על ידי הוספת מעכב תחרותי כגון Melibiose להכתמת Jacalin או כיטין-hydrolyzate להכתמת sWGA (איור 5).
אנו מראים כאן שדגימות רקמה נצמדת קפואות, שהם Rouהושג tinely במרפאת ובמעבדות מחקר, יכול להיות מוטבע נוסף באוקטובר ומשמש ללמוד גליקופרוטאינים mucin וglycans הנוכחי עליהם רב.
קטין / Ab | מקור | סגולי גדול |
LFA | Limax flavus (קליע צהוב) | המסוף Sia |
* מאא | Maackia amurensis (אמאר Maackia) | Siaα2-3Galβ1-R / 3-O-סולפט בGalβ1-R |
SNA | Sambucus nigra (סמבוק) | Siaα2-6Gal / Siaα2-6GalNAc |
WGA | Triticum vulgaris (ניבט חיטה) | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc / Sia |
sWGA | vulgaris Triticum Succinylated (ניבט חיטה) | GlcNAc & bETA; 1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc |
PNA | Arachis hypogaea (בוטנים) | Galβ1-3GalNAc (ללא שינוי T-אנטיגן) |
Jacalin | Artocarpus integrifolia (Jacalin) | Galβ1-3GalNAc מצא בglycans O הצמוד |
ECA | Erythrina cristagalli (עץ אלמוג) | Galβ1-4GlcNAc |
TKH2 | נוגדן | Siaa2-6GalNAc (STN) על glycans O הצמוד |
CA19-9 | נוגדן | Siaa2-3Galβ1-4 (Fuca1-3) GlcNAc (לופוס) |
SNH3 | נוגדן | Siaa2-3Galβ1-3 (Fuca1-4) GlcNAc (לופוס x) |
קיצורים: AB, נוגדנים; SIA, חומצת Sialic; גל, גלקטוז; GalNAc, N-acetylgalactosamine; GlcNAc, N-acetylglucosamine; FUC, Fucose; STN, Sialyl Tn; SLE, sialyl Lewisa; SLE X, X לואיס sialyl. * מקורות מסחריים למאא כוללים מאליי, MALII & MAH.
טבלת 1. רשימה חלקית של קטינים ונוגדנים לאפיטופים glycan.
איור 1. צביעה תקופתית חומצה שייפה של רקמות מעי גס, קפואות ופרפין מוטבעים-. קטעי רקמה, עכבר אנושי או דגימות מעי עוף קפוא באוקטובר (פנל העליון) או מוטבעים בפרפין (פנל תחתון) Alcian הכחול והוכתמו חומצה שייפה תקופתי (PAS) או Alcian הכחול (א.ב.). ריאגנטים אלה כתם ריר ורוד או כחול, בהתאמה. פנל עליון: ברקמות קפואות, בנוסף לmucins בתאי גביע, ריר המופרש היה גם מולניכר בו כלל (חיצים). פנל תחתון: רקמות בפרפין המוטבע-, כתמי ריר היה מרותקים לתאי גביע. גרעינים היו counterstained עם Surgipath (PAS) או (א.ב.) Hematoxylin של המאייר. סרגל קנה מידה מציין 100 מיקרומטר. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.
איור 2. תוצאות Citrisolv דגירה באובדן משמעותי של mucins. קטעים סידוריים של דגימות אילאום עוף קפואות היו קבועות ב10% נאגרו פורמלין והמשיכו להתייבש (פנל שמאלי), מיובש באתנול על ידי דגירה רציפה ב70%, 90% ו 100% אתנול 20 דקות כל אחד (פנל באמצע), או מיובש באתנול ופינה עם Citrisolv לשעה 1 (לוח ימני). דגימות מיובשות היו rehydrated חזרה לPBS לפני Hematoxylin וEosin (H & E) או הכתמים הכחולים Alcian. התייבשות אתנול וCitrisolv סליקת רקמות מור משופרphology (שורה לדוגמה, למעלה, תמונות בינוניות ונכון מול תמונה משמאל). התייבשות אתנול לא הייתה השפעה משמעותית על כתמים הכחולים Alcian (שורה אמצעית, להשוות תמונות שמאל ואמצע). לעומת זאת, דגירת Citrisolv מופחתת מכתימה הכחול Alcian והגבילה אותו לתאי גביע (שורה אמצעית, תמונה מימין) בדפוס שהיה דומה לזו שראתה ברקמות פרפין מוטבע (תרשים 1). נתונים אלה מרמזים על כך שהכתמים החזקים של גרגרי ריר בדגימות פרפין מוטבעים בשל כיווץ וההצטברות של ליחה בתאי הגביע בשלב הסליקה. החיוור ופחות צפופים המכתים של ריר ברקמות קפואות אוקטובר-משובצת משקף חלוקה טבעית יותר של ריר ברקמות. הגדלה גבוהה יותר של אזורים בארגזים מסומנות בחיצים. ברי קנה מידה מציינים 50 מיקרומטר (שורות עליונות ואמצעיות) ו 10 מיקרומטר (בשורה תחתונה).
איור 3. עקידהקטינים לאפיטופים glycan על רקמות קפואות ופרפין מוטבעים-. עוף מעי (מעי עקום) דגימות קטנות קפואים באוקטובר (פנלים העליונים) או מוטבעים בפרפין (פנלים נמוכים) נבדקו עם Jacalin (כחול), sWGA (ירוק) וSNA (אדום ). הגדלה גבוהה יותר של אזורים בארגזים מסומנות בחיצים. ברקמות קפואות Jacalin מחייב glycans O הצמוד חשף מבנים שהופיעו יתחיל לדלוף מתאי גביע ללום (Jacalin, פנל העליון, חיצים). לעומת זאת, Jacalin המחייב לרקמות פרפין המוטבעים היה מרותק לתאי גביע (Jacalin, פנל תחתון, חיצים) ועד לגבול מברשת villi (תמונה תחתונה משמאל, חץ). מכתים sWGA של β1-4GlcNAc ישתף מקומי באופן חלקי עם הכריכה של קטין Jacalin בשתי הרקמות הקפואות (פנל העליון, חיצים), ובפרפין מוטבע-רקמות (פנל תחתון, חיצים). לעומת זאת, קטין מחייב α2-6 חומצות sialic מקושרים SNA הוא תאי (SNA, ראשי חץ), ולא במשותף עם לוקליזציה-Jacalin (צבעתמונה, SNA באדום מסומן בראש החץ, Jacalin בכחול מסומן בחץ מקווקו). ברי קנה מידה מציינים 100 מיקרומטר (תמונות משמאל) ו20 מיקרומטר (אזורי boxed מוגדל).
איור 4. שליטת אנזימתי מחשוף למכתים החומצה sialic עם SNA. דגימות מעי דק עוף הודגרו עם 250 MU / מיליליטר Arthrobacter ureafaciens sialidase (AUS) או עם 5.5 חיץ 50 mM נתרן יצטט pH עבור 2.5 שעות ב 37 ° C. AUS טיפול מבטל הכתמה עם biotinylated SNA, המאשר את הספציפיות מחייבות SNA לחומצות sialic. סרגל קנה מידה מציין 100 מיקרומטר.
איור 5. שליטה תחרותית לעיכוב מכתים glycan עם Jacalin וsWGA. עוף מעי (מעי עקום) דגימות קטנות הודגרו בתערובת Jacalin וsWGA בנוכחות LEC הספציפימעכבי פח: Melibiose (עמודה אמצעית), כיטין-hydrolyzate (עמודה ימנית) או בלי מעכב (A ו-D). פנל עליון: (משמאל) מכתים Jacalin ללא מעכבים. מכתים (במרכז) Jacalin נבלם על ידי Melibiose. (מימין) כיטין-hydrolyzate לא לעכב מכתים Jacalin. פנל תחתון: (משמאל) מכתים sWGA ללא מעכב. (במרכז) Melibiose לא לעכב מכתים sWGA. (מימין) מכתים sWGA נבלם על ידי כיטין-hydrolyzate. עיכוב זה מאשר את האינטראקציה הספציפית של קטינים עם הרקמות. תמונת כוכביות סימן של עיכוב מכתים. סרגל קנה מידה מציין 100 מיקרומטר.
איור 6. איתור של mucins הפרשה, גליקוליפידים, ואפיטופים glycan ברקמות סרטן מעי גסות אנושיות קפואות. ביופסיות מסרטן המעי גסה וסרטן וילוס קרצינומה רירית היו נצמדים קפואות בחנקן נוזלי ומוטבעים באוקטובר סעיפי רקמות הודגרו ל1 ש 'עם נוגדנים נגד mucin המופרש MUC5AC, sialyl לואיס - glycan epitope מצא בgangliosides (סרטן המעי גס סמן CA 19-9), וsialyl-TN - epitope glycan שפע על mucins (מזוהה עם TKH2 נוגדנים), ואחרי 30 דקות עם דגירה חמור נוגדן biotinylated אנטי עכבר IgG משני, ודגירת 30 דקות עם streptavidin peroxidase מצומדות. רקמות נוספות הודגרו לשעה 1 עם הקטינים SNA biotinylated וsWGA, ואחרי דגירת 30 דקות עם streptavidin peroxidase מצומדות. מכתים peroxidase פותח באמצעות AEC ערכה. סרגל קנה מידה שחור מציין 200 מיקרומטר.
שימור אפיטופים ריר וglycan ברקמות קפואות עדיף על זה של רקמות שהוטבעו בפרפין. אנחנו הוכחנו שימור שכבת ריר מופרש (תרשימי 1 ו 3) וההפצה של שלושה מבני glycans (איור 3) ברקמות קפואות לעומת רקמות פרפין מוטבעים. fixatives מיוחד, כגון הפתרון של Carnoy (אתנול 60%, כלורופורם 30%, 10% חומצה אצטית) 17 פותחו לשימור אופטימלי של שכבת הריר בדגימות רקמה. במצב אופטימלי, פתרון זה עשוי לשמש לאיסוף דגימות רקמה שמוקדשות ללימודי ריר והוצג לשמור על המראה התקין של שכבת ריר 16-17. שכבת הריר בדגימות קפואות מבולבלות המוטבעת באוקטובר מופיעה מחוספסת ובאזורים מסוימים עשויה להתנתק מהרקמות, לעומת זאת עובי השכבה הכולל הוא בהסכם עם זה שנצפה ברקמות שהיו קבועים עם הפתרון וembedd של Carnoyאד בפרפין 16-17. לדוגמה, שכבת הריר בסעיף רקמה קפוא מעי גס היא ~ 100 מיקרומטר (איור 1), שנמצא בטווח שדווח למדגם Carnoy's קבוע מעי גס 55.4 ± 2.5 מיקרומטר (טווח 7.7-204.8 מיקרומטר) 16.
זה כבר ידוע במשך עשרות שנים שתוצאות התייבשות אתנול בהצטמקות ~ 30% מדגימות ביולוגיות 18, וכי ממסים אורגניים כגון קסילן, שומנים כלורופורם לחלץ, גליקוליפידים, ובמידה מסוימת, Citrisolv וחלבונים מהרקמות 13. עיבוד רקמות להטבעת פרפין כולל את השלבים הבאים: קיבעון (10% נאגרו פורמלין), התייבשות (ריכוז אתנול הגדלה), וסליקה (Citrisolv או קסילן). על ידי חיקוי הפעולות הבאות על חלקי רקמה קפוא יתבטלו, הראינו כי תמציות Citrisolv ליחה מחלקי רקמה קפוא וכתוצאה ממורפולוגיה רקמה שדומה לזו של רקמות פרפין מוטבע (Figurדואר 2, לוח ימני). בניגוד לכך, שכבת הריר לא שונתה על ידי דגירה עם פורמלין או אתנול (איור 2, שמאל ומרכז פנלים). הדבר מצביע על כך צעד הסליקה של הליך הטבעת פרפין הסטנדרטי, אשר דורש דגירה ממושכת בCitrisolv / קסילן, התוצאות בקריסה של שכבת הריר. קיבעון פורמלין אינו פוגע בחלקי רקמות קפואים ושכבת הריר שהיו קבועים בפורמלין יכול בקלות להיות מוכתם בקטינים ונוגדנים נגד glycans, גליקוליפידים וחלבונים (איורים 2, 3, 6). השפעות אלה עשויות להיות זניחות לחקר חלבוני קרום כפותים ורקמות פתולוגיה, אבל הם הרסניים למבני hydrated מאוד כגון שכבת הריר המופרש. עם זאת מחקרים היסטולוגיים של mucins עדיין מתנהלים בעיקר עם דגימות פרפין מוטבע-, שבו שימור שכבת הריר היא הכי מוצלח. בניתוח מעמיק של הרכב שכבת ריר כגון זהותו המדויקת של seשילובי גליקופרוטאין MUC כפותים creted או קרום דורשים נוגדנים ספציפיים וספקטרומטריית מסות לזיהוי מעמודי תווך החלבון. שימור שכבת הריר הוא אך הדרישה הראשונית ללימודים כאלה.
מעבדות רבות דגימות רקמה קפואה באוקטובר שנגבו בעבר עבור פרויקטים שונים, רקמות אלה יכולות לשמש בקלות ללמוד mucins, גליקוליפידים, והפצת glycan מבטלת את הצורך לאסוף רקמות לתוך fixatives המיוחד המיועדים באופן ייחודי לשימור ריר. רקמות קפואות עוברות עיבוד מינימאלי ולכן החלוקה הטבעית של glycans, שהם hydrated בטבע, נשמרה. זה חשוב במיוחד בתחום של אינטראקציות מיקרוביאלי-מארחת. ידע של הפצה ושפע נטורליסטית של mucins מופרש והרבה מבני glycan לקשט מולקולות אלה "מכשול" יהיה מפתח להבנת הגנה מארחת, ניצול חיידקים וpathogenesהוא.
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
המחברים מבקשים להודות לניקול מ 'נמט (אוניברסיטת ג'ורג'יה) וז'אן פיר מ' (LANL) על עזר בקצירת רקמות עוף, וסטיבן א פרינגר על עזרתו בזמן צילומים. הטיפול של כל ציפור במחקר זה היה בעמידה במכונים הלאומיים לבריאות הנחיות לשימוש האנושי בחיות מעבדה ואת כל הפרוטוקולים אושרו על ידי טיפול בבעלי החיים וועדות המוסדיים השתמש בלוס אלמוס לביטחון הלאומי, LLC, מפעיל של לוס אלמוס המעבדה הלאומית תחת חוזה מס DE-AC52-06NA25396 עם משרד אנרגיה של ארה"ב. הטיפול בעכברים במחקר זה עולה בקנה אחד עם פרוטוקול UCSD חיים מאושרים. רקמות אדם התקבלו כחלק מפרוטוקול IRB המאושר UCSD. עבודה זו נתמכה על ידי מענק מאוניברסיטת 118645 תכנית נשיא דמי מעבדת קליפורניה (PG) והמענק NS047101 מהמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ו( מתקן Neuroscience מיקרוסקופי משותף, אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו) שבץ.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שמו של מגיב וציוד | חברה | מספר קטלוגים | |
וטאן 2-תיל | הפישר סיינטיפיק | 03551-4 | |
ערכת מצע peroxidase AEC | מעבדות וקטור | SK-4200 | |
Alcian הכחול | סיגמה אולדריץ | A3157 | |
Anti-CA 19-9 נוגדן חד שבטי | Calbiochem | CA1003 | |
נוגדנים חד שבטיים נגד MUC5AC | Millipore | MAB2011 | |
Avidin-ביוטין חסימת ערכה | מעבדות וקטור | SP-2001 | |
נוגדן החמור Biotinylated נגד עכבר | Immunoresearch ג'קסון | 90863 | |
Biotinylated SNA | מעבדות וקטור | B-1305 | |
סרום השור Albuדקות | סיגמה אולדריץ | A4503 | |
כיטין-hydrolyzate | מעבדות וקטור | SP-0090 | |
Cryostat microtome | Microsystems היקה | יקה CM 1800 | |
Hematoxylin | Surgipath רפואי התעשייה | 3801570 | |
מי חמצן 30% | הפישר סיינטיפיק | H325-100 | |
Jacalin-FITC | מעבדות וקטור | FL-1151 | |
Hematoxylin של המאייר | סיגמה אולדריץ | MHS32 | |
Melibiose | סיגמה אולדריץ | M5500 | |
אדום מהיר גרעיני | מעבדות וקטור | H-3403 | |
מתחם אוקטובר | VWR הבינלאומי | 25608-930 | |
streptavidin peroxidase מצומדת | Immunoresearch ג'קסון | 94638 | |
מגיב שייף | מדעי מיקרוסקופ אלקטרונים | 26052 | |
sWGA-rhodamine | מעבדות וקטור | RL1022S | |
TKH2 נוגדן חד שבטי | ATCC | HB-9654 | |
תקשורת VectaMount המימית הרכבה | מעבדות וקטור | H-5501 | |
Cytoseal 60 | Thermo Scientific | 8310-4 | |
תבניות פיל-Way | Polysciences בע"מ | 18646A-1 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved