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Não fixadas amostras de tecidos congelados embebidos em meio óptimo de temperatura de corte (OCT) podem ser usados para estudar a distribuição natural e glicosilação de muco secretado. Neste processamento de tecidos abordagem é mínima e a apresentação natural de glicolípidos, mucinas e glicano-epítopos é preservada. As secções de tecido podem ser analisados por imuno-histoquímica utilizando detecção por fluorescência ou cromogénico.
As mucinas são complexos e altamente glicosilada O-linked glicoproteínas, que contêm mais do que 70% em peso de hidratos de carbono 1-3. Mucinas segregadas, produzido pelas células caliciformes e a mucosa gástrica, o andaime para fornecer uma camada de muco micrômetros de espessura, que reveste o epitélio do intestino e do trato respiratório 3,4. Além de mucinas, as camadas de muco também contêm péptidos antimicrobianos, citoquinas, e as imunoglobulinas 5-9. A camada de muco é uma parte importante da imunidade do hospedeiro inato, e forma a primeira linha de defesa contra a invasão de microorganismos 8,10-12. Como tal, o muco é objecto de numerosas interacções com micróbios, ambos os patógenos e simbiontes, e mucinas segregadas constituem uma interface importante para estas interacções. O estudo de tais interacções biológicas normalmente envolve métodos histológicos para a recolha de tecidos e de coloração. Os dois mais utilizados métodos histológicos para a recolha de tecidos e preservandoção na clínica e em laboratórios de pesquisa são: a fixação de formalina seguido de parafina e congelamento de tecido, seguido de incorporação em crio-protetores mídia.
Amostras de tecido emblocado em parafina produzir seções com qualidades ideais para a visualização histológica incluindo clareza e bem definida morfologia. No entanto, durante o processo de incorporação de um número de parafina de epitopos se alterou e, a fim de estudar estes epítopos, as secções de tecido têm de ser posteriormente tratados com um dos métodos de recuperação de epítopo de muitas 13. Mucinas segregadas e lípidos são extraídos do tecido durante o passo de compensação inclusão em parafina, a qual requer prolongar a incubação com solventes orgânicos (ou xileno Citrisolv). Portanto, esta abordagem é sub-ótima para estudos sobre a natureza e distribuição de mucinas e muco in vivo.
Em contraste, os tecidos de congelamento na temperatura de corte ótima (outubro) a incorporação de um meiovazios desidratação e limpeza da amostra, e mantém a hidratação da amostra. Isto permite uma melhor conservação da camada de muco hidratada e, assim, permite o estudo das várias funções de mucinas em biologia epitelial. Como este método requer um tratamento mínimo do tecido, o tecido é conservado num estado mais natural. Secções congeladas de tecidos, por conseguinte, não necessitam de qualquer tratamento adicional antes da coloração e pode ser facilmente analisada através de métodos imuno-histoquímicos.
Nós demonstramos a preservação de micrômetros de espessura da camada de muco secretado em amostras de cólon congelados. Esta camada é drasticamente reduzida quando os mesmos tecidos são embebidas em parafina. Também demonstramos coloração por imunofluorescência de epítopos de glicano apresentados em mucinas utilizando lectinas vegetais. A vantagem desta abordagem é a de que ele não requer o uso de fixadores especiais e permite a utilização de tecidos congelados que já podem ser conservadas no laboratório.
1. A incorporação de tecidos em outubro
2. Tecido Seccionamento
3. Coloracao de tecidos
4. Usando manchas histoquímicos como Alcian Blue e Ácido Periódico de Schiff para detectar Muco
5. Utilizando lectinas e anticorpos (Tabela 1) para detectar epítopos de glicano por métodos histoquímicos
6. Controlando a Especificidade de coloração Lectina
7. Resultados representativos
Uma comparação entre amostras de tecido embebidos em parafina para tecidos congelados embutidos em crio-protetores mídia (outubro) revelou diferença marcante na preservação e qualidade de coloração para Muciglicoproteínas n. Coloração histoquímica de tecidos com corantes, tais como Alcian Blue e ácido periódico de Schiff, produzir resultados muito diferentes em secções de tecido congeladas ou comparáveis de amostras parafinizadas (Figura 1). Afigura-se que o solvente orgânico (ou xileno Citrisolv) que é utilizado durante o processo de inclusão em parafina afecta a distribuição de mucinas segregadas em epitélios bem como a remoção tanto dos glicolípidos a partir das amostras (Figura 2). Como resultado, a camada de muco aparece recolhido nas células da mucosa e é encontrada principalmente nas células caliciformes. Flash congelamento de tecidos em crio-protetores de mídia (outubro) manteve a hidratação da amostra e preservadas as dimensões da camada de mucinas secretadas. O processo de inclusão em parafina afectados outros muco-glicanos e glicolípidos associados de uma maneira similar. Distribuição glicano foi examinada utilizando lectinas, que são rotineiramente usadas para detecção de glicano (Figura 3) e os anticorpos contra epítopos encontradosmucinas e glicolípidos (Figura 6). Porque a ligação da lectina não é bem definido e é afectada pela distribuição espacial dos glicanos, assim como a estrutura de glicano 14,15, é importante aplicar os controlos apropriados para a coloração com lectina. Aqui demonstramos dois métodos para controlar manchas de lectina sobre os tecidos testados: de clivagem enzimática e de inibição competitiva. A clivagem dos epítopos de glicano foi feito através da digestão da secção de tecido com glicano específicos de enzimas, por exemplo sialidase bacteriana como controlo para a ligação de ácido siálico por SNA (Figura 4). Nos casos em que a enzima específica (por exemplo glicosidases) não estão disponíveis para a remoção do epítopo glicano estudada, a especificidade da lectina pode ser confirmada pela adição de um inibidor competitivo, tais como Melibiose jacalina para coloração ou quitina-hidrolisado para coloração sWGA (Figura 5).
Nós demonstramos aqui que as amostras de tecido snap-congelados, que são routinely obtido na clínica e em laboratórios de investigação, pode ainda ser incorporado em OCT e utilizado para estudar moléculas de mucina e os glicanos muitos presentes neles.
Lectina / Ab | Fonte | Maior especificidade |
LFA | Limax flavus (lesma Amarelo) | Terminal Sia |
* MAA | Maackia amurensis (Amur Maackia) | Siaα2-3Galβ1-R / 3-O-sulfato em Galp1-R |
SNA | Sambucus nigra (sabugueiro) | Siaα2-6Gal / Siaα2-6GalNAc |
WGA | Triticum vulgaris (germe de trigo) | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc / Sia |
sWGA | Triticum vulgaris succinilado (germe de trigo) | GlcNAc & beta; 4GlcNAcβ1 1-4GlcNAc- |
ANP | Arachis hypogaea (amendoim) | Galp1-3GalNAc (não modificada do antigénio T) |
Jacalina | Artocarpus integrifolia (jacalina) | Galp1-3GalNAc encontrado em O-linked glycans |
ECA | Erythrina cristagalli (árvore Coral) | Galp1-4GlcNAc |
TKH2 | Anticorpo | Siaa2-6GalNAc (STN), em O-glicanos ligados |
CA19-9 | Anticorpo | Siaa2-3Galβ1-4 (Fuca1-3) GlcNAc (LES a) |
SNH3 | Anticorpo | Siaa2-3Galβ1-3 (Fuca1-4) GlcNAc (sLex) |
Abreviaturas: Ab, anticorpos; Sia, ácido siálico; Gal, Galactose; GalNAc, N-acetilgalactosamina; GlcNAc, N-acetilglucosamina; Fuc, fucose; STN, sialilo Tn; SLE um, sialil Lewisa; sLex, sialil Lewis x. * Fontes comerciais para MAA incluem MALI, MALII & MAH.
Tabela 1. Uma lista parcial de lectinas e anticorpos para epítopos de glicano.
Figura 1. E coloração com Alcian Blue Periodic Acid Schiff de tecidos do cólon e congelados embebidos em parafina. Secções de tecido de rato, humano ou amostras de cólon frango congelados em OCT (painel superior) ou embebidos em parafina (painel inferior) foram corados com ácido periódico de Schiff (PAS) ou Alcian Blue (AB). Estes reagentes mancha muco rosa ou azul, respectivamente. Painel superior: Em tecidos congelados, para além de mucinas das células caliciformes, muco secretado foi também visvel (setas). Painel inferior: Na-tecidos embebidos em parafina, coloração com muco estava confinada a células caliciformes. Os núcleos foram contrastadas com Surgipath (PAS) ou (AB) de hematoxilina de Mayer. Barra de escala indica 100 mm. Clique aqui para ver maior figura .
Figura 2. Resultados de incubação Citrisolv em perda substancial de mucinas. Secções seriadas de amostras de íleo de galinha congeladas foram fixados em formalina tamponada a 10% e mantidos hidratados (painel esquerdo), desidratados em etanol, por incubação sequencial de 70%, 90% e etanol a 100% durante 20 min cada (painel do meio), ou desidratados em etanol e aclarado com Citrisolv durante 1 hora (painel da direita). Amostras desidratadas foram reidratados volta à PBS antes de Hematoxilina e Eosina (H & E) ou coloração Alcian Blue. Desidratação de etanol e Citrisolv compensação melhor tecido morphology (linha, por exemplo, alto, médio e imagens direita versus imagem à esquerda). Desidratação de etanol não teve efeito significativo na coloração Alcian Blue (linha do meio, comparar as imagens esquerda e do meio). Em contraste, a incubação Citrisolv reduzida coloração azul Alcian e confinada a células caliciformes (linha do meio, a imagem da direita) num padrão que é semelhante à observada em tecidos embebidos em parafina (Figura 1). Estes dados implicam que a forte coloração de grânulos de muco em parafinizado é devido ao encolhimento e de condensação de muco nas células caliciformes durante a etapa de limpeza. A coloração mais fraca e menos denso do muco em congelados OCT-tecidos embebidos reflecte uma distribuição mais natural de muco no tecido. Ampliações de áreas dentro de caixas são marcadas com setas. Barras de escala indicam 50 fim (linhas superior e do meio) e 10 uM (linha inferior).
Figura 3. A ligação delectinas para epitopos glicano em tecidos congelados e parafina. Frango intestino delgado (íleo) espécimes congelados em outubro (painéis superiores) ou em parafina (painéis inferiores) foram sondados com jacalina (azul), sWGA (verde) e SNA (vermelho ). Ampliações de áreas dentro de caixas são marcadas com setas. Em tecidos congelados jacalina ligação para O-glicanos ligados revelaram estruturas que parecem ser exsudação a partir de células caliciformes no lúmen (jacalina, painel superior, as flechas). Em contraste, a ligação jacalina para tecidos embebidos em parafina foi confinada às células caliciformes (jacalina, painel inferior, setas) e para a borda em escova das vilosidades (imagem inferior esquerda, seta). sWGA coloração de β1-4GlcNAc parcialmente co-localizada com a ligação da lectina jacalina em ambos os tecidos congelados (painel superior, setas), e em tecidos embebidos em parafina (painel inferior, setas). Em contraste, a lectina de ligação a SNA α2-6 ácidos siálicos ligados é intracelular (SNA, pontas de seta), e não se co-localizar com jacalina (corimagem, o SNA em vermelho marcado com seta, jacalina em azul marcado com a seta pontilhada). Barras de escala indicam 100 mm (imagens à esquerda) e 20 um (áreas ampliadas em caixa).
Figura 4. A clivagem enzimática de controlo para a coloração de ácido siálico com SNA. Espécimes galinha intestino delgado foram incubadas com 250 mU / ml Arthrobacter ureafaciens sialidase (AUS) ou com 50 mM de tampão de acetato de sódio a pH 5,5 durante 2,5 horas a 37 ° C. AUS tratamento elimina a coloração com biotinilado SNA, confirmando SNA especificidade de ligação a resíduos de ácido siálico. Barra de escala indica 100 mm.
Figura 5. Controle de inibição competitiva para a coloração de glicano com jacalina e sWGA. Galinha do intestino delgado (íleo) amostras foram incubadas com uma mistura jacalina sWGA e na presença de lec específicoinibidores de estanho: melibiose (coluna do meio), quitina-hidrolisado (coluna da direita) e sem inibidor (A e D). Painel superior: (esquerda) jacalina coloração sem inibidores. (Centro) coloração jacalina foi inibida por Melibiose. (Direita) Quitina-hidrolisado não inibiu coloração jacalina. Painel inferior: (esquerda) sWGA coloração sem inibidor. (Centro) Melibiose não inibiu a coloração sWGA. (Direita) coloração sWGA foi inibida por quitina-hidrolisado. Isto confirma a inibição da interacção específica de lectinas com os tecidos. Asteriscos imagem marca de inibição de coloração. Barra de escala indica 100 mm.
Figura 6. Detecção de mucinas secretoras, glicolipídios e epítopos glicano em tecidos humanos congelados câncer colorretal. Biópsias de câncer colorretal de carcinoma de vilosidades e carcinoma muco foram snap-congelado em nitrogênio líquido e incorporado em outubro As secções de tecido foram incubadas durante 1 hcom anticorpos contra a mucina segregada MUC5AC, sialil Lewis a - glicano epítopo encontrado em gangliósidos (cancro colorectal marcador CA 19-9) e sialil-Tn - epitopo glicano abundante em mucinas (detectado com anticorpo TKH2), seguido por 30 min de incubação com biotinilado de burro anti-rato IgG de anticorpo secundário, e 30 minutos de incubação com peroxidase conjugada com estreptavidina. Outros tecidos foram incubados durante 1 hora com o biotinilado lectinas SNA e sWGA, seguido por 30 minutos de incubação com peroxidase conjugada com estreptavidina. A coloração da peroxidase foi desenvolvida utilizando AEC kit. Barra de escala preta indica 200 m.
Preservação de muco e glicano epítopos em tecidos congelados é superior à dos tecidos que foram embebidos em parafina. Nós demonstramos a preservação da camada de muco secretado (Figuras 1 e 3) e a distribuição de três estruturas de glicanos (Figura 3), em comparação com tecidos congelados embebidos em parafina tecidos. Fixadores especializados, tais como solução de Carnoy (etanol a 60%, clorofórmio a 30%, 10% de ácido acético) 17 ter sido desenvolvido para a conservação óptima da camada de muco em amostras de tecido. Em condições óptimas, esta solução deve ser utilizado para recolher amostras de tecido que são dedicados para estudos de muco e foi mostrado para preservar a aparência lisa da camada de muco 16-17. A camada de muco em amostras congeladas não fixadas incorporado em OCT parece resistente e em algumas áreas pode separar a partir do tecido, no entanto, a espessura de camada total está de acordo com o observado em tecidos que foram fixados com solução de Carnoy e embedded em parafina 16-17. Por exemplo, a camada de muco na secção de tecido do cólon humano congelado é de ~ 100 mm (Figura 1), que está dentro do intervalo descrito para Carnoy's fixo amostra de cólon humano de 55,4 ± 2,5 um (intervalo 7,7-204,8 mm) 16.
Tem sido conhecido durante décadas, que resulta em desidratação de etanol ~ o encolhimento de 30% das amostras biológicas 18, e que os solventes orgânicos tais como xileno e lípidos Citrisolv extracto de clorofórmio, glicolípidos e, em certa medida, das proteínas a partir dos 13 tecidos. Processamento de tecidos para inclusão em parafina inclui as seguintes etapas: fixação (10% de formalina tamponada), desidratação (aumentando a concentração de etanol), e de compensação (Citrisolv ou xileno). Imitando estes passos não fixadas em secções de tecido congeladas, foi demonstrado que Citrisolv extrai muco a partir de secções de tecido congeladas, resultando em morfologia de tecido que é semelhante ao de tecidos embebidos em parafina (Figure 2, painel da direita). Em contraste, a camada de muco não foi alterada pela incubação com formalina ou etanol (Figura 2, para a esquerda e painéis centrais). Isto sugere que a etapa de limpeza de um procedimento padrão inclusão em parafina, o qual requer a incubação prolongada em Citrisolv / xileno, resulta no colapso da camada de muco. Fixação em formalina não danifica a camada de muco e secções congeladas de tecidos que foram fixadas com formalina pode ser facilmente manchado com lectinas e anticorpos contra glicanos, glicolípidos e proteínas (Figuras 2, 3 e 6). Estes efeitos podem ser insignificante para o estudo de proteínas ligadas à membrana e os tecidos patologia, mas eles são devastadoras para as estruturas altamente hidratados, tais como a camada de muco secretado. No entanto estudos histológicos de mucinas são ainda realizados principalmente com amostras embebidas em parafina, nas quais a camada de muco preservação é de qualidade inferior. Em análises aprofundadas de composição do muco camada como a identidade precisa de sicreted ou ligados membrana glicoproteína MUC combinações exigem anticorpos específicos e de espectrometria de massa para a identificação dos esqueletos proteicos. Preservação da camada de muco é, mas a exigência inicial para esses estudos.
Muitos laboratórios têm amostras de tecidos congelados em OCT que foram recolhidos no passado por diferentes projectos, estes tecidos podem ser prontamente usados para estudar as mucinas, glicolípidos e distribuição de glicano eliminando a necessidade de recolha de tecidos em fixadores especiais que são concebidos exclusivamente para a preservação de muco. Tecidos congelados objecto de processamento mínimo e, por conseguinte, a distribuição natural de glicanos, que são hidratados na natureza, é preservado. Isto é especialmente importante no reino do microbiana acolhimento interações. Conhecimento da distribuição e abundância naturalista de mucinas secretadas e as estruturas glicano muitos decorar esses "barreira" moléculas será a chave para a compreensão de defesa do hospedeiro, a exploração microbiana e patógenosé.
Não há conflitos de interesse declarados.
Os autores gostariam de agradecer a Nicole M. Nemeth (University of Georgia) e Jeanne M. Feira (LANL) por sua ajuda na colheita de tecidos de galinha, e Steven A. Springer por sua ajuda durante as filmagens. O cuidado de todas as aves em estudo estava em conformidade com as diretrizes do Instituto Nacional de Saúde para o uso humano dos animais de laboratório e todos os protocolos foram aprovados pelo Animal Care Institucional e Comissões de Uso do Los Alamos National Security, LLC, operadora do Los Alamos Laboratório Nacional sob Contrato n º DE-AC52-06NA25396 com o Departamento de Energia dos EUA. O cuidado de camundongos deste estudo está em conformidade com UCSD protocolo animal aprovado. Tecidos humanos foram obtidos como parte da UCSD protocolo IRB aprovado. Este trabalho foi financiado por bolsa 118645 da Universidade da Califórnia Lab Programa Taxa Presidente (PG) e NS047101 concessão do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (Mecanismo de Microscopia Neuroscience compartilhada, UC San Diego).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente e equipamento | Companhia | Número de catálogo | |
2-metilbutano | Fisher Scientific | 03.551-4 | |
AEC kit de substrato de peroxidase | Vector Labs | SK-4200 | |
Alcian Blue | Sigma-Aldrich | A3157 | |
Anti-CA anticorpo monoclonal 19-9 | Calbiochem | CA1003 | |
Anti-MUC5AC anticorpo monoclonal | Millipore | MAB2011 | |
Avidina-biotina bloqueio kit | Vector Labs | SP-2001 | |
Biotinilado burro anticorpo anti-rato | Jackson Immunoresearch | 90863 | |
Biotinilado SNA | Vector Labs | B-1305 | |
Albumina de soro bovinomin | Sigma-Aldrich | A4503 | |
Chitin-hidrolisado | Vector Labs | SP-0090 | |
Criostato micrótomo | Leica Microsystems | Leica CM 1800 | |
Hematoxilina | Surgipath Medical Ind. | 3801570 | |
Peróxido de hidrogénio a 30% | Fisher Scientific | H325-100 | |
Jacalina-FITC | Vector Labs | FL-1151 | |
Hematoxilina de Mayer | Sigma-Aldrich | MHS32 | |
Melibiose | Sigma-Aldrich | M5500 | |
Red Rápido nuclear | Vector Labs | H-3403 | |
Composto outubro | VWR International | 25608-930 | |
Estreptavidina conjugada com peroxidase | Jackson Immunoresearch | 94638 | |
Reagente de Schiff | Elétrons ciências microscopia | 26052 | |
sWGA-Rodamina | Vector Labs | RL1022S | |
TKH2 anticorpo monoclonal | ATCC | HB-9654 | |
VectaMount aquosos de montagem | Vector Labs | H-5501 | |
Cytoseal 60 | Thermo Scientific | 8310-4 | |
Descasque-A Way moldes | Polysciences Inc. | 18646A-1 |
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