Method Article
Незаписанные замороженных образцов тканей, встроенные в оптимальной температуры среды резки (ОКТ) могут быть использованы для изучения распределения природного и гликозилирования выделяется слизь. В этой обработке тканей подход является минимальным и природных презентация гликолипиды, муцина и гликана-эпитопы сохраняется. Срезы тканей могут быть проанализированы с помощью иммуногистохимии с помощью флуоресцентной или хромогенных обнаружения.
Mucins are complex and heavily glycosylated O-linked glycoproteins, which contain more than 70% carbohydrate by weight1-3. Secreted mucins, produced by goblet cells and the gastric mucosa, provide the scaffold for a micrometers-thick mucus layer that lines the epithelia of the gut and respiratory tract3,4. In addition to mucins, mucus layers also contain antimicrobial peptides, cytokines, and immunoglobulins5-9. The mucus layer is an important part of host innate immunity, and forms the first line of defense against invading microorganisms8,10-12. As such, the mucus is subject to numerous interactions with microbes, both pathogens and symbionts, and secreted mucins form an important interface for these interactions. The study of such biological interactions usually involves histological methods for tissue collection and staining. The two most commonly used histological methods for tissue collection and preservation in the clinic and in research laboratories are: formalin fixation followed by paraffin embedding, and tissue freezing, followed by embedding in cryo-protectant media.
Paraffin-embedded tissue samples produce sections with optimal qualities for histological visualization including clarity and well-defined morphology. However, during the paraffin embedding process a number of epitopes become altered and in order to study these epitopes, tissue sections have to be further processed with one of many epitope retrieval methods13. Secreted mucins and lipids are extracted from the tissue during the paraffin-embedding clearing step, which requires prolong incubation with organic solvents (xylene or Citrisolv). Therefore this approach is sub-optimal for studies focusing on the nature and distribution of mucins and mucus in vivo.
In contrast, freezing tissues in Optimal Cutting Temperature (OCT) embedding medium avoids dehydration and clearing of the sample, and maintains the sample hydration. This allows for better preservation of the hydrated mucus layer, and thus permits the study of the numerous roles of mucins in epithelial biology. As this method requires minimal processing of the tissue, the tissue is preserved in a more natural state. Therefore frozen tissues sections do not require any additional processing prior to staining and can be readily analyzed using immunohistochemistry methods.
We demonstrate the preservation of micrometers-thick secreted mucus layer in frozen colon samples. This layer is drastically reduced when the same tissues are embedded in paraffin. We also demonstrate immunofluorescence staining of glycan epitopes presented on mucins using plant lectins. The advantage of this approach is that it does not require the use of special fixatives and allows utilizing frozen tissues that may already be preserved in the laboratory.
1. Ткань вложение в октябре
2. Ткань Секционирование
3. Окрашивание тканей
4. Использование Гистохимические пятен, таких как Alcian синий и периодических Шифф кислота обнаружить слизь
5. Использование лектинов и антител (табл. 1) для обнаружения Glycan Эпитопы по гистохимических методов
6. Контроль за лектина Специфика Окрашивание
7. Представитель Результаты
Сравнение образцов ткани в парафин замороженных тканей, встроенные в крио-защитного средства массовой информации (ОКТ) выявили поразительную разницу в сохранении и качество окрашивания для muciп гликопротеинов. Ткань окрашивания гистохимических красителей, таких как Alcian синий и периодических Шифф кислота, дают очень разные результаты в сопоставимых срезов тканей из замороженного или парафином образцов (рис. 1). Похоже, что органический растворитель (ксилол или Citrisolv), который используется в процессе вложения парафина влияет на распределение муцина на эпителии секретируемых а также удаление большей части гликолипидов из образцов (рис. 2). В результате, слой слизи появляется рухнул на клетки слизистой оболочки и встречается в основном у бокаловидных клеток. Вспышка замораживания тканей в крио-защитного средства массовой информации (ОКТ) поддерживается образца гидратации и сохранил секретируемых размеры муцинов слоя. Процесс парафин вложения сказывается на других слизи, связанных гликанов и гликолипидов аналогичным образом. Glycan распределению был исследован с помощью лектинов, которые обычно используются для обнаружения гликана (рис. 3) и антитела против эпитопов найти намуцина и гликолипидов (рис. 6). Из-за связывания лектинов не определена и зависит от пространственного распределения гликанов, а также структуры гликанов 14,15, важно, чтобы применить соответствующие меры контроля для лектина окрашивания. Здесь мы показываем два метода для управления лектина пятна на испытания тканей: ферментативного расщепления и конкурентного ингибирования. Расщепление эпитопов гликана было сделано путем переваривания срез ткани с гликана-специфических ферментов, например бактериального сиалидазы, как контроль за сиаловой кислоты связывания SNA (рис. 4). В случаях, когда специфический фермент (например, гликозидазой) не доступен для удаления гликана эпитопа изучены, специфичность лектина может быть подтверждена путем добавления конкурентным ингибитором, таких как мелибиозы для джакалин окрашивание или хитин-гидролизатом для окрашивания sWGA (рис. 5).
Мы демонстрируем здесь, что оснастка замороженных образцов тканей, которые ROUtinely, полученные в клинике и в научно-исследовательских лабораториях, могут быть дополнительно встроены в октябре и использоваться для изучения муцина гликопротеинов и многие гликанов присутствовать на них.
Лектина / Ab | Источник | Основная специфика |
LFA | Limax Флава (желтая пуля) | Терминал Sia |
MAA * | Maackia амурская (Амурская Maackia) | Siaα2-3Galβ1-R / 3-O-сульфата на Galβ1-R |
SNA | Бузина черная (бузины) | Siaα2-6Gal / Siaα2-6GalNAc |
WGA | Triticum угри (зародышей пшеницы) | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc / Sia |
sWGA | Сукцинилированный угри Triticum (зародышей пшеницы) | GlcNAc & BОП; 1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc |
PNA | Арахисовое hypogaea (арахис) | Galβ1-3GalNAc (немодифицированного T-антиген) |
Джакалин | Artocarpus integrifolia, (джакалин) | Galβ1-3GalNAc найти на O-связанных гликанов |
ECA | Erythrina cristagalli (Coral дерево) | Galβ1-4GlcNAc |
TKH2 | Антитело | Siaa2-6GalNAc (STN) на O-связанных гликанов |
CA19-9 | Антитело | Siaa2-3Galβ1-4 (Fuca1-3) GlcNAc (СКВ) |
SNH3 | Антитело | Siaa2-3Galβ1-3 (Fuca1-4) GlcNAc (СКВ х) |
Сокращения: Ab, антитела, Sia, сиаловой кислоты; Гал, галактоза; GalNAc, N-ацетилгалактозамина; GlcNAc, N-ацетилглюкозамина; Fuc, Fucose, STN, сиалил Tn; SLe, сиалил Lewisa; SLe х, сиалил-Льюис х. * Коммерческие источники MAA включает Мали, MALII и MAH.
Таблица 1. Неполный список лектинов и антител к эпитопам гликана.
Рисунок 1. Alcian синий и периодического окрашивания Шифф кислота замороженных и парафиновых срезах тканей толстой кишки. Срезы тканей человека, мыши или образцах куриного толстой кишки заморожены в октябре (верхняя панель) или в парафин (нижняя панель) окрашивали с периодическими кислота Schiff (PAS) или Alcian Blue (AB). Эти реагенты пятна слизи, розовый или голубой, соответственно. Верхняя панель: в замороженных тканях, в дополнение к муцина в бокаловидных клеток, слизи, секретируемые также по отношениюible (стрелки). Нижняя панель: в парафин тканей, слизи окрашивания был прикован к бокаловидных клеток. Ядра контрастно Surgipath (PAS) или Майера (AB) Hematoxylin. Масштаб полоса указывает на 100 мкм. Нажмите, чтобы увеличить показатель .
Рисунок 2. Citrisolv инкубации приводит к существенной потере муцинов. Серийные срезы замороженных образцах куриного подвздошной кишки были зафиксированы в 10% буферном растворе формалина и хранится гидратированный (слева), обезвоживали в этаноле последовательной инкубации в 70%, 90% и 100% этанола в течение 20 мин каждый (средняя панель), или обезвоженной в этаноле и согласованы с Citrisolv в течение 1 часа (правая панель). Высушенные образцы регидратации обратно в PBS до гематоксилином и эозином (H & E) или Alcian синего окрашивания. Обезвоживанию этанола и Citrisolv очистки тканей улучшенного морphology (например, верхнего ряда, среднего и правого изображений по сравнению с левым изображением). Этанол обезвоживания не оказали существенного влияния на Alcian синего окрашивания (средний ряд, сравнить левую и среднюю изображений). В отличие от Citrisolv инкубации уменьшено Alcian синего окрашивания и ограничивается его бокаловидных клеток (средний ряд, справа) в шаблон, который был похож на таковой в парафин ткани (рис. 1). Эти данные свидетельствуют о том, что сильное окрашивание слизистой гранул в парафин образцов связано с сокращением и конденсации слизи в бокаловидных клеток во время очистки шаг. Слабее и менее плотной окрашивания слизи в замороженном октября срезах тканей отражает более естественным распределением слизи в тканях. Высшее увеличениях в коробках области отмечены стрелками. Масштаб полоски показывают 50 мкм (верхний и средний ряды) и 10 мкм (нижний ряд).
Рисунок 3. Связываниелектинов в гликана эпитопов на замороженные и парафин тканей. Куриные тонкой кишки (подвздошной кишки) образцов замороженных в октябре (верхняя панель) или в парафин (нижняя панель) были исследованы с джакалин (синий), sWGA (зеленый) и SNA (красный ). Высшее увеличениях в коробках области отмечены стрелками. В замороженных тканей джакалин привязки к O-связанных гликанов показали структуры, которые, казалось, сочилась из бокаловидных клеток в просвет (джакалин, верхняя панель, стрелки). В отличие от джакалин привязки к парафин тканей был прикован к бокаловидных клеток (джакалин, нижняя панель, стрелки) и на границе ворсинки щетки (внизу слева изображение, стрелка). sWGA окрашивания β1-4GlcNAc частично совместно с локализованными связывания лектина джакалин в обоих замороженных тканей (верхняя панель, стрелки), а в парафин тканей (нижняя панель, стрелки). В отличие от СНС лектина привязки к α2-6 связан сиаловых кислот является внутриклеточным (SNA, наконечники стрел), а не ко-локализуются с джакалин (цветИзображение, SNA в красной стрелкой отмечен, джакалин в синий, отмеченные пунктирная стрелка). Масштаб полоски указывают на 100 мкм (слева изображения) и 20 мкм (увеличенный коробках районы).
Рисунок 4. Ферментативный контроль расщепления для окрашивания сиаловой кислоты с СНС. Куриные небольшие образцы кишечника инкубировали с 250 МЕ / мл Arthrobacter ureafaciens сиалидазы (AUS) или 50 мМ ацетата натрия, рН 5,5 буфере в течение 2,5 ч при температуре 37 ° C. AUS лечение отменяет окрашивание с биотинилированным SNA, подтверждающие СНС специфичность связывания с сиаловой кислоты. Масштаб полоса указывает на 100 мкм.
Рисунок 5. Конкурентное управление торможением для гликана окрашивания джакалин и sWGA. Куриные тонкой кишки (подвздошной кишки) образцы инкубировали со смесью джакалин и sWGA в присутствии конкретного лекцииолово ингибиторы: мелибиозы (средняя колонка), хитин-гидролизат (правая колонка) или без ингибитора (А и D). Верхняя панель: (слева) джакалин окрашивание без ингибиторов. (В центре) джакалин окрашивание подавляется мелибиозы. (Справа) хитин-гидролизатом не ингибирует джакалин окрашивания. Нижняя панель: (слева) sWGA окрашивание без ингибитора. (В центре) мелибиозы не ингибирует sWGA окрашивания. (Справа) sWGA окрашивание подавляется хитин-гидролизатом. Это торможение подтверждает специфическое взаимодействие лектинов с тканями. Звездочки знаком образ окрашивания торможения. Масштаб полоса указывает на 100 мкм.
Рисунок 6. Обнаружение секреторных муцин, гликолипиды и гликана эпитопов в замороженных тканях человека колоректального рака. Колоректального рака биопсия ворсинок от рака и рака слизистой были оснастку замороженной в жидком азоте и встроенные в октябре Срезы тканей инкубировали в течение 1 чс антителами против выделяется муцина MUC5AC, сиалил-Льюис - гликана эпитопа найти на ганглиозидов (колоректальный рак маркера СА 19-9), и сиалил-Tn - обильные эпитопа гликана на муцин (обнаружен с TKH2 антитела), а затем 30 мин инкубации с биотинилированного осла анти-мышиных IgG вторичные антитела, и через 30 мин инкубации с пероксидазой сопряженных стрептавидином. Дополнительная тканей инкубировали в течение 1 часа с биотинилированным лектинов СНС и sWGA, а затем 30 мин инкубации с пероксидазой сопряженных стрептавидином. Пероксидазы окрашивания был разработан с использованием AEC комплект. Черные шкалы указывает 200 мкм.
Сохранение слизи и гликана эпитопов в замороженных тканях выше, чем в тканях, которые были внедрены в парафин. Мы продемонстрировали сохранение секретируемых слой слизи (рис. 1 и 3) и распределения из трех гликанов структуры (рис. 3) в замороженных тканях по сравнению с парафином тканях. Специализированная фиксаторы, такие, как решение Карнуа (60% этанола, 30% хлороформа, 10% уксусной кислоты) 17 были разработаны для оптимального сохранения слизистого слоя в образцах тканей. Оптимально, это решение должно быть использован для сбора образцов ткани, которые предназначены для исследования слизи и был показан сохранить гладкую появление слизи слоем 16-17. Слой слизи в незаписанных замороженные образцы встроенные в октябре появляется прочная и в некоторых районах может отделяться от тканей, однако общая толщина слоя находится в согласии с этим наблюдается в тканях, которые были зафиксированы с решением Карнуа и embeddред в парафин 16-17. Например, слой слизи в замороженных тканях человека разделе толстой кишки составляет ~ 100 мкм (рис. 1), которая находится в пределах сообщалось Carnoy's фиксированной человека образца толстой кишки 55,4 ± 2,5 мкм (в диапазоне 7,7 - 204,8 мкм) 16.
Она была известна на протяжении десятилетий, что этанол приводит к обезвоживанию ~ 30% сокращение биологических образцов 18, и что органические растворители, такие как ксилол, хлороформ и Citrisolv экстракт липидов, гликолипидов и, в некоторой степени, белков из тканей 13. Ткань для обработки парафин вложения включает в себя следующие действия: фиксация (10% буферном растворе формалина), обезвоживание (увеличение концентрации этанола) и очистки (Citrisolv или ксилол). По имитируя эти действия на нефиксированные замороженных срезов ткани, мы показали, что Citrisolv извлекает слизи из замороженных срезов ткани в результате чего ткани морфологии, который похож на парафин тканей (FigurE 2, справа). В отличие от слизистого слоя не была изменена путем инкубации с формалином или этанола (рис. 2, слева и в центре панели). Это говорит о том, что на поляне шаг стандартная процедура вложения парафин, который требует длительной инкубации в Citrisolv / ксилол, приводит к краху слой слизи. Формалин фиксации не повредить слой слизи и замороженных срезов тканей, которые были зафиксированы с формалином может быть легко окрашивается с лектинов и антител против гликанов, гликолипиды и белки (рис. 2, 3 и 6). Эти эффекты могут быть незначительными для изучения мембран-связанных белков и тканей патологии, но они являются разрушительными для высоко гидратированных структур, таких как выделяемый слой слизи. Однако гистологические исследования муцина по-прежнему осуществляются преимущественно с парафином образцов, в которых сохранение слой слизи является оптимальным решением. В углубленный анализ слой слизи композиции, такие как точная идентичность себеcreted или мембраносвязанных MUC комбинации гликопротеин требуют специфических антител и масс-спектрометрии для идентификации белков магистралей. Сохранение слой слизи является лишь начальным требованиям для таких исследований.
Многие лаборатории образцы тканей замораживали в октябре, что было собрано в прошлом для различных проектов, эти ткани могут быть легко использованы для изучения муцин, гликолипиды и гликана распределения избавляя пользователя от необходимости собирать тканей в специальных фиксаторов, которые предназначены исключительно для сохранения слизи. Замороженные ткани подвергаются минимальной обработке, и поэтому естественное распределение гликанов, которые являются гидратированные в природе, сохраняется. Это особенно важно в области микробных-хозяин взаимодействий. Знание натуралистического распределение и численность муцинов секретируемых и многие структуры гликанов украшении этих "барьеров" молекул будет ключевым в понимании иммунной защиты, микробные эксплуатации и возбудителиесть.
Нет конфликта интересов объявлены.
Авторы хотели бы поблагодарить Николь М. Немет (Университет штата Джорджия) и Жанна М. Fair (LANL) за помощь в уборке куриные тканей, и Steven A. Springer за его помощь во время съемок. Обо всех птиц в этом исследовании был в соответствии с Национальными Институтами Здоровья руководящие принципы для гуманного использования лабораторных животных, а все протоколы были одобрены Институциональные уходу и использованию животных комитета в Лос-Аламосской национальной безопасности, LLC, оператор в Лос-Аламосе Национальная лаборатория по контракту № DE-AC52-06NA25396 с министерством энергетики США. Уход за мышами в данном исследовании, в соответствии с UCSD животных утвержденным протоколом. Ткани человека были получены в рамках UCSD протокол IRB утвержден. Эта работа была поддержана грантом 118645 из Университета Калифорнии Лаборатории стоимость программы Президента (PG) и гранта NS047101 из Национального института неврологических расстройств и инсульта (Neuroscience микроскопии общего фонда, UC San Diego).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагентов и оборудования | Компания | Номер в каталоге | |
2-метил-бутана | Fisher Scientific | 03551-4 | |
AEC пероксидазы подложки комплект | Vector Labs | SK-4200 | |
Alcian синий | Sigma-Aldrich | A3157 | |
Anti-CA 19-9 моноклональных антител | Calbiochem | CA1003 | |
Anti-MUC5AC моноклональных антител | Millipore | MAB2011 | |
Авидин-биотин блокировка комплект | Vector Labs | SP-2001 | |
Биотинилированные осла анти-мышиных антител | Джексон Immunoresearch | 90863 | |
Биотинилированные SNA | Vector Labs | B-1305 | |
Бычий сывороточный Албумин | Sigma-Aldrich | A4503 | |
Хитин-гидролизатом | Vector Labs | SP-0090 | |
Криостат микротома | Leica Microsystems | Leica CM 1800 | |
Гематоксилин | Surgipath медицинский штат Индиана | 3801570 | |
Перекись водорода 30% | Fisher Scientific | H325-100 | |
Джакалин-FITC | Vector Labs | FL-1151 | |
Майер Hematoxylin | Sigma-Aldrich | MHS32 | |
Мелибиозы | Sigma-Aldrich | M5500 | |
Ядерная Fast Red | Vector Labs | H-3403 | |
Октябрь соединение | VWR International | 25608-930 | |
Пероксидазой стрептавидин | Джексон Immunoresearch | 94638 | |
Шифф реагентов | Электрон науки микроскопии | 26052 | |
sWGA-родамина | Vector Labs | RL1022S | |
TKH2 моноклональных антител | ATCC | HB-9654 | |
VectaMount водного монтаж СМИ | Vector Labs | H-5501 | |
Cytoseal 60 | Thermo Scientific | 8310-4 | |
Peel-A Way формы | Polysciences Инк | 18646A-1 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены