Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Mevcut protokol, lazer taramalı konfokal ve multifoton mikroskobu ile emziren fare meme bezinin intravital görüntülenmesi için kolay bir tekniği tanımlamaktadır.
Meme bezi, doku yeniden şekillenmesi, hücre polaritesi ve salgı mekanizmaları dahil olmak üzere epitel fonksiyonlarını araştırmak için mükemmel bir model oluşturur. Hamilelik sırasında, bez, bir yağ yastığına gömülü ilkel bir duktal ağaçtan, kolostrum ve sütün oluşumu ve salgılanması için hazırlanmış çok dallı bir alveolar ağa genişler. Doğum sonrası bez, zar kaplı lipid damlacıkları (LD'ler), proteinler, karbonhidratlar, iyonlar ve su dahil olmak üzere yenidoğan sağkalımı için gerekli tüm besinleri sağlar. Laktoz, kazein miselleri ve yağsız süt proteinleri dahil olmak üzere çeşitli süt bileşenleri, alveolar hücreler içinde sentezlenir ve apikal yüzeyde ekzositoz yoluyla veziküllerden salgılanır. LD'ler, kaba endoplazmik retikulumdaki sentez bölgelerinden hücre tepesine taşınır, hücresel zarlarla kaplanır ve benzersiz bir apokrin mekanizması ile salgılanır. Antikorlar ve hormonlar dahil olmak üzere önceden oluşturulmuş diğer bileşenler, transsitoz yoluyla epitelin serozal tarafından süte taşınır. Bu işlemler intravital mikroskopiye uygundur, çünkü meme bezi bir cilt bezidir ve bu nedenle deneysel manipülasyon için doğrudan erişilebilirdir. Bu yazıda, canlı anestezi uygulanmış farelerde LD sekresyonunun kinetiğini in situ olarak, gerçek zamanlı olarak araştırmak için basit bir prosedür anlatılmıştır. Bor-dipirrometen (BODIPY)665/676 veya monodansilpentan, sitoplazmada çözünür EGFP'yi (gelişmiş yeşil floresan proteini) veya EGFP veya tdTomato'ya kaynaşmış zar hedefli bir peptit eksprese eden transgenik farelerin nötr lipid fraksiyonunu etiketlemek için kullanılır. Zar etiketli füzyon proteinleri, hücre yüzeylerinin belirteçleri olarak işlev görür ve lipit boyalar, LD'leri 0.7 μm≥ çözer. Hızlandırılmış görüntüler, 15-25 μm derinliğe kadar standart lazer taramalı konfokal mikroskopi veya dokunun daha derinlerinde görüntüleme için çoklu foton mikroskobu ile kaydedilebilir. Meme bezi, ameliyat boyunca farmakolojik ajanlar veya floresan boyalarla yıkanabilir ve gerektiğinde akut deneysel manipülasyonlar için bir platform sağlar.
Fare meme bezinin intravital mikroskobu, kök hücrelerinkökeni ve farklılaşması 1,2, metastatik tümörlerinilerlemesi 3,4,5 ve meme gelişimi ve involüsyonu boyunca duktal makrofajların rolü dahil olmak üzere bir dizi biyolojik olayı analiz etmek için güçlü bir yöntem olarak artan ilgi görmektedir6. İntravital Hücre Altı Mikroskobunun (ISMic)7 geliştirilmesi yoluyla, araştırmalar emzirme 8,9 sırasında membran trafiği ve salgı mekanizmalarına ve miyoepitel hücrelerinin oksitosin aracılı kasılması 9,10'a genişletilmiştir. Bezin cilt ve vücut duvarı arasındaki erişilebilirliğinden yararlanan iki ana yöntem geliştirilmiştir.
İlk yaklaşımda, cilde akrilik veya cam bir pencere yerleştirilir ve metal bir tutma halkası1,3,11 ile sabitlenir. Fareler ameliyatı iyi tolere eder ve aynı hayvanda birkaç hafta boyunca aralıklı olarak çeşitli fenomenler analiz edilebilir. Bu yöntemin özellikle soy takibi 1,12 ve meme tümörlerinin invazyonunu ve ilerlemesini yerinde izlemek için yararlı olduğu kanıtlanmıştır 3,11. Bununla birlikte, tüm hücre seviyesinin altındaki çözünürlüğün zor olduğu kanıtlanmıştır, çünkü bez hala vücut duvarına bağlıdır ve bu nedenle solunum ve kalp atışının neden olduğu hareket artefaktlarına maruz kalır.
İkinci yaklaşımda, bez cerrahi olarak sağlam damar sistemine sahip bir deri flebi üzerinde maruz bırakılır veara parçalar 4,9,13 ile mikroskop aşamasında stabilize edilir. Böylece bezin bir kısmı karın duvarından etkili bir şekilde ayrılır ve hareket artefaktları en aza indirilir. Çoğu durumda, açıkta kalan parankim, fare ventral tarafı aşağı bakacak şekilde ters çevrilmiş bir mikroskop üzerinde doğrudan lamel üzerine yerleştirilir. Yakın zamanda yapılan bir modifikasyonda, fare dik bir mikroskop üzerine sırtüstü yatırıldı ve açıkta kalan bez, bir lamel2 ile kapatılmış sıvı dolu bir hücrede korundu. Bu ikinci konfigürasyon, görüntüleme sırasında deneysel manipülasyon için parankimal yüzeye erişim sağlar. Her iki durumda da <1 μm'ye kadar olan çözünürlük, meme epitel hücrelerinde9 lipid damlacıklarının (LD'ler) izlenmesiyle örneklendiği gibi hücre içi süreçlerin analizine izin verir.
Bu protokol, örnek olarak laktasyon sırasında LD'lerin biyogenezi, taşınması ve salgılanması kullanılarak meme epitel hücrelerinin hücre altı düzeyde intravital görüntülenmesi için kolay bir yöntemi detaylandırmaktadır. Bu yaklaşım, süt proteinlerinin14 taşınması ve salgılanması, proteinlerin epitelin serozal tarafından alveolar lümene 15,16 transsitozu ve involüsyon 17,18 sırasında bezin yeniden şekillenmesi dahil olmak üzere diğer birçok işleme yaygın olarak uygulanabilir.
Bir floresan proteini eksprese eden fareler, görüntüleme için uygun alanların seçimini kolaylaştırmak ve morfolojik bir referans belirteç olarak çoğu intravital deney için tercih edilir. Hücresel bölmelerde, hücre iskeleti elemanlarında, zarlarda ve organellerde floresan protein belirteçlerini eksprese eden çok çeşitli uygun transgenik ve knock-in fareler mevcuttur19. Verilen örneklerde, gelişmiş yeşil floresan proteinin (EGFP) çoğu hücrede20 (EGFPsitosu olarak gösterilir) sitoplazmaya hedeflendiği EGFPcyto FvB faresi ve tdTomato ve EGFP genlerini kodlayan bir çift floresan Cre çizgisi olan C57BL/6J Domates (m T/mG) faresi21 kullanılmıştır. EGFP ekspresyonu, tdTomato geninin Cre aracılı eksizyonu ile sağlanır. Her iki florofor da MARCKS proteini21'den türetilen bir sekasyon yoluyla çoğu hücrede plazma zarını hedef alır. Bu çalışmada, kırmızı tdTomato floroforunu eksprese eden fareler tdTomatomembr (mT) ve tdTomato geninin eksizyonundan sonra EGFP'yi eksprese eden fareler EGFPmembr (mG) ile gösterilir.
Farelerde ventral orta hattın her iki tarafında, üçü torasik bölgede (1-3 numaralı) ve ikisi kasık bölgesinde (4-5 numaralı) olmak üzere beş çift meme bezi bulunur (Şekil 1A). ISMic için kasık bezleri, göğüs kafesindeki solunum ve kalp atışı ile ilişkili küresel hareketlerden en uzakta oldukları için en erişilebilir ve stabilize edilmesi en kolay olanlardır.
Tüm hayvan prosedürleri, ABD Ulusal Araştırma Konseyi'nin Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu, ABD Halk Sağlığı Servisi'nin Laboratuvar Hayvanlarının İnsani Bakımı ve Kullanımı Politikası'na uygun olarak Kanser Araştırmaları Merkezi, Ulusal Kanser Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitüleri Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylanmıştır. ve Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu. Bu çalışma için, dişi primipar farelerin (4-5 aylık yaş, laktasyonun 10. günü) 4 numaralı bezleri sağ sırtüstü pozisyonda cerrahi olarak hazırlandı (Şekil 1A).
1. Hayvan hazırlama
2. Cerrahi prosedür
3. Görüntüleme hazırlığı
4. Mikroskopi
5. Ötenazi
6. Gerçek zamanlı videoların oluşturulması
Süt, polarize alveolar epitel hücrelerinden salgılanır ve bu hücreler hamilelik sırasında geniş bir duküler ağacıntomurcuklarından farklılaşır 26 (Şekil 2A). Süt sentezi için öncüler, bazal / lateral membranlar boyunca asimile edilir ve tamamlanmış ürünler apikal yüzey boyunca merkezi bir "süt alanına" salgılanır. Her alveolün bazal tarafı, serozal tarafta bir bazal membran ile korunan (
Tek veya çok fotonlu mikroskobun kullanılıp kullanılmayacağı, sorulan sorulara, görüntülenecek dokunun doğasına ve konumuna ve gereken çözünürlüğe bağlıdır. Çoklu foton mikroskopları, yakın kızılötesinde, tek fotonlu mikroskoplardan daha az fototoksisite ile dokulara daha fazla derinliğe nüfuz edebilen iki veya daha fazla düşük enerjili foton üretmeye dayanır29,30. Ek olarak, florofor sadece odak ...
Yazarların hiçbirinin beyan edecek çatışan çıkarları yoktur.
Yazarlar, hayvan yönetimi ve bakımı için Sherry Rausch ve Samri Gebre'ye (Ulusal Kanser Enstitüsü, NIH) ve bir dizi plastik ara parça üretmedeki yardımları için James Mather'e teşekkür eder. Bu araştırma [kısmen] NIH'nin Intramural Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
488 laser | Melles-Griot | - | CW laser 50 mW |
60x PLAPON oil immersion objective (NA 1.42) | Olympus | 1-U2B933 | Lens Confocal microscope |
633 laser | Melles-Griot | - | CW He-Ne laser 12 mW |
63x objective (NA 1.40, HC PL APO CS2) | Leica | 11506350 | Lens Two-photon microscope |
BA 410-460 nm | Chroma | - | Band-pass filter |
BA 495-540 nm | Chroma | - | Band-pass filter |
BA 505-605 nm | Chroma | - | Band-pass filter |
BA 655-755 nm | Chroma | - | Band-pass filter |
Boron-dipyrromethane (BODIPY) 665/676 | Thermo Fisher Scientific | B3932 | Lipid peroxiation sensor |
Carbomer-940 | Snowdrift Farm | 739601480651 | Gel |
Catheter | Terumo | SV27EL | Winged infusion sets |
Cauterizer | Braintree Scientific, Inc | GEM 5917 | Cautery system |
CMV-Cre mouse | Jackson lab | 006054 | Mouse line |
Coverslip | Bioptechs | - | 30mm diameter coverlip for inverted microscope |
Curity 4x4 inch all purpose sponge gauze | Covidien | 9024 | Sponge |
EGFPcyto mouse | Jackson lab | 003291 | Mouse line |
Fiji/ImageJ software | Open source | - | Free software tool |
Fine forceps | Braintree Scientific, Inc | FC003 8 | Tissue forceps |
Fluoview 1000 microscope | Olympus | FV1000 | Confocal microscope |
FluoView software | Olympus | - | Confocal microscope and Two-photon microscope |
Hand-held electric razor | Braintree Scientific, Inc | CLP-8786-451A | Cordless clipper |
Heat pad | Braintree Scientific, Inc | DPIP | Heat pad for animals |
HyD detectors | Leica | - | Leica 4Tune spectral detector |
Imaris software | Bitplane / Oxford instruments | - | Commercial software tool |
Ingisht X3 tunable laser | Spectra Physics | Insight X3 | Tunable Pulse-Laser |
Isoflurane | VetOne | 13985-046-40 | Anesthetic |
Ketamine | VetOne | 13985-702-10 | Anesthetic |
LAS X Software | Leica | - | Two-photon microscope software tool |
Mai-Tai tunable laser | Spectra Physics | Mai-Tai | Laser |
MetaMorph | Molecular Devices | - | Commercial software tool |
Monodansylpentane AUTODOT | Abcepta | Sm1000a | Lipid droplet dye |
MPE-RS microscope | Olympus | IX70 | Two-photon microscope |
mT/mG mouse | Jackson lab | 007676 | Mouse line |
Objective heater | Bioptechs | 150819 | Objective heater for both confocal and two-photon microscopes |
Oxygen-saturated respiration chamber | Patterson Scientific | 78933385, SAS3 and EVAC4 | Gas Anesthesia and evacuation system |
Parafilm | Heathrow Scientific | HS234526B | Semi-transparent, flexible, thermoplastic film |
PMT detector | Olympus | - | Descanned detectors |
PMT detector | LSM-Technology | Custom built | Non-Descanned Detectors |
Pump | Harvard Apparatus | 703602, 704402 | Nanomite injector and controller |
Saline | Quality Biological | 114-055-721EA | Normal saline |
Sharp blunt-ended scissors | Braintree Scientific, Inc | SCT-S 508 | Surgical scissors |
Syringe | Covidien | 22-257-150 | 1mL tuberculin syringe |
TCS SP8 Dive Spectral microscope | Leica | SP8 | Two-photon microscope |
Tweezers | Braintree Scientific, Inc | FC032 | Tissue forceps |
Xylazine | VetOne | 13985-704-10 | Anesthetic |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır