هنا نصف طريقة بسيطة لعزل الخلايا السطحية الظهارية للقولون الفئران المتميزة مكانيا عن خلايا قاعدة السربات الأساسية.
مقالة منهجية
هنا نصف طريقة بسيطة لعزل الخلايا السطحية الظهارية للقولون الفئران المتميزة مكانيا عن خلايا قاعدة السربات الأساسية.
يوفر النسيج المخاطي للقولون حاجزا حيويا للمستضدات اللمعية. يتكون هذا الحاجز من طبقة أحادية من الخلايا الظهارية العمودية البسيطة. يتم قلب ظهارة القولون ديناميكيا وتتولد الخلايا الظهارية في الخلايا الجذعية التي تحتوي على خبايا ليبركون. تهاجر الخلايا السلفية المنتجة في قواعد القبو نحو السطح اللمعي ، وتخضع لعملية التمايز الخلوي قبل أن يتم إلقاؤها في تجويف الأمعاء. من أجل دراسة هذه العمليات على المستوى الجزيئي ، قمنا بتطوير طريقة بسيطة للتشريح الدقيق لمنطقتين متميزتين مكانيا من الغشاء المخاطي للقولون. منطقة القبو التكاثرية ، والخلايا الظهارية السطحية المتمايزة. هدفنا هو عزل مجموعات محددة من الخلايا الظهارية والسطحية من الغشاء المخاطي للقولون الفأر لعزل الحمض النووي الريبي والبروتين.
بطانة القولون الظهارية هي الأنسجة التجدد للغاية، مع الخلايا الجذعية المقيمة تجديد الأنسجة كل بضعة أيام 1. هذه عملية تجديد تتطلب الحفاظ على التكاثري مقصورة الخلايا الجذعية. مع مرور الوقت، فإن الخلايا ابنة المنتجة حديثا تفقد إمكانية التكاثري، وتهاجر نحو السطح اللمعية من الأمعاء. تتزامن مع الهجرة، الخلايا الاصلية تفرق في المعوية لتشكيل حاجز ناضجة أو الخلايا المنتجة للكأس المخاطية. ويعتقد أن فشل هذا البرنامج التمايز للمساهمة في خطر حاجز الظهارية مثل ما لوحظ في مرض التهاب الأمعاء وسرطان القولون 2،3.
سوف دراسة مفصلة عن العمليات المذكورة أعلاه تتطلب منهجيات لعزل سرداب قاعدة والخلايا السطحية السكان. توجد أساليب متعددة، ولكل منها مزايا وعيوب فريدة من نوعها. الأساليب الحالية لعزل الخلايا الظهارية في الأمعاء تشمل الفصلوكلاء الإنتشاء والبراءة الميكانيكية، مما أدى إلى عزل الخبايا بأكملها، ورقة الظهارية، أو خلايا واحدة، تعتمد على الظروف التجريبية 4،5. هذه هي أساليب عالية الغلة، ولكن تم الإبلاغ عن التغييرات في إشارة بين الخلايا في ظل هذه الظروف التي قد لا تمثل البيئة المحلية 6،7. القبض على الليزر تسليخ مجهري يسمح لجمع المواد المكانية متميزة، ولكن يحقق الجزيئي المنخفض 8،9 الغلة. في أنسجة القولون الإنسان، مسلسل الطرق cryosectioning الأفقية وقد وضعت 10. ومع ذلك، والأنسجة المخاطية الفئران صغيرة باهظة للاعتماد المباشر لهذه التقنية. في البشر، وأطوال سرداب الأمعاء (والبعيدة بين سرداب قاعدة والخلايا السطحية) في القولون تتفاوت بين ~ 100-1،000 ميكرون 11. في الفئران، وأطوال سرداب ما بين 50-300 ميكرون ~ (انظر الشكل 1A). صغر حجم الخبايا الفئران تحديا لايزولانشوئها من هؤلاء السكان اثنين من خلية باستخدام بروتوكولات القائمة.
نحن الآن وصف منخفضة التكلفة، وطريقة العائد المرتفع لعزل سرداب قاعدة وسطح السكان الخلايا الظهارية في أنسجة القولون الفئران. الأنسجة التي تحصد في هذه الطريقة قد ثم يتم تحليلها من قبل عدد من التطبيقات المصب القياسية، بما في ذلك تلطيخ المناعي، RT-PCR (في الوقت الحقيقي، البلمرة المتسلسل) أو النشاف الغربي.
تجارب استخدمت C57BL / 6 الفئران بين 10 و 12 أسبوعا من العمر. تم استعراض جميع الإجراءات باستخدام الحيوانات التي وافقت عليها لجنة جامعة إيموري المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام وتم إجراء فقا لالمعاهد الوطنية للمعايير الصحية.
1. الإعداد التجريبي
2. تشريح القاصي القولون الأنسجة
3. جبل الأنسجة على ناظم البرد لباجتزاء
تم تجهيز أقسام الأنسجة القولون لتقييم النسيجي وH & E تلطيخ 13. وينظر الى عرض المقطع العرضي التقليدي للالغشاء المخاطي في الشكل 2A. المناطق القاعدية تحتوي على الط العضلية، وتتكون أساسا من العضلية الدائرية. وانطلاقا نحو التجويف، والعضلية المخاطية واضح المتاخمة للخلايا الظهارية-سرداب قاعدة والخلايا الانتقالية هي في منتصف الأنسجة، وأخيرا، يواجه سكان الخلية سطح التجويف الأمعاء. طريقة باجتزاء المسلسل هو موضح هنا يؤكد هذا التوجه بحيث العضلية الطولية والدائرية واجهت أول (الشكل 2B)، تليها العضلية المخاطية (الشكل 2C). لاحظ ظهور خلايا الخلالية غير العضلات في الجزء العلوي الأيسر من الصورة. لوصف تحليل المصب أدناه، يتم تجاهل أقسام العضلات. الأقسام اللاحقة تحتوي على الخلايا الظهارية والنسيج الخلالي (الصفيحة المخصوصة)، بدءا من خلايا سرداب قاعدة (الشكل 2D). لاحظ عدم وجود التجويف المركزي في معظم الخبايا، التي يبدو أغمق بسبب نوى معبأة بشكل وثيق. هذه الطبقات تحتوي على مقصورة التكاثري. الخلايا الانتقالية تظهر معبأة بإحكام الغدد مع شمعة وسط بارزة (الشكل 2E). وأخيرا، السكان خلية السطح لديها بنية غير منتظمة، مع مناطق أحادي الطبقة الظهارية ينظر أون الوجه (الشكل 2F).
ويمكن أيضا معالجة مسلسل أقسام على النحو المبين أعلاه لوضع العلامات المناعي والفحص المجهري متحد البؤر (كما هو موضح هنا 14). الشكل 2G معارض الخبايا معزولة الثابتة وpermeabilized في الميثانول بنسبة 100٪ وبعد ذلك الملون للنوى (الأزرق) والبروتين تقاطع خلية خلية نطيقة النطيقة 1 (ZO-1، الأخضر). في الاتجاه باجتزاء التقليدية، ويمكن أن ينظر خلية سرداب والسطحية في وقت واحد (الشكل 2G ). لاحظ أن ZO-1 خطوط موصلي وصمة عار لمعة من سرداب القولون. ويمكن أيضا أن ينظر إلى هذه البطانة Z0-1 من التجويف في عينات مقطوع المسلسل من السكان الخلايا الانتقالية، في مركز الغدد دائرية الشكل (2G). ويعتبر تعزيز ZO-1 وصمة عار في السكان الخلية السطحية (الشكل 2I وJ).
ومن المعروف أن عدة عوامل التمايز أن يتم التعبير عنها بطريقة الزمانية المكانية على طول محور سرداب إلى السطح. ويشمل هذا العامل عامل النسخ Kruppel الشبيهة 4 (KLF4)، والذي يعرف لتخصيبه في السكان الخلية السطح. باستخدام أساليب باجتزاء التقليدية، وجدت KLF4 في نوى التجويف التي تواجه سكان الخلية السطحية (الشكل 2K). وبالتالي فإننا تكهن بأن KLF4 مرنا سيتم التعبير عنه في الغالب في السكان الخلية السطح. لاختبار هذا، وقد تم جمع الأجزاء المتسلسلة وتجميعها في العينات السطحية، الانتقالية، وسرداب قاعدة. Subsequently، كان حصادها RNA باستخدام استخراج Trizol القياسية، مع تنقية إضافية عن طريق العمود RNeasy والعلاج الدناز. وقد تم جمع الحمض النووي الريبي من 5 أقسام متتالية المجمعة، والتي أسفرت عن بين 5-10 ميكروغرام من الحمض النووي الريبي مجموع لكل عينة. ثم تم إخضاع هذه العينات لنصف الكمية في الوقت الحقيقي PCR لكلا KLF4 والجين المرجعية، TATA مربع بروتين ملزمة 1 (TBP-1) (الشكل 2L) 14. كما هو مبين في الشكل 2L، بعد تطبيع لTBP-1، تم العثور على الخلايا السطحية للتعبير عن ما يصل إلى 8 أضعاف KLF4 مرنا التي يعبر عنها في خلايا سرداب. وبالمثل، تم العثور على مستويات البروتين KLF4 لعرض التنظيم المكاني على طول محور سرداب أرض. وكان يتم تجميع الأجزاء المتسلسلة كما هو موضح أعلاه ثم حضنت في تحلل العازلة لمدة 20 دقيقة على 4 درجات مئوية. ونتجت عن ذلك بين 200-250 ميكروغرام من البروتين لكل عينة. عينات ثم تعرض تحليلها من قبل SDS-PAGE (الشكل 2M) 15. كما هو مبين في الشكل 2M، KLF4 صمستويات rotein هي أعلى بشكل كبير في أعداد الخلايا السطحية. النتائج المذكورة أعلاه تدل على قدرة هذا البروتوكول لعزل كميات كبيرة من المياه السطحية والخلايا الظهارية سرداب من الغشاء المخاطي للقولون الفئران.

الشكل 1: (A) عرض تخطيطي الغشاء المخاطي للقولون الفئران وطبقات العضلات الخارجية. ويهدف لدينا وسيلة لجمع الخلايا السطحية وسرداب قاعدة السكان خلية منفصلة من قبل cryosectioning التسلسلي (10 ميكرون لكل منهما). يتم تجاهل طبقات العضلات الخارجية. (B) القبو ارتفاع يتفاوت على طول القولون (المسافة بين سرداب قاعدة وسطح طبقات). نقاط البيانات تشير القياسات سرداب الفردية والرموز تشير مكررات البيولوجية (ن = 4). (C) شرائح القولون التي تم جمعها، أوصال، ويشبك على طبق السيليكون تشريح. (D) والأنسجة ذاتهاgment الضغط حوالي 3 سم من فتحة الشرج بين لشفرات الحلاقة والمجمدة على الثلج الجاف. (E) الأنسجة ثم يتم تركيبه على التعادل قبل كتلة أكتوبر. تتم إزالة (F) Cryosections وتفقد البصر.

الشكل 2: بيانات تمثيلية (A) أنسجة القولون ملطخة الهيماتوكسيلين-يوزين في المقطع العرضي تبين العضلية الدائرية (سم)، والعضلية المخاطية (مم)، وخلايا سرداب قاعدة والخلايا الانتقالية، والخلايا السطحية. (B - C) طبقات العضلات القولون. (D) خلايا القبو قاعدة. لاحظ عدم وجود التجويف المركزي. (E) الخلايا الانتقالية. (F) الخلايا السطحية. (G) المناعي تلطيخ من الخبايا القولون المعزولة. ويلاحظ ZO-1 (الخضراء) ونوى (الأزرق) في المقطع العرضي. (مرحبا) ZO-1 وتلطيخ النووي في الخلايا الانتقالية والسطحية. (J) صورة مكبرة من ZO-1 تلطيخ. (K) KLF4 (الأخضر) غير المخصب في السكان الخلية السطح. (L) في الوقت الحقيقي PCR تقييم مستويات KLF4 مرنا بين المقصورات الثلاث. (M) تحليل لطخة غربية من مستويات البروتين KLF4 في هؤلاء السكان الخلية.
غير مفهومة الآليات الجزيئية المشاركة في القولون تكاثر الخلايا الظهارية والتمايز. وهذا يشمل فجوات في فهمنا للبيئة الإشارات الخلوية من مقصورة الخلايا الجذعية في قاعدة الخبايا الظهارية القولون. وهناك أيضا اهتمام متزايد في العمليات التي تكمن وراء خلية معوية التمايز. على سبيل المثال، زيادة مطلوب فهم في الجسم الحي التمايز كمقياس للدراسات تهدف الى انتاج في المختبر أنظمة المعوية الابتدائية 16.
يحتوي الإجراء أعلاه العديد من الخطوات التي تتطلب المزيد من الاهتمام. أولا، وإزالة الحواف حول قطاع الأنسجة المجمدة (كما هو مبين في القسم 3.2) مطلوب كما حواف الأنسجة حليقة أثناء تشريح والتجمد. الفشل في نقل هذه النتائج حواف هو يسكنها خليط من الخلايا السطحية وقاعدة سرداب. تركيب الأنسجة على قبل المبردة، أكتوبر كتلة تعادل الضروري أيضا. تيبروتوكول له يمكن أن تتكيف مع مناطق أخرى من القولون البعيدة عن طريق تغيير عدد من المقاطع في كل تجمع. على سبيل المثال، كما هو مبين في الشكل 1B، المخاطية طول سرداب يتراوح بين 150-300 ميكرون. لذا، عند دراسة المنطقة الواقعة بين 4 سم 6 سم من فتحة الشرج، ينبغي زيادة عدد الفروع من 15 إلى 30. الأهم من ذلك، لا اقترح هذا البروتوكول لالقولون الداني (7 سم 9 سم) وذلك بسبب طيات ( الثنيات المائلة) التي تمتد إلى التجويف مما يجعل من المستحيل خلايا منفصلة السطحية وسرداب قاعدة من قبل باجتزاء المسلسل.
وقد استخدمت تقنيات باجتزاء مسلسل لدراسة سرداب قاعدة وسطح السكان الخلايا الظهارية في البشر. ومع ذلك، لدينا بروتوكول يضيف خطوات إضافية مطلوبة نظرا لصغر حجم أنسجة الفئران. نقترح أن البروتوكول المذكور أعلاه سيسمح للتحقيق في سرداب قاعدة والسكان الخلايا الظهارية السطحية في أنظمة الماوس لين العريكة وراثيا. في الواقع، yie أقسام المجمعةدينار بروتين عالي الجودة وRNA تحليل المصب مناسبة. ويمكن أن تشمل التطبيقات المستقبلية دراسة مسارات الإشارات الخلوية أو لونين مناعي. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه، مثل العديد من الطرق البديلة المذكورة أعلاه، تحتوي على أقسام أدى مزيج من الخلايا الظهارية الصفيحة المخصوصة والخلالي. في الختام، بروتوكول الموصوفة هنا يوفر، طريقة العائد المرتفع السريع لتحليل العمليات الجزيئية في مناطق مختلفة مكانيا من الغشاء المخاطي للقولون الفئران.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه
بدعم من المعاهد الوطنية للصحة (DK55679 ، و DK59888 إلى A.N.). الفحص المجهري الخلوي المتكامل بجامعة إيموري الأساسية لمنحة مركز السرطان الشامل لمعهد وينشيب للسرطان ، P30CA138292 ، وجائزة التطوير الوظيفي لمؤسسة كرون والتهاب القولون الأمريكية إلى CTC وجائزة الزمالة إلى A.E.F.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Microtome | Leica Biosystems, Nussloch Germany | CM 1510-3 | |
| MyiQ كاشف PCR في الوقت الحقيقي | BioRad | ||
| LSM 510 & nbsp; | مجهر كارل زايس | متحد البؤر | |
| OCT Tissue-Tek ، ساكورا فينيتيك ، تورانس CA | 4583 | ||
| العفن المبرد | Tissue-Tek ، ساكورا فينيتيك ، تورانس CA | 4557 | 25 مم × 20 مم × 5 مم |
| شفرة ميكروتوم رفيعة المستوى | Leica Biosystems ، Nussloch ألمانيا | 818 | |
| شفرات GEM الصناعية شفرات | الحلاقة الأمريكية للسلامة | 62-0314 | |
| قاعدة سيلجارد من المطاط الصناعي من السيليكون | داو كورنينج ، ميدلاند ميشيغان | 3097358 | |
| 27 1/2 جم إبرة | بيكتون ديكنسون ، فرانكلين ليكس ، نيوجيرسي | دبابيس 305109 للتشريح | |
| TRizol | Life Technologies | 15596018 | |
| Rneasy | Qiagen | 74104 | |
| DNAse | Qiagen | 79254 | |
| الأجسام المضادة ZO-1 | Invitrogen | 187430 | |
| الأجسام المضادة KLF4 | إشارات الخلية | 4038S | |
| الأجسام المضادة mGAPDH | Sigma | G8795 | |
| الأجسام المضادة الثانوية Alexa المترافقة | Invitrogen | A11034 | 488 الأجسام المضادة للأرانب |
| الثانوية HRP مترافقة | جاكسون | 111 / 115-001-003 | أرنب / فأر ؛ |
| Topro-3 | Invitrogen | T3605 | |
| HANKs عازلة الملح المتوازنة | Life Technologies | 14025092 | |
| RIPA تحلل المخزن | 50 ملي مولار Tris-HCl الرقم الهيدروجيني 7.4 150 ملي كلوريد الصوديوم 1٪ NP40 0.25٪ Na-deoxycholate | ||
| التمهيدي TBP | 3'GGATTGTACCGCAGCTTCAAA | ||
| التمهيدي TBP | 5'GATGACTGCACAAATCGCTT | ||
| التمهيدي KLF4 | 3'TGTGACTATGCAGGCTGTGGCAAA | ||
| التمهيدي KLF4 | 5'ACAGTGGTAAGGTTTCTCGCCTGT |