يصف هذا البروتوكول تقنية سهلة للتصوير داخل الجسم للغدة الثديية للفأر المرضعة عن طريق المسح المجهري البؤري ومتعدد الفوتونات بالليزر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول تقنية سهلة للتصوير داخل الجسم للغدة الثديية للفأر المرضعة عن طريق المسح المجهري البؤري ومتعدد الفوتونات بالليزر.
تشكل الغدة الثديية نموذجا بامتياز للتحقيق في الوظائف الظهارية ، بما في ذلك إعادة تشكيل الأنسجة وقطبية الخلية وآليات الإفراز. أثناء الحمل ، تتوسع الغدة من شجرة الأقنية البدائية المضمنة في وسادة دهنية إلى شبكة سنخية متفرعة للغاية مهيأة لتكوين وإفراز اللبأ والحليب. بعد الولادة ، توفر الغدة جميع العناصر الغذائية اللازمة لبقاء الأطفال حديثي الولادة ، بما في ذلك قطرات الدهون المغلفة بالغشاء (LDs) والبروتينات والكربوهيدرات والأيونات والماء. يتم تصنيع مكونات الحليب المختلفة ، بما في ذلك اللاكتوز ومذيلات الكازين وبروتينات الحليب الخالي من الدسم ، داخل الخلايا السنخية وتفرز من الحويصلات عن طريق الإخراج الخلوي على السطح القمي. يتم نقل LDs من مواقع التوليف في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة إلى قمة الخلية ، مغلفة بأغشية خلوية ، وتفرز بواسطة آلية مفرزة فريدة. يتم نقل المكونات الأخرى مسبقة التشكيل ، بما في ذلك الأجسام المضادة والهرمونات ، من الجانب المصلي للظهارة إلى الحليب عن طريق نقل الخلايا. هذه العمليات قابلة للفحص المجهري داخل الجسم لأن الغدة الثديية هي غدة جلدية ، وبالتالي ، يمكن الوصول إليها مباشرة للتلاعب التجريبي. في هذه الورقة ، تم وصف إجراء سهل للتحقيق في حركية إفراز LD في الموقع ، في الوقت الفعلي ، في الفئران الحية المخدرة. يستخدم البورون ديبيروميثين (BODIPY) 665/676 أو أحادي البنتان لتسمية الجزء الدهني المحايد للفئران المعدلة وراثيا ، والتي إما تعبر عن EGFP القابل للذوبان (بروتين الفلورسنت الأخضر المحسن) في السيتوبلازم ، أو الببتيد المستهدف بالغشاء المنصهر إما مع EGFP أو tdTomato. تعمل بروتينات الاندماج الموسومة بالغشاء كعلامات لأسطح الخلايا ، وتحلل الأصباغ الدهنية LDs ≥ 0.7 ميكرومتر. يمكن تسجيل صور الفاصل الزمني عن طريق الفحص المجهري القياسي للمسح بالليزر حتى عمق 15-25 ميكرومتر أو بواسطة المجهر متعدد الفوتونات للتصوير بشكل أعمق في الأنسجة. قد يتم غمر الغدة الثديية بالعوامل الدوائية أو الأصباغ الفلورية طوال الجراحة ، مما يوفر منصة للتلاعب التجريبي الحاد حسب الحاجة.
يجذب الفحص المجهري داخل الجسم للغدة الثديية للفأر اهتماما متزايدا كطريقة قوية لتحليل مجموعة كاملة من الظواهر البيولوجية ، بما في ذلك أصل وتمايز الخلايا الجذعية 1,2 ، وتطور الأورام النقيلية3،4،5 ، ودور الضامة الأقنية في جميع أنحاء تطور الثدي والتطور6. من خلال تطوير الفحص المجهري تحت الخلوي داخل الجسم (ISMic)7 ، تم توسيع نطاق التحقيقات لتشمل حركة مرور الغشاء وآليات الإفراز أثناء الرضاعة 8,9 ، والانقباض بوساطة الأوكسيتوسين للخلايا الظهاريةالعضلية 9,10. تم تطوير طريقتين رئيسيتين تستفيدان من إمكانية الوصول إلى الغدة بين الجلد وجدار الجسم.
في الطريقة الأولى ، يتم إدخال نافذة أكريليك أو زجاجية في الجلد وتثبيتها بحلقة تثبيت معدنية1،3،11. تتحمل الفئران الجراحة جيدا ، ويمكن تحليل الظواهر المختلفة على أساس متقطع في نفس على مدار عدة أسابيع. أثبتت هذه الطريقة أنها مفيدة بشكل خاص لتتبع النسب 1,12 ومراقبة غزو وتطور أورام الثدي في الموقع 3,11. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الدقة تحت مستوى الخلية بأكملها صعبة لأن الغدة لا تزال متصلة بجدار الجسم وبالتالي فهي عرضة لآثار الحركة الناتجة عن التنفس ونبض القلب.
في النهج الثاني ، تتعرض الغدة جراحيا على رفرف جلدي مع الأوعية الدموية السليمة وتستقر على مرحلة المجهر مع الفواصل4،9،13. وبالتالي يتم فصل جزء من الغدة بشكل فعال عن جدار البطن ، ويتم تقليل القطع الأثرية الحركية. في معظم الحالات ، يتم وضع الحمة المكشوفة مباشرة على غطاء الغطاء مع الجانب البطني للفأر لأسفل على مجهر مقلوب. في تعديل حديث ، تم وضع الفأر مستلقا على مجهر مستقيم ، وكانت الغدة المكشوفة محمية في خلية مملوءة بالسوائل مختومة بغطاء2. يسمح هذا التكوين الأخير بالوصول إلى سطح متني للتلاعب التجريبي أثناء التصوير. تسمح الدقة التي تصل إلى <1 ميكرومتر ، في كلتا الحالتين ، بتحليل العمليات داخل الخلايا ، كما يتضح من تتبع قطرات الدهون (LDs) في الخلايا الظهارية الثديية9.
يفصل البروتوكول الحالي طريقة سهلة للتصوير داخل الجسم للخلايا الظهارية الثديية على المستوى دون الخلوي باستخدام التكوين الحيوي ونقل وإفراز LDs أثناء الرضاعة كمثال. ينطبق هذا النهج على نطاق واسع على العديد من العمليات الأخرى ، بما في ذلك نقل وإفراز بروتينات الحليب14 ، ونقل البروتينات من الجانب المصلي من الظهارة إلى التجويف السنخي15,16 ، وإعادة تشكيل الغدة أثناء الارتداد17,18.
تفضل الفئران التي تعبر عن بروتين الفلورسنت لمعظم التجارب داخل الحيوية لتسهيل اختيار المناطق المناسبة للتصوير وكعلامة مرجعية مورفولوجية. تتوفر مجموعة واسعة من الفئران المعدلة وراثيا والطرق المناسبة ، والتي تعبر عن علامات البروتين الفلوري في المقصورات الخلوية وعناصر الهيكل الخلوي والأغشية والعضيات19. في الأمثلة المقدمة ، تم استخدام فأرEGFP cyto FvB ، حيث يستهدف البروتين الفلوري الأخضر المعزز (EGFP) السيتوبلازم في معظم الخلايا20 (يشار إليه ب EGFPcyto) ، وفأر C57BL / 6J Tomato (mT / mG)21 ، وهو خط Cre فلوري مزدوج يشفر جينات tdTomato و EGFP. يتم تمكين تعبير EGFP من خلال الاستئصال بوساطة Cre لجين tdTomato . يستهدف أي من الفلوروفور غشاء البلازما في معظم الخلايا من خلال تسلسل مشتق من بروتين MARCKS21. في هذا العمل ، يشار إلى الفئران التي تعبر عن tdFluorophore الأحمر tdTomatomembr (mT) ، والفئران التي تعبر عن EGFP ، بعد استئصال جين tdTomato يشار إلى EGFPmembr (mG).
تحتوي الفئران على خمسة أزواج من الغدد الثديية على جانبي خط الوسط البطني ، ثلاثة في المنطقة الصدرية (مرقمة 1-3) واثنان في المنطقة الأربية (مرقمة 4-5) (الشكل 1 أ). بالنسبة ل ISMic ، فإن الغدد الأربية هي الأكثر سهولة وأسهل في الاستقرار ، لأنها أبعد ما تكون عن الحركات العالمية المرتبطة بالتنفس ونبضات القلب في الصدر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام التابعة لمركز أبحاث السرطان ، والمعهد الوطني للسرطان ، والمعاهد الوطنية للصحة وفقا لدليل المجلس القومي الأمريكي للبحوث لرعاية واستخدام المختبر ، وسياسة خدمة الصحة العامة الأمريكية بشأن الرعاية الإنسانية واستخدام المختبر ، ودليل رعاية واستخدام المختبر. لهذا العمل ، تم تحضير عدد 4 غدد من الفئران البدائية الإناث (الذين تتراوح أعمارهم بين 4-5 أشهر ، اليوم 10 من الرضاعة) جراحيا في وضع الاستلقاء الأيمن (الشكل 1 أ).
1. إعداد
2. إجراء الجراحة
3. إعداد التصوير
4. الفحص المجهري
5. القتل الرحيم
6. إنشاء مقاطع فيديو في الوقت الفعلي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يفرز الحليب من الخلايا الظهارية السنخية المستقطبة ، والتي تتمايز أثناء الحمل عن براعم شجرة قنوية واسعة26 (الشكل 2 أ). يتم استيعاب السلائف لتخليق الحليب عبر الأغشية القاعدية / الجانبية ويتم إفراز المنتجات المكتملة عبر السطح القمي في "مساحة الحليب" المركزية. الجانب القاعدي لكل حويصلات هوائية مغطى بمجموعة نجمية من الخلايا الظهارية العضلية (الشكل 2 أ) ، والتي يتم حمايتها على الجانب المصلي بواسطة غشاء قاعدي (غير موضح في ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعتمد استخدام مجهر واحد أو متعدد الفوتون على الأسئلة المطروحة ، وطبيعة وموقع الأنسجة المراد تصويرها ، والدقة المطلوبة. تعتمد المجاهر متعددة الفوتونات على توليد فوتونين أو أكثر من الفوتونات منخفضة الطاقة في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، والتي يمكن أن تخترق الأنسجة إلى عمق أكبر مع سمية ضوئية أقل من مجاهر الفوتون الواحد29,30. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إثارة الفلوروفور فقط عند النقطة البؤرية ، مما يقلل من تشتت الضوء من الأنسجة المحيطة. ل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى أي من المؤلفين أي مصالح متضاربة للإعلان عنها.
يشكر المؤلفون شيري راوش وسامري جبر (المعهد الوطني للسرطان ، المعاهد الوطنية للصحة) لإدارة ورعايتها وجيمس ماثر للمساعدة في إنتاج مجموعة من الفواصل البلاستيكية. تم دعم هذا البحث [جزئيا] من قبل برنامج البحوث الداخلية التابع للمعاهد الوطنية للصحة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 488 ليزر | Melles-Griot-CW | ليزر 50 ميجاوات | |
| 60x هدف غمر زيت PLAPON (NA 1.42) | Olympus | 1-U2B933 | عدسة مجهر متحد البؤر |
| 633 ليزر | Melles-Griot-CW | He-Ne ليزر 12 ميجاوات | |
| 63x الهدف (NA 1.40, HC PL APO CS2) | عدسة 11506350 Leica | مجهر ثنائي الفوتون | |
| BA 410-460 نانومتر | كروما | - | مرشح تمرير النطاق |
| BA 495-540 نانومتر | مرشح تمرير Chroma-Band-pass | ||
| BA 505-605 نانومتر | مرشح تمرير | Chroma-Band-pass | |
| BA 655-755 نانومتر | تمرير Chroma-Band-pass | ||
| بورون-ثنائي البيروميثان (BODIPY) 665/676 | Thermo Fisher Scientific | B3932 | مستشعر بيروكسيد الدهون |
| Carbomer-940 | Snowdrift Farm | 739601480651 | |
| قسطرة | Terumo | SV27EL | مجموعات التسريب المجنح |
| الكي | Braintree Scientific, Inc | GEM 5917 | نظام الكي |
| CMV-Cre الماوس | جاكسون مختبر | 006054 | خط الماوس |
| Coverslip | Bioptechs-30mm | قطر غطاء للمجهر المقلوب | |
| Curity 4x4 بوصة شاش إسفنجي لجميع الأغراض | Covidien | 9024 | الإسفنج |
| EGFPcyto< / sub> ماوس | جاكسون | مختبر 003291 | خط الماوس |
| فيجي / ImageJ أداة | مجانية | ||
| ملقط دقيق | Braintree Scientific، Inc | FC003 8 | ملقط أنسجة |
| Fluoview 1000 مجهر | أوليمبوس | FV1000 | مجهر متحد البؤر |
| برنامج FluoView | مجهر أوليمبوس | متحد البؤر ومجهر ثنائي الفوتون | |
| ماكينة حلاقة كهربائية محمولة | باليد Braintree Scientific، Inc | CLP-8786-451A | مقص لاسلكي |
| وسادة حرارية | Braintree Scientific، Inc | DPIP | وسادة حرارية للحيوانات |
| كاشفات HyD | Leica-Leica | 4Tune كاشف طيفي | |
| Imaris | Bitplane / Oxford Instruments-أداة | برمجية تجارية | |
| Ingisht X3 ليزر قابل للضبط | Spectra Physics | Insight X3 | للضبط نبض ليزر |
| Isoflurane | VetOne | 13985-046-40 | الكيتامين المخدر |
| VetOne | 13985-702-10 | التخدير | |
| LAS X Software | أداة برمجية المجهر | ||
| ماي-تاي ليزر قابل للضبط | أطياف الفيزياء | ماي تاي | ليزر |
| MetaMorph | الأجهزة الجزيئية | - | أداة البرمجيات التجارية |
| Monodansylpentane AUTODOT | Abcepta | Sm1000a | صبغة قطرات الدهون |
| MPE-RS مجهر | أوليمبوس | IX70 | مجهر ثنائي الفوتون |
| mT / mG ماوس | مختبر جاكسون | 007676 | خط الماوس |
| سخان موضوعي | Bioptechs | 150819 | سخان موضوعي لكل من المجاهر متحد البؤر وثنائي الفوتون |
| غرفة التنفس المشبعة بالأكسجين | باترسون 78933385 العلمي | ، SAS3 و EVAC4 | نظام التخدير والإخلاء بالغاز ؛ |
| HS234526B بارافيلم | هيثرو العلمي | كاشف PMT شبه شفاف ومرن ومصنوع من اللدائن | |
| الحرارية Olympus-Descanned | كاشفات كاشف | ||
| PMT | LSM-Technology | كاشفات غير ممسوحة | ضوئيا مصممة خصيصا |
| لجهاز | هارفارد | 703602 ، حاقن النانوميت 704402 | ووحدة تحكم |
| الملحية | البيولوجية | 114-055-721EA | محلول ملحي عادي |
| مقص حاد | حاد Braintree Scientific ، Inc | SCT-S 508 | مقص |
| جراحيحقنة | Covidien | 22-257-150 | 1 مل حقنة توبركولين |
| TCS SP8 مجهر طيفي | الغوص Leica | SP8 | مجهر ثنائي الفوتون |
| ملاقط | Braintree Scientific، Inc | FC032 | ملقط الأنسجة |
| Xylazine | VetOne | 13985-704-10 | مخدر |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.