تقدم هذه الدراسة طريقة تصوير ثلاثية الأبعاد باستخدام أنسجة الأمعاء الكاملة والفحص المجهري متعدد الفوتون لتحديد المخاط المفرز ، مما يتيح التحليل الحجمي الدقيق وتصور ديناميكيات المخاط استجابة للمنبهات مثل كلوريد كاربامويل كولين.
Method Article
تقدم هذه الدراسة طريقة تصوير ثلاثية الأبعاد باستخدام أنسجة الأمعاء الكاملة والفحص المجهري متعدد الفوتون لتحديد المخاط المفرز ، مما يتيح التحليل الحجمي الدقيق وتصور ديناميكيات المخاط استجابة للمنبهات مثل كلوريد كاربامويل كولين.
يلعب المخاط دورا مهما في الحفاظ على التوازن المعوي عن طريق تسهيل الهضم وتشكيل حاجز ضد الميكروبات وتنظيم الاستجابات المناعية داخل الأمعاء. يتم تعديل إفرازه بواسطة عوامل جوهرية وخارجية مختلفة ، بما في ذلك الالتهابات الميكروبية والالتهابات. بينما تعتمد الطرق التقليدية لتحليل المخاط على القياس الكمي النسبي ، مثل قياس سمك المخاط في الأقسام النسيجية ، فإن هذه الأساليب توفر رؤية محدودة للحجم الفعلي والتوزيع المكاني للمخاط المفرز داخل تجويف الأمعاء. هنا ، نقدم منهجية مفصلة للقياس الكمي المطلق ثلاثي الأبعاد للمخاط باستخدام أنسجة الأمعاء الكاملة والفحص المجهري متعدد الفوتون. يتضمن هذا البروتوكول تحضير الحلقات المعوية المربوطة ، والعلاج بكلوريد كاربامويل كولين كحافز لتنشيط خلايا الكأس ، وتثبيت الأنسجة ، وتلوين التصوير. باستخدام الفحص المجهري متعدد الفوتونات ، نحصل على صور مكدسة على شكل حرف Z للسطح اللمني. تتم معالجتها في برنامج Imaris لتحديد حجم المخاط المفرز وتوزيعه المكاني. نوضح أن كلوريد كاربامويل كولين يحفز بقوة إفراز المخاط في كل من الأنسجة اللفائفية والقولون في غضون 30 دقيقة. يظهر المخاط المفرز بطريقة متقطعة ومتقطعة في جميع أنحاء التجويف ، مما يؤكد أهمية التحليل الحجمي على الأساليب التقليدية ثنائية الأبعاد. يمكن هذا البروتوكول الباحثين من الحصول على بيانات كمية مطلقة وتصور توزيع المخاط في الموقع ، مما يوفر أداة قوية لدراسة ديناميكيات مخاط الأمعاء في ظل الظروف الفسيولوجية والمرضية.
البيئة المخاطية للجهاز الهضمي للثدييات ديناميكية للغاية ، مما يدعم استعمار مجتمع ميكروبي متنوع. تتكون ظهارة الأمعاء من خلايا متخصصة مختلفة تتعاون لامتصاص العناصر الغذائية والحفاظ على سلامة الحاجز والتواصل مع جهاز المناعة1. من بين هذه ، تخزن خلايا الكأس حبيبات الميوسين وتفرز المخاط في التجويف في ظل ظروف الحالة المستقرة. يشكل هذا المخاط حاجزا ماديا حرجا ، يمنع الاتصال الميكروبي المباشر بالطبقة الظهارية ، ويعدل التهاب الأنسجة ، ويحافظ على التوازن المعوي2،3. يؤدي عدم تنظيم إفراز المخاط إلى الإضرار بوظيفة الحاجز الواقي وقد ارتبط بالالتهاب وتكوين الأورام4،5،6،7.
يمكن أن يحدث إفراز المخاط المعوي بسبب عوامل جوهرية ، مثل الناقل العصبي أستيل كولين ، والمكونات الميكروبية من التعايش8،9. نظرا لتعقيد بيئة الأمعاء ، لا تزال العديد من العوامل التي تؤثر على إفراز مخاط خلايا الكأس غير مستكشفة. لذلك ، فإن الطريقة الدقيقة لقياس المخاط اللامعي ضرورية للتحقيق في كيفية تأثير المحفزات المختلفة على ديناميكيات الإفراز. تعتمد الأساليب التقليدية بشكل أساسي على القياس الكمي النسبي: على سبيل المثال ، قياس سمك المخاط باستخدام جزيئات الفلورسنت أو الفحم في أنظمة الزرع المعوي خارج الجسم الحي 10،11 ، أو تقييم المسافة بين الميكروبات اللمعة والظهارة في أقسام الأنسجة الملطخة12،13. في حين أن هذه الطرق ملائمة للمقارنات النسبية ، إلا أنها قد لا تلتقط التوزيع الكامل أو البنية ثلاثية الأبعاد للمخاط المفرز ، خاصة وأن المخاط المفرز لا يغطي الظهارة دائما بشكل موحد.
في هذه الدراسة ، نقدم طريقة للتصور ثلاثي الأبعاد والقياس الكمي المطلق للمخاط اللامع باستخدام أنسجة الأمعاء الكاملة. يتطلب هذا النهج تثبيت الأنسجة الطازجة مع مثبت مناسب للحفاظ على السلامة الهيكلية والتشكل ، متبوعا بتلطيخ الفلورسنت والتصوير باستخدام مجهر متحد البؤر أو متعدد الفوتون. من خلال إعطاء عوامل الاختبار مباشرة في حلقات الأمعاء المربوطة للفئران المخدرة بعمق ، متبوعا بالتثبيت الفوري ، تحافظ الطريقة على بنية المخاط الأصلية وتسمح بتحليل حركية الإفراز. بالمقارنة مع الأنسجة المقسمة ، حيث يكون عمق التصوير محدودا بشكل أساسي بسمك الأنسجة ، يصل عمق التصوير للأنسجة الكاملة (بدون إزالة الدهون) إلى حوالي 200-300 ميكرومتر ، مقيدا بتشتت الضوء وعتامة الأنسجة. باستخدام هذه التقنية ، نوضح أن كلوريد كاربامويل كولين (CCh) ، وهو نظير أسيتيل كولين يتم التعبير عن مستقبلاته على خلايا الكأس14 ، يحفز بقوة إفراز سريع للمخاط. والجدير بالذكر أن المخاط المفرز يشكل طبقة مستمرة على طول الظهارة وهياكل متقطعة داخل التجويف ، وهي ميزات يصعب اكتشافها في أقسام الأنسجة التقليدية. يوفر هذا البروتوكول منصة قوية لقياس التوزيع ثلاثي الأبعاد للمخاط المعوي ولمقارنة الإمكانات المسببة للمخاط للمنبهات المختلفة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تمت الموافقة على جميع التجارب على من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC) بجامعة تشانغ جونغ. تم اعتماد منشأة في جامعة تشانغ غونغ من قبل جمعية تقييم واعتماد رعاية المختبر (AAALAC). لم يلاحظ أي مخاوف تتعلق بصحة في هذه الدراسات.
1. إعداد قاعدة التثبيت
2. تحضير مواد التثبيت
3. تحضير محلول CCh
4. تحضير التخدير عن طريق الحقن
5. تلقيح الأمعاء عن طريق حقن الحلقة
6. حصاد الأنسجة وتثبيتها وتلوينها
7. التقاط الصور عن طريق الفحص المجهري متعدد الفوتون
8. تحليل الصور وقياس كمية المخاط (الشكل 1)
9. التحليل الإحصائي
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
في هذه الطريقة ، قمنا بتحديد حجم مخاط الأمعاء من الصور المكدسة للأنسجة الكاملة المكتسبة عبر الفحص المجهري متعدد الفوتون. تم تلطيخ أنسجة الأمعاء بالفالويدين الفلوري وجنين القمح agglutinin (WGA) لتصور F-actin الخلوي والمخاط ، على التوالي15،16. في كل من الأنسجة اللفائفية والقولون المعالجة ب PBS ، تم اكتشاف مخاط WGA + بشكل أساسي داخل خلايا الكأس على السطح الظهاري. بعد إدارة كلوريد كاربامويل كولين (CCh) ، لوحظت زيادة كمية المخاط في تجويف الأمعاء لكلا الأنسج...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
هنا ، نقدم طريقة للقياس الكمي ثلاثي الأبعاد لمخاط الأمعاء باستخدام تلطيخ الأنسجة بالكامل ، والفحص المجهري متعدد الفوتون ، والتحليل باستخدام برنامج Imaris. يسمح هذا الإجراء بمراقبة التوزيع المتقطع للمخاط داخل تجويف الأمعاء ويوفر قياسا مطلقا لحجم المخاط.
كما لوحظ توزيع المخاط المتقطع عند التحفيز في أنظمة زراعة الأنسجة النباتية8. في الدراسات السابقة باستخدام مزارع النباتات خارج الجسم الحي ، استند القياس الكمي للمخاط على قياس المسا...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ليس لدى المؤلفين تضارب في المصالح للإفصاح عنها.
نشكر مختبر الفحص المجهري الأساسي ، مستشفى تشانغ غونغ التذكاري ، لينكو ، على المساعدة الفنية. نود أيضا أن نعرب عن تقديرنا للمساعدة التي قدمتها مرفق التصوير الأساسي التابع لجامعة يانغ مينغ تشياو تونغ الوطنية لخدمة مجهر Zeiss LSM 7 MP متعدد الفوتون ، وخاصة السيدة Pei-jun Chen و Yung-yu Lu لدعمهم الفني. يرغب المؤلفون في الشكر بالدعم المقدم من NSTC 110-2320-B-A49A-544-MY3 و 113-2628-B-182-002-MY3 (إلى YHT).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2,2,2-تريبروموإيثانول | سيغما-ألدرتش | T48402 | |
| 2-ميثيل-2-بوتانول | سيغما-ألدرتش | 240486 | |
| طبق 6 سم | ألفا بلس | 16021-1 | |
| أغاروز | هيسباناغار | A02599 | |
| جيش صرب البوسنه | بيوشوب | ALB001 | |
| كلوريد كاربامويل كولين ≥ 98٪ (معايرة)، بلورية | سيغما | SI-C4382-1G | |
| سلك نحاسي (جديد) | أفضل تقنية الأسلاك والخدمات صناعة الكابل | IW00125 | سلك نحاسي بدون طبقة عزل |
| ملقط | شينته | ST-M110 | |
| شاش، معقم | GMTH | مايو-40 | |
| جراف باد بريزم 8 | برنامج جراف باد | ||
| وسادة التدفئة | كونفورت | SY-666 | |
| IMARIS 10.0.0 | أوكسفورد إنسترومنتس | ||
| بارافورمالدهيد | بيوفاس | BL0415-1000 | |
| برنامج تلفزيوني | جينستار | BL0180-1000 | |
| مجسات وسم الفالويدين | إنفيتروجين | A12379 | |
| مقص | شينته | 02-1250.18 | |
| ترايتون X-100 | ميرك | 1.08603.1000 | |
| مرافق أغلوتينين بجرثوم القمح (WGA) | البيوتيوم | 29027 | |
| Zeiss 7MP مع هدف غمر ماء W Plan-Apochromat 20 x/1.0 DIC III (NA 1.0)، ليزر Spectra-Physics Mai Tai HP ti sapphire femtosecond (بدون وحدة DeepSee) مع كواشف BP500 نانومتر-550 نانومتر وBP565 نانومتر-610 نانومتر، وطول موجة ليزر 750 نانومتر | منصة التصوير المستخدمة للحصول على مجموعات ثلاثية الأبعاد بعدسة موضوعية عالية NA لتصوير الأنسجة العميقة؛ مصدر إثارة للمجهر متعدد الفوتونات مضبوط على طول موجي 750 نانومتر |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission