Method Article

计算机辅助大型胰岛质量，粒度分布和结构的可视化和量化

DOI:

10.3791/2471

⸱

March 4th, 2011

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1Department of Medicine, University of Chicago, 2Laboratory of Biological Modeling, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health, 3Department of Surgery, University of Chicago, 4Diabetes Division, University of Massachusetts

In This Article

Summary

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介绍了新型计算机辅助大型采购及免疫组织化学染色的胰腺癌标本的分析方法:（1）虚拟切片捕捉整个节（2）大规模数据的质量分析;（3）重建二维虚拟切片（4）三维胰岛映射;（5）数学分析。

Abstract

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胰岛是一个独特的微型几种激素的分泌，如β细胞（胰岛素），α-细胞（胰高血糖素），和delta -细胞（生长抑素）中嵌入外分泌组织，包括1内分泌细胞组成的器官 - 整个胰腺的2％。身体和胰腺重量之间有一个密切相关。总β细胞的质量也相应增大，以弥补在体内对胰岛素的需求。逃脱此相称的扩张是胰岛的粒度分布。大型动物，如人类有着相似的小鼠胰岛与粒度分布，表明这种微型器官具有一定规模的限制功能。的大型动物胰腺无法产生比例较大的胰岛细胞的胰岛细胞数量增加，增幅较大的胰岛细胞在其整体的胰岛大小分布比例补偿。此外，胰岛内细胞成分和不同物种之间的架构，也表现出各种病理生理条件下的同一物种的一个惊人的可塑性。在本研究中，我们描述了生物图像数据分析的新方法，以便分析过程的自动化，允许大，异构的数据集合，在这种动态的生物过程和复杂的结构的研究分析。这些研究受到阻碍，由于偏见的抽样技术困难，并产生大规模的数据集，能够精确地捕捉胰岛生物学的生物过程的复杂性。在这里，我们显示的方法收集样本有限（或尽量减少样品的采集）和标准的实验设置内不偏不倚的"代表"的数据，并精确地分析复杂的三维结构的胰岛。计算机辅助自动化允许的收集和分析大规模数据集，并保证数据的公正解释。此外，胰岛的粒度分布和空间坐标（即X，Y，Z轴位置）的精确量化，不仅会导致一个准确的可视化胰岛的结构和组成，但也使我们能够确定在开发过程中和适应的模式改变条件通过数学建模。在这项研究中开发的方法以及许多其他系统和生物体的研究。

Protocol

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1。创建虚拟切片的免疫组织化学染色图像

  1. 打开StereoInvestigator。在显微镜持有人持有样品放入干净的幻灯片和"收购"，然后点击"即时影像"（收购→现场图像），可视化立体声调查。确定每个通道的暴露水平;在我们具体的例子，通道2的DAPI，通道的GFP，RFP的通道，通道5 4 3 Cy5的通道6用于Cy7。使用"视频直方图"窗口，其中显示的荧光强度，以确定曝光量。适当的荧光强度达到强度尾巴视频直方图右端。在"相机设置"窗口中的暴露水平是可以改变的。视频直方图可以聚焦显微镜对焦轮。
  2. 在创建虚拟切片，轮廓点远离样品，这将标志着一个参考点在屏幕上点击，然后点击样本的轮廓周围的样本。当轮廓完成后，右击并选择"关闭的轮廓"连接起点和终点。
  3. 一旦轮廓是封闭的，捕捉一个虚拟切片样本（收购→获取虚拟切片）。当虚拟切片窗口选项打开时，选择"高速获得"以及通过取消选中旁边的框自动聚焦"手册。"保存该文件。
  4. 虚拟切片预聚焦，必须选择校准（点击右键→添加到站点列表对焦），手动对焦几个随机的部分，即，网站，在虚拟切片预览。当几个地点都集中，启动"虚拟切片（右击→启动虚拟片与预聚焦）。第一个样本的虚拟切片完成后，切换到下一个通道，并相应地调整曝光。每个通道重复步骤4和5。

2。计算机辅助的二维分析

量化胰岛

  1. 然后，该图像处理使用ImageJ....

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Discussion

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计算机辅助大型可视化和量化这里介绍负担胰岛研究的四个重点:（1）大规模的胰腺标本的分析提供了一个全面的整体胰岛大小的分布和胰岛结构。 （2）细胞的组成和结构的三维重建和数学分析，进一步促进内的胰岛内分泌细胞的空间安排的考试。 （3）引人注目的胰岛可塑性可能会建议在不同物种间和各种病理生理条件下的同一物种进化收购代谢的变化的适应，而不是物种的差异。 （4）重排的内分泌细胞的组成和胰岛结构以及在某些基因表达的变化，可以反映胰岛适应其功能特性，这进一步表明intraislet内分泌细胞网络的作用的意义。

....

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Disclosures

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没有利益冲突的声明。

Acknowledgements

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支持这项研究是由美国公众卫生服务补助DK - 081527，DK - 072473和DK - 20595芝加哥糖尿病研究和培训中心（动物模型核心）的大学，Kovler家庭基金会的礼物。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
荧光显微镜显微镜奥林巴斯公司IX-81
立体研究者计划MBF Bioscience
MIP-GFP 小鼠小鼠 Jackson Laboratory
Mathematica计划Wolfram
Image J计划美国国立卫生研究院
Slidebook程序Olympus

References

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  1. Steiner, D. J., Kim, A., Miller, K., Hara, M. Pancreatic islet plasticity - Interspecies comparison of islet architecture and composition. ISLETS. 2, 135-145 (2010).
  2. Kim, A., Miller, K., Jo, J., Wojcik, P. l, Kilimnik, G., Hara, M. Islet architecture - a comparative study. ISLETS.

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Pancreatic Islet VisualizationIslet Size DistributionIslet ArchitectureBeta Cell Mass3D ReconstructionImmunohistochemical StainingImage J AnalysisStereo InvestigatorCell MappingDiabetes Research

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