本文介绍一种从小鼠中分离肾上腺组织、固定组织、切片并进行免疫荧光染色的方法。
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本文介绍一种从小鼠中分离肾上腺组织、固定组织、切片并进行免疫荧光染色的方法。
免疫荧光是一种利用荧光素标记抗体检测组织中抗原的成熟技术,具有广泛的应用范围。抗原的检测可用于多种细胞类型的表征与鉴定。肾上腺位于肾脏上方,外包一层间充质细胞,是一种内分泌器官,由两种具有不同胚胎起源的组织构成:外层皮质起源于中肾的中胚层,内层髓质则起源于神经嵴。肾上腺皮质分泌类固醇激素(即, 盐皮质激素、糖皮质激素、性激素),而肾上腺髓质则产生儿茶酚胺(即, 肾上腺素,去甲肾上腺素)。在进行肾上腺研究时,能够区分具有不同功能的特异性细胞至关重要。本文提供了本实验室开发的一种实验方案,描述了一系列用于获得免疫荧光染色以鉴定肾上腺细胞类型的连续操作步骤。我们首先聚焦于小鼠肾上腺的解剖,显微镜下剔除肾周脂肪组织,随后进行组织固定、处理及石蜡包埋。接着介绍使用旋转式切片机对组织块进行切片。最后,我们详细阐述了本实验室建立的肾上腺组织免疫荧光染色方案,旨在最大限度减少非特异性抗体结合和自发荧光,以获得最佳信号。
免疫组织化学是一种利用针对细胞内特定分子的抗体,并结合后续染色技术来检测组织成分的方法1。该免疫组织化学实验流程需要对组织进行特定的固定和处理,这些条件通常根据所使用的特定抗原、组织类型和抗体通过经验确定2。固定对于保持组织的"原始"状态至关重要,从而确保细胞和亚细胞结构以及表达模式的完整性。此外,还需进行进一步的处理和包埋操作,以制备可用于免疫组织化学等组织学研究的薄切片。
免疫染色可采用显色或荧光检测方法。显色检测需要利用酶将可溶性底物转化为不溶性的有色产物。虽然该酶可直接与识别抗原的一抗相连,但更常见的是将其连接至识别一抗的二抗上即,二抗)。该技术灵敏度高,酶促反应产生的有色产物具有光稳定性,成像仅需使用明场显微镜即可。然而,当需要同时观察两种共定位蛋白时,显色免疫染色可能并不适用,因为一种颜色的沉积可能会掩盖另一种颜色的沉积。在此类共染色情况下,免疫荧光技术已被证明更具优势。免疫荧光技术的诞生归功于 Albert Coons 及其同事,他们开发出一种利用荧光素标记抗体识别组织抗原的系统,并可在紫外光下观察切片组织中的荧光信号。3荧光检测基于与荧光染料偶联的抗体,该抗体在激发后会发射光信号。由于存在多种在不同波长处发射光信号(无或仅有少量重叠)的荧光染料,该检测方法非常适合用于多种蛋白质的研究。
肾上腺是一对位于肾脏上方的器官,由间充质包膜包裹,具有两个胚胎起源不同的组成部分。外层的肾上腺皮质起源于中肾的中胚层,负责分泌类固醇激素;而内层的髓质起源于神经嵴,产生儿茶酚胺类物质,包括肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺。肾上腺皮质在组织学和功能上可分为三个同心环状区域,每个区域分泌不同类别的类固醇激素:最外层的球状带(zG)分泌调节电解质稳态和血管内容量的盐皮质激素;位于球状带下方的中间束状带(zF)分泌糖皮质激素,通过动员能量储备来升高血浆葡萄糖,从而介导应激反应;最内层的网状带(zR)则合成性类固醇前体(即脱氢表雄酮(DHEAS))4。
不同物种之间的肾上腺皮质带状结构存在差异:例如,Mus musculus 缺乏网状带(zR)。M. musculus 所特有的出生后X带是胎儿皮质的残余结构,其特征为含有嗜酸性细胞质、脂质含量较少的小细胞5。X带在雄性小鼠青春期时消失,在雌性小鼠首次妊娠后消失,或在未繁殖的雌性小鼠中逐渐退化6,7。此外,球状带(zG)的扭曲程度和厚度在不同物种间表现出显著差异,围绕zG的外周干细胞和前体细胞的组织方式也存在种间差异。与其他啮齿类动物不同,大鼠在zG与束状带(zF)之间存在一个可见的未分化区(zU),该区域发挥干细胞区和/或短暂扩增前体细胞区的功能。目前尚不清楚zU是大鼠所特有的结构,还是仅是细胞组织更为明显的细胞群集8,9。
肾上腺皮质细胞含有储存胆固醇酯的脂滴,胆固醇酯是所有类固醇激素的前体物质10,11. 术语 "类固醇生成" 定义了从胆固醇合成类固醇激素的过程 通过 一系列涉及类固醇生成因子1(SF1)活性的酶促反应,其中SF1的表达是类固醇生成潜能的标志物。在肾上腺中,Sf1的表达仅存在于皮质细胞中12一项有趣的研究发现,具有类固醇生成潜能的肾上腺皮质细胞中存在内源性生物素的表达13尽管这可能导致基于生物素/链霉亲和素的染色方法中背景信号升高(由于链霉亲和素偶联的抗体检测到内源性生物素),但这一特性也可用于区分肾上腺中的类固醇生成细胞与其他细胞群体。 即, 内皮、被膜和髓质细胞。
肾上腺髓质受交感节前神经元支配,其特征为具有嗜碱性细胞,胞质内含有颗粒,颗粒中富含肾上腺素和去甲肾上腺素。由于这些细胞含有大量儿茶酚胺,氧化后可形成棕褐色色素,因此被称为"嗜铬细胞"14。酪氨酸羟化酶(TH)是催化儿茶酚胺合成限速步骤的酶,在肾上腺中仅表达于髓质15。
本文介绍了一种分离小鼠肾上腺、将其处理并包埋于石蜡中进行切片,以及在肾上腺切片上进行免疫荧光染色以鉴定构成肾上腺皮质和髓质的细胞类型的实验方案。该方案是本实验室常规用于多种抗体免疫染色的标准方法。
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所有方法均按照密歇根大学动物使用与护理委员会批准的机构规程进行。
1. 手术准备
2. 肾上腺解剖分离
3. 肾周脂肪去除
4. 组织处理与包埋
5. 使用旋转式切片机进行切片
6. 免疫荧光
7. 成像
注意:检测和采集组织在特定波长激发后发出的荧光,需要配备相机的荧光显微镜。尽管显而易见,但仍需牢记应选择与现有设备的激发和发射光谱相匹配的荧光染料标记的二抗。成像参数设置因所用显微镜及图像采集软件的不同而有所差异。 adrenal 组织切片成像时需遵循一些基本规则,例如保持曝光时间、相机增益设置和光源强度恒定。
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图1 展示了上述完整实验方案的示意图。从小鼠中取出肾上腺,于解剖显微镜下去除周围的脂肪组织,随后将肾上腺在4%多聚甲醛(PFA)中固定。此步骤完成后,对肾上腺进行处理并包埋于石蜡中,再用切片机将组织切成薄片,并转移至显微镜载玻片上。切片干燥后,进行免疫荧光染色,随后在显微镜下成像。
去除周围的脂肪组织(图2A)对于后续肾上腺的处理和切片至关重要。成功去除周围脂肪组织的示例如图2B所示,此时肾上腺清晰可辨,无多余脂肪残留。然而,在此步骤中必须注意避免肾上腺干燥,否则可能破坏组织结构。当肾上腺出现皱缩外观时,表明已发生干燥(图2C
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本方案描述了一种分离小鼠肾上腺的方法,以及对切片并包埋于石蜡中的小鼠肾上腺进行制备和染色的步骤。
与其他我们测试过的方案相比,该免疫荧光方案已证明适用于本实验室使用的大多数抗体。然而,在某些情况下,可能需要进行一些调整以改善染色效果。其中一个易于修改和测试的变量是固定时间。在本实验室中,4%多聚甲醛的孵育时间可在1小时至4小时之间变化,而其他实验室的固定时间可延长至12–24小时16。但在我们的实践中,较长的固定时间会导致背景噪音增加,对本研究中常规使用的多种抗体并不理想。
抗原修复的pH值也可能影响染色的成功。热诱导表位修复(HIER)可使用市售的从酸性到碱性不同pH值的溶液进行,也可使用实验室自制的缓冲液,如柠檬酸盐缓冲液(pH 6)、乙二胺四乙酸(EDTA,pH 8)、Tris-EDTA(pH 9)、Tris(pH 10)。酶消化处理也可作为抗原暴露的一种选择。将脱蜡切片与含有适当浓度酶(例如蛋白酶K)的溶液孵育一定时间,可作为HIER的替代方法。然而,必须对酶的浓度进行滴...
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作者无任何利益冲突需要披露。
感谢Mohamad Zubair博士在本方案建立过程中提供的有益建议和技术支持。本研究由美国国立糖尿病、消化与肾脏疾病研究所、美国国立卫生研究院研究基金2R01-DK062027(资助给G.D.H)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 24孔细胞培养板 | Nest Biotechnology Co. | 0412B | |
| 一次性针头 25G × 5/8" | Exel International | 26403 | |
| 多聚甲醛(PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | |
| Paraplast plus | McCormik scientific | 39502004 | 用于组织包埋的石蜡 |
| Shandon 带盖活检盒 II | Thermo scientific | 1001097 | 用于组织处理的包埋盒 |
| 高剖面切片机刀片 | Accu-Edge | 4685 | 一次性不锈钢刀片 |
| Peel-a-way 一次性塑料组织包埋模具 | Polysciences Inc. | 18986 | 截断式,顶部22 mm正方形,底部锥形至12 mm |
| Superfrost Plus 显微镜载玻片 | Fisherbrand | 12-550-15 | 75 mm × 25 mm × 1 mm |
| 二甲苯 | Fisher Chemical | X5P1GAL | |
| 200 proof 乙醇 | Decon Labs, Inc. | ||
| Certi-Pad 纱布垫 | Certified Safety Mfg, Inc | 231-210 | 3" × 3,无菌无乳胶纱布垫 |
| M.O.M 试剂盒 | Vector laboratories | BMK-2202 | 用于检测小鼠组织上的小鼠一抗 |
| KimWipes | Kimtech | 34155 | 擦拭纸 4.4 英寸 × 8.4 英寸 |
| Super PAP PEN | Invitrogen | 00-8899 | 用于在载玻片上划界的笔 |
| 显微镜盖玻片 | Fisherbrand | 12-544-D | 尺寸:22 × 50 × 1.5 |
| DAPI | Sigma | D9542 | (配制成20 mg/mL储备液) |
| ProLong Gold 抗荧光淬灭封片剂 | Molecular Probes | P36930 | 免疫荧光封片剂 |
| X-cite series 120Q | Lumen Dynamics | 光源 | |
| Coolsnap Myo | Photometrics | 相机 | |
| Optiphot-2 | Nikon | 显微镜 | |
| 切片机 | American Optical | ||
| 组织包埋仪 | Leica | EG1150 H | |
| 组织脱水机 | Leica | ASP300S | |
| 正常山羊血清 | Sigma | G9023 | |
| 小鼠抗TH抗体 | Millipore | MAB318 | 一抗 |
| 兔抗SF1抗体 | Ab proteintech group (PTGlabs) | custom made | 一抗 |
| Alexa-488 标记的山羊抗小鼠IgG | Jackson ImmunoResearch | 115-545-003 | 二抗 |
| Dylight-549 标记的山羊抗兔IgG | Jackson ImmunoResearch | 111-505-003 | 二抗 |
| 无水柠檬酸 | Fisher Chemical | A940-500 | |
| NIS-Elements Basic Research | Nikon | 成像软件 |
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