本文介绍了利用免疫过氧化物酶法和双重免疫荧光法,在正常及饮食诱导肥胖(DIO)成年斑马鱼模型的肠道和脑组织中,对食欲素肽、食欲素受体以及内源性大麻素受体进行免疫组织化学表征与定位的实验方案。
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本文介绍了利用免疫过氧化物酶法和双重免疫荧光法,在正常及饮食诱导肥胖(DIO)成年斑马鱼模型的肠道和脑组织中,对食欲素肽、食欲素受体以及内源性大麻素受体进行免疫组织化学表征与定位的实验方案。
免疫组织化学(IHC)是一种高灵敏度和高特异性的技术,用于通过标记抗体检测组织切片中的靶抗原。该技术包含多个步骤,每个步骤的优化对于获得最佳特异性信号至关重要。通过IHC可检测特定生物标志物的分布与定位,从而揭示其在进化过程中的保守性信息。此外,IHC有助于理解生物标志物在病理状态(如肥胖)下的表达与分布变化。IHC,尤其是免疫荧光技术,可用于成年斑马鱼,以研究系统发育上保守分子的结构与分布,但目前尚无标准化的IHC操作流程。食欲素(orexin)和内源性大麻素系统是两个在摄食调控及肥胖病理过程中高度保守的系统。本文报告了用于研究正常及饮食诱导肥胖(DIO)成年斑马鱼模型肠道与脑组织中食欲素肽(OXA)、食欲素受体(OX-2R)和大麻素受体(CB1R)定位与分布的实验方案。同时描述了免疫过氧化物酶法、双重免疫荧光法,以及试剂配制、组织固定、石蜡包埋、冷冻保护处理,还包括内源性活性阻断步骤和背景复染的前处理方法。所有参数均基于前期IHC实验获得,这些实验已证实免疫荧光技术有助于理解OXA、OX-2R和CB1R在成年斑马鱼组织中的分布、定位及其表达的保守性。最终获得的图像具有高度特异性的信号强度,证实斑马鱼是适用于在生理与病理条件下开展特定生物标志物分布、定位及进化保守性免疫组织化学研究的合适动物模型。本文所列方案推荐用于成年斑马鱼的免疫组织化学实验。
免疫组织化学(IHC)是一种成熟的经典技术,通过抗原-抗体相互作用来识别细胞或组织中的成分(抗原)1,2。该技术可用于确定目标生物分子在组织内的定位与分布。IHC利用免疫反应和化学反应来检测组织切片中的抗原3。用于可视化抗原-抗体反应的主要标记物包括荧光染料(免疫荧光)和酶-底物显色反应(免疫过氧化物酶),二者均与抗体偶联4。通过显微镜观察,可确定标记组织的定位,该定位大致对应于目标抗原在组织中的实际位置。
检测蛋白质的荧光或显色反应有两种方法:直接检测法和间接检测法。直接检测法使用直接标记的特异性一抗;间接检测法中的一抗未偶联标记物,而由二抗携带标记物5,6,7。间接检测法具有若干优势,主要是信号放大效应。此外,与其他分子和细胞技术不同,免疫荧光技术能够可视化细胞和组织内差异表达的两种或多种蛋白质的分布、定位及共表达情况7。检测方法的选择取决于具体的实验条件。
迄今为止,免疫组织化学(IHC)作为基础研究中一种强大且必不可少的工具,被广泛用于研究从人类到无脊椎动物等生物组织中生物标志物的分布与定位,以及不同蛋白质的总体表达谱8,9,10,11。该技术有助于展示大量正常与病变动物器官及不同类型组织中的蛋白质表达图谱,揭示生理或病理变化所诱导的表达上调或下调的可能性。IHC 是一种高度敏感的技术,需要精确操作并正确选择方法,以获得最佳结果12。首先,多种因素如固定方式、交叉反应性、抗原修复以及抗体的敏感性等,均可能导致假阳性或假阴性信号13。抗体的选择是 IHC 中最关键的步骤之一,其选择取决于抗原的特异性及其对目标蛋白和实验物种的亲和力7。
近期,我们优化了免疫组织化学技术,用于检测成年斑马鱼组织中食欲素/下丘脑分泌素(orexin/hypocretin)系统和内源性大麻素系统(endocannabinoid system)的成员。我们主要针对固定、采用两种不同方法的组织包埋、切片与贴片(这些步骤可能影响显微镜分析时的分辨率和细节呈现),以及封闭(以防止假阳性并降低背景信号)等环节进行了优化。14其他重要特性包括抗体的特异性与选择性,以及各个免疫组化(IHC)方案的可重复性。确保抗体特异性的关键在于使用阴性对照(包括不加一抗或已知不表达目标蛋白的组织)以及阳性对照(包括已知表达目标蛋白的组织)。15选择用于免疫组化(IHC)的抗体时,需依据其物种特异性(即与目标抗原发生反应的可能性)以及所采用的抗原-抗体结合检测系统。4,5,6,7对于免疫过氧化物酶染色,反应产物的颜色由所选用的沉淀型显色底物决定,通常为二氨基联苯胺(呈棕色)16另一方面, i免疫荧光利用与荧光染料偶联的抗体来检测冰冻组织切片中的蛋白质表达,相较于显色检测系统,可更便捷地实现多种蛋白质的分析。5,7.
在免疫过氧化物酶技术中,二抗与生物素(一种能够招募显色报告分子的连接分子)结合,形成[亲和素-生物素复合物(ABC)],从而放大染色信号。在ABC报告系统中,过氧化物酶与3,3’-二氨基联苯胺(DAB)反应,在酶与二抗结合的部位产生深棕色沉淀,该结果可通过普通光学显微镜进行观察分析。由于亲和素对生物素具有高亲和力,ABC染色法反应迅速且效果理想,仅需少量二抗即可在初级抗体反应位点实现高效检测。这种显色检测方法可对信号进行光密度分析,根据棕色信号强度与蛋白质表达水平之间的相关性,提供半定量数据18。
利用免疫荧光技术,由于不同的荧光染料能够在特定波长发射光信号,因此可实现多种蛋白质的同步检测,但需谨慎选择荧光染料以尽量减少光谱重叠5。此外,使用来自不同宿主物种的一抗可最大限度地避免交叉反应带来的问题。在此情况下,每种特异性识别宿主物种的二抗仅识别一种类型的一抗。荧光报告分子是一类小分子有机化合物,包括商品化衍生物,例如Alexa Fluor染料。
许多动物模型被用于研究特定的生理和病理状态。迄今为止,已明确许多代谢通路在进化过程中是保守的。因此,在斑马鱼等模式生物中开展免疫组织化学(IHC)研究,有助于深入了解病理性和非病理性状态的发生机制及其维持过程17。本报告旨在介绍可在成年斑马鱼组织上实施的IHC实验方案,并用于获取外周和中枢水平OXA、OX-2R及CB1R分布与定位的详细图像。同时,本文还报道了两种主要的间接IHC方法在成年斑马鱼外周和中枢组织中的应用方案。文中描述了间接法,该方法可在二抗偶联荧光染料(免疫荧光法)或酶标记物(免疫过氧化物酶法)时实现信号放大。显色检测和荧光检测方法各有优缺点。本方案重点报道了免疫组织化学技术,主要是免疫荧光法,在成年斑马鱼这一广泛用于研究多种生理和病理条件下进化保守系统的动物模型中的应用。
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1. 免疫过氧化物酶实验方案
注意:斑马鱼由伊朗马什哈德费尔多西大学自然资源与环境学院渔业系Omid Safari教授提供10。
2. 免疫荧光实验方案
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免疫过氧化物酶染色的代表性数据见图1和图2。对成年斑马鱼肠道中OX-A和OX-2R分布的免疫组织化学分析显示,OX-A与OX-2R在肠道中的定位部位不同,且在饮食诱导肥胖(DIO)斑马鱼的肠细胞中表达水平升高。OX-A在中肠和前肠细胞中呈现强烈的棕褐色染色(图1A,A1)。OX-A的免疫反应信号在肠道不同区段中清晰可见,从前肠向中肠方向逐渐减弱(图1B,B1)。阴性对照用于背景参考,并确认OX-A信号的特异性(图1E)。延长显色剂DAB的孵育时间导致背景强度增加(图1D)。在DIO组和对照饮食组斑马鱼肠道中OX-2R的免疫反应也观察到类似结果(图2)。在DIO成年斑马鱼中OX-A信...
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样品制备
样本制备是免疫组织化学(IHC)中的第一个关键步骤。可靠的实验方案有助于维持细胞形态、组织结构以及抗原性。该步骤需要正确进行组织采集、固定、和切片22,23。固定的目的在于保存组织,并减少组织酶或微生物的作用。特别是,固定步骤可保存细胞组分和生物大分子,防止自溶以及细胞成分(如抗原和酶)的移位,稳定细胞物质以抵抗后续操作的不利影响,并有助于免疫染色4,7,24。
在切片前,组织需经过制备和保存处理,可通过石蜡包埋(免疫过氧化物酶法)或冷冻保存(在冷冻介质中冷冻,用于多种免疫荧光方法)。保存方法与固定类型相关7。固定和保存后...
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作者声明无利益冲突。
本研究由萨尼奥大学2015-2016年度校级研究基金(FRA)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 抗CB1抗体 | Abcam | ab23703 | |
| 抗OX-2R抗体 | Santa Cruz | sc-8074 | |
| 抗OXA抗体 | Santa Cruz | sc8070 | |
| Aquatex | Merck | 1,085,620,050 | |
| 生物素标记的兔抗山羊二抗 | Vector Lab | BA-5000 | |
| 柠檬酸 | Sigma Aldrich | 251275 | |
| 共聚焦显微镜 | Nikon | Nikon Eclipse Ti2 | |
| 冷冻切片机 | Leica Biosystem | CM3050S | |
| DAPI | Sigma Aldrich | 32670 | |
| 数码相机 | Leica Biosystem | DFC320 | |
| 共聚焦显微镜用数码相机 | Nikon | DS-Qi2 | |
| 驴抗山羊Alexa Fluor 488标记二抗 | Thermo Fisher | A11055 | |
| 驴抗山羊Alexa Fluor 594标记二抗 | Thermo Fisher | A11058 | |
| 驴抗兔Alexa Fluor 488标记二抗 | Thermo Fisher | A21206 | |
| 驴抗兔Alexa Fluor 594标记二抗 | Thermo Fisher | A21207 | |
| 无水乙醇 | VWR | 20,821,330 | |
| 冷冻切片包埋剂 | Leica Biosystem | FSC 22 Frozen Section Media | |
| H2O2 | Sigma Aldrich | 31642 | |
| HCl | VWR | 20,252,290 | |
| ImmPACT DAB | Vector lab | SK4105 | |
| 显微镜 | Leica Biosystem | DMI6000 | |
| 切片机 | Leica Biosystem | RM2125RT | |
| Na2HPO4 | Sigma Aldrich | S9763 | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653 | |
| NaH2PO4·H2O | Sigma Aldrich | S9638 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S8045 | |
| 正常驴血清 | Sigma Aldrich | D9663 | |
| 正常兔血清 | Vector lab | S-5000 | |
| 石蜡 | Carlo Erba | 46793801 | |
| 多聚甲醛 | Sigma Aldrich | P6148 | |
| 二水合柠檬酸钠 | Sigma Aldrich | W302600 | |
| Triton X-100 | Fluka Analytical | 93420 | |
| Trizma | Sigma Aldrich | T1503 | |
| VectaStain Elite ABC试剂盒 | Vector lab | PK6100 | |
| 纯二甲苯 | Carlo Erba | 392603 |
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