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方法文章

快速采集成年非洲爪蟾六种关键器官的技术

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DOI:

10.3791/66489

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2024年2月16日

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本文内容

摘要

本文介绍了一种快速且简便地采集成年Xenopus六种重要且具有代表性的器官的取样指南,这些器官包括心室、肝叶、胰腺、脂肪体、成对的肾脏以及皮肤。

摘要

Xenopus 作为研究脊椎动物发育与疾病的模式生物已有百余年历史。尽管胚胎的实验分析与解剖技术已有详尽记载,但有关成体 Xenopus 的结构与器官描述,以及成体操作技术,尚未根据定量蛋白质组学和单细胞转录组学等现代研究方法的需求进行更新。细胞类型和基因中心的研究视角,要求对胚胎期与成体组织进行对比观察。在从幼体到成体的转变过程中,幼体器官在整体结构、形态以及解剖位置上均发生显著变化,尤其在大规模变态重塑期间尤为明显。建立可靠的器官鉴定与解剖标准,对于确保不同实验室研究所得数据的一致性至关重要。本实验方案鉴定了成体 Xenopus 的六个器官,展示了成体 Xenopus 心室、肝脏、脂肪体、胰腺、成对肾脏以及皮肤的解剖与取样方法。根据保存方法的不同,所获取的组织可用于定量蛋白质组学、单细胞/单细胞核转录组学、原位 杂交、免疫组织化学、组织学等分析。本方案旨在标准化组织取样流程,促进多实验室对成体器官系统的联合研究。

引言

尽管已有成年"数字解剖"的Xenopus资源1,但在缺乏针对其他成年模式生物(如小鼠2,3,4)所具备的详细操作指南的情况下,成年Xenopus的可重复性器官与组织取样仍具挑战性。本文旨在提供清晰的操作指导,以实现成年Xenopus准确且可重复的器官取样,类似于目前已有针对其幼体的方案5。本方法注重操作简便性,以最大限度保持样本新鲜度,并确保该方案适用于所有使用者。

尽管已有针对Rana属物种的详细解剖指南6,以及大量其他无尾目动物的课堂解剖指南7,目前尚无适用于Xenopus的解剖与取样操作指南。对于不熟悉取样操作或两栖动物解剖结构的研究者而言,Xenopus与其他无尾目动物之间存在的细微差异,使得这些现有资源在实现可重复的组织取样方面效果不佳。

目前的指南未包含许多有价值的组织,甚至会将其丢弃,这是为了确保组织的新鲜度。将....

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方案

所有实验均按照哈佛医学院动物护理和使用委员会(IACUC)的规定进行(批准号:IS 00001365_3)。图中展示了灌注与未灌注的成年白化雄性Xenopus laevis的代表性结果。

1. 实验准备

注意:如果在取样前遵循灌注方案8,请跳至步骤 2.2。

  1. 确保研究机构已批准本方案中所述的安乐死技术。
  2. 配制含有 5 g/L MS-222(三卡因甲磺酸盐)和 5 g/L 碳酸氢钠的溶液(参见材料表)。溶液体积必须大于完全浸没待安乐死动物所需的体积。检测 pH 值,确保其 ≥7。
  3. 通过将Xenopus放入安乐死溶液中实施主要安乐死程序;动物需完全浸没持续 1 小时。
  4. 设置解剖工作站,以便在取样后立即用预冷的 PBS 或 0.7x PBS9(根据实验需求选择)冲洗所有组织,并在 5 倍或更高倍率的体视显微镜下检查和修整组织。该工作站还应允许操作者在每次使用之间更换所有镊子和剪刀,或将其彻底擦拭清洁。
  5. 当青蛙在溶液中放置 1 小时后,主要安乐死程序即已完成。取出青蛙,并通过脚部夹捏测试确认痛觉反应是否消失。
  6. ....

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结果

通过利用图1至图20并遵循本方案的全部步骤,可在动物安乐死后一小时内干净地切除心脏心室、肝脏左叶、胰腺、左侧脂肪体、成对的肾脏以及一块皮肤。在此期间,对样本进行冲洗和修整,使其外观如图21所示。

青蛙解剖图,四肢被固定用于解剖学研究;腹部带有测量线,用于教学。
图 1: 被固定的 Xenopus。 一只成熟的雌性 X. tropicalis,其每条肢体均被针固定。

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讨论

由于本方案旨在最大限度地保持样本新鲜,某些样本中可能包含不需要的组织。例如,胰腺样本中可能包含肝胰管和部分肠系膜,而配对的肾脏样本中总会包含部分腹膜组织、肾上腺和输尿管。  如果对新鲜度无特殊要求,则可通过改进的技术实现更精确的取样。

Xenopus 属不同性别和物种之间的器官形态和位置具有可比性。然而,组织的颜色会因动物是否经过灌注而表现出显著差异。因此,本文同时提供了经过灌注和未灌注动物的图像。

本方案的一个限制在于,优先考虑了速度和可重复性,而牺牲了采集最能代表目标组织整体性的样本。例如,此处采集的肝脏左叶样本无法充分代表肝脏全部三个叶的组织。如果采样过程中出现误差,其故障排除的选择将受到不同组织区域之间潜在变异的影响。例如,尚不清楚肝脏右叶、右侧脂肪体或皮肤的其他部位是否可作为目标组织的功能性替代物。在这些情况下,应根据研究需求谨慎判断,再决定是否替换组织区域。

本方案的另一个局限性在于,如果被采样的动物存在严重的解剖学缺陷或具有临床意.......

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披露

作者声明无竞争利益。

致谢

本工作由美国国立卫生研究院(NIH)所属机构发展办公室(OD)资助项目 R24OD031956 支持。我们感谢 Samantha Jalbert、Jill Ralston 和 Cora Anderson 提供的帮助与支持,同时感谢我们的编辑以及匿名同行评审专家提供的有益反馈。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
带LED灯和支架的5倍放大镜amazon.comB08QJ6J8P1光源不得产生热量
一次性移液管VWR414004-036
解剖用尖头镊子Fisher Scientific08-875
解剖剪,锐头,直型,6.5"VWR76457-374
解剖托盘Fisher Scientific14-370-284泡沫聚苯乙烯板可作为可接受的替代品
安乐死容器US Plastic Item 2860其他不透明容器亦可接受
安乐死容器盖US Plastic Item 3047
虹膜剪,6"vwr470018-938虹膜剪可作为可接受的替代品
MS-222:Syncaine(原名 tricaine)Pentair AESTRS1
PBS 1xCorning21-040-CV
碳酸氢钠粉末,USP级Fisher Scientific18-606-333
带齿镊(标本用)VWR82027-442
解剖用T型针Fisher ScientificS99385

参考文献

  1. Porro, L. B., Richards, C. T. Digital dissection of the model organism Xenopus laevis using contrast-enhanced computed tomography. J Anat. 231 (2), 169-191 (2017).
  2. Ruehl-Fehlert, C., et al. Revised guides for organ sampling and trimming i....

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