Method Article

Computer-assisted Großflächige Visualisierung und Quantifizierung der Inselzellen der Bauchspeicheldrüse Masse, Größenverteilung und Architektur

DOI:

10.3791/2471

March 4th, 2011

In This Article

Summary

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Neuartige computergestützte Methoden der großflächigen Beschaffung und Analyse der immunhistochemisch gefärbten Pankreas Proben werden beschrieben: (1) Virtuelle Scheiben Erfassung der gesamten Abschnitt, (2) Messe Analyse der umfangreichen Daten, (3) Rekonstruktion von 2D-Virtuelle Schnitte , (4) 3D-Mapping-Insel, und (5) Mathematische Analyse.

Abstract

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Die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse ist eine einzigartige Mikro-Orgel von mehreren Hormon sezernierenden endokrinen Zellen wie Beta-Zellen (Insulin), alpha-Zellen (Glukagon) und delta-Zellen (Somatostatin), die in der exokrinen Gewebe eingebettet sind, und bestehen aus 1 zusammengesetzt - 2% der gesamten Bauchspeicheldrüse. Es besteht eine enge Korrelation zwischen Körper und Bauchspeicheldrüse Gewicht. Insgesamt Beta-Zellmasse nimmt ebenfalls proportional zu der Nachfrage nach Insulin im Körper auszugleichen. Was entgeht dieser verhältnismäßig Expansion ist die Größenverteilung der Inseln. Große Tiere wie Menschen haben ähnliche Insel Größenverteilungen mit Mäusen, was darauf hindeutet, dass diese Mikro-Orgel eine bestimmte Größe begrenzt funktionsfähig sein muss. Die Unfähigkeit der großen Tier Pankreata proportional größeren Inseln zu erzeugen, ist durch einen Anstieg in der Anzahl der Inseln und durch eine Erhöhung des Anteils der größeren Inseln in ihrer gesamten Insel Größenverteilung kompensiert. Darüber hinaus weisen Inselchen eine auffallende Plastizität in zelluläre Zusammensetzung und Architektur zwischen den verschiedenen Arten und auch innerhalb der gleichen Art unter verschiedenen pathophysiologischen Bedingungen. In der vorliegenden Studie beschreiben wir neue Ansätze für die Analyse biologischer Bilddaten, um die Automatisierung von analytischen Verfahren, die für die Analyse von großen und heterogenen Datensammlungen in der Studie von solchen dynamischen biologischen Prozessen und komplexen Strukturen erlauben zu erleichtern. Solche Studien haben aufgrund technischer Schwierigkeiten bei der Probenahme unvoreingenommene behindert worden und die Generierung großer Datenmengen genau zu erfassen die Komplexität der biologischen Prozesse der Insel Biologie. Hier zeigen wir Methoden, um unvoreingenommene "repräsentative" Daten innerhalb der begrenzten Verfügbarkeit von Proben (oder an die Probennahme zu minimieren) und die Standard-experimentellen Einstellungen zu sammeln und genau analysieren die komplexen dreidimensionalen Struktur der Insel. Computer-gestützte Automatisierung ermöglicht die Sammlung und Analyse von großen Datenmengen und sorgt auch unvoreingenommene Interpretation der Daten. Darüber hinaus die präzise Quantifizierung der Insel Größenverteilung und räumlichen Koordinaten (dh X, Y, Z-Positionen) führt nicht nur zu einer genauen Darstellung der Inselzellen der Bauchspeicheldrüse Struktur und Zusammensetzung, sondern auch ermöglicht es uns, Muster während der Entwicklung und Anpassung an die Veränderung Bedingungen zu identifizieren durch mathematische Modellierung. Die Methoden in dieser Studie entwickelten gelten für Studien von vielen anderen Systemen und Organismen sowie.

Protocol

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1. Erstellen von virtuellen Scheiben Immunhistochemisch Stained Images

  1. Öffnen StereoInvestigator. Legen Sie die sauberen Objektträger hält die Probe in das Mikroskop Halter und visualisieren sie in Stereo Investigator, indem Sie auf "Erwerb" und dann "Live-Bild" (Acquisition → Live-Bild). Bestimmen Exposition für jeden Kanal, in unserem konkreten Beispiel, Kanal 2 für die DAPI, Kanal 3 für GFP, Channel 4 für RFP, Channel 5 für Cy5 und Channel 6 für Cy7 verwendet. Verwenden Sie die "Video Histogram"-Fenster, das die Intensität der Fluoreszenz-Displays, um die Belichtung zu bestimmen. Entsprechende Fluoreszenzintensitäten sind erreicht, wenn die Intensität S....

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Discussion

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Der Computer-assisted großflächige Visualisierung und Quantifizierung hier vorgestellten leisten vier zentrale Punkte in Inselzellen der Bauchspeicheldrüse Studien: (1) Eine groß angelegte Analyse der Bauchspeicheldrüse Proben bietet einen umfassenden Überblick der gesamten Insel Größenverteilung und Inselchen Architektur. (2) Die 3D-Rekonstruktion und mathematische Analyse der zellulären Zusammensetzung und Architektur weiteren Erleichterung der Prüfung der räumlichen Anordnung der endokrinen Zellen innerhalb einer kle.......

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Disclosures

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgements

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Die Studie wird unterstützt von US Public Health Service Grant DK-081527, DK-072473 und DK-20595 an die University of Chicago Diabetes Research and Training Center (Animal Models Core), und ein Geschenk der Kovler Family Foundation.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
FluoreszenzmikroskopMikroskopOlympus CorporationIX-81
Stereo InvestigatorProgramMBF Bioscience
MIP-GFP MäuseMäuseJackson Laboratory
MathematicaProgramWolfram
Image JProgramNational Institutes of Health
DiabookProgrammOlympus

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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