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Das Ethikgremium für Tierversuche der McMaster University hat alle hier beschriebenen Verfahren vorab genehmigt.
1. Entnahme von Herz und Aorta
- Betäuben Sie die Maus und öffnen Sie vorsichtig die Brusthöhle, um das Herz und die proximale Aorta freizulegen.
- Entnehmen Sie der Maus das Blut durch direkte Punktion des rechten Ventrikels des Herzens.
Hinweis: Das Blut kann gespeichert und für die Analyse von Plasmalipiden und anderen durch Blut übertragenen Faktoren verwendet werden.
- Euthanasieren Sie die Maus durch Zervixluxation.
- Spülen Sie das Gefäßsystem mit 5 ml Kochsalzlösung.
Hinweis: Dies wird durch Schwerkraftperfusion durch eine Nadelpunktion in den linken Ventrikel erreicht. Um die Drainage zu ermöglichen, wird ein kleiner Schnitt im rechten Vorhof gemacht. Nach dem Spülen des Gefäßsystems können Gewebeproben von Leber-, Muskel- und Fettgewebe entnommen, in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bei -80 ºC für zukünftige Analysen gelagert werden.
- Das Gefäßsystem wird durch Schwerkraftperfusion in den linken Ventrikel mit 10 % neutral gepuffertem Formalin fixiert.
Hinweis: Sobald die Perfusion gestartet ist, wird der Fluss von 10% neutral gepuffertem Formalin auf einen langsamen Tropfen eingestellt, so dass der Prozess 1-2 Minuten dauert. Organe und Gewebe, die perfusionsfixiert wurden, können zur Untersuchung der Proteinexpression durch Immunfluoreszenz oder Histochemie verwendet werden, aber sie können im Allgemeinen nicht als Proben für Western Blotting oder zur Untersuchung der Genexpression verwendet werden.
- Das Herz und ca. 2 mm der proximalen Aorta werden vorsichtig aus dem Schlachtkörper entnommen. Andere Gewebe, einschließlich der absteigenden Aorta, können entnommen und für eine spätere Analyse gelagert werden.
Hinweis: Die absteigende Aorta (bis zur Beckenbifurkation) kann auch zur Untersuchung der Atherosklerose verwendet werden.
- Machen Sie mit einem Skalpell einen Querschnitt auf dem entnommenen Herzen, der senkrecht zur aufsteigenden Aorta verläuft.
Hinweis: Dies wird durch den Einsatz eines Präpariermikroskops erleichtert und kann effektiv durch Schneiden entlang einer geraden Linie erfolgen, die die unteren Spitzen des rechten und linken Vorhofs verbindet (Abbildung 1).
- Bewahren Sie den apikalen (oberen) Teil des Herzens in einer Einbettkassette auf und tauchen Sie ihn zur Verarbeitung in neutral gepuffertes Formalin.
2. Vorbereitung der Aorta
- Legen Sie die Kassette mit dem präparierten Gewebe in den Gewebeprozessor.
- Gewebeproben verarbeiten.
Hinweis: Im Allgemeinen sind Gewebeverarbeiter so programmiert, dass sie aufgrund der Dauer des Eingriffs und der an diesem Prozess beteiligten Lösungen über Nacht arbeiten. Die Proben werden nach einem festgelegten Protokoll verarbeitet:
- 10% neutral gepuffertes Formalin für 1 Stunde bei 42 ºC.
- 10% neutral gepuffertes Formalin für 1 Stunde bei 42 ºC.
- 70% Ethanol für 30 min bei 40 ºC.
- 85% Ethanol für 30 min bei 40 ºC.
- 100% Ethanol für 45 min bei 40 ºC.
- 100% Ethanol für 45 min bei 40 ºC.
- 100% Ethanol für 45 min bei 40 ºC.
- Xylol für 1 Stunde bei 40 ºC.
- Xylol für 1 Stunde bei 40 ºC.
- Xylol für 1 Stunde bei 40 ºC.
- Paraffinwachs für 45 min bei 63 ºC.
- Paraffinwachs für 45 min bei 63 ºC.
- Paraffinwachs für 45 min bei 63 ºC.
- Paraffinwachs für 45 min bei 63 ºC.
- Schmelzen Sie das Paraffinwachs über Nacht bei 62 ºC (Abbildungen 1D-E). Schätzen Sie die Gesamtmenge an zu verwendendem Paraffinwachs auf der Grundlage der Gramm Paraffinwachs, die zum Füllen einer Histologieform benötigt werden, und der Anzahl der vorzubereitenden Blöcke.
Hinweis: Eine tiefe Histologieform wird einer flachen Form vorgezogen, da sie beim Schneiden einen größeren potenziellen Drehwinkel bietet. Für einen einzigen tiefen Histologieschimmel werden 11 g Paraffinwachs benötigt.
- Legen Sie jedes verarbeitete Gewebe in eine tiefe Histologieform und gießen Sie dann geschmolzenes Paraffinwachs ein, um die Form vollständig zu füllen (Abbildung 1F). Decken Sie die Form mit einer beschrifteten Kunststoffkassette ab (Abbildung 1G).
- Kühlen Sie die gefüllte Form auf Eis oder auf einer kalten Oberfläche ab (Abbildung 1H), um den festen Block zu erzeugen und den Block von der Form zu trennen (Bilder 1I-J).
Hinweis: Wenn Sie das präparierte Herz in die Form legen, stellen Sie sicher, dass die Innenseite des Herzens den Boden der Form berührt, und füllen Sie dann den Block mit geschmolzenem Paraffin. Eine beschriftete Kunststoffkassette bedeckt die Form, bevor sie erstarrt, um eine Basis für die Handhabung des Blocks zu schaffen. Nach dem Abkühlen wird die Form entfernt und die Paraffinblöcke können unbegrenzt bei Raumtemperatur gelagert werden.
3. Schnitt der Aorta
- Positionieren Sie den Block mit dem Herz in der Probenhalterung des Mikrotoms, so dass er von innen nach oben zum Herzen hin geschnitten werden kann (Abbildung 2)
- Stellen Sie das Mikrotom so ein, dass es eine Schnittdicke von 10 μm schneidet, und fahren Sie mit dem Schnitt des Herzens fort.
- Sammeln Sie Schnitte auf einem Objektträger und untersuchen Sie sie unter einem Lichtmikroskop, um Position und Ausrichtung zu bestimmen.
- Wenn 1 oder 2 Klappen der Aortenhöhle sichtbar werden, stellen Sie den Winkel des Blocks nach Bedarf ein (Abbildung 3A).
Hinweis: Der Sinus sollte als drei zweiteilige Klappenbasen mit angehängten Segeln erscheinen. Wenn nur ein oder zwei Klappensegel beobachtet werden, sollte der Schnittwinkel entsprechend angepasst werden.
- Stellen Sie das Mikrotom so ein, dass es bei 4-5 μm schneidet, und sammeln Sie die Schnitte auf beschichteten Glasobjektträgern.
Hinweis: Obwohl das Verfahren variiert werden kann, wird ein systematisches Vorgehen empfohlen, bei dem die ersten 10 Schnitte vom Aortensinus bis zur aufsteigenden Aorta auf den oberen Teil eines beschrifteten Objektträgers (Objektträger mit der Bezeichnung 1-10) gesammelt werden. Die folgenden Schnitte werden nach dem gleichen Muster gesammelt: #11-20, #21-30, #31-40, bis die atherosklerotischen Läsionen nicht mehr beobachtet werden (Abbildung 3B). Auf diese Weise können die atherosklerotischen Läsionen an präzisen Stellen entlang der aufsteigenden Aorta untersucht und charakterisiert werden. Folie 1 enthält beispielsweise die Abschnitte 1, 11, 21, 31, 41 und 51, die atherosklerotische Läsionen vom Aortensinus bis zur aufsteigenden Aorta darstellen. Zusätzliche Objektträger mit den Bezeichnungen 11-20 können eingefügt werden, wenn die Läsion groß ist, um mehr distale Schnitte nach dem gleichen Muster zu sammeln.
- Fahren Sie mit der Entnahme von Schnitten fort, bis keine atherosklerotische Läsion mehr beobachtet wird.
Hinweis: Objektträger können vor der weiteren Analyse monatelang bei Raumtemperatur gelagert werden.
4. Färbung und Quantifizierung atherosklerotischer Läsionen
Atherosklerotische Läsionen können auf viele verschiedene Arten mit einer Vielzahl von Techniken analysiert werden. Die grundlegendste Analyse umfasst die Bestimmung der Querschnittsfläche der Läsion. Um den Läsionsbereich genau vergleichen zu können, ist es wichtig, dass der Ausgangspunkt für die Läsionsmessung von Probe zu Probe gleich ist. Dies wird durch die Verwendung der Klappenflügel zur Orientierung erleichtert. Um die genaue Identifizierung und Quantifizierung des Läsionsbereichs zu erleichtern, werden ausgewählte Querschnitte mit Hämatoxylin und Eosin gefärbt. Dabei werden die Objektträger für eine bestimmte Zeit in eine Reihe von Lösungen getaucht, die das Gewebe entparaffinieren/verfärben.
Protokoll für Hämatoxylin- und Eosin-Färbung:
- Legen Sie die Objektträger für 8 Minuten in den Lufttrockner und entparaffinieren Sie die Abschnitte, indem Sie 4× in Xylol waschen, 3 Minuten pro Waschgang.
- Waschen Sie die Objektträger in 100% Ethanol 3× für jeweils 3 min.
- 3 × in 70 % Ethanol für jeweils 3 min und dann 2 × in 50 % Ethanol für jeweils 3 min waschen.
- Mit destilliertem Wasser abspülen und anschließend 15 min in Mayer's Hämatoxylin tauchen.
- 5 Minuten unter fließendem Leitungswasser waschen, dann 5 Minuten in destilliertem Wasser waschen.
- 1-5 Min. in Eosin Y eintauchen.
- In destilliertem Wasser 3× für je 5 min waschen, in 50% Ethanol 2× für je 2 min waschen, dann 70% Ethanol 3× für jeweils 2 min.
- In 100% Ethanol 3× für je 2 min waschen, dann in Xylol 4× für jeweils 2 min waschen.
- Montieren Sie Schnitte mit einem Eindeckmedium auf Xylolbasis und nehmen Sie Bilder mit einer Digitalkamera auf, die an einem Lichtmikroskop montiert ist.
- Identifizieren und quantifizieren Sie den Läsionsbereich mit Hilfe von Bildgebungssoftware.
Hinweis: Die Läsionsfläche kann in bestimmten Abständen von 40-50 μm vom Aortensinus bestimmt werden (abhängig von der Dicke des jeweiligen Abschnitts). Ein Diagramm dieser Flächenmessungen über die Entfernung ergibt ein Profil der atherosklerotischen Läsion (Abbildung 4). Die Fläche unter der Kurve stellt eine Schätzung des Gesamtvolumens der atherosklerotischen Läsion dar. Eine zusätzliche Charakterisierung der Läsion kann die Bestimmung des nekrotischen Bereichs umfassen. Der nekrotische Kern (nc) einer fortgeschrittenen Läsion wird aus apoptotischen Schaumzellen gebildet. In der Praxis kann dies durch Untersuchung der azellulären Regionen der Hämatoxylin- und Eosin-gefärbten Schnitte festgestellt werden (Abbildung 4A). Frühe Läsionen neigen dazu, sehr wenig Nekrose zu haben, während fortgeschrittenere Läsionen vermehrte nekrotische Bereiche aufweisen, die zur Plaqueinstabilität beitragen können. Serielle Schnitte derselben Aorta sollten untersucht werden, um das Vorhandensein einer nekrotischen Region zu bestätigen.
5. Weitere Charakterisierung der atherosklerotischen Läsion
Spezifische Details bezüglich des Stadiums der atherosklerotischen Entwicklung können durch Färben mit Antikörpern bestimmt werden, die gegen bestimmte Zelltypen oder Marker gerichtet sind. Die Immunhistochemie an Paraffinschnitten ist eine Standardtechnik, die verwendet wird, um bestimmte Zelltypen oder Marker im Kontext des umgebenden ungefärbten Gewebes zu identifizieren. Der Antigennachweis wird in der Regel unter Verwendung eines Meerrettichperoxidase-Substrats erreicht.
Immunfluoreszenzfärbung beinhaltet die Verwendung von Fluorophor-konjugierten Antikörpern und erfordert ein Fluoreszenzmikroskop und geeignete Filter zum Nachweis. Diese Technik ermöglicht die gleichzeitige Färbung von zwei (oder mehr) Antigenen.
Allgemeines Protokoll für die immunhistochemische Färbung:
- Legen Sie die Dias für 8 Minuten in den Lufttrockner.
- Entparaffinieren Sie Abschnitte in 4 Änderungen von Xylol, 3 min jeweils.
- In 100% Ethanol 3× jeweils 3 min waschen, um Xylol zu entfernen.
- 3 × in 70 % Ethanol für jeweils 3 min waschen, dann 2 × in 50 % Ethanol für jeweils 3 min.
- Jeweils 5 Minuten in destilliertem Wasser waschen, dann 3 × in PBS für jeweils 5 Minuten waschen.
- Führen Sie eine Antigen-Entnahme durch. Dies kann mit der HIER-Methode (Heat-Induced Epitope Retrieval) in einem Mikrowellen-Schnellkochtopf und einer Antigen-Retrieval-Lösung (10 mM Citratpuffer, pH 6,0) erreicht werden.
Hinweis: Der Prozess der Formalinfixierung kann die interessierenden Antigene maskieren. Unserer Erfahrung nach verbessert der HIER die Leistung einiger Antikörper erheblich, ist aber für andere nicht erforderlich. Darüber hinaus gibt es weitere verfügbare Alternativen zur HIER-Methode der Antigen-Retrieval.
- Wenn der Schnellkochtopf abgekühlt ist, legen Sie die Objektträger für 15 Minuten in PBS.
- Inkubieren Sie Schnitte 30 Minuten lang in normalem Serum (von derselben Spezies, von der der Sekundärantikörper abgeleitet wurde). OBJEKTTRÄGER NICHT WASCHEN - SERUM ABTROPFEN LASSEN.
- Mit einem in normalem Blockierungsserum verdünnten Primärantikörper 2 Stunden lang bei Raumtemperatur oder über Nacht bei 4 °C inkubieren.
- Mit PBS 3× jeweils 5 min waschen.
- Inkubieren Sie die Schnitte mit dem biotinylierten Sekundärantikörper, der 1 Stunde lang bei Raumtemperatur in PBS verdünnt wurde.
- Inkubieren Sie die Objektträger 30 Minuten lang mit Meerrettichperoxidase Streptavidin und waschen Sie sie dann jeweils 5 Minuten lang mit PBS 3×.
- Chromogene Reaktion - Inkubieren Sie die Objektträger in frischem DAB (3,3'-Diaminobenzidin) für 5-30 min. Diese Reaktion sollte mit einem Mikroskop überwacht werden. Stoppen Sie die Reaktion, indem Sie die Objektträger in Leitungswasser waschen.
- Den Fleck 1 Minute lang mit Hämatoxylin kontern. 5 Minuten mit Leitungswasser waschen, dann 3× in destilliertem Wasser für jeweils 5 Minuten waschen.
- Wiederholen Sie die Schritte 4.7-4.9 für die Montage von Objektträgern.
6. Allgemeines Protokoll für die Immunfluoreszenzfärbung
Ein ähnliches Protokoll mit geringfügigen Änderungen kann für die Immunfluoreszenzfärbung befolgt werden.
- Legen Sie die Objektträger für 8 Minuten in den Lufttrockner und entparaffinieren Sie die Abschnitte in 4 Xylol-Wechseln à 3 Minuten.
- In 100% Ethanol 3× jeweils 3 min waschen, um Xylol zu entfernen.
- 3 × in 70 % Ethanol für jeweils 3 min waschen, dann 2 × in 50 % Ethanol für jeweils 3 min.
- In destilliertem Wasser jeweils 5 Minuten waschen, dann in PBS 3× jeweils 5 Minuten waschen.
- Führen Sie eine Antigen-Entnahme durch. Dies kann mit der HIER-Methode (Heat-Induced Epitope Retrieval) in einem Mikrowellen-Schnellkochtopf und einer Antigen-Retrieval-Lösung (10 mM Citratpuffer, pH 6,0) erreicht werden.
Hinweis: Der Prozess der Formalinfixierung kann die interessierenden Antigene maskieren. Unserer Erfahrung nach verbessert der HIER die Leistung einiger Antikörper erheblich, ist aber für andere nicht erforderlich. Darüber hinaus gibt es weitere verfügbare Alternativen zur HIER-Methode der Antigen-Retrieval.
- Wenn der Schnellkochtopf abgekühlt ist, legen Sie die Objektträger für 15 Minuten in PBS.
- Inkubieren Sie Schnitte 30 Minuten lang in normalem Serum (von derselben Spezies, von der der Sekundärantikörper abgeleitet wurde). OBJEKTTRÄGER NICHT WASCHEN - SERUM ABTROPFEN LASSEN.
- Mit einem in normalem Blockierungsserum verdünnten Primärantikörper 2 Stunden lang bei Raumtemperatur oder über Nacht bei 4 °C inkubieren.
- Mit PBS 3× jeweils 5 min waschen.
- Fügen Sie einen sekundären Fluorophor-konjugierten Antikörper hinzu, der in normalem Blockierungsserum (oder PBS) verdünnt ist. 1,5 Stunden bei Raumtemperatur inkubieren.
- Mit PBS 3× jeweils 5 min waschen.
- Gegenbeize mit DAPI.
- In PBS 3× jeweils 5 min waschen.
- Bringen Sie ein Deckglas mit Antifading-Eindeckmittel an.