Cette étude présente l’application de tranches de tissu pancréatique vivant à l’étude de la physiologie des îlots et des interactions entre les îlots et les cellules immunitaires.
Method Article
Cette étude présente l’application de tranches de tissu pancréatique vivant à l’étude de la physiologie des îlots et des interactions entre les îlots et les cellules immunitaires.
Les tranches de tissu pancréatique vivant permettent d’étudier la physiologie et la fonction des îlots dans le contexte d’un microenvironnement intact des îlots. Les tranches sont préparées à partir de tissu pancréatique humain et souris vivant incorporé dans l’agarose et coupées à l’aide d’un vibratome. Cette méthode permet au tissu de maintenir sa viabilité et sa fonction en plus de préserver les pathologies sous-jacentes telles que le diabète de type 1 (DT1) et le diabète de type 2 (DT2). La méthode des tranches permet de nouvelles directions dans l’étude du pancréas grâce au maintien des structures complexes et des diverses interactions intercellulaires qui composent les tissus endocriniens et exocrines du pancréas. Ce protocole montre comment effectuer la coloration et la microscopie en accéléré de cellules immunitaires endogènes vivantes dans des tranches pancréatiques ainsi que des évaluations de la physiologie des îlots. De plus, cette approche peut être affinée pour discerner les populations de cellules immunitaires spécifiques aux antigènes des cellules des îlots à l’aide de réactifs complexes-multimères d’histocompatibilité majeurs.
L’implication du pancréas est pathognomonique à des maladies telles que la pancréatite, le DT1 et le DT21,2,3. L’étude de la fonction dans les îlots isolés implique généralement l’élimination des îlots de leur environnement4. La méthode de la tranche de tissu pancréatique vivant a été développée pour permettre l’étude du tissu pancréatique tout en maintenant des microenvironnements intacts des îlots et en évitant l’utilisation de procédures stressantes d’isolement des îlots5,6,7. Des tranches de tissu pancréatique provenant de tissus de donneurs humains ont été utilisées avec succès pour étudier le DT1 et ont démontré des processus de perte et de dysfonctionnement des cellules bêta en plus de l’infiltration de cellules immunitaires8,9,10,11,12,13. La méthode de la tranche de tissu pancréatique vivant peut être appliquée à la fois au tissu pancréatique de la souris et du tissu pancréatique humain5,6,8. Les tranches de tissu pancréatique humain provenant de tissus de donneurs d’organes sont obtenues grâce à une collaboration avec le Réseau des donneurs d’organes pancréatiques atteints de diabète (nPOD). Les tranches de souris peuvent être générées à partir d’une variété de souches de souris différentes.
Ce protocole se concentrera sur la recombinaison diabétique non obèse activant le gène 1-null (NOD. Rag1-/-) et récepteur transgénique des lymphocytes T (AI4) (NOD. Chiffon1-/-. Souches de souris AI4 α/β). HOCHER. Les souris Rag1-/- sont incapables de développer des lymphocytes T et B en raison d’une perturbation du gène 1 (Rag1)14 activant la recombinaison. HOCHER. Chiffon1-/-. Les souris AI4 α/β sont utilisées comme modèle pour le diabète de type 1 accéléré parce qu’elles produisent un clone de lymphocytes T unique qui cible un épitope d’insuline, ce qui entraîne une infiltration constante des îlots et un développement rapide de la maladie15. Le protocole présenté ici décrit les procédures pour les études fonctionnelles et immunologiques utilisant des tranches pancréatiques humaines et de souris vivantes grâce à l’application d’approches de microscopie confocale. Les techniques décrites ici comprennent les évaluations de la viabilité, l’identification et la localisation des îlots, les enregistrements cytosoliques de Ca2+ , ainsi que la coloration et l’identification des populations de cellules immunitaires.
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NOTES: Tous les protocoles expérimentaux utilisant des souris ont été approuvés par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de Floride (201808642). Des coupes pancréatiques humaines de donneurs de tissus des deux sexes ont été obtenues via la banque de tissus Network for Pancreatic Organ Donors with Diabetes (nPOD) de l’Université de Floride. Le pancréas humain a été prélevé sur des donneurs d’organes cadavériques par des organisations d’approvisionnement en organes certifiées en partenariat avec nPOD conformément aux lois et règlements sur le don d’organes et classé comme « sujets non humains » par le Conseil d’examen institutionnel de l’Université de Floride (IRB) (IRB n° 392-2008), renonçant à la nécessité du consentement. Les tissus nPOD spécifiquement utilisés pour ce projet ont été approuvés comme non humains par l’IRB de l’Université de Floride (IRB20140093). Les objectifs des sections 1 à 3 de ce protocole sont d’expliquer comment disséquer avec succès une souris, préparer et traiter le pancréas et générer des tranches de tissu pancréatique vivantes. Les solutions doivent être préparées à l’avance et les recettes se trouvent dans le tableau supplémentaire 1. Le temps est le facteur le plus critique au cours de ces étapes du protocole. Une fois que la souris a été sacrifiée, la viabilité des tissus commencera à décliner. Les trois parties de ce protocole doivent être complétées le plus rapidement possible jusqu’à ce que toutes les tranches nécessaires soient générées.
1. Préparation pour la génération de tranches de pancréas de souris
2. Excision du pancréas de souris et traitement des tissus
REMARQUE: Le protocole d’excise du pancréas, de traitement des tissus et de génération de tranches est modifié à partir de Marciniak et al5. Pour assurer la viabilité des tissus, minimisez le temps entre l’ablation du pancréas et la génération de tranches. Tout l’équipement nécessaire doit être préparé à l’avance et orienté de manière à permettre une progression rapide à travers les étapes ci-dessous. La canulation et l’injection des voies biliaires ainsi que l’excision du pancréas sont mieux effectuées sous un stéréoscope.
3. Génération de tranches pancréatiques de souris
4. Préparation des tranches pour les procédures de coloration
5. Coloration à la dithizone
REMARQUE: Bien que la dithizone puisse être utilisée pour tacher les îlots en rouge, elle tuera la tranche car elle s’est avérée cytotoxique pour les îlots17.
6. Coloration de viabilité
REMARQUE : Cette section du protocole décrit comment évaluer la viabilité des tranches à l’aide de la calcéine-AM et du bleu fluorescent SYTOX Blue (voir la Table des matériaux). La calcéine-AM doit être utilisée à une concentration de 4 μM et le bleu SYTOX à 1 μM.
7. Coloration de l’indicateur Slice Ca2+
REMARQUE : Cette section du protocole décrit comment colorer des tranches pour les enregistrements Ca2+ à l’aide d’Oregon Green 488 BAPTA-1, AM et SYTOX Blue dans des tranches de souris (voir la table des matériaux). L’Oregon Green 488 BAPTA-1, AM doit être utilisé à une concentration de 5,6 μM et le SYTOX Blue à 1 μM. Dans les tranches humaines, Fluo-4-AM doit être utilisé à une concentration de 6,4 μM.
8. Tranche de souris Ca2+ enregistrements
REMARQUES: La section suivante décrit comment effectuer des enregistrements Ca2+ sur des tranches de tissu pancréatique de souris à l’aide de l’Oregon Green 488 BAPTA-1, AM et SYTOX Blue. L’imagerie a été réalisée sur un microscope confocal à balayage laser (voir la Table des matériaux pour plus de détails). Les lasers utilisés étaient de 405 nm pour le SYTOX Blue, 488 nm pour l’Oregon Green 488 BAPTA-1, AM, et 638 nm pour la réflectance. Un détecteur HyD a été utilisé pour l’Oregon Green 488 BAPTA-1, AM. Des détecteurs à tube photomultiplicateur (PMT) ont été utilisés pour la réflectance et le SYTOX Blue. Le protocole d’imagerie Ca2+ est le même pour les tranches de tissu pancréatique humain, sauf que Fluo-4-AM a été utilisé comme indicateur. Les niveaux de puissance laser, le gain et la taille du sténopé doivent être ajustés en fonction de l’échantillon et de l’îlot particulier imagé. En règle générale, un sténopé de 1,5 unité aérée et une puissance laser de 1% sont de bons points de départ.
9. Coloration des lymphocytes T de souris dans des tranches pancréatiques vivantes
REMARQUE: Cette section du protocole décrit comment colorer les cellules immunitaires dans les tranches de souris. La souche de souris utilisée est le NOD. Chiffon1-/-. AI4 α/β car ce modèle développe systématiquement une maladie avec une insulite importante. Les lymphocytes T CD8+ de cette souris ciblent tous un épitope d’insuline, ce qui permet l’utilisation d’un tétramère insuline-Db marqué à la phycoérythrine (PE)15. L’anticorps CD8 doit être utilisé à une concentration de 1:20 et le tétramère d’insuline à 1:50.
10. Enregistrement des cellules immunitaires de souris
REMARQUE: La section suivante décrit comment effectuer des enregistrements de cellules immunitaires sur des tranches de tissu pancréatique de souris à l’aide d’anticorps CD8, de tétramère d’insuline PE et de bleu SYTOX. La configuration de l’imagerie est décrite à la section 8. Les enregistrements ont été réalisés à une résolution de 800 × 800 pixels. Les lasers utilisés étaient de 405 nm pour le SYTOX Blue, de 488 nm pour le tétramère d’insuline et de 638 nm pour l’anticorps CD8 et la réflectance. Des détecteurs HyD ont été utilisés pour les anticorps CD8 et le tétramère d’insuline PE. Les détecteurs PMT ont été utilisés pour la réflectance et le SYTOX Blue. Le protocole d’imagerie des cellules immunitaires est le même pour les tranches de tissu pancréatique humain, à l’exception de l’utilisation de différents anticorps et multimères HLA complexés d’antigènes pour les tissus humains. Pour la coloration tétramère d’insuline dans le tissu de souris et la coloration HLA-multimère dans le tissu humain, une co-coloration des cellules immunitaires doit être utilisée pour vérifier la présence des cellules T spécifiques réactives à l’antigène. Ici, un anticorps anti-CD8 a été utilisé. Les anticorps, tels que les anti-CD3 ou les anti-CD4, peuvent également être utilisés en fonction de la population cellulaire cible.
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Ce protocole produira des tranches de tissu pancréatique vivant adaptées à la fois aux études de fonctionnalité et aux enregistrements de cellules immunitaires. L’apparence des tranches en champ clair et sous la lumière réfléchie est illustrée à la Figure 1A,B. Comme nous l’avons vu, les îlots peuvent être trouvés en tranches en utilisant la lumière réfléchie en raison de leur granularité accrue qui se produit en raison de leur teneur en insuline (Figure...
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L’objectif de ce protocole est d’expliquer la génération de tranches de pancréas et les procédures nécessaires pour utiliser les tranches dans des études fonctionnelles et immunologiques. Il y a de nombreux avantages à utiliser des tranches pancréatiques vivantes. Cependant, plusieurs étapes critiques sont essentielles pour que le tissu reste viable et utile au cours des protocoles d’expérience décrits. Il est impératif de travailler rapidement. Le temps entre l’injection du pancréas et la génération des tranches sur le ...
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Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Ce travail a été financé par les subventions des NIH R01 DK123292, T32 DK108736, UC4 DK104194, UG3 DK122638 et P01 AI042288. Cette recherche a été réalisée avec le soutien du Réseau des donneurs d’organes pancréatiques atteints de diabète (nPOD; RRID:SCR_014641), un projet collaboratif de recherche sur le diabète de type 1 parrainé par FRDJ (nPOD : 5-SRA-2018-557-Q-R) et the Leona M. & Harry B. Helmsley Charitable Trust (Grant #2018PG-T1D053). Le contenu et les opinions exprimées relèvent de la responsabilité des auteurs et ne reflètent pas nécessairement le point de vue officiel de nPOD. Les organisations d’approvisionnement en organes (OPO) qui s’associent au nPOD pour fournir des ressources de recherche sont énumérées à http://www.jdrfnpod.org/for-partners/npod-partners/. Merci au Dr Kevin Otto, de l’Université de Floride, d’avoir fourni le vibratome utilisé pour générer des tranches de souris.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| #3 Style Scalpel Manche | Fisherbrand | 12-000-163 | |
| 1 M HEPES | Fisher Scientific | BP299-100 | HEPES Buffer, 1M Solution |
| 10 cm Plat de culture non traité | Corning | 430591 | |
| 10 mL Seringue Luer-Lok | BD | 301029 | Seringue BD avec embouts Luer-Lok |
| 27 G Aiguille | BD | BD 305109 | BD Utilisation générale et PrecisionGlide Aiguilles hypodermiques |
| 35 mm Couverture Fond de verre Boîte de Pétri | Ibidi | 81156 | µ ;-Dish 35 mm, |
| haute Seringue de 50 mL | BD | 309653 | |
| Couverture à 8 puits | Ibidi | 80826 | µ ;-Slide 8 Well |
| APC anti-souris CD8a anticorps | Biolegend | 100712 | |
| BSA | Fisher Scientific | 199898 | |
| Chlorure de calcium | Sigma | C5670 | CaCl2 |
| Chlorure de calcium dihydraté | Sigma | C7902 | CaCl2 (dihydraté) |
| Compact Digital Rocker | Thermo Fisher Scientific | 88880020 | |
| Microscope confocal à balayage laser | Leica | SP8 | Sténopé&thinsp ;= 1,5-2 unités aérées ; acquis avec des objectifs HC PL APO CS2 dry à ouverture numérique 10x/0,40 et des objectifs HC PL APO CS2 dry à ouverture numérique 20x/0,75 à 512&thinsp ; & fois ; &thinsp ; Résolution de 512 pixels |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | C6H12O6 |
| ddiH2O | |||
| Dithizone | Sigma-Aldrich | D5130-10G | |
| DMSO | Invitrogen | D12345 | Diméthyl sulfoxyde |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2805 | |
| Falcon 35 mm Boîte de culture tissulaire | Corning | 353001 | Falcon Easy-Grip Boîtes de culture |
| tissulaire FBS | Gibco Gibco | 10082147 | |
| Feather No. 10 Lame chirurgicale | Microscopie électronique Sciences | 7204410 | |
| fluo-4-AM | Invitrogen | F14201 | perméable aux cellules Ca2+ indicateur |
| Gel Control Super Glue | Loctite | 45198 | |
| Pince Graefe Fine | Science Tools | 11049-10 | |
| Ciseaux fins trempés | de science fine | 14090-09 | |
| HBSS | Gibco | 14025092 | Hanks Solution saline équilibrée |
| HEPES | Sigma | H4034 | C8H18N2O4S |
| Seau à glace | Fisherbrand | 03-395-150 | |
| Isoflurane | Patterson Vétérinaire | NDC 14043-704-05 | |
| Johns Hopkins Bulldog Clamp | Roboz Surgical Store | RS-7440 | ; Droit; pression de 500 à 900 grammes ; 1,5" de longueur |
| Kimwipes | Kimberly-Clark Professional | 34705 | Kimtech Science&trade ; Kimwipes&commerce ; Essuie-glaces Delicate Task, kit de |
| viabilité/cytotoxicité LIVE/DEAD | Invitrogen | L3224 | Ce kit contient le colorant à cellules vivantes calcein-AM. |
| Faible teneur en glucose DMEM | Corning | 10-014-CV | |
| Chlorure de magnésium hexahydraté | Sigma | M9272 | MgCl2 (hexahydraté) |
| Sulfate de magnésium heptahydraté | Sigma | M2773 | MgSO4 (heptahydraté) |
| Plate-forme chauffée magnétique | Warner Instruments | PM-1 Plate-forme | pour chambre d’imagerie pour stimulation dynamique enregistrements |
| Micro-ondes | GE | JES1460DSWW | |
| Nalgene Seringue Filtre | Thermo Fisher Scientific | 726-2520 | |
| No.4 Pinceau | Michaels | 10269140 | |
| Open Diamond Bath Chambre d’imagerie | Warner Instruments | RC-26 | Chambre d’imagerie pour enregistrements de stimulation dynamique |
| Oregon Green 488 BAPTA-1-AM | Invitrogen | O6807 | Indicateur Ca2+ perméable |
| aux cellules Chambre d’imagerie de nuit | Okolab | H201-LG | |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | Pour fabriquer de l’agarose pour la génération de tranches | |
| Tétramère d’insuline marqué PE | Emory Tetramer Research Séquence de base | YAIENYLEL | |
| Pénicilline Streptomycine | Gibco | 15140122 | |
| Chlorure | de potassium Sigma | P5405 | KCl |
| Phosphate de potassium monobasique | Sigma | P5655 | KH2PO4 |
| Lames de rasoir | Microscopie électronique Sciences | 71998 | Pour vibratome ; Acier inoxydable à double tranchant, non revêtu |
| RPMI 1640 | Gibco | 11875093 | |
| SeaPlaque agarose à bas point de fusion | Lonza | 50101 | Pour fabriquer de l’agarose pour la génération de tranches |
| Ancre | en tranches Warner Instruments | 64-1421 | |
| Ancre en tranches (imagerie dynamique) | Warner Instruments | 640253 | Ancre en tranches pour chambre |
| d’imagerie dynamiqueBicarbonate | de sodium Sigma | S5761 | NaHCO3 |
| Chlorure de sodium | Sigma | S5886 | NaCl |
| Phosphate de sodium monohydraté | Sigma | S9638 | NaH2PO4 (monohydrate) |
| Inhibiteur de trypsine de soja | Sigma | T6522-1G | Inhibiteur de la trypsine de Glycine max (soja) |
| Stade Adaptateur | Warner Instruments | SA-20MW-AL | Pour l’installation d’une chambre d’imagerie pour les enregistrements de stimulation dynamique sur la platine du microscope |
| Incubateur de scène | Okolab | H201 | |
| Stéréoscope | Leica | IC90 E MSV266 | |
| SYTOX Blue Dead Cell Stain | Invitrogen | S34857 | Colorant d’acide nucléique bleu-fluorescent |
| Pipette de transfert | Falcon | 357575 | Falcon&trade ; Pipettes de transfert jetables en plastique |
| Système de contrôle de soupape | Warner Instruments | VCS-8 | Système pour les enregistrements de stimulation dynamique |
| Vibratome VT1000 S | Leica | VT1000 S | |
| Bain d’eau | Fisher Scientific | FSGPD02 | Fisherbrand Isotemp Bain d’eau de luxe à usage général GPD 02 |
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