RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
אנו מתארים שיטה לייצור פרוסות ריאה-לחתוך Precision (PCLS) ו immunostaining להם לדמיין את הלוקליזציה של סוגי תאים שונים חיסוניים הבריא. פרוטוקול שלנו ניתן להאריך לדמיין את המיקום והתפקוד של סוגי תאים שונים תחת מגוון של תנאים.
שאיפת אלרגנים ופתוגנים מעוררת שינויים מרובים במגוון סוגי תאים חיסוניים הריאה. Cytometry זרימה היא טכניקה רבת עוצמה לניתוח כמותי של חלבונים בתא השטח על תאי מערכת החיסון, אבל זה לא מספק מידע על דפוסי לוקליזציה והגירה של תאים אלה בתוך הריאה. בדומה לכך, מבחני chemotaxis ניתן לבצע כדי לחקור את הפוטנציאל של תאים להגיב גורמי chemotactic במבחנה, אך אלה מבחנים אינם מתרבים בסביבה המורכבת של הריאה השלמה. בניגוד לטכניקות הנ"ל, המיקום של סוגי תאים בודדים בתוך הריאה ניתן מדמיין בקלות על ידי יצירת פרוסות ריאה-לחתוך Precision (PCLS), השאיר זמין מסחרי, נוגדנים מתויגים פלורסנטי, באופן חזותי את הסעיפים על ידי מיקרוסקופ confocal. PCLS יכול לשמש הוא לחיות קבועות רקמת ריאה, ואת הפרוסות יכולות להקיף תחומים גדולים כמו חתך של אונה כולו. השתמשנו בפרוטוקול זה כדי להמחיש את המיקום בהצלחה במגוון רחב של סוגי תאים בתוך הריאה, כולל סוגים שונים של תאים דנדריטים, מקרופאגים, נויטרופילים, תאי T ותאי B, כמו גם תאים מבניים כגון הלימפה, אנדותל, וכן תאי האפיתל. היכולת לחזות אינטראקציות הסלולר, כגון אלו בין תאים דנדריטים ותאי T, ב live, רקמת הריאה תלת ממדי, יכול לחשוף כיצד תאים לנוע בתוך הריאה ולתקשר אחד עם השני על מצב יציב ובמהלך דלקת. לפיכך, כאשר נעשה שימוש בשילוב עם טיפולים אחרים, כגון זרימת cytometry וכמותיים PCR, PCLS יכול לתרום להבנה מקיפה של האירועים הסלולר העומדים בבסיס מחלות אלרגיות ודלקתיות של הריאה.
בעקבות שאיפה של גירויים פרו-דלקתיים כגון lipopolysaccharide (LPS), ישנה תנועה מתואמת של תאי מערכת החיסון לתוך, בתוך, ומן הריאות. לדוגמא, נויטרופילים מגויסים במהירות אל parenchyma הריאות בדרכי הנשימה. בנוסף, כמה תאי מציגי אנטיגן מקצועיים המכונים תאי דנדריטים קונבנציונליים (cDCs) עוברים דפוס הגירה מורכב יחסית 1, 2. ניתן לזהות cDCs באמצעות cytometry הזרימה, מבוססת בחלקה על התצוגה שלהם של הסמן משטח, CD11c. תת ברור של DCs ניתן להבחין על ידי ביטוי משטח הפרש של CD103 ו CD11b 3. לאחר רכישת אנטיגן בשאיפה, כמה cDCs לצאת ריאות ולהעביר דרך כלי הלימפה כדי לנקז-ריאה בלוטות לימפה (LNs) שבו הם מציגים פפטידים אנטיגן ספציפי בתאי T 4. זהו אירוע מוקדם קריטי בייזום של r אדפטיבית החיסוניתesponses. מסיבות שאינן ידועות, אולם, לא כל cDCs כי ירכשו אנטיגנים בשאיפה לעזוב את הריאות, ורבי תאים אלה נשארים כי איבר במשך כמה חודשים 5, 6. תצפית זו יכולה להיות חלקית מוסברת על ידי שושלת התפתחותיות של תאים אלה משום CD11c נגזר מונוציטים + תאים שחסרו את הקולטן chemokine, CCR7, אינן מסוגלות להעביר LNs האזורית 7, 8. סביר להניח כי פוטנציאל ההגירה של cDCs נקבע גם, לפחות בחלקה, על ידי העמדה האנטומי שלהן בתוך הריאה. עם זאת, הלוקליזציה המדויקת של אוכלוסיות שונות אלה של cDCs הבריאה לא מאופיינת במלואו. ידע משופר של לוקליזציה תא חיסון בתוך הריאות, ושל המולקולות לכוון אותו, נדרש הבנה טובה יותר של איך המערכת החיסונית של הריאות הופכת מופעלת.
PCLS שמתבצע הגדלהly בשימוש כגישה לשעבר vivo לדמיין אינטראקציות מיצוב תא-תא הסלולר, תוך שמירה על שלמות מבנית של אדריכלות ריאות 9, 10. PCLS שמש ללמוד ריאות של מינים רבים, כוללים עכברים, בקר, קופים, כבשים, סוסים, ובני אדם 11. יתרון עיקרי של שיטה זו הוא כי כ 20 פרוסות ניתן להכין מן אונה יחידה של ריאות עכבר, ובכך להפחית את מספר בעלי החיים הנדרשים ניסויים בודדים. כמעט כל סוגי תאים חיסוניים, כולל DCS, מקרופאגים, נויטרופילים, ותאי T, נמצאים PCLS ולתחזק מבנים הרגיל שלהם.
PCLS יכול לשמש גם כדי ללמוד סידן איתות התכווצות של תאי דרכי הנשימה ואת שריר חלק לאחר הטיפול עם אצטילכולין 12 או methacholine 13. בגישה זו, רק חלק קטן של הריאות הואalyzed מיקרוסקופית, אבל מחקר אחד דיווח כי מדידות של כיווץ דרכי הנשימה PCLS להשתנות רק על 10% מן פרוסה לחתוך, ושונות זו דומה לזו לראות באמצעות בדיקת תפקודי ריאה בבעלי חיים שלמים 14. חוקרים אחרים השתמשו PCLS כגישה לשעבר vivo לחקר שינויי סמני משטח ביטוי ציטוקינים ותא לאחר דגירה עם LPS 15. PCLS גם שמש מודל vivo לשעבר של כיווץ כלי דם ריאתי היפוקסי בעורקי תוך acinar קטנים. כלים אלה נמצאים בחלק של הריאה כי לא ניתן להגיע באמצעות הליכים אחרים, כולל הקלטות מפלחים עורקי גזור או ניתוח של כלי subpleural 16. במעבדה שלנו השתמשה PCLS בעיקר לדמיין לוקליזציה תא החיסון ברקמת הריאה חי על מצב יציב ובעקבות גירוי דלקתי in vivo. הנהלים פתחנו לכך הם כדלקמן.
נהלים Animal ניסיוני המתואר במאמר זה אושרו על ידי ועדת טיפול בבעלי חיים NIEHS ושימוש (IACUC).
1. הכנת ריאות
2. חיתוך ריאות
הערה: הפוך פרוסים באמצעות מבצעה אוטומטי, מתכת קירור בלוק, בוכנה במזרק מתכת, בהתאם להוראות היצרן.
4. הדמיה סטטי של PCLS
5. הדמיה של תא חי PCLS
כדי לזהות את המיקום של שני תת DC, cDCs היי CD11b ו CD103 + cDCs, PCLS C57BL / 6 עכברים נחתכו מוכתם נוגדנים חד שבטיים (מבז) הספציפיים CD11c, CD88, CD103, ו CD324 (E-cadherin). נוגדנים לתאי האפיתל בדרכי הנשימה כתם CD324, ו CD88 מוצג על מאקרופאגים נויטרופילים, אך לא cDCs 8. זה איפשר לנו להבחין cDCs מן CD11c + מקרופאגים, כדי לבחון את הקשר המרחבי של כל סוג תא אל דרכי הנשימה (איור 1). מצאנו כי cDCs היי CD11b למקם את parenchyma, ואילו CD103 + cDCs מתגוררים בעיקר סביב דרכי הנשימה ואת אזור subpleural. למרות CD103 + cDCs התגלו בקלות על ידי מכתים ישיר של CD103 פני תא בניסוי זה, הגילוי של CD11b היי cDCs הסתמך על היעדר מכתים CD88 ו CD103. כדי ישירות לזהות CD11bהיי cDCs, ניסינו הראשון PCLS כתם באמצעות מב אנטי CD11b (שיבוט M1 / 70), אשר נמצא בשימוש נרחב אימונוהיסטוכימיה cytometry הזרימה. עם זאת, מב זה היה רקע גבוה וספציפי נמוכים בבקשה זו, לא משנה איזו fluorochromes היו מצומד אל מב (איור 2 א, ו מידע לא מוצג). לעומת זאת, נוגדנים ל CD172a (SIRP1α) מוכתם CD11b היי cDCs 18, אבל לא התאים מבניים או CD103 + cDCs (איור 2B, וכן מידע לא מוצג). ביום משלהם, נוגדנים ל CD172a לא יכול להפלות בין cDCs ומונוציטים או מקרופאגים. עם זאת, על ידי שיתוף מכתים עם נוגדנים כנגד CD88 ו CD172a, הצלחנו להבחין מקרופאגים המכתשית (CD172a - CD88 +) מ מקרופאגים ביניים (CD172a + CD88 +), ו cDCs היי CD11b (CD172a + CD88 -), ולהראות כי התאים האחרונים למקם מעדיפים אתparenchyma, לא באזור תת-אפיתל (2C איור - F), בהסכם עם שהושגו התוצאות שלנו על ידי מכתים עקיף של תאים אלה.
לחקר נדידת התוך-רקמה של לויקוציטים דורש ויזואליזציה של תאים מבניים, כולל אלה של הלימפה, שדרכו תנועה DCs מרקמות היקפי LNs האזורי. בעור LNs, כלי הלימפה מזוהה לעתים קרובות באמצעות מבז כדי LYVE-1 או Podoplanin. עם זאת, מצאנו כי ב PCLS, מבז כדי LYVE-1 ו- Podoplanin להכתים מגוון של סוגי תאים אחרים, כולל האנדותל של כלי הדם ואת אפיתל המכתשית (מידע לא מוצג). מבז אלה הם אפוא שימוש מעשי מוגבל לזיהוי כלי הלימפה במיוחד PCLS. עם זאת, מבז כדי CD90.2 (Thy1.2), סמן תא ידוע T, מבנים הלימפה שכותרתו, כפי שהוצג קודם ברקמות אחרות 19, 20 (איורים 3 א, ב Prox1 21 (איור 3 א, ג). PROX1 הוא גורם שעתוק master הדרוש lymphangiogenesis 22. Prox1 tdTomato עכברים טרנסגניים מפגינים כלי הלימפה ניאון בהירים בתוך הריאות ורקמות אחרות כגון כבד, עדשה, תאי gyrus ו נוירואנדוקריניים משונן של לשד הכליה 21. ואכן, שיטות התיוג שני אלה נתנו דפוסי מכתים חופפים (איור 3D). באמצעות גישות תיוג אלה, הצלחנו לקבוע כי CD103 + cDCs נכחו בכמה אזורים אנטומיים, כולל אפיתל CD324-להביע בדרכי הנשימה, את lymphatics, והאזור subpleural (איור 3A, E).
בנוסף הדמיה סטטי, תנועת תא תא CELאינטראקציות l ניתן להקליט באמצעות הדמיה של תא חי PCLS (סרט 1). PCLS הוכנו טרי מעכברים שקיבלו זריקות של תאי GFP להביע OT-II T ו החדרה של ביציות LPS, מוכתם מבז נגד CD103 (אדום) ו האפיתל בדרכי הנשימה (CD324, כחול), ו הם צילמו כדי לעקוב אחר תנועה של CD103 + cDCs ו- T תאים 16 שעות לאחר החדרת OVA / LPS. במהלך הוידאו (4 h), התנועה הדינמית של CD103 + DCS (אדום) ואת תאי T הועבר adoptively ספציפי OVA (ירוק) ואת האינטראקציה שלהם גלויים לעין (סרט 1).

איור 1. מיקומים אנטומי מובהק של קבוצות משנה CDC כפי שנחשף על ידי PCLS מכתים Confocal מיקרוסקופית. א) PCLS שלמים מתוך ריאות עכבר מטופל C57BL / 6 מוכתם נוגדנים שונים. הצבע מולקולה כל מסומן על ידי צבע הגופן שלה (למעלה מימין). מכתים הפרט קומבינטורית נותן את הצבעים הבאים עבור סוגי תאים של עניין: CD103 + cDCs (CD103 + + CD11c CD88 -; לבן), CD11b היי cDCs (CD11c + CD103 - CD88 -; אדום), מקרופאגים (CD11c + CD88 +; צהוב ), נויטרופילים (CD11c - CD88 +; ירוק) ותאי אפיתל בדרכי הנשימה (CD324 +; כחול). B - D) גדלה גבוהה של השיבוצים א. B) cDCs היי CD11b למקם את parenchyma. ג) CD103 + cDCs סביב דרכי הנשימה. D) CD103 + cDCs מתחת הצדר הקרבי. ברים לבנים לציון 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.


תיוג איור 3. תאים מבניים PCLS. א) שלמים PCLS שהוכן Prox1 tdTomato העכבר, ומוכתם מבז כדי CD90.2 (ירוק), CD103 (לבן) ו CD324 (כחול). Prox1 להביע תאים (אדום) מסומנים גנטי עם tdTomato תחת הרגולציה של אמרגן Prox1 (Prox1-tdTomato). B - E) הגדלה גבוהה של הבלעה B) CD90.2 (ירוק), C) Prox1-tdTomato (אדום), ו- D) שילוב של CD90.2 ו Prox1-tdTomato. E) שילוב של CD90.2 (ירוק), CD103 (אדום) ו CD324 (כחול). ברים לבנים ללא תווית לציון 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

תאי סרט 1. T אינטראקציה עם CD103 + cDCs הבריאה. הדמיה של תא חי CD103 + cDCs (אדום) אינטראקציה עם תאי T (ירוק). תאי CD4 + T מבודדים מעכברים ספציפי OVA OT-II Nur77 GFP היו מגורה עם DCs הטחול ואת OVA במבחנה, והועברו adoptively לתוך Rag - / - עכבר. שנינות 2 h מאוחר, עכבר הנמען טופלOVA h / LPS החדרה אל דרכי הנשימה. 16 שעות לאחר טיפול OVA / LPS, PCLS נעשה, מוכתם צלם במשך 4 שעות ב 37 מעלות צלזיוס. זמן הקלטת תמונה (דקות) מוצג. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון הזה. (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד.)
אין מחברי ניגוד העניינים להכריז.
אנו מתארים שיטה לייצור פרוסות ריאה-לחתוך Precision (PCLS) ו immunostaining להם לדמיין את הלוקליזציה של סוגי תאים שונים חיסוניים הבריא. פרוטוקול שלנו ניתן להאריך לדמיין את המיקום והתפקוד של סוגי תאים שונים תחת מגוון של תנאים.
אנו מודים ג'ף טאקר, אריקה Scappini, ואגנס Janoshazi עזרתם עם מיקרוסקופיה, Ligon Perrow לניהול לה המושבה העכבר, ו- Jun חן ומיכאל סנדרסון לעזרה עם מבצעה רקמה, ומייקל Fessler ודרק קין על קריאה ביקורתית של את כתב היד. עבודה זו מומנה על ידי הסניף העירוני של NIEHS, NIH (זיא ES102025-09), אשר בתורו בחסות מח' בריאות ושירותי אנוש.
| עכברי מעבדת | ג'קסון | 000664 | |
| Prox1-Tdעגבניות עכברים טרנסגניים | מעבדת ג'קסון | 018128 | B6; 129S-Tg (Prox1-tdTomato)12Nrud/ |
| J OT-II עכברים טרנסגניים ספציפיים לביצית TCR x Nur77-GFP | מעבדת ג'קסון | 004194, 016617 | B6. Cg-Tg(TcraTcrb)425Cbn/J x C57BL/6-Tg(Nr4a1-EGFP/cre)820Khog/J |
| עכברי נוק-אאוט Rag1 | מעבדת ג'קסון | 002216 | B6.129S7-Rag1tm1Mom/J |
| Ovalbumin, Low Endo, | Purified Worthington Biochemical Corporation | LS003059 | |
| ליפופוליסכרידים מבית Escherichia coli | Sigma-Aldrich Co. | צינורות פוליאתילןL2630-25MG | |
| (לא סטריליים) 100 רגל | BD מערכות אבחון | 427421 | קוטר פנימי 0.86 מ"מ, קוטר חיצוני 1.27 מ"מ |
| מסננת GeneMate GQA נמס נמוך Agarose | BioExpress | E-3112-125 | תמיסה 2% מומסת ב- PBS ב 70 מעלות; C והוחזק ב-40 מעלות צלזיוס. |
| Compresstome VF-300 | Precisionary Instruments, Inc. | VF-300 | |
| סכין גילוח אל חלד כפול קצה | אלקטרוניםמיקרוסקופיה מדעית | 72000 | חד פעמי; 250 / קופסה. יש להחליף להב לכל ריאה. |
| Krazy Glue ג'ל מיידי לכל מטרה | VWR | 500033-484 | זמין בדרך כלל עבור $3 לצינור בבתי מרקחת מקומיים |
| L-15 בינוני של לייבוביץ, ללא פנול אדום | ThermoFisher Scientific | 21083027 | |
| סרום חולדות רגיל (NRS) | Jackson ImmunoResearch Inc. | 012-000-120 | |
| סרום עכבר רגיל (NMS) | Jackson ImmunoResearch Inc. | 015-000-120 | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Hyclone | SH30071.03HI | |
| מאגר צביעה | תוצרת הבית | N/A | PBS עם 0.5% אלבומין סרום בקר, 0.1% NaN3, pH 7.4 |
| חוסם Fc (נוגדנים נגד CD16/32) | תוצרת הבית | N/A | Supernatant של קו תאי היברידומה מתורבת 2.4G2 |
| נגד עכבר CD11b eFluor 450 eBioscience | 48-0112-80 | נגד עכבר CD11b eFluor 450 (שיבוט: M1/70) | |
| נגד עכבר CD11c סגול מבריק 605 | BioLegend | 101237 | סגול מבריק 605 נגד עכבר CD11c (שיבוט: M1/70) |
| נגד עכבר CD11c Phycoerythrin | eBioscience | 12-0114-82 | PE מצומד נגד עכבר CD11c (שיבוט: N418) |
| נגד עכבר CD11c Allophycocyanin | BD Phamingen | 550261 | נגד עכבר CD11c 9clone: HL3) |
| נגד עכבר CD88 Phycoerythrin | BioLegend | 135806 | PE נגד עכבר CD88 (שיבוט: 20/70) |
| נגד עכבר CD103 Allophycocyanin | eBioscience | 17-1031-82 | Anti-mouse CD103 APC (שיבוט: 2E7) |
| נגד עכבר CD90.2/Thy1.2 eF450 | eBioscience | 48-0902-82 | נגד עכבר CD90.2 eFluor 450 (שיבוט: 53-2.1) |
| נגד עכבר CD172a/Sirp1a Allophycocyanin | eBioscience | 17-1721-82 | Anti-mouse CD172a APC (שיבוט: P84) |
| נגד עכבר CD324 סגול מבריק 421 | BD Horizon | 564188 | BV421 עכבר אנטי-E Cadherin (שיבוט: 5E8 הידוע גם בשם 5E8-G9-B4) |
| נגד עכבר CD324 Alexa Fluor 488 | eBioscience | 53-3249-82 | Anti-CD324 (E-Cadherin) קמח Alexa 488 (שיבוט: DECMA-1) |
| נגד עכבר CD324 Alexa Fluor 647 | eBioscience | 51-3249-82 | Anti-CD324 (E-Cadherin) Alexa Flour 647 (שיבוט: DECMA-1) |
| כלי Microwell תחתונים מזכוכית צלחת פטרי 35 מ"מ, 14 מ"מ Microwell, מס' 1.5 כיסוי | MatTek Corperation | P35G-1.5-14-C | |
| Nunc Lab-Tek Chambered Coverglass | ThermoFisher Scientific | 155411PK | חבילה של 16 |
| כיסוי 15 מ"מ, מס' 1.5 עובי זכוכית | MatTek Corperation | PCS-1.5-15 | |
| חוט פלטינה חשוף | World Precision Instruments | PTP201 | קוטר 0.020 אינץ' (0.5 מ"מ) חתוך לחתיכות באורך ~1 ס"מ ומכופף לצורת "L" |
| ProLong Gold Antifade Mountant | ThermoFisher Scientific | P36934 | שמור על 4 מעלות; C, יש לחמם לטמפרטורה בחדר לפני השימוש. |
| Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) מטריצת ממברנה בסיסית, פנול ללא אדום, *ללא LDEV | קורנינג | 356231 | |
| Zeiss 880 מיקרוסקופ סריקת לייזר מרובה פוטונים | Carl Zeiss | Zen Black גרסה 8.1, 2012 (Zeiss) | |
| Plan-Apochromat 20X/0.8 M27 אובייקטיבי משאיל | קרל זייס | 420650-9901-000 |