Questo protocollo delinea un metodo di immunocolorazione dell'intero stomaco modificato dalla tecnica "Swiss roll" originariamente sviluppata per l'intestino murino.
Method Article
Questo protocollo delinea un metodo di immunocolorazione dell'intero stomaco modificato dalla tecnica "Swiss roll" originariamente sviluppata per l'intestino murino.
Le tecnologie spaziali "omics" offrono opportunità senza precedenti per studiare la biologia e le interazioni delle singole cellule dell'apparato neuromuscolare gastrico nel loro ambiente tissutale nativo. Tuttavia, l'applicazione efficace di questi approcci e la valutazione delle differenze strutturali e molecolari tra il fondo di fondo, il corpus e l'antro richiedono campionamenti e orientamento dei tessuti coerenti. Qui riportiamo una tecnica modificata del "rotolo svizzero" adattata allo stomaco del topo, che permette di inserire e visualizzare tutte le principali regioni anatomiche in una singola criosezione. Questo approccio enfatizza la fissazione piatta e il posizionamento accurato per generare sezioni con orientamento e qualità riproducibili. Questo studio ha inoltre ottimizzato le condizioni di colorazione immunofluorescenza per garantire una visualizzazione di alta qualità dei marcatori cellulari. Questo protocollo consente confronti completi e affiancati delle regioni gastriche minimizzando la perdita tissutale e la variabilità sperimentale. Migliorando la conservazione dei tessuti e l'orientamento spaziale, questo metodo offre uno strumento pratico e scalabile per i ricercatori che studiano la biologia gastrica sia in contesti fisiologici che patologici.
Lo stomaco è un complesso organo a forma di J che collega l'esofago alduodeno 1. È suddiviso in tre principali regioni anatomiche: il fondo di fonto, il corpo el'antro 1. Ogni regione della tunica muscolare gastrica svolge un ruolo fisiologico distinto, contribuendo a funzioni gastriche chiave come l'accomodamento, la conformità, la triturazione alimentare e losvuotamento 1,2. Studiare i cambiamenti nella fisiologia e patologia gastrica richiede un'analisi dettagliata di queste regioni e della loro architettura cellulare.
Per visualizzare vaste aree di tessuto, i ricercatori spesso adottano la tecnica del "rotolo svizzero", originariamente sviluppata per l'intestinomurino 3,4,5,6. Questo studio ha modificato la tecnica dello Swiss roll per l'uso con lo stomaco murino per stabilire un nuovo protocollo. Lo stomaco viene prima separato nelle sue regioni anatomiche e fissato in un orientamento piatto. Il tessuto viene poi accuratamente arrotolato e processato per la criosezionazione. Un rotolo svizzero improprio può danneggiare strutture epiteliali fragili, in particolare nell'intestino, portando a una scarsa qualità dei tessuti per l'immunocolorazione. Preservare tessuti ben fissi e correttamente orientati con strutture cellulari intatte è essenziale per l'imaging ad alta risoluzione. Questo lavoro presenta un nuovo metodo per generare rotoli svizzeri che includono tutte le regioni gastriche all'interno di un singolo crioblocco. Inoltre, è stato descritto un protocollo ottimizzato di colorazione per immunofluorescenza per la tunica muscolare gastrica, consentendo una valutazione dettagliata della funzione gastrica. Questo protocollo fornisce una guida completa per ottenere immagini immunofluorescenze di alta qualità attraverso un'attenta preparazione del tessuto gastrico, la lavorazione dei rotoli svizzeri e la colorazione. Preservando la morfologia intricata, la tunica muscolare gastrica, questo metodo facilita una comprensione più profonda della sua struttura e funzione sia nella salute che nella malattia.
Gli esperimenti sugli animali sono stati condotti seguendo le linee guida indicate nella Guida per la Cura e l'Uso degli Animali da Laboratorio degli Istituti Nazionali di Salute. I protocolli sono stati approvati dal Comitato per la Cura e l'Uso degli Animali Istituzionali della Mayo Clinic (A48315-15). I programmi e le strutture di cura e uso degli animali della Mayo Clinic sono stati esaminati e pienamente accreditati dall'Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (AAALAC). I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
1. Tecnica del rotolo svizzero per criosezioni gastriche fissate con paraformaldeide (PFA)
2. Colorazione immunofluorescente del tessuto muscolare gastrico
3. Imaging a immunofluorescenza utilizzando un microscopio confocale
Utilizzando il nuovo metodo, i rotoli svizzeri gastrici murini includevano tutte e tre le principali regioni dello stomaco: fundus, corpus e antro, insieme a una piccola porzione dell'esofago e del duodeno in un'unica sezione. Includere l'intero stomaco in un'unica sezione consente un'analisi regionale completa (Figura 1). La colorazione di ematossilina ed eosina (H&E) di immagini intere dei rotoli svizzeri dello stomaco ha dimostrato un'architettura gastrica ben conservata in tutte le regioni, permettendo una chiara visualizzazione degli strati mucosale, submucosale e muscolare (Figura 3). La Figura 4 mostra una colorazione immunofluorescente rappresentativa delle cellule interstiziali di Cajal (ICC; cellule pacemaker che generano onde lente ritmiche alla base della motilità intestinale fasica; identificate da KIT e ANO1), neuroni enteici (neuroni del sistema nervoso enterico che coordinano la motilità gastrointestinale; identificati tramite immunocolorazione TUBB3) e nuclei (DAPI). Nella mucosa gastrica, la KIT è anche espressa nelle cellule Paneth e goblet, come precedentementeriportato 9,10,11. ANO1 è inoltre fortemente espresso nell'epitelio gastrico, in particolare nelle cellule epiteliali colonnari del fondo di terra, coerente con il suo ruolo nel trasporto del cloruro e nella secrezionemucosa 11. Inoltre, TUBB3 è espresso in alcune cellule endocrine gastriche e cellule secretrici di muco, secondo i dati dell'Human ProteinAtlas 12,13. La Figura 5 mostra una colorazione immunofluorescente rappresentativa delle cellule muscolari lisce marcate da MYH11, delle cellule epiteliali della mucosa gastrica marcate da E-cadherin e ICC marcate da KIT. MYH11 è espressa anche in miofibroblasti nella mucosa gastrica, come riportato inprecedenza in 14. Insieme, questi risultati di immunofluorescenza confermano che il nostro protocollo preserva l'architettura tissutale.

Figura 1: Preparazione del "rotolo svizzero" dello stomaco del topo per la criosezionazione. (A) Subito dopo la rimozione tutto lo stomaco viene posto in una ciotola di dissezione rivestita di silicone nero, riempita con soluzione salina fredda tamponata con fosfato (PBS) per preservare l'integrità dei tessuti. (B) Lo stomaco si apre lungo il punto medio del duodeno. (C) Lo stomaco viene delicatamente allungato e bloccato nel piatto per rimanere piatto senza applicare una tensione eccessiva. Una linea tratteggiata rossa è delineata lungo il fazzoletto per indicare dove deve essere tagliata e facilitare il rotolamento. (D) Lo stomaco aperto e fisso viene posizionato su carta filtrante inumidita con PBS in preparazione all'arrotolamento in una configurazione compatta. La freccia rossa indica la direzione del movimento dello stomaco. (E) I pezzi di tessuto vengono incorporati in un composto a temperatura di taglio ottimale (O.C.T.) e congelati su ghiaccio secco in preparazione alla criosezionazione. (F) I blocchi congelati vengono conservati a −80 °C e criosezionati a 5 μm di spessore per l'analisi a valle. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Configurazione dell'acquisizione ND e visualizzazione della saturazione durante l'imaging Z-stack. (A) Impostazioni del laser e del rivelatore configurate nel software di imaging confocale per l'imaging spettrale multicanale. Sono utilizzati quattro fluorofori: 4′,6-diamidino-2-fenilindolo (DAPI), Alexa Fluor 488 (AF488), Alexa Fluor 555 (AF555) e Alexa Fluor 647 (AF647), ciascuno abbinato a laser di eccitazione e rivelatori di emissione corrispondenti. Il grafico spettrale mostra le curve di eccitazione ed emissione, permettendo di aggiustare per minimizzare la diafonia e ottimizzare il rilevamento del segnale. (B) Le impostazioni di esposizione vengono regolate individualmente per ciascun fluoroferano per evitare la saturazione dei pixel e preservare i dettagli nelle regioni ad alta intensità. (C) Ampia impostazione per acquisizione dell'immagine (ad esempio, 6 × 6 campi) consente la visualizzazione dell'intero rotolo svizzero gastrico; La dimensione del campo dell'immagine deve essere regolata in base alla dimensione e alla compattezza del tessuto arrotolato. (D) Finestra di acquisizione ND che mostra le impostazioni dei parametri dello stack Z. L'intervallo Z è definito selezionando le posizioni superiore e inferiore del muscolo gastrico, con otto passaggi configurati per catturare l'intera profondità del tessuto per un'analisi tridimensionale (3D). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Immagine di un rotolo svizzero di topo con ematossilina ed eosina colorato con ematossilina ed eosina. La scansione delle piastrelle dimostra la capacità di visualizzare l'intero rotolo svizzero gastrico di una femmina di 8 settimane di topo C57BL/6J. Sono indicate le principali regioni anatomiche, tra cui l'esofago (linea tratteggiata rossa), lo sfintere esofageo inferiore (linea tratteggiata viola), il fondo di fondo (linea tratteggiata nera), il corpo (linea tratteggiata blu), l'antro (linea tratteggiata verde) e il duodeno (linea tratteggiata arancione). Barra della scala: 1000 μm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Immagini confocali di un rotolo svizzero di un intero stomaco murino: ANO1, KIT, TUBB3. Pannelli superiori: Immagini rappresentative confocali cucite di un rotolo svizzero gastrico di una femmina di 8 settimane di topo C57BL/6J, che mostrano immunocolorazione per ANO1 (verde), KIT (ciano), TUBB3 (giallo) e nuclei (blu). Viene visualizzato l'intero stomaco piegato, inclusi fondo di fondo, corpus e antrum. Barre di scala: 1000 μm. Pannelli inferiori: Vedute ingrandite della regione delimitata dalla casella tratteggiata bianca nei pannelli superiori, che evidenziano i dettagli cellulari delle cellule interstiziali di Cajal (ANO1+ e KIT+; frecce gialle) e dei neuroni enteici (TUBB3⁺; frecce rosse). Barre di scala: 100 μm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Immagini confocali di un rotolo svizzero di uno stomaco murino intero: MYH11, KIT, E-cadherin. Pannelli superiori: Immagini confocali cucite rappresentative di un rotolo svizzero gastrico di una topo femmina C57BL/6J di 8 settimane, che mostrano immunocolorazione per MYH11 (verde), KIT (ciano), E-cadherin (giallo) e nuclei (blu). Viene visualizzato l'intero stomaco piegato, inclusi fondo di fondo, corpus e antrum. Barre di scala: 1000 μm. Pannelli inferiori: Viste ingrandite della regione delimitate dalla scatola bianca tratteggiata nei pannelli superiori. Linee bianche tratteggiate delimitano l'epitelio mucoso (E-cadherina) e lo strato muscolare (MYH11). Le frecce bianche indicano le cellule interstiziali KIT+ del Cajal (ICC). Barre di scala: 100 μm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Utilizzando il nuovo metodo Swiss-roll gastrico ottimizzato, tutti e tre i segmenti dello stomaco (fondo di parola, corpus e antro), insieme all'esofago e al duodeno, sono inclusi su un singolo vetrino. Questa immersione completa permette ai ricercatori di analizzare i cambiamenti strutturali e molecolari in tutto lo stomaco e riduce i costi di sezionamento e colorazione dei reagenti (Figura 1).
Esporre tutte le regioni gastriche alle stesse soluzioni di colorazione simultaneamente durante l'immunocolorazione garantisce coerenza e migliora la precisione. L'immunocolorazione dei rotoli svizzeri gastrici rivela chiaramente gli strati distinti della parete gastrica. Come mostrato nelle Figure 4 e 5, questo metodo consente la visualizzazione delle differenze morfologiche tra i segmenti gastrici e consente la rilevazione di ICC (KIT e ANO1)10, neuroni (TUBB3)15, cellule muscolari lisce (MYH11), cellule epiteliali mucose (E-cadherina) e nuclei.
Possono essere apportate modifiche minori a seconda delle condizioni tissutali e dello scopo della ricerca. Ad esempio, rimuovere il grasso attaccato in eccesso può aiutare a mantenere la forma del rotolo durante la fissazione. Regolare lo spessore della sezione può anche aiutare a preservare la struttura del tessuto o migliorare l'adesione al vetrino. Un altro potenziale raffinamento prevede l'uso di uno stampo metallico per un taglio più uniforme, come avviene con gli Intestinal SwissRolls 16. Sebbene questo protocollo si concentri sulle criosezioni, può essere adattato ai tessuti incorporati nella paraffina. Mentre l'immersione della paraffina preserva l'integrità strutturale del tessuto, la criosezionazione permette un processo più rapido e una migliore conservazione dell'antigene, rendendola più adatta all'immunofluorescenza.
Questo metodo ha delle limitazioni. Uno stomaco ingrossato, fibrotico o calcificato, comunemente riscontrato in condizioni come infiammazione, obesità, diabete o invecchiamento, può essere più difficile da rollare e può rappresentare difficoltà per una colorazioneottimale 17,18,19,20. Nonostante questa limitazione, questa tecnica offre grandi vantaggi rispetto all'embedding tradizionale specifico per regione. Elaborare tutte le regioni gastriche in condizioni identiche migliora la coerenza, riduce la variabilità e conserva sia tempo che reagenti.
Questo approccio è particolarmente utile per studi sui cambiamenti specifici per regione. Supporta inoltre l'analisi spaziale di più tipi di cellule e può essere abbinato alla quantificazione basata su immagini. Nel complesso, questo nuovo metodo Swiss-roll gastrico ottimizzato offre una piattaforma pratica e scalabile per un'analisi completa del tessuto gastrico in ambito sanitario e patologico.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato supportato in parte da sovvenzioni dei National Institutes of Health R01 DK057061 (T.O.), R01 DK121766 (Y.H.), R01 DK126827 (T.O.), R01 DK131455 (T.O.) e P30 DK084567 (Epigenomics and Spatial Biology Core, Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology). Le agenzie finanziatrici non avevano alcun ruolo nella progettazione degli studi, nell'analisi dei dati o nella preparazione dei manoscritti. Il contenuto è esclusivamente responsabilità degli autori. Ringraziamo il dottor Darren J. Baker e i membri del Dr. Baker Laboratory (Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare, Mayo Clinic, Rochester, MN) per aver condiviso le risorse di laboratorio e il supporto tecnico per la colorazione H&E.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| #5SF Pinza | STRUMENTI SCIENTIFICI DI FINE QUALITÀ | 11252-00 | |
| albumina sierica bovina | SIGMA-ALDRICH | A7906 | |
| Sorgente luminosa LED ColdVision MC-LS | SCHOTT | MC-LS | |
| Software Confocal | Nikon | Nikon NIS-Elements Imaging Software | |
| Cryoseal XYL | Epredida | 9312-4 | |
| DAPI (4',6-diamidino-2-fenilindolo, dilattato) | Thermo Fisher Scientific | D3571 | |
| Vasi per la dissezione, grandi | Sistemi Viventi Strumentazione | SKU: DD-90 | |
| Anti-capra per asini AF647 pAb | Life Technologies | A21447 | Lot: 1739289 RRID:AB_2535864 |
| Anti-topo Donkey AF555 pAb | Life Technologies | A31570 | Lotto: 1774719 RRID:AB_2536180 |
| Anti-coniglio per asini AF488 pAb | Life Technologies | A21206 | Lot: 2668665 RRID:AB_2535792 |
| E-cadharina (diluizione 1:400) | BD in Biologia | 610181 | lotto: 25510 RRID:AB_397580 |
| Eosina | ELITechGroup | $SS-071C | |
| Pinze rivestite in epossidica | STRUMENTI SCIENTIFICI DI FINE QUALITÀ | 11210-10 | |
| Etanolo | SIGMA-ALDRICH | 459828-4L | |
| TUBO FLESSIBILE 1,5 mL | Eppendorf | 22364111 | |
| Spugne di garza | Fisherscientific | 22-362-178 | |
| Forbici Fine Indurite | STRUMENTI SCIENTIFICI DI FINE QUALITÀ | 14090-09 | |
| Ematossilina | Epredia | 7211 | |
| KIT (0.2 & micro; g/mL; diluizione 1:1000) | R& Sistemi D | AF1356 | Lotto: IEO0217101 RRID: AB_354750 |
| SPRAY SPRAY SPRAY SOLUZIONE PER LA PULIZIA DELLE LENTI DA 1OZ | Nikon | 77013066 | |
| Vetro di copertura per microscopio | Fisher Scientific | 12541016 | |
| Vetri per microscopio | CardinalHealth | M6133A | |
| Puntini Minutien | STRUMENTI SCIENTIFICI DI FINE QUALITÀ | 26002-20 | |
| MYH11 (diluizione 1:400) | Tecnologie biomediche | BT-562 | RRID:AB_10013421 |
| Smalto per unghie | COLORI PECCAMINOSI | 7.33855E+11 | |
| Ago 30 G x 1/2 in. | BD in Biologia | 305106 | |
| Paraformaldeide | SIGMA-ALDRICH | 158127-500G | |
| Lame a filo singolo Personna | La Scaror Blade Co. | 76247-652 | |
| Soluzione di blocco IgG per mouse ReadyProbes (30x) | Thermo Fisher Scientific | R37621 | Lot: 3226230 |
| Montante antifade SlowFade Diamond (Supporto di montaggio) | Thermo Fisher Scientific | S36972 | |
| Sistema di colorazione StainTray a 10 venature | Simport Scientific | M918-2 | |
| Microscopio stereo 0,8x-5x | Nikon | SMZ645 | |
| Sucrosio | SIGMA-ALDRICH | S9378-1KG | |
| Surface-Amps X-100 (Triton X) | Thermo Fisher Scientific | 28314 | |
| TMEM16A (ANO1: diluizione 1:400) | Abcam | ab53212 | Lotto: GP3295656-1 RRID: AB_883075 |
| Pipetta di trasferimento | Falcon | 357575 | |
| TUBB3 (diluizione 1:400) | Tecnologia di segnalazione cellulare | 4466 | Lotto: 5 RRID: AB_1904176 |
| Xileni | Fisher Scientific | X3P-1GAL | MOLTO 206238 |
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