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방법 논문

수동 선명도 삭제 마우스 난소의 혈관 구조의 3 차원 재구성

8.1K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/56141

⸱

2017년 12월 10일

 ,  ,  , 
1Department of Integrative Medicine and Neurobiology, School of Basic Medical Sciences; Institutes of Brain Science, Brain Science Collaborative Innovation Center, State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Institute of Acupuncture and Moxibustion, Fudan Institutes of Integrative Medicine, Fudan University, 2Program of Reproductive and Stem Cell Biology, Department of Obstetrics and Gynecology, Stanford University School of Medicine, Stanford University

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

여기 우리는 그대로 마우스 난소에서 수동 선명도 난소 맥 관 구조 및 follicular 모세 혈관의 시각화를 위한 3D 재구성 방법의 적응을 제시.

초록

난소는 여성의 생식 시스템의 주요 기관 이다 하 고 여성 gametes의 생산에 대 한 복잡 한 구조 관계와 3 차원 (3D) 맥 관 구조 아키텍처의 내 분 비 시스템을 제어 하기 위한 필수적 이다는 난소는 잘 기술 된다. 3D 연결과 그대로 난소에 혈관의 아키텍처를 시각화 하기 위해 첫 번째 중요 한 단계는 광학 투명 난소를 만드는 것입니다. 피하 조직의 수축, 우리가 사용 하는 하이드로 겔 고정 기반 수동 선명도 (아크릴 때 교배 고정 취소 지질 교환 이미징 / Immunostaining/에서 제자리 교 잡-호환 조직 히드로) 메서드는 그대로 난소를 프로토콜 . Immunostaining, 고급 multiphoton confocal 현미경 검사 법, 그리고 3D 이미지 복원 다음 난소 혈관 및 소 낭 모양 모 세관의 시각화를 위해 사용 되었다. 이 방식을 사용 하 여, 우리는 상당한 긍정적인 상관 관계 보였다 (P < 0.01) follicular 벽의 볼륨과 follicular 모 세관의 길이 사이.

서론

여 포는 난소의 기본적인 구조상과 기능 단위 이며 그 개발 높은 난소 내에서 맥 관 구조에 관련 된. 혈관 영양과 모 낭에 호르몬을 공급 하 고 따라서 성장과 낭1의 성숙에 중요 한 역할.

선택적 혈관 마커, 유전자 변형 마우스 모델 및 제약 개발을 포함 하 여 기술의 조합 난소 혈관 네트워크, 신생, 혈관의 기능에 대 한 우리의 지식을 증가합니다 folliculogenesis입니다. 난소는 그것 folliculogenesis와 배 란 기간 동안 다양 한 조직 및 혈관 네트워크를 개장 하기 때문에 활성 장기로 알려져 있다. 혈관의 구조와 크기에 이러한 활성 개장 하는 것은 개발 및 낭의 생물 학적 기능을 위한 필요 이다.

난소 및 혈관의 immunolabeling를 사용 하 여 전통적인 조직학 및 histomorphometric 메서드는 2 차원 (2D) 이미지2. 3 차원 (3D) 재구성 기술 개발 조직 조각의 2D 이미지 3 차원 구조를 만들기 위해 중첩 수 있습니다 하지만이 방법은 여전히 몇 가지 한계가-조직의 단면 마이크로 구조의 일부를 파괴할 수는 조직, 자주 그리고 상당한 노동은 조각에서 얻은 이미지에서 3 차원 개조를 제작에 관련 된. Confocal 현미경 검사 법으로 전체 조직의 3D 영상 많은, 이러한 한계를 극복할 수 있지만 이러한 방법은 배아 난소3신생의 평가에 제한 됩니다. 전체 조직의 선명도4 같은 방법의 선택을 취소를 사용 하 여 산 후 및 성인 난소에 이러한 문제를 해결할 수 있도록 시각화 된 볼륨을 증가 시킬 수 있습니다 그리고 이러한 방법을 모든 구조적 변형 없이 난소의 광학 정리 제공. 그대로 난소의 3D 아키텍처의 이미징이이 작품에 사용 된 Imaris 소프트웨어 패키지 같은 이미지 분석 소프트웨어에 대 한 정확한 이미지 데이터베이스를 제공 합니다.

성인 기에 걸쳐 난소의 개장 동적 생리 체계의 일부 이며 이것은 난소 신생의 규칙에 대 한 조사에 대 한 우수한 모델. 또한, polycystic 난소 증후군이 나 난소 암 등 여성 생식의 pathologic 상태에서 난소 혈관의 역할을 평가 전체 난소 조직 영상 통해 공부 될 수 있다. 수동 선명도 방법의 개발 및 고급 이미지 분석 소프트웨어를 사용 하 여 혈관과 모 낭 등 난소의 구조 간의 관계에 자세한 공간 정보 제공.

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프로토콜

동물 주제와 관련 된 모든 절차에서 상해 의학 대학, 복 단 대학 (승인 번호 20160225-013) 동물 윤리 위원회의 지침에 따 랐 다.

1입니다. 투명 마우스 난소의 준비

  1. 솔루션의 준비
    1. 준비 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS) 솔루션 (1 M, pH 7.6) 0.1% 트라이 톤 X-100 (PBST). 10 x PBS 재고 솔루션 1 L을 혼합 87 g의 NaCl, NaH2포4 · 3.1 g 2 H2O, 그리고 나2HPO4 ·12H2오의 28.7 g dH2O L 1과 볶음 ~ 2 h. pH 7.4에 조정 1 N NaOH를 추가 하 고 상 온에서 저장. 1/10이 10 배 재고 솔루션을 희석 0.1% 이며 dH2O를 사용 하 여 PBS에 트라이 톤 X-100.
    2. Mixings 4% (wt/vol) paraformaldehyde (PFA) 솔루션, 4% (wt/vol) 아크릴, 0.05% (wt/vol) bisacrylamide, 및 0.25% (wt/vol) VA-044 초기자 두 번 증 류 물 얼음에 의해 히드로 솔루션 (pH 7.5)를 준비 합니다.
    3. 4% (wt/vol) 나트륨 라우릴 황산 염 (SDS) 이중 증 류 물에서 포함 된 200 m m 나트륨 붕 산 염 버퍼를 혼합 하 여 개간 솔루션 (pH 8.5)를 준비 합니다.
  2. Transcardial 관류와 난소 준비
    1. 모든 절차 동안 얼음에 모든 솔루션을 유지.
    2. 성인 여성 와일드 타입 C57BL/6 마우스 pentobarbital (0.35 mg/kg) 솔루션의 복 주사와 anesthetize 발가락-핀치 응답 보여줍니다, 일단 마우스 제대로 마 취.
    3. 사지와 마우스를 해결 하기 위해 사용 스티커 테이프 플랫 폼 보드에 밖으로 뻗어.
    4. 가 위로 가슴, 피부, 뼈를 통해 칼 프로세스에 절 개를 마음에 노출.
    5. 동물의 오른쪽 아 트리 움로 절 개 하 고 perfuse 10 mL/min에서 얼음 1 x PBS의 20 mL와 좌 심 실.
    6. 20 mL 이상 10 mL/min에서 히드로 솔루션으로 동물 perfuse
    7. 가 위, 전체 enterocoelia를 노출, medioventral 라인을 따라 복 부에 피부 incise 고 내장을 제거 합니다. 난소 뿐만 아니라 자 궁 난소 형태학의 무결성을 유지 하기 위해 수집 합니다.
    8. 현미경으로 난소 주위 지방 조직을 제거 합니다.
  3. 기체 제거
    1. 3 일 동안 고정을 위한 4 ° C에서 10 mL 히드로 솔루션에 난소를 놓습니다.
    2. 5 mL 관으로 난소를 전송 하 고 히드로 솔루션 튜브를 입력 합니다. 튜브 위에 parafilm 스트레칭 하 고 튜브의 목 parafilm 포장.
      주의:는 parafilm와 히드로 솔루션 사이 아무 거품 인지 확인 합니다.
    3. 유해를 하이드로 겔 수 있도록 3 h의 최대 37 ° C에서 인큐베이터에서 통에 튜브를 놓습니다.
    4. 주걱을 사용 하 여 젤에서 난소를 제거 하 고 조심 스럽게 티슈 페이퍼에 의해 난소 주위에서 초과 젤을 제거. 4 번 1 x PBS 가진 난소를 씻어.
  4. 수동 청소
    1. 청소 솔루션의 10 mL에 난소 잠수함 개간 과정을 시작 하는 37 ° C에서 80 rpm에서 부드럽게 흔들어.
    2. 첫 주에 3 일 마다 솔루션을 변경 합니다. 일단 난소까지 주 분명해 1 주일 후 청소 솔루션을 새로 고칩니다. 일반적으로이 프로세스는 약 2-3 주 걸립니다.
      참고: 난소 또는 immunostained를 직접 수 저장할 수 있습니다 나트륨 아 지 드 (0.02%)에 PBS에 4 ° C에서 immunostaining 전에 몇 주 동안.

2입니다. Immunostaining

  1. 통에 37 ° C에서 1 일에 PBST에 두 번 난소를 씻어.
  2. 37 ° c.에 2-3 일에 1 차 항 체/PBST 솔루션 (표 1)에 통에 난소를 품 어 에 여기에 제시, 기본 항 체 혈소판 내 피 성장 세포 접착 분자 1 (CD31) 했다 일과 티로신 hydroxylase 각각 1시 10분, PBST에 1시 50분에 희석.
    주의: 두 개 이상의 종류 1 차적인 항 체의 사용 하는 경우 다른 동물 소스 있는지 확인 합니다.
  3. 하루에 4 통에 37 ° C에서 PBST 버퍼 기본 항 체를 씻어.
  4. 하루 5-6 통에 37 ° C에 PBST에서 원하는 보조 항 체와 난소를 품 어. 여기에 제시 된 작품에 2 차 항 체 티로신 hydroxylase와 알 렉 사 가루 594 CD31 PBST에 1시 50분에 희석에 대 한 알 렉 사 가루 488을 했다.
  5. 통에 7 일에 37 ° C에서 PBST 버퍼와 2 차 항 체를 씻어.
  6. 주 8에 굴절률 균질에 대 한 굴절률 매칭 솔루션으로 조직의 전송. 눈금선의 시각적 선명도 눈금선을 볼 수 있는지 여부를 확인 하 여 확인 하는 종이에 조직을 넣어. 일단 조직을 완전히 명확히 있다, 몇 군데 될 수 있습니다.
  7. 단지 주변을 수 퍼 실린더 조직, 그리고 말굽 모양으로 모양을 만들고 밀폐 공간을 만들기 위하여 유리 슬라이드에 밀접 하 게 외부 릿지를 누릅니다. 퍼 티의 높이 난소 보다 조금 키가 있어야 합니다.
  8. 명확히 난소 신중 하 게 퍼 티의 중심에 놓고 굴절률 일치 하는 솔루션을 추가 합니다. 유리 하단 접시 퍼 티에 단단히 넣고 퍼 티를 사용 하 여 요리를 해결.

3. confocal 현미경 검사 법

  1. Confocal 현미경 이미징, "Ni-E" 패널에서 선택 (이 경우 물 침수 25 X 렌즈, 1.1-나, 2 mm-WD)에 렌즈 (이 경우 2.0 m m)에 적절 한 작업 거리.
  2. "수집" 패널에서 채널 수를 선택 합니다. 여기에, 3 개의 채널을 사용 합니다.
    1. 첫째, 사용 하 여 "눈 포트" 탭 및 XY 컨트롤러 조이스틱 현미경 접 안 렌즈를 통해 확인 하 여 조직 필드의 중심을 이동.
    2. 셔터 라이트를 끈 후 조정 "레이저 파워", "HV (이득)", "라이브" 탭을 클릭 하 고 "오프셋 ' 각 별도로 채널. 높은 레이저 전원 및 HV 높은 신호를 발생할 수 있습니다 그리고 더 높은 오프셋 배경 잡음을 줄일 수 있습니다.
    3. 적절 한 "스캔 크기"와 "수"를 선택 합니다. 사용 하 여 1024 x 1024 µ m2 의 스캔 크기와 4 ~ 8의 수 있습니다.
  3. 설정 패널에서 조직의 깊이 정의 하기 위한 이미지 품질 "Z 강도 보정", 후 (조직 중심)에서 난소의 최상위 계층에 렌즈를 찾아서 최상위 계층에 대 한 인수를 조정 후, 클릭 "더하기" 버튼을 상위 계층을 정의 합니다.
    1. 렌즈를 이동 하 고 적절 한 HV 및 조직의 하단에 대 한 레이저 전원 설정 Z 강도 보정 테이블에 낮은 레이어 정보 추가. "하 차" "ND 수집" 패널 설정을 동기화 하려면 클릭 합니다.
  4. "ND 수집" 패널, 스캔 수 단계 첫 번째 집합. 그런 다음, "Z"와 "큰 이미지" 탭 체크.
    1. 접 안경 통해 조직 시각화의 도움으로 조직의 경계에 따라 필드의 크기를 정의 하려면 "스캔 큰 이미지" 창으로 이동 합니다. 다시 검색 영역 ("필드")의 크기를 입력 하 고 10%와 15% 사이 오버랩 선택 "ND 수집" 패널으로 이동.
    2. "실행 Z 수정" 하지 "실행" 지금", 자동으로 각 계층에 대 한 적절 한 HV, 레이저 파워와 오프셋을 설정 하 고 이미지 처리를 위해 대기를 클릭 합니다.

4. 개별 낭과 그들의 Vasculatures의 3D 재구성

  1. 첫째, ImageJ5 를 사용 하 여 원래 NIS 파일을 엽니다. "이미지" 버튼을 클릭 하 고 "색상" 및 "분할 채널"을 선택 합니다. 다음, "파일"을 클릭 하 고 별도로 "다른 이름으로 저장"에서 "이미지 시퀀스" 옵션을 사용 하 여 tiff 파일 시리즈로 채널을 저장.
  2. Imaris를 사용 하 여 tiff 파일 시리즈 중 하나를 엽니다. "편집" 버튼을 클릭 하 고 "채널 추가"를 선택 추가 채널의 나머지를. 이름 및 색상 채널의 "디스플레이 조정" 탭에서 변경할 수 있습니다. 직물의 두께 "편집" 드롭 다운 목록에서 "이미지 속성" 패널에서 수정 해야 합니다.
  3. 3D 자르기 최종 이미지의 과잉 부분 제거, 대 한 "편집" 버튼을 클릭 하 고 "3D 자르기"를 선택 합니다. 테두리를 끌어 필드의 크기를 조정할 수 있습니다.
  4. Surpass 패널에 필 라 멘 트 알고리즘으로 선박 신호를 재구성 하 새로운 필 라 멘 트를 생성 하 고 클릭 합니다 "필" 버튼을 클릭 합니다.
    1. 가장 크고 가장 얇은 직경을 정의 하기 위해 "슬라이스" 패널에가 고 추적 선박을 찾을. 거리 선박의 최대 너비에 두 포인트를 선택 하 여 "측정" 패널에 자동으로 표시 됩니다.
    2. "Surpass" 패널에 돌아가 측정된 폭을 입력을 클릭 합니다.
  5. 시작 및 씨앗 포인트 임계값을 조정 합니다. "카메라" 패널에서 "선택"을 선택 합니다. 자동으로 생산된 분야의 일부는 제거 될 필요가, shift 하 고 지점에 클릭 하십시오. "이동"을 선택 하 고 마우스를 이동, 구조는 모든 올바른 포인트 유지 되 고 다음을 클릭 합니다 회전할 수 있습니다.
  6. 로컬 대비를 위한 높은 임계값을 선택 하 고을 클릭 합니다. "쪽이 검출"를 선택한 혈관 실린더의 재건을 마무리 계속 하지 마십시오. 색상은 "색상" 탭을 클릭 하 여 편집할 수 있습니다. 통계 데이터는 복원 된 필 라 멘 트의 "통계" 패널에서 추출할 수 있습니다. "편집" 패널에서 초과 부분을 제거할 수 있습니다.
    참고: 다른 알고리즘은 총 낭 또는 소 낭 모양 벽의 볼륨을 측정 하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에 제시 된 작품에는 oocytes 두 이차 항 체의 autofluorescence에 의해 표를 했다. 많은 양의 데이터 때문에 워크스테이션 서버 데이터 분석을 위해 사용 되었다.

5. 통계 분석

참고: 이미지 분석 데이터는 ± 표준 오류를 의미 하는 대로 표시 됩니다.

  1. 독립 표본 t-검정를 사용 하 여 모 공 사이의 비교를 수행 하 고 피어슨의 상관 관계 테스트를 사용 하 여 상관 관계 계수 follicular 벽 및 모 세관 길이 비교. P의 값을 설정 < 0.05 통계적 의미에 대 한 제한.

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결과

우리는 수동 난소 follicular와 혈관 구조를 보존 하 고 혈관과 모 낭의 레이블이 표시에서 높은 형광 신호를 취득 하는 동안 지우기에 대 한 신속 하 고 간단한 방법으로 수동 선명도 메서드를 적응. Follicular 맥 관 구조의 3D 아키텍처 CD31, 내 피 세포6표식에 대 한 immunostaining에 의해 결정 되었다. 필 라 멘 트 알고리즘을 사용 하 여 및 follicular 모 세관 및 기본 및 보조 모 공 (그림 1) 사이의 상호 관계를 보여주었다 CD31 성인 쥐의 난소에 얼룩 추적 했다.

티로신 hydroxylase immunostained oocytes granulosa와 thecal 층을 감지 하 고 낭7...

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토론

현재 연구에서 선물이 3D 이미징 모세 혈관과 개별 성장 낭 사이의 관계를 평가 하기 위해. 우리의 이전 작품에서는 동일한 프로토콜 9를 사용 하 여, 우리는 큰 맥 관 구조, 모 공, 그대로 마우스 난소에서 난 포의 위치 사이 상호 작용의 역할을 공부 했습니다. 수동 선명도 접근 수 마이크로 및 매크로 vasculatures, folliculogenesis, corpora lutea의 다른 발달 단계에서 난소 아키텍처를 재구성으로 낭도 간의 상호 관계를 공부 하 고 있었습니다.

데이터를 얻기 위해 3D 이미지 그대로 직물의, 개간 과정은 중요 한 첫걸음 이다. 두 가지 주요 전략-탈수 방법 및 수동 선명도10같은 친수성의 시 약-기반 방법. 탈수 방법 종종 형광 신호 감소 이어질 종종 독성 유기 솔루션 폐기물 생산 때문에 우리는 다양 한 조직 유형으로 사용 하기 위해 수동 선명도 방법의 몇 가...

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

이 연구는 초나라에 대 한 중국 특별 기금에서 교부 금에 의해 지원 되었다 (YF No. 2014T70392), 국립 자연 과학 재단의 중국 YF (No. 81673766), 새로운 교사를 못쓰게 기금, 복 단 대학의 Zuoxue 재단 및 개발 상하이 최대 분야 통합 의학 (20150407)의 프로젝트.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
아크릴아미드Vetecv900845http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/vetec/v900845
Alexa Flour 488 (희석 1:50) Life TechnologiesA11039https://www.thermofisher.com/antibody/product/Goat-anti-Chicken-IgY-H-L-Secondary-Antibody-Polyclonal/A-11039
Alexa Flour 594 (희석 1:50)Life TechnologiesA11012
https://www.thermofisher.com/antibody/product/Goat-anti-Rabbit-IgG-H-L-Cross-Adsorbed-Secondary-Antibody-Polyclonal/A-11012 비사크릴아미드Amresco172http://www.amresco-inc.com/BIS-ACRYLAMIDE-0172.cmsx
검은 벽 유리 바닥 접시 (Willco-Dish)Ted Pella14032http://www.tedpella.com/section_html/706dish.htm#black_wall
붕산Sinopharm 화학 시약10004818 http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=10004818
인산수소 나트륨 (Na2HPO4 12H2O)Sinopharm 화학 시약10020318http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=10020318
FocusClearCelexplorerFC-102http://www.celexplorer.com/product_list.asp?MainType=107&BRDarea=1
ParafilmBemisPM996http://www.parafilm.com/products
ParaformaldehydeSinopharm Chemical 시약80096618
http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=80096618 PECAM1/CD31, 혈소판-내피 세포 접착 분자 1 (희석 1:10)Abcamab28364
http://www.abcam.com/cd31-antibody-ab28364.html 광개시제 VA044Wakova-044/225-02111
http://www.wako-chem.co.jp/specialty/waterazo/VA-044.htm 아지드화나트륨그마S2002http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/s2002?lang=en®ion=US
염화나트륨(NaCl)시노팜 화학 시약10019318http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=10019318
인산이수소나트륨(NaH2PO4 2H2O)Sinopharm 화학 시약20040718http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=20040718
나트륨 도데 실 설페이트Sinopharm 화학 시약30166428http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=30166428
수산화 나트륨 (NaOH)Sinopharm 화학 시약10019718
http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=10019718 Triton X-100Sinopharm 화학 시약30188928http://en.reagent.com.cn/enshowproduct.jsp?id=30188928
티로신 하이드록실라제 (TH, 희석 1:50)Abcamab76442http://www.abcam.com/tyrosine-hydroxylase-phospho-s40-antibody-ab51206.html
시

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