Methodenartikel

Voorbereiding van de muis hersenweefsel voor Immunoelectron Microscopie

DOI:

10.3791/2021

20 juli 2010

In dit artikel

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij beschrijven een protocol voor transcardiale perfusie van muizen, het verwijderen en doorsnijden van de hersenen, evenals immunoperoxidasekleuring, inbedding in hars en ultradunne doorsneden van de hersencoupjes. Na voltooiing van deze procedures is het immuungekleurde materiaal klaar voor onderzoek met transmissie-elektronenmicroscopie.

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Transmissie elektronenmicroscopie (TEM) is uiterst nuttig voor het visualiseren van microglia, oligodendrocytic, astrocytaire, en neuronale subcellulaire compartimenten (dendriet, dendritische wervelkolom, axon, axon terminal, perikaryon), evenals hun intracellulaire organellen en cytoskelet, in het centrale zenuwstelsel bij hoge ruimtelijke resolutie. In combinatie met TEM, pre-embedding immunocytochemie kan de discriminatie van cellulaire elementen met weinig onderscheidende kenmerken en identificatie criteria (bv. microgliale perikarya en processen, bij het gebruik van een antilichaam tegen de microglia-specifieke marker Iba1 (geïoniseerd calcium binding adapter molecuul 1; zoals gepresenteerd hier)), het identificeren van de neurotransmitter inhoud van cellulaire elementen (bijvoorbeeld serotonine) en hun ultrastructurele lokalisatie van oplosbare of membraan-gebonden eiwitten (bijv. 5 HT1A en EphA4 receptoren). We beschrijven hier een protocol voor transcardiac perfusie van muizen met acroleïne fixatief, verwijdering en snijden van de hersenen, evenals immunoperoxidase-diaminobenzidine (DAB) kleuring, hars inbedding, en de ultradunne snijden van de hersenen secties. Na voltooiing van deze procedures, de immunostained materiaal klaar is voor onderzoek met TEM. Bij het rigoureus uitgevoerd, deze techniek biedt een uitstekend compromis tussen optimale ultrastructurele behoud en immunocytochemische detectie.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Dier perfusie

  1. Op de dag voor perfusie, voor te bereiden:
    - 2 L van fosfaatbuffer (PB, 100 mM, pH 7,4) en een L van natrium fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS, 0,9% NaCl in 50 mM PB, pH 7,4) in dubbel gedistilleerd water. Bewaar de PBS en 1L van PB bij 4 ° C. Deze zullen worden gebruikt voor perfusie en pre-inbedding immunocytochemie.
    - 1L van 4,0% paraformaldehyde (PFA, pH 7.4) fixatief oplossing, die de doorbloeding van 6 muizen in staat zal stellen. Voor dat doel, warmen een L van PB in een zuurkast. Weeg 40 g van granulaire paraformaldehyde (PFA) en giet in de PB-oplossing bij het bereiken van 60 ° C. Wanneer de oplossing helder is, met de PFA volledig is opgelost, afkoelen tot kamertemperatuur (RT) en bewaar bij 4 ° C.
  2. Op de dag van perfusie, voor te bereiden 500 ml van 3,5% acroleïne oplossing in PB onder een zuurkast. Dan, filter de 3,5% acroleïne en 4,0% PFA oplossingen met behulp van papieren filter.
  3. Voor muis anesthesie, injecteren natriumpentobarbital (80 mg / kg) in het peritoneum van een 27 gauge ½ "naald.
  4. Tijdens de perfusie, 50 ml PBS, wordt 75 ml van acroleïne, en 150 ml PFA achtereenvolgens overgaan in de muis circulatie. Voor het instellen van de peristaltische pomp, vul de buis met PBS en vast een 23 gauge ¾ "vlindernaald aan een kant. Dompel het andere uiteinde van de slang in de perfusie-oplossing (PBS, acroleïne of PFA). Stel de snelheid van de peristaltische pomp tot 20-25 ml / min voor jeugdige en volwassen muizen. Gedurende de perfusie, zorgvuldig alle luchtbellen vormen in de slang te voorkomen.
  5. Wacht tot de verdoofd muis niet meer reageert op pijnprikkels, zoals een staart knijpen, voordat u verder gaat. Leg het dier in een dissectie lade en bevestig de poten met behulp van tape. Met een pincet en schaar, het openstellen van de huid en borstkas naar het hart bloot te leggen. Te minimaliseren hersenen ischemie, de perfusie moet snel worden gestart. Opengesneden de rechter atrium met een klein schaartje en start de peristaltische pomp. Terwijl het hart met een pincet, steek de vlinder naald in de apex van de linker hartkamer.
  6. Bij het wijzigen van oplossing, stop de peristaltische pomp, overdracht van de slang van een oplossing naar de andere, en onmiddellijk start de pomp.
  7. Wanneer 150 ml PFA is verstreken, stopt de peristaltische pomp. Met behulp van kleine schaar, sneed het hoofd, het openstellen van de huid, en breken de schedel tussen de ogen. Met behulp van kleine pincet voorzichtig chip uit kleine stukjes van de schedel tot aan de hersenen kan gemakkelijk worden verwijderd. De hersenen voor 2 uur na de vast te stellen op 4 ° C in PFA. Was drie keer 10 minuten in PBS.
  8. Onmiddellijk snijd de hersenen in dwarsrichting (50 pm dik secties) in ijs gekoeld met behulp van een PBS vibratome. Met een fijn penseel, transfer secties geselecteerd voor immunocytochemie in een glazen flacon met PBS. Bewaar de overige secties bij -20 ° C in cryoprotectant (30% ethyleenglycol en 30% glycerol in PBS) tot enkele jaren.

2. Pre-inbedding immunocytochemie

  1. Voor immunocytochemie, zijn artikelen zijn verwerkt vrij zwevend in glazen flesjes. Tijdens de gehele procedure, moet men zorgvuldig te vermijden dat delen uitdrogen.
  2. Verwijder eerst de PBS met behulp van een overdracht pipet en onmiddellijk vervangen door een verse oplossing van 0,1% natriumboorhydride in PBS gedurende 30 minuten bij RT.
  3. Spoel secties met PBS 3 maal 10 minuten, het verwijderen van alle bubbels, en incubeer gedurende 2 uur bij RT in een blokkerende oplossing van PBS met 0,5% gelatine en 5% normaal serum van het dier waarbij het secundaire antilichaam werd gegenereerd (normaal geit serum in de huidige voorbeeld van Iba1-immunokleuring).
  4. Incubeer gedurende 48 uur met primaire antilichaam in het blokkeren van oplossing. Voor Iba1-immunokleuring, gebruik van konijnen anti-Iba1 antilichaam (1:1000).
  5. Spoel secties met PBS 3 keer 10 minuten en incubeer in het secundair antilichaam geconjugeerd aan biotine (1:1000) in het blokkeren oplossing gedurende 2 uur bij kamertemperatuur.
    Voor Iba1-immunokleuring, gebruik van geit anti-konijn IgGs.
  6. Spoel secties met PBS 3 keer 10 minuten en incubeer in streptavidine-mierikswortelperoxidase (1:1000) in het blokkeren oplossing gedurende 1 uur bij RT.
  7. Spoel secties met PBS 10 minuten en met Tris / HCl gebufferde zoutoplossing (TBS, 50 mM, pH 7,4) 2 maal 10 minuten. Te onthullen op het etiket, incubeer secties met 0,05% DAB en 0,01% waterstofperoxide in TBS (oplossing vers bereid). Als de kleuring is donker-bruin (zie voorbeeld in Figuur 1), stop de reactie door spoelen in TBS. In ieder geval, het einde van de reactie na een maximum van 5 minuten. Spoel delen met TBS 10 minuten en met PB 2 maal 10 minuten.

3. Verwerking voor elektronenmicroscopie

  1. Overdracht secties in PB in een multiwell cultuur plaat met een fijne borstel. Bereid 1% osmium tetroxide oplossing in PB onder een rokende motorkap. Verwijder PB uit de bronnen van de cultuur plaat en verspreiden de secties plat met een fijne borstel. Onmiddellijk onder te dompelen secties in 1% osmium gedurende 30 minuten bij RT.
  2. Breng de onderdelen in glazen flesjes, spoelen met PB 3 maal 10 minuten, en uitdrogen door middel van 2 minuten onderdompelen in oplopende concentraties van ethanol: 2 keer 35%, 1 keer elk van de 50%, 70%, 80%, 90%, en 95 %, 3 maal 100%, gevolgd door 3 keer propyleenoxide.
  3. Ter voorbereiding van de Durcupan hars, combineren 20 g van de component A, 20 g van de component B, 0,6 g onderdeel C, en 0,4 g van de component D in een wegwerp beker, meng goed tot de kleur wordt uniform, en giet het in een aluminium wegen schotel. Indien nodig, kan hars blokken worden voorbereid door het gieten van hars in mallen inbedding en uitharding in een 55 ° C oven voor 48-72 uur.
  4. Met behulp van een fijn penseel gespoeld met propyleenoxide, de secties van de propyleenoxide en dompel 's nachts te verwijderen in de Durcupan impregnatiehars voor bij RT.
  5. De volgende dag, zet de aluminium wegen schotel in een 55 ° C oven gedurende 10 minuten om de hars te verzachten. Met behulp van een borstel gespoeld met propyleenoxide, jas een Aclar inbedding film met een dun laagje van de hars, ging de secties, te dekken met een andere inbedding film, en gelijkmatig lichte gewichten (ongeveer 2 g, bijvoorbeeld de plastic doppen van de glazen flacons) verspreiden op de top te helpen hars verspreiden. Voor hars polymerisatie, incuberen in de oven gedurende 48-72 uur (bij 55 ° C).
  6. Na de polymerisatie, verwijder de lichte gewichten en inbedding film op de top van de secties. Onder een binoculaire microscoop, selecteer vierkante gebieden van belang (ongeveer 2x2 mm) en zorgvuldig accijnzen ze uit de film met behulp van een scheermesje.
  7. Lijm op het gebied van de belangstelling op het puntje van de hars met behulp van blokken Superglue en genezing in de 55 ° C oven gedurende 1 uur.
  8. Ter voorbereiding op het snijden, trim de hars blok naar de vorm van een gelijkbenige trapezium met een scheermesje.
  9. Met behulp van een ultramicrotoom en een glas mes, verwijder de lijm en hars aan het oppervlak van het weefsel. Vul de boot van het glas mes met dubbel gedestilleerd water en snij een paar semi-dunne secties (0,5-1 micrometer dik).
  10. Overdracht van de sectie om een ​​SuperFrost dia met een perfecte loop. Droog de onderdelen door het plaatsen van de dia op een verwarmingsplaat bij 80 ° C gedurende 1 minuut. Dek af met een paar druppels van 0,1% toluïdineblauw vlek (2 g natriumboraat en 0,2 g toluïdineblauw in 200 ml dubbel gedestilleerd water) gedurende 1 minuut. Spoel de overtollige vlek met tweemaal gedestilleerd water. Onderzoek van de secties met een lichtmicroscoop zal toelaten om het gekleurde weefsel te onderscheiden van de hars (figuur 2).
  11. Hervatten snijden tot aan de grens tussen weefsel en hars bereikt het midden van de secties. Merk op dat de volgende procedure opleiding vereist. Vervang het glas mes met een diamanten mes en vul de boot met tweemaal gedestilleerd water. Gesneden zilver naar zilver-goud ultradunne secties (60-80 nm dik) en zorgvuldig te verzamelen over kopergaas roosters met fijne omgekeerde pincet. Droog de roosters op een papieren filter.
  12. Om het contrast te verbeteren, kan ultradunne secties worden gekleurd met lood citraat (0,03 g lood citraat en 0,1 mL 10N natriumhydroxide in 10 ml dubbel gedestilleerd water 1). Met behulp van fijne omgekeerde pincet, overdracht een rooster tot een daling van lood citraat gedurende 2 minuten. Verwijder het rooster en delicaat spoelen in drie opeenvolgende baden van dubbel gedestilleerd water. Ten slotte, droog de roosters op een filtreerpapier en bewaar ze in een raster doos tot elektronen microscopisch onderzoek (figuren 3-6).

4. Representatieve resultaten

figure-protocol-1
Figuur 1. Iba1-gekleurde sectie aan het licht microscopisch niveau. De cellulaire distributie van Iba1 is beperkt tot microglia, die de specificiteit van de immunokleuring shows. Schaalbalk = 100 micrometer.

figure-protocol-2
Figuur 2. Toluidine blauw-gekleurde semi-dunne gedeelte aan het licht microscopisch niveau. Let op de grens tussen weefsel en hars, waar de immunokleuring zullen de meeste intense verschijnen op de elektronenmicroscoop.

figure-protocol-3
Figuur 3. Ultradunne sectie toont Iba1-immunopositive microgliale perikaryon en processen op het elektron microscopisch niveau. Iba1-positieve structurele elementen zijn te herkennen aan hun immunoperoxidase-DAB electron-dense neerslag. Schaalbalk = 2 micrometer.

figure-protocol-4
Figuur 4. Ultradunne sectie tonen Iba1-immunopositive microgliale processen van verschillende maten en vormen op het elektron microscopisch niveau. Schaalbalk = 2 micrometer.

e 5 "/>
Figuur 5. Ultradunne sectie toont bij hogere vergroting een Iba1-positieve microgliale proces van figuur 4, zodat de identificatie van de intracellulaire organellen. Schaal bar = 1 micrometer.

figure-protocol-5
Figuur 6. Ultradunne sectie onthullende bij hogere vergroting van de ultrastructurele relaties tussen een Iba1-positieve microgliale proces en nabijgelegen elementen van neuropil waaronder synapsen. Schaalbalk = 1 uM.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier hebben we beschreven een protocol voor de voorbereiding van de hersenen van muizen weefsel voor immunoelectron microscopie, dat een uitstekend compromis tussen optimale ultrastructurele behoud en immunocytochemische detectie, wanneer de procedures zorgvuldig worden uitgevoerd biedt.

In combinatie met TEM, deze methode maakt het mogelijk om onderscheid te maken cellulaire elementen met weinig onderscheidende kenmerken en identificatie criteria. Met name de immunoperoxidase-DAB kleuring v...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Geen belangenconflicten verklaard.

Dankbetuigingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij danken Shao-Ming Lu en Harris A. Gelbard voor het gebruik van een peristaltische pomp en vibratome, evenals Karen L. Bentley en Gayle Schneider op de Electron Microscope Onderzoek Core Facility van de Universiteit van Rochester Medical Center voor technische ondersteuning. Dit werk werd gefinancierd door subsidies van het NIH (EY019277), Whitehall Foundation, Burroughs Wellcome Fund, en de Alfred P. Sloan Foundation om AKM. M.-È.T. wordt gefinancierd door een Fonds de la recherche en sante du Quebec (FRSQ) post-doctorale opleiding award.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Natriumpentobarbital (Nembutal)OVATION Pharmaceuticals
Filterpapier 315 24 cmVWR international28331-081
*Acrolein purum (≥95%)Sigma-Aldrich01680
Natriumborohydride (≥98%)Sigma-Aldrich452173
*Gegranuleerd paraformaldehyde (PFA) (95%)Sigma-Aldrich441244
Normaal geitenserumJackson ImmunoResearch005-000-121
Konijn anti-Iba1 primair antilichaamWako Pure Chemical Industries, Ltd.019-19741Bewaard bij -20°C, 1:1 in glycerol
Biotine-SP-geconjugeerd AffiniPure F(ab’)2 fragment geit anti-konijn IgG, Fc-fragment specifiekJackson ImmunoResearch111-066-046Bewaard bij -20°C, 1:1 in glycerol
Peroxidase-geconjugeerde streptavidineJackson ImmunoResearch016-030-084Bewaard bij -20°C, 1:1 in glycerol
*Osmiumtetroxide 4% oplossingElectron Microscopy Sciences19150Lichtgevoelig
Propyleenoxide (≥99%)Sigma-Aldrich82325
Polypropyleen wegwerpbekers (50 mL)Fisher Scientific01-291-10
Aluminium weegschaaltjes (70 mm)Fisher ScientificNC9261784
Durcupan epoxyharsElectron Microscopy Sciences14040
InbedmalElectron Microscopy Sciences70907
DPX monteermiddel voor histologieSigma-Aldrich44581
Gelatine-gecoate objectglazenVWR international100241-864
ACLAR inbedfilms (7,8 mm)Electron Microscopy Sciences50425
CapsulemalElectron Microscopy Sciences70150
Hoogwaardige secondelijmCorporate ExpressLOC30379
Perfect loop voor ultradunne sectiesElectron Microscopy Sciences70944
Superfrost objectglazenFisher Scientific22-178-277
Diamanten mes ultra 45° (2,5-3,5 mm)Diatome
Gelatine van koudwatervis-huid (~45%)Sigma-AldrichG7765

*Men dient altijd onder een zuurkast te werken en nitrilhandschoenen te dragen bij het hanteren van acroleïne, paraformaldehyde en osmium, en het afval hiervan dient correct te worden afgevoerd.

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Venable, J. H., Coggeshall, R. A simplified lead citrate stain for use in electron microscopy. J Cell Biol. 25, 407-407 (1965).
  2. Riad, M. Somatodendritic localization of 5-HT1A and preterminal axonal localization of 5-HT1B serotonin receptors in adult rat brain. J Comp Neurol. 417 (2), 181-181 (2000).
  3. Tremblay, M. E. Localization of EphA4 in axon terminals and dendritic spines of adult rat hippocampus. J Comp Neurol. 501 (5), 691-691 (2007).
  4. Tremblay, M. E. Developmental course of EphA4 cellular and subcellular localization in the postnatal rat hippocampus. J Comp Neurol. 512 (6), 798-798 (2009).
  5. Bouvier, D. Pre-synaptic and post-synaptic localization of EphA4 and EphB2 in adult mouse forebrain. J Neurochem. 106 (2), 682-682 (2008).
  6. Bouvier, D. EphA4 is localized in clathrin-coated and synaptic vesicles in adult mouse brain. J Neurochem. , (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Transmissie elektronenmicroscopieimmunoperoxidase DAB kleuringultradunne doorsnedenharsinbeddingosmiumtetroxideIba1 markermicrogliatraktencentraal zenuwstelsel

Gerelateerde artikelen