Deze studie presenteert de toepassing van levende pancreasweefselplakken op de studie van eilandjesfysiologie en eiland-immuuncelinteracties.
Method Article
Deze studie presenteert de toepassing van levende pancreasweefselplakken op de studie van eilandjesfysiologie en eiland-immuuncelinteracties.
Levende pancreasweefselplakken maken de studie van eilandjesfysiologie en -functie mogelijk in de context van een intacte micro-omgeving van eilandjes. Plakjes worden bereid uit levend menselijk en muis pancreasweefsel ingebed in agarose en gesneden met behulp van een vibratome. Deze methode zorgt ervoor dat het weefsel levensvatbaarheid en functie behoudt, naast het behoud van onderliggende pathologieën zoals type 1 (T1D) en type 2 diabetes (T2D). De slice-methode maakt nieuwe richtingen mogelijk in de studie van de pancreas door het onderhoud van de complexe structuren en verschillende intercellulaire interacties die de endocriene en exocriene weefsels van de pancreas omvatten. Dit protocol demonstreert hoe kleuring en time-lapse microscopie van levende endogene immuuncellen in pancreasplakken kunnen worden uitgevoerd, samen met beoordelingen van de eilandjesfysiologie. Verder kan deze benadering worden verfijnd om immuuncelpopulaties te onderscheiden die specifiek zijn voor eilandcelantigenen met behulp van belangrijke histocompatibiliteit complex-multimeerreagentia.
Betrokkenheid van de alvleesklier is pathognomonisch voor ziekten zoals pancreatitis, T1D en T2D1,2,3. De studie van de functie in geïsoleerde eilandjes omvat meestal het verwijderen van de eilandjes uit hun omgeving4. De methode voor het snijden van levend pancreasweefsel is ontwikkeld om de studie van pancreasweefsel mogelijk te maken met behoud van intacte micro-omgevingen van eilandjes en het vermijden van het gebruik van stressvolle isolatieprocedures voor eilandjes5,6,7. Pancreasweefselplakken van menselijk donorweefsel zijn met succes gebruikt om T1D te bestuderen en hebben processen van bètacelverlies en disfunctie aangetoond naast immuuncelinfiltratie8,9,10,11,12,13. De methode voor het snijden van levend pancreasweefsel kan worden toegepast op zowel muis- als menselijk pancreasweefsel5,6,8. Menselijke pancreasweefselplakken uit orgaandonorweefsels worden verkregen door een samenwerking met het Network for Pancreatic Organ Donors with Diabetes (nPOD). Muissegmenten kunnen worden gegenereerd uit verschillende muizenstammen.
Dit protocol zal zich richten op niet-obese diabetische recombinatie activerende gen-1-null (NOD. Rag1-/-) en T-celreceptor transgeen (AI4) (NOD. Vod1-/-. AI4 α/β) muisstammen. KNIKKEN. Rag1-/- muizen zijn niet in staat om T- en B-cellen te ontwikkelen als gevolg van een verstoring in het recombinatie-activerende gen 1 (Rag1)14. KNIKKEN. Vod1-/-. AI4 α/β muizen worden gebruikt als model voor versnelde diabetes type 1 omdat ze een enkele T-celkloon produceren die zich richt op een epitoop van insuline, wat resulteert in consistente eilandjesinfiltratie en snelle ziekteontwikkeling15. Het protocol dat hier wordt getoond, beschrijft procedures voor functionele en immunologische studies met behulp van levende menselijke en muis pancreasplakken door de toepassing van confocale microscopiebenaderingen. De hierin beschreven technieken omvatten levensvatbaarheidsbeoordelingen, eilandjesidentificatie en -locatie, cytosolische Ca2 + -opnames, evenals kleuring en identificatie van immuuncelpopulaties.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
OPMERKINGEN: Alle experimentele protocollen met muizen werden goedgekeurd door de University of Florida Animal Care and Use Committee (201808642). Menselijke pancreassecties van weefseldonoren van beide geslachten werden verkregen via de Weefselbank Netwerk voor Pancreasorgaandonoren met Diabetes (nPOD), Universiteit van Florida. Menselijke pancreata werden geoogst van cadaverische orgaandonoren door gecertificeerde orgaanverwervingsorganisaties die samenwerken met nPOD in overeenstemming met de wet- en regelgeving inzake orgaandonatie en geclassificeerd als "Niet-menselijke proefpersonen" door de University of Florida Institutional Review Board (IRB) (IRB nr. 392-2008), waarbij wordt afgezien van de noodzaak van toestemming. nPOD-weefsels die specifiek voor dit project werden gebruikt, werden goedgekeurd als niet-menselijk door de IRB van de Universiteit van Florida (IRB20140093). De doelstellingen van secties 1-3 van dit protocol zijn om uit te leggen hoe een muis met succes kan worden ontleed, de pancreas kan worden voorbereid en verwerkt en levende pancreasweefselplakken kunnen worden gegenereerd. Oplossingen moeten van tevoren worden bereid en de recepten zijn te vinden in aanvullende tabel 1. Tijd is de meest kritische factor tijdens deze protocolstappen. Zodra de muis is opgeofferd, zal de levensvatbaarheid van het weefsel beginnen af te nemen. Alle drie de onderdelen van dit protocol moeten zo snel mogelijk worden voltooid totdat alle benodigde segmenten zijn gegenereerd.
1. Voorbereiding voor het genereren van alvleesklierplakken van muizen
2. Muizen alvleesklier excisie en weefselverwerking
OPMERKING: Het protocol voor het uitzrijgen van de alvleesklier, het verwerken van het weefsel en het genereren van plakjes is gewijzigd van Marciniak et al5. Om de levensvatbaarheid van het weefsel te garanderen, minimaliseert u de hoeveelheid tijd tussen het verwijderen van de alvleesklier en het genereren van plakjes. Alle benodigde apparatuur moet van tevoren worden voorbereid en zodanig worden georiënteerd dat een snelle voortgang door de onderstaande stappen mogelijk is. Galweg canulatie en injectie, evenals pancreasexcisie kunnen het beste worden uitgevoerd onder een stereoscoop.
3. Muis pancreas plakjes generatie
4. Plakvoorbereiding voor kleuringsprocedures
5. Dithizone kleuring
OPMERKING: Hoewel dithizon kan worden gebruikt om de eilandjes rood te kleuren, zal het de plak doden omdat het cytotoxisch is gebleken voor eilandjes17.
6. Levensvatbaarheid kleuring
OPMERKING: In dit gedeelte van het protocol wordt beschreven hoe de levensvatbaarheid van de plakjes kan worden beoordeeld met behulp van calceïne-AM en blauw-fluorescerend SYTOX Blue (zie de tabel met materialen). Calcein-AM moet worden gebruikt in een concentratie van 4 μM en SYTOX Blue bij 1 μM.
7. Slice Ca2+ indicatorkleuring
OPMERKING: In dit gedeelte van het protocol wordt beschreven hoe u plakjes voor Ca2+ -opnamen kunt kleuren met Oregon Green 488 BAPTA-1, AM en SYTOX Blue in muissegmenten (zie de tabel met materialen). De Oregon Green 488 BAPTA-1, AM moet worden gebruikt in een concentratie van 5,6 μM en de SYTOX Blue in 1 μM. In menselijke plakjes moet Fluo-4-AM worden gebruikt in een concentratie van 6,4 μM.
8. Mouse slice Ca2+ opnames
OPMERKINGEN: In de volgende sectie wordt beschreven hoe u Ca2+ opnames uitvoert op pancreasweefselplakken van muizen met behulp van de Oregon Green 488 BAPTA-1, AM en SYTOX Blue. Beeldvorming werd uitgevoerd op een confocale laserscanmicroscoop (zie de Tabel met materialen voor details). De gebruikte lasers waren 405 nm voor de SYTOX Blue, 488 nm voor de Oregon Green 488 BAPTA-1, AM en 638 nm voor reflectie. Een HyD detector werd gebruikt voor de Oregon Green 488 BAPTA-1, AM. Fotomultiplicatorbuis (PMT) detectoren werden gebruikt voor reflectie en de SYTOX Blue. Het Ca2+ beeldvormingsprotocol is hetzelfde voor menselijke pancreasweefselplakken, behalve dat Fluo-4-AM als indicator werd gebruikt. Laservermogensniveaus, versterking en pinhole-grootte moeten worden aangepast op basis van het monster en het afgebeelde eilandje. Doorgaans zijn een pinhole van 1,5 luchtige units en een laservermogen van 1% goede uitgangspunten.
9. Kleuring van muis T-cellen in levende pancreasplakken
OPMERKING: In dit gedeelte van het protocol wordt beschreven hoe u immuuncellen in muisschijfjes kunt kleuren. De gebruikte muizenstam is de NOD. Vod1-/-. AI4 α/β omdat dit model consequent ziekte ontwikkelt met significante insulitis. De CD8+ T-cellen in deze muis richten zich allemaal op een epitoop van insuline, waardoor het gebruik van een phycoerythrin (PE)-gelabeld insuline-Db-tetrameer15 mogelijk is. Het CD8-antilichaam moet worden gebruikt in een concentratie van 1:20 en het insulinetetrameer in 1:50.
10. Registratie van immuuncellen van muizen
OPMERKING: In de volgende sectie wordt beschreven hoe u immuuncelopnamen uitvoert op pancreasweefselplakken van muizen met behulp van CD8-antilichaam, PE-insulinetetrameer en SYTOX Blue. De beeldvormingsopstelling is zoals beschreven in rubriek 8. Er werden opnames gemaakt met een resolutie van 800 × 800 pixels. De gebruikte lasers waren 405 nm voor de SYTOX Blue, 488 nm voor het insulinetetrameer en 638 nm voor CD8-antilichaam en reflectie. HyD-detectoren werden gebruikt voor CD8-antilichaam en PE-insulinetetrameer. PMT-detectoren werden gebruikt voor reflectie en de SYTOX Blue. Het immuuncelbeeldvormingsprotocol is hetzelfde voor menselijke pancreasweefselplakken, behalve voor het gebruik van verschillende antilichamen en antigeencomplexeerde HLA-multimeren voor menselijk weefsel. Voor zowel insulinetetrameerkleuring in muizenweefsel als HLA-multimeerkleuring in menselijk weefsel moet een co-kleuring van immuuncellen worden gebruikt om de aanwezigheid van de specifieke antigeen-reactieve T-cellen te verifiëren. Hier werd een anti-CD8 antilichaam gebruikt. Antilichamen, zoals anti-CD3 of anti-CD4, kunnen ook worden gebruikt, afhankelijk van de doelcelpopulatie.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Dit protocol levert levende pancreasweefselplakken op die geschikt zijn voor zowel functionaliteitsstudies als immuuncelopnamen. Het uiterlijk van de segmenten in zowel helder als ondergereflecteerd licht is weergegeven in figuur 1A,B. Zoals besproken, kunnen eilandjes worden gevonden in plakjes met gereflecteerd licht vanwege hun verhoogde granulariteit die optreedt vanwege hun insulinegehalte (figuur 1C) en worden ze duidelijk waargenomen in v...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Het doel van dit protocol is om het genereren van pancreasplakken en de procedures die nodig zijn om de plakjes te gebruiken in functionele en immunologische studies te verklaren. Er zijn veel voordelen aan het gebruik van levende pancreasplakken. Er zijn echter verschillende kritieke stappen die essentieel zijn voor het weefsel om levensvatbaar en nuttig te blijven tijdens de beschreven experimentprotocollen. Het is noodzakelijk om snel te werken. De tijdsduur tussen het injecteren van de alvleesklier en het genereren v...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs verklaren geen tegenstrijdige belangen te hebben.
Dit werk werd gefinancierd door NIH-subsidies R01 DK123292, T32 DK108736, UC4 DK104194, UG3 DK122638 en P01 AI042288. Dit onderzoek is uitgevoerd met steun van het Netwerk voor Pancreas orgaandonoren met Diabetes (nPOD; RRID:SCR_014641), een gezamenlijk type 1 diabetes onderzoeksproject gesponsord door JDRF (nPOD: 5-SRA-2018-557-Q-R), en The Leona M. & Harry B. Helmsley Charitable Trust (Grant #2018PG-T1D053). De inhoud en meningen die worden geuit, zijn de verantwoordelijkheid van de auteurs en weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs de officiële mening van nPOD. Organ Procurement Organizations (OPO) die samenwerken met nPOD om onderzoeksbronnen te bieden, worden vermeld op http://www.jdrfnpod.org/for-partners/npod-partners/. Dank aan Dr. Kevin Otto, Universiteit van Florida, voor het leveren van de vibratie die wordt gebruikt om muisplakken te genereren.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| #3 Style Scalpel Handle | Fisherbrand | 12-000-163 | |
| 1 M HEPES | Fisher Scientific | BP299-100 | HEPES Buffer, 1M Solution |
| 10 cm Untreated Culture Dish | Corning | 430591 | |
| 10 mL Luer-Lok Syringe | BD | 301029 | BD Syringe with Luer-Lok Tips |
| 27 G Needle | BD | BD 305109 | BD General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles |
| 35 mm coverglass-bottom Petri dish | Ibidi | 81156 | µ-Dish 35 mm, high |
| 50 mL syringe | BD | 309653 | |
| 8-well chambered coverglass | Ibidi | 80826 | µ-Slide 8 Well |
| APC anti-mouse CD8a antibody | Biolegend | 100712 | |
| BSA | Fisher Scientific | 199898 | |
| Calcium chloride | Sigma | C5670 | CaCl2 |
| Calcium chloride dihydrate | Sigma | C7902 | CaCl2 (dihydrate) |
| Compact Digital Rocker | Thermo Fisher Scientific | 88880020 | |
| Confocal laser-scanning microscope | Leica | SP8 | Pinhole = 1.5-2 airy units; acquired with 10x/0.40 numerical aperture HC PL APO CS2 dry and 20x/0.75 numerical aperture HC PL APO CS2 dry objectives at 512 × 512 pixel resolution |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G7021 | C6H12O6 |
| ddiH2O | |||
| Dithizone | Sigma-Aldrich | D5130-10G | |
| DMSO | Invitrogen | D12345 | Dimethyl sulfoxide |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2805 | |
| Falcon 35 mm tissue culture dish | Corning | 353001 | Falcon Easy-Grip Tissue Culture Dishes |
| FBS | Gibco | 10082147 | |
| Feather No. 10 Surgical Blade | Electron Microscopy Sciences | 7204410 | |
| fluo-4-AM | Invitrogen | F14201 | cell-permeable Ca2+ indicator |
| Gel Control Super Glue | Loctite | 45198 | |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11049-10 | |
| Hardened Fine Scissors | Fine Science Tools | 14090-09 | |
| HBSS | Gibco | 14025092 | Hanks Balanced Salt Solution |
| HEPES | Sigma | H4034 | C8H18N2O4S |
| Ice bucket | Fisherbrand | 03-395-150 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | NDC 14043-704-05 | |
| Johns Hopkins Bulldog Clamp | Roboz Surgical Store | RS-7440 | Straight; 500-900 Grams Pressure; 1.5" Length |
| Kimwipes | Kimberly-Clark Professional | 34705 | Kimtech Science™ Kimwipes™ Delicate Task Wipers, 2-Ply |
| LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit | Invitrogen | L3224 | This kit contains the calcein-AM live cell dye. |
| Low glucose DMEM | Corning | 10-014-CV | |
| Magnesium chloride hexahydrate | Sigma | M9272 | MgCl2 (hexahydrate) |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Sigma | M2773 | MgSO4 (heptahydrate) |
| Magnetic Heated Platform | Warner Instruments | PM-1 | Platform for imaging chamber for dynamic stimulation recordings |
| Microwave | GE | JES1460DSWW | |
| Nalgene Syringe Filter | Thermo Fisher Scientific | 726-2520 | |
| No.4 Paintbrush | Michaels | 10269140 | |
| Open Diamond Bath Imaging Chamber | Warner Instruments | RC-26 | Imaging chamber for dynamic stimulation recordings |
| Oregon Green 488 BAPTA-1-AM | Invitrogen | O6807 | cell-permeable Ca2+ indicator |
| Overnight imaging chamber | Okolab | H201-LG | |
| PBS | Thermo Fisher Scientific | 20012050 | To make agarose for slice generation |
| PE-labeled insulin tetramer | Emory Tetramer Research Core | sequence YAIENYLEL | |
| Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140122 | |
| Potassium chloride | Sigma | P5405 | KCl |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma | P5655 | KH2PO4 |
| Razor Blades | Electron Microscopy Sciences | 71998 | For Vibratome; Double Edge Stainless Steel, uncoated |
| RPMI 1640 | Gibco | 11875093 | |
| SeaPlaque low melting-point agarose | Lonza | 50101 | To make agarose for slice generation |
| Slice anchor | Warner Instruments | 64-1421 | |
| Slice anchor (dynamic imaging) | Warner Instruments | 640253 | Slice anchor for dynamic imaging chamber |
| Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | NaHCO3 |
| Sodium chloride | Sigma | S5886 | NaCl |
| Sodium phosphate monohydrate | Sigma | S9638 | NaH2PO4 (monohydrate) |
| Soybean Trypsin Inhibitor | Sigma | T6522-1G | Trypsin inhibitor from Glycine max (soybean) |
| Stage Adapter | Warner Instruments | SA-20MW-AL | To fit imaging chamber for dynamic stimulation recordings on the microscope stage |
| Stage-top incubator | Okolab | H201 | |
| Stereoscope | Leica | IC90 E MSV266 | |
| SYTOX Blue Dead Cell Stain | Invitrogen | S34857 | blue-fluorescent nucleic acid stain |
| Transfer Pipet | Falcon | 357575 | Falcon™ Plastic Disposable Transfer Pipets |
| Valve Control System | Warner Instruments | VCS-8 | System for dynamic stimulation recordings |
| Vibratome VT1000 S | Leica | VT1000 S | |
| Water bath |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission