Ten film opisuje preparację, przetwarzanie tkanek, cięcie i fluorescencyjne znakowanie TUNEL mięśni szkieletowych myszy. Opisano w nim również metodę półautomatycznej analizy etykietowania TUNEL.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten film opisuje preparację, przetwarzanie tkanek, cięcie i fluorescencyjne znakowanie TUNEL mięśni szkieletowych myszy. Opisano w nim również metodę półautomatycznej analizy etykietowania TUNEL.
Końcowe znakowanie końca deoksynukleotydylotransferazy (TdT) deoksyurydynotrifosforanu (dUTP) (TUNEL) to metoda użycia enzymu TdT do kowalencyjnego dołączania oznakowanej formy dUTP do 3' końców dwu- i jednoniciowych pęknięć DNA w komórkach. Jest to niezawodna i użyteczna metoda wykrywania uszkodzeń DNA i śmierci komórek in situ. Ten film opisuje preparację, przetwarzanie tkanek, cięcie i fluorescencyjne znakowanie TUNEL mięśni szkieletowych myszy. Opisano w nim również metodę półautomatycznego oznaczania ilościowego sygnału TUNEL. Wrodzone normalne cechy tkanek i warunki przetwarzania tkanek wpływają na zdolność enzymu TdT do skutecznego znakowania DNA. Przetwarzanie tkanek może również dodać niepożądaną autofluorescencję, która będzie zakłócać wykrywanie sygnału TUNEL. Dlatego ważne jest, aby empirycznie określić metody przetwarzania tkanek i znakowania TUNEL, które zapewnią optymalny stosunek sygnału do szumu do późniejszej oceny ilościowej. Opisany tutaj test oparty na fluorescencji umożliwia wykluczenie sygnału autofluorescencyjnego przez odejmowanie kanałów cyfrowych. Test TUNEL, stosowany z odpowiednimi technikami przetwarzania tkanek i kontrolami, jest stosunkowo szybką, powtarzalną, ilościową metodą wykrywania apoptozy w tkankach. Może być stosowany do potwierdzania uszkodzeń DNA i apoptozy jako mechanizmów patologicznych, do identyfikacji dotkniętych typów komórek oraz do oceny skuteczności leczenia in vivo.
Końcowe znakowanie końca deoksynukleotydylu (TdT) dUTP (TUNEL) to proces polegający na użyciu enzymu TdT do przyłączania dUTP do 3' końców dwu- i jednoniciowych pęknięć DNA12,23. Metoda TUNEL do wykrywania apoptozy i uszkodzeń DNA została po raz pierwszy opisana ponad 20 lat temu przez Gavrieli i wsp.1,12,24. Od tego czasu został oceniony i zoptymalizowany w różnych preparatach tkankowych7,23,27,40. TUNEL został wykorzystany do badania indukowanej niedokrwieniem śmierci komórek neuronów6,14,29 i kardiomiocytów43,44, ekscytotoksycznej śmierci komórek neuronalnych30,31 oraz jako biomarker w leczeniu zapalenia stawów39. Jest również stosowany jako czynnik prognostyczny i marker komórek nowotworowych w różnych nowotworach u ludzi2,3,15,32,37,38,42.
Istnieją alternatywne metody wykrywania uszkodzeń DNA i śmierci komórek, ale mają one techniczne wyzwania i zastrzeżenia. Southern blot może być stosowany do ilościowego określania uszkodzeń DNA w całych tkankach lizatów7,9-11, ale ta metoda nie zapewnia rozdzielczości na poziomie komórkowym i jest trudna do ilościowego określenia. Test kometarny jest alternatywną metodą opartą na komórkach, która wymaga ekstrakcji zachowanych jąder z komórek4,20,28,36. Chociaż test kometarny działa dobrze na hodowanych izolowanych komórkach, znacznie trudniej jest przygotować nienaruszone jądra z tkanki mięśni szkieletowych8,21. Podobnie jak w przypadku Southern blot, test komety nie dostarcza informacji specyficznych dla typu komórki z homogenatu całej tkanki mięśniowej. Inną alternatywą dla metody TUNEL jest immunohistochemia z wykorzystaniem przeciwciał przeciwko jednoniciowemu DNA25,33,41 lub przeciwko białkom uczestniczącym w odpowiedzi na uszkodzenie DNA i szlakach śmierci komórki (np. p53, H2AX i kaspazy)13,17,22,40. Takie metody oparte na przeciwciałach wymagają dokładnej charakterystyki przeciwciał i doskonałej swoistości przeciwciał, aby uzyskać wysoki stosunek sygnału do tła. Nawet jeśli istnieją specyficzne przeciwciała, mogą one wymagać denaturacji białka docelowego poprzez procedury pobierania antygenu34,35. Jak omówimy tutaj, pobieranie antygenu w tkance mięśniowej powoduje niedopuszczalnie wysoką autofluorescencję. W przeciwieństwie do metod alternatywnych, TUNEL osiąga wykrywanie uszkodzeń DNA z wysokim sygnałem i niskim tłem, doskonałą specyficznością, którą można testować za pomocą prostych kontroli pozytywnych i negatywnych, dobrą penetracją tkanek, która nie wymaga pobierania antygenu, oraz rozdzielczością na poziomie komórkowym. Ponadto metoda TUNEL trwa około 4 godzin, podczas gdy metody alternatywne zazwyczaj wymagają inkubacji przez noc.
Badamy śmierć komórek mięśni szkieletowych w mysim modelu rdzeniowego zaniku mięśni (SMA)10, który został wygenerowany przez Hsieh-Li i współpracowników16. Aby określić ilościowo komórki apoptotyczne w mięśniach, opracowaliśmy metodę przygotowania, barwienia i oznaczania ilościowego tkanek, która działa solidnie w różnych grupach mięśni szkieletowych w różnych punktach rozwojowych u myszy. Korzystamy z dostępnego na rynku zestawu do etykietowania TUNEL oraz dostępnego na rynku oprogramowania do analizy obrazu. Z powodzeniem zastosowaliśmy również test TUNEL w połączeniu z barwieniem immunofluorescencyjnym w rdzeniu kręgowym10.
Opisane tutaj metody są przydatne dla badaczy, którzy chcą ocenić patologię tkanek, mechanizmy choroby, mechanizmy starzenia się oraz rozwojową (przed- i pourodzeniową) śmierć komórek w mięśniach szkieletowych. Technika TUNEL jest szczególnie przydatna w badaniach nad uszkodzeniem i naprawą DNA oraz śmiercią komórki w systemach modelowych, w których dotyczy to tylko podzbioru komórek i konieczna jest rozdzielczość na poziomie komórkowym.
Ten film opisuje sekcję, przetwarzanie tkanek, cięcie i fluorescencyjne znakowanie TUNEL mięśni szkieletowych myszy. Opisano w nim również metodę półautomatycznego oznaczania ilościowego sygnału TUNEL.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie procedury na zwierzętach opisane w tym protokole zostały przeprowadzone zgodnie z zaleceniami zawartymi w Przewodniku dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych National Institutes of Health26. Protokół (MO13M391) został zatwierdzony przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
1. Ofiara, sekcja i fiksacja noworodków myszy
2. Osadzanie tkanek
3. Kriosekcja osadzonych kończyn
4. Test TUNEL na odcinkach kończyn tylnych przy użyciu dostępnego na rynku zestawu (wszystkie kroki w temperaturze pokojowej, chyba że zaznaczono inaczej)
5. Akwizycja obrazu cyfrowego
6. Analiza obrazu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W przypadku poprawnego barwienia sygnał TUNEL-dodatni powinien być wystarczająco jasny, aby można było go oddzielić od autofluorescencji poprzez ustawienie progów intensywności. Obiekty TUNEL-dodatnie przy małym powiększeniu mogą wyglądać jak jasne, nieregularne fragmenty w mięśniach szkieletowych (Rysunek 1A). Jednak przy większym powiększeniu, w przypadku gdy mechanizmem śmierci komórkowej jest apoptoza, powinny być widoczne niektóre obiekty TUNEL-dodatnie o klasycznej morfologii apoptotycznej (
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisano metodę wykrywania i ilościowej analizy apoptozy związanej z uszkodzeniem DNA w mięśniach szkieletowych myszy. Procedura obejmuje pobranie tkanek, barwienie TUNEL, cyfrową akwizycję obrazu i analizę obrazu. Potrzebne są zwykłe materiały i narzędzia histologiczne, a także specjalny komercyjny zestaw TUNEL. Niezbędnymi elementami wyposażenia są kriostat, mikroskop epifluorescencyjny z funkcją cyfrowego obrazowania oraz system komputerowy do analizy obrazu.
Eksperymentator powinien zdawać ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez grant NIH-NINDS RO1-NS065895 oraz grant NIH-NINDS 5-F31-NS076250-02.
Dziękujemy JHU SOM Microscope Facility za korzystanie z kriostatu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 4% paraformaldehyd w roztworze soli fizjologicznej buforowanej fosforanami | Mikroskopia elektronowa Nauki | 19202 | Do opisanych tutaj procedur 4% roztwór przygotowano świeżo z proszku. Można stosować paraformaldehyd od dowolnego dostawcy. Przygotowany roztwór formaldehydu należy przechowywać w temperaturze 4 & deg; C i nie należy go stosować po upływie terminu ważności (do kilku miesięcy). Paraformaldehyd jest czynnikiem rakotwórczym i toksyną powodowaną przez drogi oddechowe i kontakt ze skórą. Należy przestrzegać środków ostrożności określonych w karcie charakterystyki podczas obchodzenia się z paraformaldehydem. |
| Sacharoza | Sigma | S0389 | Służy do krioochrony tkanek przed zamrożeniem. Można użyć sacharozy od dowolnego dostawcy. |
| Związek O.C.T. | Tissue-Tek | 4583 | Podłoże do zatapiania do kriosekcji. |
| Kriostat | Leica | CM 3050S | Do opisywanych tutaj preparatów użyto kriostatu Leica CM3050S. dowolny kriostat zdolny do cięcia 10 μ Można stosować przekroje m. |
| Można stosować szkiełka szklane, 25 x 75 x 1 mm | Fisher | 12-552-3 | Można stosować prowadnice od dowolnego dostawcy. |
| Żelatyna | Sigma | G-9391 | Żelatyna służy do wspomagania przylegania przekroju tkanki do szkiełek podstawowych. Aby pokryć szkiełka żelatyną, rozpuść 2,75 g żelatyny i 0,275 g ałunu chromowego w 500 ml wody destylowanej, podgrzanej do temperatury 60 °; C, zanurz szkiełka na kilka sekund i pozostaw do wyschnięcia. Można użyć żelatyny od dowolnego dostawcy. Alternatywnie można zakupić szkiełka z żelatyną. |
| Dwunastowodny siarczan potasu chromu(III) (ałun chromowy) | Ałun chromowy | 243361 | chromowy dodaje się do roztworu żelatyny w celu zwiększenia przyczepności tkanek na szkiełkach podstawowych. Jest to potencjalny czynnik rakotwórczy i toksyna powodowana przez drogi oddechowe i kontakt ze skórą. Należy przestrzegać środków ostrożności określonych w karcie charakterystyki podczas obchodzenia się z ałunem chromowym. |
| Odczynnik do adhezji tkanek Vectabond | Vector Labs | SP-1800 | Opcjonalne podłoże dla lepszej przyczepności tkanek do szkiełek podstawowych; zamiast tego można zastosować szkiełka powlekane żelatyną. |
| Tween20 | Sigma | P9416 | Detergent stosowany do przepuszczalności tkanek. Można użyć Tween20 od dowolnego dostawcy. |
| Triton X100 | Sigma | T8787 | Detergent służący do przepuszczalności tkanek. Można stosować Triton X100 od dowolnego dostawcy. |
| TACS 2 TdT fluoresceina in situ zestaw do wykrywania apoptozy | Trevigen | 4812-30-K | Komercyjny zestaw do znakowania TUNEL na bazie fluorescencji. |
| DNaza/nukleaza | Trevigen | 4812-30-K | (w zestawie) |
| Bufor DNazy/nukleazy | Trevigen | 4812-30-K | (w zestawie) |
| 10x sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS), pH 7,4 | Amresco | 780 | Przygotuj 1x PBS do płukania i rozcieńczania. Można stosować PBS od dowolnego dostawcy. |
| Woda wolna od DNaz | Quality Biologicals | 351-029-131 | Można używać wody od dowolnego dostawcy. |
| Hoechst 33258 | Sigma | 94403 | Barwnik jądrowy. Można użyć dowolnego niebieskiego fluorescencyjnego barwnika jądrowego. Jako barwnik wiążący DNA, Hoechst jest podejrzewany o działanie rakotwórcze i powinien być traktowany przy użyciu sprzętu ochronnego, aby zminimalizować kontakt ze skórą. |
| Parafilm | M multiple | 807 | Można stosować dowolną inną folię hydrofobową lub szkiełko nakrywkowe. Dostępne od wielu dostawców. |
| Mikroskop fluorescencyjny z kamerą cyfrową | -- | -- | Można użyć dowolnego mikroskopu fluorescencyjnego zdolnego do cyfrowego rejestrowania fluorescencji czerwonej, zielonej i niebieskiej w oddzielnych kanałach. |
| Można stosować media przeciwblaknięcia Vectashield | Vector Labs | H-1000 | Antifade od dowolnego dostawcy. |
| szkiełka nakrywkowe szklane o grubości nr 1 | Brain Research Labs | 2222-1 | Można stosować szkiełka nakrywkowe od dowolnego dostawcy. Najmniejszy rozmiar 22 x 22 mm jest wystarczający dla sekcji nóg noworodków myszy. |
| Lakier do paznokci | Ted Pella | 114-8 | Służy do uszczelniania szkiełek nakrywkowych. Można używać lakieru do paznokci od dowolnego dostawcy (w tym stałych sprzedawców). Unikaj używania lakieru do paznokci z kolorem lub dodatkami, które mogą odbijać światło podczas obrazowania fluorescencyjnego. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.