Ten protokół wprowadzający opisuje odczynniki, sprzęt i techniki wymagane do przeprowadzenia immunohistochemicznego barwienia mózgów gryzoni, używając jako przykładu markerów dla mikrogleju i elementów neuronalnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół wprowadzający opisuje odczynniki, sprzęt i techniki wymagane do przeprowadzenia immunohistochemicznego barwienia mózgów gryzoni, używając jako przykładu markerów dla mikrogleju i elementów neuronalnych.
Immunohistochemia jest powszechnie stosowaną techniką wykrywania obecności, lokalizacji i względnej obfitości antygenów in situ. Ten protokół na poziomie wprowadzającym opisuje odczynniki, sprzęt i techniki wymagane do zakończenia immunohistochemicznego barwienia tkanki mózgowej gryzonia, na przykładzie markerów mikrogleju i elementów neuronalnych. W szczególności artykuł ten jest protokołem krok po kroku do fluorescencyjnej wizualizacji mikrogleju i neuronów za pomocą immunohistochemii odpowiednio dla Iba1 i Pan-neuronal. Podwójne znakowanie fluorescencyjne jest szczególnie przydatne do lokalizacji wielu białek w tej samej próbce, dając możliwość dokładnej obserwacji interakcji między typami komórek, receptorami, ligandami i/lub macierzą zewnątrzkomórkową w stosunku do siebie, a także kolokalizacji białek w pojedynczej komórce. W przeciwieństwie do innych technik wizualizacji, intensywność barwienia immunohistochemicznego fluorescencji może zmniejszyć się w ciągu kilku tygodni lub miesięcy po barwieniu, chyba że zostaną podjęte odpowiednie środki ostrożności. Pomimo tego ograniczenia, w wielu zastosowaniach podwójne znakowanie fluorescencyjne jest preferowane w stosunku do alternatyw, takich jak czterochlorowodorek 3,3'-diaminobenzydyny (DAB) lub fosfataza alkaliczna (AP), ponieważ fluorescencja jest bardziej efektywna w czasie i pozwala na bardziej precyzyjne rozróżnienie między dwoma lub więcej markerami. Dyskusja zawiera wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów i porady, które pomogą Ci osiągnąć sukces.
Immunohistochemia jest procesem wykrywania antygenów (t.j. białek) w skrawkach tkanek przy użyciu przeciwciał pierwszorzędowych, które wiążą się specyficznie z badanymi antygenami. Immunohistochemia została zapoczątkowana przez J.R. Marracka w 1934 roku, kiedy stwierdził on, że przeciwciała mogą lokalizować antygeny z dużą specyficznością1. Począwszy od 1942 roku, opublikowano niektóre z pierwszych badań in vitro z wykorzystaniem przeciwciał fluorescencyjnych do wizualizacji immunohistochemicznej2,3, po których opublikowano pierwsze badanie histochemiczne in vivo4. W latach 60. XX wieku, trzy dekady po wprowadzeniu metod immunohistochemicznych, przeciwciała sprzężone z enzymami zaczęto stosować jako odczynniki wtórne. Metody te zostały opracowane jednocześnie i niezależnie we Francji i w USA5,6. Obecnie szeroki wachlarz przeciwciał zapewnia nieograniczone możliwości prowadzenia badań immunohistochemicznych7.
Ogólnym celem niniejszej korespondencji jest przedstawienie krótkiego wprowadzenia do barwienia immunohistochemicznego; nie ma ona na celu bycia kompleksowym i wyczerpującym przeglądem tej techniki. W opisanym protokole zaprezentowano techniki immunohistochemiczne dla dwóch antygenów (markerów mikrogleju i neuronów) do barwienia preparatów mózgu szczura, które zostały poddane perfuzji paraformaldehydem, krioprotekcji sacharozą i kriosekcjonowaniu. Barwienie immunohistochemiczne rozpoczyna się od blokowania nieswoistego wiązania antygenów w celu zmniejszenia tła. Następnie inkubacja z przeciwciałem pierwszorzędowym umożliwia wiązanie ze specyficznym antygenem w tkance. Po zastosowaniu przeciwciała pierwszorzędowego podaje się kolejne przeciwciało, zwane przeciwciałem drugorzędowym, aby połączyć przeciwciało pierwszorzędowe z koniugowanym sygnałem wizualizacji8. Przeciwciało drugorzędowe jest skierowane przeciwko domenie immunoglobulin G (IgG) specyficznej dla gatunku, w którym wytworzono przeciwciało pierwszorzędowe. Przeciwciało drugorzędowe wzmacnia sygnał przeciwciała pierwszorzędowego, ponieważ regiony Fab przeciwciała drugorzędowego wiążą się z wieloma miejscami w domenie IgG przeciwciała pierwszorzędowego. Wizualizację umożliwiają enzymy lub cząsteczki fluorescencyjne skoniugowane z regionami Fc przeciwciała drugorzędowego. Na przykład królicze przeciwciało pierwszorzędowe przeciwko Iba1 jest cząsteczką króliczego IgG specyficzną dla Iba1. Po zastosowaniu osiołkowego przeciwciała przeciwko króliczemu IgG jako przeciwciała drugorzędowego, rozpozna ono i zwiąże się z wieloma regionami króliczego IgG przeciwko Iba1 (patrz Rycina 1). Przeciwciało osiołkowe można wizualizować różnymi metodami. Niniejsza korespondencja koncentruje się na detekcji fluoroforu skoniugowanego z przeciwciałem drugorzędowym, które rozpoznaje przeciwciało pierwszorzędowe, w celu wizualizacji za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. W immunohistochemii fluorescencyjnej do wizualizacji wszystkich jąder komórkowych można zastosować barwnik jądrowy, taki jak Hoechst lub DAPI.

Rysunek 1: Schematyczne przedstawienie technik bezpośredniego i pośredniego znakowania przeciwciałami. Przeciwciała wiążą się z badanym antygenem i mogą być wzmocnione przez przeciwciała wtórne wytworzone przeciwko gatunkowi przeciwciał pierwszorzędowych. Technikę tę można przeprowadzić z wykorzystaniem kompleksu awidyna-biotyna (ABC) w celu amplifikacji i DAB do wizualizacji (A) lub bezpośrednio sprzężonego fluorescencyjnego przeciwciała wtórnego (B). Alternatywnie, przeciwciała pierwszorzędowe mogą być bezpośrednio sprzężone z wieloma różnymi znacznikami, w tym z biotyną lub fluorophorem (C). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Alternatywną metodą wizualizacji barwienia immunohistochemicznego jest zastosowanie tetrachlorowodorku 3,3'-diaminobenzydyny (DAB; patrz Rysunki 1 i 2). Różni się ona od fluorescencji wykorzystaniem biotynilowanego przeciwciała wtórnego lub przeciwciała sprzężonego z peroksydazą chrzanową (HRP), co dostarcza enzymu przekształcającego DAB w osad widoczny w mikroskopii w świetle przechodzącym. W przypadkach, gdy przedmiotem zainteresowania jest pojedynczy antygen lub wymagane jest trwałe barwienie, DAB może być bardziej odpowiedni niż barwienie fluorescencyjne. Jednak barwienie DAB nie nadaje się do różnicowania wielu markerów, zwłaszcza jeśli analizowane są dwa antygeny jądrowe. Informacje na temat materiałów do DAB i modyfikacji protokołu znajdują się w Tabeli 1. Alternatywnie, do wizualizacji przeciwciała wtórnego sprzężonego z fosfatazą alkaliczną (AP) można użyć chlorku nitro błękitu tetrazoliowego/5-bromo-4-chloro-3-indolylofosforanu (NBT/BCIP).

Rycina 2: Reprezentatywne obrazy pojedynczo znakowanych przekrojów tkanki mózgu szczura z zastosowaniem DAB wzmocnionego niklem. Przekroje mózgu szczura znakowane DAB wzmocnionym niklem dla Iba1 (A) oraz Pan-neuronal (B) umożliwiają długotrwałą analizę samych mikroglejów lub neuronów. Pasek skali 20 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Należy wziąć pod uwagę szacowaną obfitość badanego antygenu w analizowanej tkance. Metody pośrednie (opisane powyżej) są przydatne w przypadku celów o niskiej obfitości. Gdy badany antygen występuje w dużej ilości, można zastosować metody bezpośrednie. Metody bezpośrednie wykorzystują przeciwciało pierwszorzędowe, które jest bezpośrednio sprzężone z sygnałem wizualizacyjnym, dzięki czemu nie jest wymagane przeciwciało drugorzędowe. Metoda ta upraszcza proces barwienia, ale eliminuje wzmocnienie sygnału uzyskiwane w metodach pośrednich. Stosowanie bezpośrednio sprzężonego przeciwciała pierwszorzędowego eliminuje również reakcje krzyżowe przeciwciał drugorzędowych podczas podwójnego znakowania.
Niniejszy komunikat szczegółowo opisuje protokół podwójnego znakowania z użyciem Iba1 oraz markera pan-neuronalnego (szczegóły w Tabeli 1). Iba1 barwi mikroglej w wielu stanach aktywacji, w tym rozgałęziony, nadmiernie rozgałęziony, aktywowany, ameboidalny i pręcikowy. Marker pan-neuronalny barwi aksony, dendryty i soma neuronów. Ponieważ Iba1 barwi większość komórek mikrogleju, a marker pan-neuronalny celuje w neurony, ta kombinacja barwień jest użyteczna w uzyskaniu szerokiego zrozumienia interakcji między mikroglejem a neuronami.
Podsumowując, barwienie immunohistochemiczne opiera się na starannym doborze przeciwciał. Wraz ze wzrostem specyfiki pytania badawczego może pojawić się potrzeba zastosowania przeciwciał skierowanych przeciwko innym antygenom. Aby skierować badanie na konkretny stan aktywacji mikrogleju, można zdecydować się na użycie przeciwciał CD45 lub CD68 zamiast Iba1. Ponadto w pracy z myszami pożądane wyniki może zapewnić marker F4/80. Podobnie, elementy neuronalne można specyficznie targetować za pomocą przeciwciał skierowanych przeciwko jądru, synapsie (pre- lub postsynaptycznej), aksonowi oraz stożkowi wzrostu. Dodatkowo istnieją inne markery pozwalające zróżnicować wiek neuronu (Double-cortin, NeuN) oraz regenerację neuronalną (GAP-43).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie procedury zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Instytucjonalnego Komitetu ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Arizony. Listę zalecanych materiałów i sprzętu znajduje się w Tabeli 1.
1. Przygotowanie tkanki
2. Obróbka tkanek
UWAGA: Przykładowy sprzęt i materiały niezbędne do barwienia przedstawiono na Rysunku 3. Dostępne są alternatywy, jednak obrazy te pomogą osobom rozpoczynającym pracę z barwieniem immunohistochemicznym w wizualizacji odpowiednich elementów przed ich zakupem.

Rycina 3: Przykładowe elementy wymagane do barwienia immunohistochemicznego. Czarna skrzynka pokazana na (A) stanowi idealną komorę wilgotnościową do immunofluorescencji, ponieważ preparaty są chronione przed światłem bez konieczności owijania skrzynki folią. Po wykonaniu skrawków preparaty mogą być przechowywane w skrzynce, takiej jak żółta skrzynka pokazana na (B). Szczelne owinięcie skrzynki folią i umieszczenie jej w woreczku strunowym przed włożeniem do zamrażarki pomaga chronić próbki tkanek przed wysuszeniem mrozowym. Przykład preparatów przedstawiono na (C), a różne kuwety do barwienia ukazano na (D) i (E). Szkiełka zakrywkowe mogą różnić się rozmiarem i grubością (F), jednak zakrywki o grubości 1.2 zapewniają dobre wyniki obrazowania w większości mikroskopów pionowych i konfokalnych. Ołówek, taki jak pokazany na (G), może być używany do opisywania preparatów. Należy unikać markerów permanentnych, ponieważ tusz może się rozmazać, co wpływa zarówno na barwienie, jak i na możliwość zidentyfikowania próbki. Mini pisak do cytologii (pap pen), taki jak pokazany na (H), umożliwia narysowanie na preparacie odpychającej obwódki.
3. Obrazowanie barwionej tkanki
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejszy protokół barwienia pozwala na uzyskanie przekrojów tkanki mózgu szczura, w których mikroglej jest znakowany fluorescencyjnie w kanale 594 (czerwony), a neurony w kanale 488 (zielony; patrz Rycina 4). W przypadku zastosowania barwienia jąder komórkowych, będzie ono widoczne w kanale 405 (niebieski). Obrazy można rejestrować w różnych kanałach, a następnie nakładać je na siebie w celu bezpośredniego porównania trzech kanałów lub dowolnych dwóch z nich. Wiele pakietów oprogramowania do akwizycji c...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ogólnym celem niniejszej publikacji było zapoznanie czytelnika z procedurami immunohistochemicznymi. W tym celu wykorzystano przykład podwójnego znakowania antygenami Iba1 oraz pan-neuronalnymi w celu obserwacji mikrogleju i neuronów w preparatach mózgu szczura, które zostały perfundowane paraformaldehydem, krioprotektowane sacharozą i poddane kriosekcjonowaniu.
Technikę tę można dostosować do wielu różnych celów. Dzięki niewielkim modyfikacjom protokołu można w sposób immunohistochemiczny zwi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy chcieliby podziękować Panom Ryanowi Hartowi i Panu Arrizowi Lucasowi za ich nieocenione opinie na temat tej komunikacji. Praca ta była wspierana przez NIH NINDS R01 NS065052 i Phoenix Children's Hospital Mission Support Funds.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szkiełka szklane Fisherbrand Superfrost Plus | Fisher Scientific | 22-034-979 | Używany do montażu tkanek (1.2.2) |
| Piekarnik | Thermo Scientific | 51028112 | Używany do suszenia tkanek (2.1.1) |
| Mini Pap pen | Life Technologies | 00-8877 | Używany w kroku 2.2.2 |
| Andwin Scientific Tissue-tek Naczynie do barwienia szkiełek | Fisher Scientific | 22-149-429 | Używany do wszystkich prań podczas barwienia (2.2), a także do kroku Hoechst (2.2.8) |
| Kimwipes | Fisher Scientific | 06-666-A | Służy do suszenia szkiełek (2.2) |
| Czarne pudełko do barwienia | Ted Pella | 21050 | Służy do blokowania i barwienia etapów (2.2) |
| Normalna surowica osła | Fisher Scientific | 50-413-253 | Służy do inkubacji blokowej i przeciwciał (2.2) |
| Mysz &alfa;-pan-neuronalna | milipora | MAB2300 | Używany do przeciwciał pierwszorzędowych (2.2.4) |
| Królik α-Iba1 | Wako Chemical | 019-19741 | Stosowany jako przeciwciało pierwszorzędowe (2.2.4) |
| Osioł &alfa;-królik 594 | Jackson ImmunoResearch | 711-585-152 | Używany do przeciwciał drugorzędowych (2.2.6) |
| Osioł &alfa;-mysz 488 | Jackson ImmunoResearch | 715-545-150 | Używany jako przeciwciało drugorzędowe (2.2.6) |
| Folia cateringowa | Dowolna | Nie dotyczy | Używany w krokach 1.2.2 i 2.3.2 |
| Fluoromount-G | Southern Biotech | 0100-01 | Używany do szkiełek nakrywkowych (2.2.8) |
| Szkiełka nakrywkowe | Fisher Scientific | 12544E | Używany do szkiełek nakrywkowych (2.2.8) |
| Bezbarwny lakier do paznokci | Dowolna | Nie dotyczy | Używany do szkiełek nakrywkowych (2.2.8) |
| Axio Observer.Z1 i LSM 710 (skaning laserowy, konfokalny) | Carl Zeiss | Nie dotyczy | Używany do obrazowania (3) |
| Axioskop A2 | Carl Zeiss | N/A | Używany do obrazowania (3) |
| CitriSolv | FisherScientific | Dla protokołu DAB | |
| ABC | Vector Laboratories | PK-6100 | Dla protokołu DAB |
| Zestaw peroksydazy DAB | Vector Laboratories | SK-4100 | Dla protokołu DAB |
| Biotynylowane konie i alfa;-królik IgG | Vector Laboratories | BA-1100 | Dla protokołu DAB |
| laboratoria wektorowe | konia i alfa-myszy IgG | BA-2001 | Dla protokołu DAB |
| 30% nadtlenek wodoru | FisherScientific | H325-500 | Dla protokołu DAB |
| Stojaki na suwaki Wheaton i naczynia do barwienia | TedPella | 21043 | Do protokołu DAB |
| Pompa perfuzyjna Masterflex i rurka | Cole-Parmer | Używany do perfuzji (1.1.1 i 1.1.2) | |
| Andwin scientific tissue-tek CRYO-OCT związek (przypadek 12) | Fisher Scientific | 14-373-65 | Używany do zamrażania tkanek (1.2.1) |
| Termometr (-50 do 50 C) | Fisher Scientific | 15-059-228 | Używany do zamrażania tkanek (1.2.1) |
| Cryostat | Leica | CM3500S | Używany do cięcia tkanek (1.2.2) |
| Naczynie do barwienia, plastikowe z 2 pokrywkami | Grale Scientific | 353 | Do rerivaly antygenu |
| 20-miejscowy stojak do barwienia, prowadnice poziome | Grale Scientific | 354 | Do rerivaly antygenu |
| Kuchenka mikrofalowa | Dowolna | Nie dotyczy | Do rerivaly antygenu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.