Ryciny 2 do 6 przedstawiają typowe wyniki podwójnego barwienia różnych białek w sercu zamrożonym gwałtownie i utrwalonym w acetonie. Przeciwciało przeciwko s-α-actinin powtarzalnie znakowało tarcze Z i dyski przejściowe z wysoką swoistością i minimalnym tłem (ryc. 2A, 3A, 4A, 5A, 6A oraz 6C); rycina 6 wykazuje, że monowalentny fragment Fab przeciwciała anty-mysiego IgG (H+L) skutecznie blokuje wiązanie endogennego mysiego IgG przez przeciwciała wtórne anty-mysie. Przeciwciało przeciwko białku połączeń przylegających β catenin wiązało się z błoną zarówno kardiomiocytów, jak i komórek niebędących kardiomiocytami, a kolokalizacja z s-α-actinin występowała w domniemanym miejscu dysków przejściowych w stadium E16.5 (ryc. 2C i D), co jest zgodne z wzorcem barwienia β catenin w sercu dorosłym18. Immunofluorescencja β1 integrin w sercu embrionalnym jest szczególnie trudna i często nie pozwala na zidentyfikowanie adhezji ogniskowych14, jednak barwienie β1 integrin w niniejszych badaniach ujawniło sygnał o tej samej periodyczności co tarcze Z znakowane s-α-actinin, co prawdopodobnie odzwierciedla powstawanie pierwotnych kostamerów w stadium E16.5 (ryc. 3D).
W stadium E12.5 immunofluorescencja s-α-actininy oraz tropomiozyny (białka cienkich filamentów sarkomeru) ujawniła wzór barwienia o regularnej periodyczności w kardiomiocytach beleczkowych, co jest zgodne z obecnością dojrzałych miofibryli w tych komórkach (ryciny 4A i 5A dla s-α-actininy; rycina 4B dla tropomiozyny). Barwienie N-kadheryny w kardiomiocytach beleczkowych w sercach w stadium E12.5 wykazywało tendencję do kolokalizacji z obszarami intensywnego barwienia s-α-actininy (rycina 5B-D oraz rycina 6A-C), co prawdopodobnie reprezentuje dyski przejściowe. W przeciwieństwie do miocytów beleczkowych, s-α-actinin w strefie zwartej miała charakter bardziej punktowy niż liniowy, a barwienie tropomiozyny było rozproszone, a nie liniowe (rycina 4A i 4B). Zatem montaż sarkomerów może zachodzić później w mięśniu zwartym w porównaniu do mięśnia beleczkowego. Ponadto odmienne wzorce s-α-actininy i tropomiozyny w strefie zwartej sugerują, że s-α-actinin organizuje się w punkta i niedojrzałe linie Z na wczesnym etapie, podczas gdy wbudowywanie tropomiozyny w cienki filament może być późniejszym zdarzeniem w procesie montażu miofibryli.
Rysunek 7, Film 1 i Film 2 przedstawiają typowe wyniki uzyskane z utrwalonego w PFA zarodkowego serca w stadium E12.5. W tych przykładach do obrazowania wykorzystano embrion transgeniczny LifeAct-RFPruby; transgen LifeAct-RFPruby19 znakuje aktynę filamentową, ale wymaga utrwalenia w PFA. Dyski Z znakowane s-α-actininą były łatwe do wizualizacji w większości obszarów, jednak stosunek sygnału do szumu był niższy w porównaniu z przekrojami serca zamrożonymi szokowo (Rysunek 7A); taki sygnał jest typowy dla immunofluorescencji s-α-actininy w tkance utrwalonej w PFA, w której epitopy mogą być maskowane przez wiązania krzyżowe białek. Rysunek 7B pokazuje współwizualizację aktyny filamentowej i immunoznakowanej s-α-actininy w obrębie miofibryli (groty strzałek) oraz aktyny filamentowej w komórkach endokardium sąsiadujących z miocytami trabekularnymi (strzałki). Trójwymiarowa rekonstrukcja obrazu ujawniła dodatkowe szczegóły: poszczególne kardiomiocyty były łatwiejsze do rozróżnienia, miofibryle w obrębie kardiomiocytu były w przybliżeniu równoległe do siebie, natomiast poszczególne kardiomiocyty były zorientowane pod różnymi kątami względem siebie (Rysunek 7C i D, Film 1 i Film 2). W widokach trójwymiarowych lepiej widoczne było również bliskie sąsiedztwo komórek endokardium i kardiomiocytów.

Rysunek 1. Sarkomery kardiomiocytów, tarcze przerzutowe i kostamery. Tarcza Z kotwiczy filamenty aktynowe, natomiast linia M kotwiczy włókna miozynowe, które nakładają się na filamenty aktynowe. Sarkomer składa się z jednej jednostki tarcza Z – linia M – tarcza Z. Wiele sarkomerów ułożonych szeregowo tworzy miofibrylkę. Boczny koniec miofibrylki wstawia się w poprzeczną krawędź kardiomiocytu w wyspecjalizowanej strukturze połączenia międzykomórkowego nazywanej tarczą przerzutową. Obwodowe miofibrylki łączą się z podłużną błoną plazmatyczną kardiomiocytu za pomocą kostamerów, które tworzą adhezje ogniskowe z macierzą zewnątrzkomórkową pomiędzy kardiomiocytami. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 2. Immunofluorescencja s-α-aktyniny i β kateniny w 16,5 dniu embrionalnym. Serce zostało wycięte, gwałtownie zamrożone, poddane kriosekcjonowaniu, utrwalone acetonem i poddane immunobarwieniu z użyciem (A) mysiego przeciwciała monoklonalnego klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie, które znakowało tarczki Z kardiomiocytów oraz krążki przerzutowe, oraz (B) króliczego przeciwciała poliklonalnego przeciwko białku złączy przylegających β kateninie. (C) Na zdjęciach z nałożeniem kanałów widoczne jest barwienie s-α-aktyniny i β kateniny. (D) Powiększony obszar zainteresowania z panelu C; gwiazdki zaznaczają domniemane krążki przerzutowe z ko-lokalizacją s-α-aktyniny i β kateniny. Obrazy uzyskano z obwodowej ściany lewej komory lub zwartego mięśnia sercowego, z warstwą epikardium w lewym górnym rogu paneli A-C. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 460-1600 (z możliwych 0-65535) dla obu kanałów laserowych: s-α-aktynina/488 nm i β katenina/561 nm. Pasek skali 10 µm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3. Immunofluorescencja s-α-aktyniny i β1 integryny w 16,5 dniu embrionalnym. Serce zostało wycięte, zamrożone szokowo, poddane kriosekcjonowaniu, utrwalone acetonem i poddane immunobarwieniu przy użyciu (A) mysiego monoklonalnego przeciwciała klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie oraz (B) koziego poliklonalnego przeciwciała przeciwko białku adhezji ogniskowej β1 integrynie. (C) Na zdjęciach z nałożeniem obrazów widoczna jest β1 integryna w kardiomiocytach, jak i w komórkach niebędących kardiomiocytami. Zwróć uwagę na rozproszony oraz punktowy sygnał β1 integryny w kardiomiocytach. (D) Powiększony obszar zainteresowania z panelu C. Widoczne jest punktowe, okresowe barwienie β1 integryny (strzałki) z okresowością podobną do sąsiedniego barwienia s-α-aktyniny w tarczkach Z; struktury te mogą reprezentować kostamery. Obrazy uzyskano z litego mięśniatka lewej komory. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 460-1200 (z możliwych 0-65535) dla kanału lasera s-α-aktyniny/488 nm oraz 460-600 dla kanału lasera β1 integryny/561 nm. Pasek skali 10 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4. Immunofluorescencja s-α-aktyniny i tropomiozyny w 12,5 dniu embrionalnym: organizacja miofibryl w mięśniu sercowym beleczkowatym i zwartym. Serca embrionów z jednego miotu zostały wycięte, zamrożone szokowo, poddane kriosekcjonowaniu, utrwalone acetonem i poddane immunobarwieniu z użyciem (A) mysiego przeciwciała monoklonalnego klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie oraz (B) mysiego przeciwciała monoklonalnego przeciwko białku cienkich filamentów miofibryl tropomiozynie (Developmental Studies Hybridoma Bank CH1). Wskazano mięsień sercowy beleczkowaty (strzałki) oraz zwarty (groty strzałek). Zauważalny jest liniowy obraz barwienia s-α-aktyniny o regularnej periodyczności w mięśniu sercowym beleczkowatym w porównaniu do różnych wzorów barwienia, w tym punktowych oraz liniowych, w warstwie zwartej (A). Zauważalne jest również liniowe barwienie tropomiozyny o regularnej periodyczności w mięśniu sercowym beleczkowatym, ale bardziej rozproszone barwienie w mięśniu sercowym zwartym. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 460-1,400 (z możliwych 0-65535) dla kanału s-α-aktyniny i 460-1,000 dla kanału tropomiozyny. Pasek skali 10 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 5. Immunofluorescencja s-α-aktyniny i N-kadheryny w 12,5 dniu embrionalnym: miofibryle i krążki przerzutowe w kardiomiocytach beleczkowych. Serce zostało wycięte, błyskawicznie zamrożone, poddane kriosekcjonowaniu, fiksacji acetonem oraz immunostynowaniu przy użyciu (A) mysiej przeciwciała monoklonalnego klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie oraz (B) króliczego przeciwciała poliklonalnego przeciwko białku adhezji ogniskowej N-kadherynie. Przekroje optyczne o grubości 0,2 µm zostały zebrane w stos z zachowaniem osi z, a następnie spłaszczone w celu wygenerowania obrazów. (C) Połączone spłaszczone stosy pokazują barwienie zarówno N-kadheryny, jak i s-α-aktyniny w kardiomiocytach beleczkowych, a także jądra komórkowe znakowane barwnikiem Hoechst. (D) Powiększony obszar zainteresowania z panelu C; gwiazdki oznaczają krążki przerzutowe z ko-lokalizacją s-α-aktyniny i N-kadheryny. Zakres wyświetlania histogramu intensywności wynosił 470-1 200 (z możliwych 0-65535) dla kanału lasera Hoechst/405 nm oraz 470-2 000 dla kanałów lasera s-α-aktynina/488 nm i N-kadheryna/561 nm. Pasek skali 10 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rysunek 6. Monowalentny fragment Fab przeciwciała IgG anty-mysiego (H+L) skutecznie blokuje wiązanie endogennych mysich IgG przez przeciwciała wtórne anty-mysie. Zarodek serca w stadium E12.5 został wycięty, zamrożony w ciekłym azocie, poddany kriosiekcjonowaniu, utrwalony acetonem i poddany immunobarwieniu. (A-C) Przekroje zablokowano 1x buforem blokującym, a następnie zastosowano monowalentny fragment Fab przeciwciała IgG anty-mysiego; następnie inkubowano z mysim monoklonalnym przeciwciałem pierwszorzędowym klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie oraz króliczym poliklonalnym przeciwciałem pierwszorzędowym przeciwko N-kadherynie, przemyto i inkubowano z przeciwciałami wtórnymi Alexa Fluor 488 anty-mysim oraz Alexa Fluor 586 anty-króliczym. (A) Obraz scalony z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2500 (z możliwych 0-65535). Gwiazdki oznaczają obszary, w których sygnał N-kadheryny jest ograniczony do poprzecznego końca kardiomiocytów beleczkowych, co prawdopodobnie reprezentuje powstające dyski przejściowe. (B) Kanał tylko dla N-kadheryny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (C) Kanał tylko dla s-α-aktyniny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (D-G) Przekroje zablokowano wyłącznie 1x buforem blokującym (bez etapu blokowania monowalentnym fragmentem Fab IgG anty-mysiego), inkubowano tylko z króliczym poliklonalnym przeciwciałem pierwszorzędowym przeciwko N-kadherynie (bez mysiego monoklonalnego przeciwciała pierwszorzędowego), przemyto i inkubowano z przeciwciałami wtórnymi Alexa Fluor 488 anty-mysim oraz Alexa Fluor 586 anty-króliczym. (D) Obraz scalony z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2500. (E) Kanał tylko dla N-kadheryny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2500. (F) Kanał tylko dla s-α-aktyniny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (G) Kanał tylko dla s-α-aktyniny z wysokoczułym zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-530, który ujawnia detekcję tła endogennych mysich IgG w przypadku pominięcia etapu blokowania monowalentnym fragmentem Fab IgG anty-mysiego. (H-K) Przekroje zablokowano 1x buforem blokującym, a następnie zastosowano monowalentny fragment Fab przeciwciała IgG anty-mysiego, inkubowano z króliczym poliklonalnym przeciwciałem pierwszorzędowym przeciwko N-kadherynie (bez mysiego monoklonalnego przeciwciała pierwszorzędowego), przemyto i inkubowano z przeciwciałami wtórnymi Alexa Fluor 488 anty-mysim oraz Alexa Fluor 586 anty-króliczym. (H) Obraz scalony z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (I) Kanał tylko dla N-kadheryny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (J) Kanał tylko dla s-α-aktyniny z zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-2,500. (K) Kanał tylko dla s-α-aktyniny z wysokoczułym zakresem wyświetlania histogramu intensywności 480-530, co demonstruje brak detekcji tła endogennych mysich IgG przy zastosowaniu etapu blokowania monowalentnym fragmentem Fab IgG anty-mysiego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 7. Organizacja s-α-aktyniny i aktyny w kardiomiocytach beleczkowych w 12,5 dniu embrionalnym. Do wizualizacji aktyny filamentowej wykorzystano linię myszy transgenicznej LifeAct-RFPruby19, natomiast do znakowania linii Z i dysków przejściowych użyto mysiej przeciwciała monoklonalnego klonu EA53 przeciwko s-α-aktyninie. Embriony utrwalono w PFA. Przekroje optyczne o grubości 0,2 µm zebrano w postaci stosu z (z stack). (A) Spłaszczony stos z pokazuje, że barwienie s-α-aktyniny było bardziej rozproszone w tkance utrwalonej w PFA niż w przekrojach zamrożonych gwałtownie i utrwalonych w acetonie (Ryciny 2-5). (B) Spłaszczony stos z pokazuje zarówno aktynę filamentową, jak i s-α-aktyninę. Fluorescencja aktyny filamentowej zlokalizowana była pomiędzy liniami Z w obrębie miofibryli (groty strzałek). Fluorescencja aktyny filamentowej była widoczna również w komórkach endokardium wyścielających miocyty beleczkowe (strzałki). (C) Widok trójwymiarowy kardiomiocytów beleczkowych, widziany od góry stosu. (D) Widok trójwymiarowy kardiomiocytów beleczkowych, widziany od dołu stosu. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 470-900 (z możliwych 0-65535) dla kanału lasera 488 nm oraz kanału lasera 561 nm na rycinach A i B; zakres wyświetlania 460-800 dla obu kanałów na rycinach C i D. Pasek skali 10 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Film 1. Rotacyjny widok 3D 360° organizacji s-α-aktyniny i aktyny w kardiomiocytach beleczkowych w 12,5 dniu embrionalnym. Stos obrazów z Rysunku 6 został odwzorowany w trzech wymiarach przy użyciu wtyczki Image J 3D Viewer w programie do analizy obrazów Fiji. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 470-800 (z możliwych 0-65535) dla kanałów laserowych 488 nm i 561 nm.
Film 2. Wybrane widoki 3D organizacji s-α-aktyniny i aktyny w kardiomiocytach beleczkowych w 12,5 dniu embrionalnym. Stos obrazów z Rysunku 6 został zrenderowany w trzech wymiarach przy użyciu wtyczki Image J 3D Viewer w programie do analizy obrazów Fiji. Niewielkie obroty wokół osi x, y i z wykazały względnie równoległe ułożenie miofibryli w obrębie kardiomiocytów, ale słabe uporządkowanie między większością kardiomiocytów. Niewielkie obroty wykazały również bliskie sąsiedztwo komórek endokardium pozbawionych s-α-aktyniny wokół kardiomiocytów. Zakres wyświetlania histogramu intensywności 470-800 (z możliwych 0-65535) dla kanałów laserowych 488 nm i 561 nm.