February 20th, 2019
Proponujemy ustandaryzowany protokół do scharakteryzowania składu komórkowego późnych zmian miażdżycowych u myszy, w tym systematyczne metody preparacji zwierząt, osadzania tkanek, cięcia, barwienia i analizy tętnic ramienno-głowowych od myszy śledzących linię komórek mięśni gładkich w atheroprone.
Nasz protokół pomaga badaczom wdrażać ustandaryzowane procedury eksperymentalne do przeprowadzania charakterystyki fenotypowej podobnych populacji za pomocą barwienia immunofluorescencyjnego. Dzięki tej technice naukowcy mogą rygorystycznie analizować podobny skład złożonych tkanek chorobowych oraz przeprowadzać analizy jakościowe i ilościowe fenotypów interesujących typów komórek. Procedurę zademonstruje Sidney Mahan, technik z mojego laboratorium.
Aby przygotować zwierzę do pobrania tętnicy ramienno-głowowej, przetnij otrzewną aż do mostka, uważając, aby nie uszkodzić tkanek jamy brzusznej. I wykonaj dwa nacięcia na linii środkowej pachy przez klatkę piersiową, uważając, aby nie uszkodzić serca i płuc. Następnie przetnij membranę, aby częściowo odsłonić serce.
Aby obficie wykorzystać mysz, zainstaluj system profuzji grawitacyjnej tak, aby ciśnienie płynu profuzyjnego było równoważne średniemu ciśnieniu krwi u myszy, aby umożliwić stałą obfitość i utrzymanie morfologii naczynia. Następnie nasyc zwierzę pięcioma mililitrami PBS o temperaturze pokojowej, 10 mililitrami 4% paraformaldehydu o temperaturze pokojowej i pięcioma dodatkowymi mililitrami PBS o temperaturze pokojowej. Podłącz igłę motylkową o rozmiarze 23 lub 25 do systemu profuzji grawitacyjnej i przeprowadź PBS przez igłę, aby usunąć powietrze z rurek przed włożeniem igły do lewej komory.
Po zamocowaniu igły na miejscu, użyj nożyczek do tęczówki, aby wykonać mniej niż dwucentymetrowe nacięcie w prawym przedsionku. Zbierz interesujące Cię tkanki na świeży 4% paraformaldehyd. Aby odsłonić tętnicę ramienno-głowową, użyj nożyczek, aby wykonać nacięcie wzdłuż linii środkowej mostka przez manubrium i użyj kleszczy, aby pociągnąć obie strony klatki piersiowej, aby całkowicie otworzyć jamę klatki piersiowej.
Następnie umieść zwierzę pod mikroskopem preparacyjnym, aby częściowo uwidocznić tętnice szyjne i użyj cienkiej pęsety, aby pociągnąć mięśnie, tkankę łączną i tłuszcz, aż prawa tętnica szyjna, tętnica ramienno-głowowa, rozwidlenie podobojczykowe i łuk aorty zostaną oczyszczone i odizolowane od otaczającej tkanki łącznej i tłuszczu. Następnie użyj kleszczy, aby chwycić prawą tętnicę szyjną poniżej jej rozwidlenia i wykonaj wstępne cięcie nad kleszczami. Mimo to, trzymając tętnicę szyjną, wykonaj drugie przecięcie przez tętnicę podobojczykową i wykonaj ostatnie dwa cięcia przez łuk aorty po obu stronach tętnicy ramienno-głowowej.
Następnie zbierz wszelkie inne interesujące tkanki naczyniowe i umieść tętnicę ramienno-głowową i inne tkanki w 4% roztworze paraformaldehydu na noc w temperaturze pokojowej. Do barwienia immunofluorescencyjnego tętnicy ramienno-głowowej należy użyć mikrotomu, aby uzyskać 10 mikrometrów przekrojów przez próbkę tkanki zatopionej w parafinie, aż będzie można potwierdzić za pomocą mikroskopii świetlnej, że łuk aorty został przecięty i widoczna jest tętnica ramienno-głowowa. Dostosuj orientację bloku, aż tkanka będzie całkowicie prostopadła do ostrza mikrotomu i uzyskaj trzy szeregowe odcinki tętnicy ramienno-głowowej o grubości 10 mikrometrów na szkiełko podstawowe, aż do osiągnięcia rozwidlenia podobojczykowego.
Po zebraniu wszystkich skrawków należy uwodnić próbki tkanek pod kapturem chemicznym za pomocą dwóch pięciominutowych zanurzeń w ksylenie, a następnie pięciominutowej serii zanurzeń etanolu, jak wskazano, i dwóch pięciominutowych zanurzeń w wodzie dejonizowanej. Następnie inkubować szkiełka w roztworze do pobierania antygenu, zgodnie ze standardowymi protokołami, a następnie podgrzewać w kuchence mikrofalowej przez 20 minut. Po godzinnym schłodzeniu w temperaturze pokojowej użyj hydrofobowego pisaka, aby owinąć każdy fragment tkanki.
I zablokuj wszelkie niespecyficzne powiązania za pomocą bufora blokującego na jedną godzinę w temperaturze pokojowej. Pod koniec inkubacji oznacz próbki tkanek przez noc w temperaturze czterech stopni Celsjusza za pomocą głównego koktajlu przeciwciał będących przedmiotem zainteresowania lub przeciwciał kontrolnych IgG dopasowanych izotypem. Następnego ranka przemyj szkiełka trzy razy w PBS przez pięć minut na pranie, a następnie godzinną inkubację w odpowiednim koktajlu przeciwciał drugorzędowych sprzężonych fluorescencyjnie i DAPI w celu wizualizacji jądra.
Następnie użyj podłoża montażowego odpowiedniego do mikroskopii fluorescencyjnej, aby zamontować szkiełka nakrywkowe na szkiełkach. Do obrazowania mikroskopii konfokalnej znakowanych skrawków tkanek należy użyć skrawków wybarwionych kontrolą IgG i przeciwciałami pierwotnymi, aby ustawić czułość detektora, moc lasera i przesunięcie dla każdego kanału z osobna. Następnie ustaw górną i dolną pozycję dla akwizycji z-stack oraz określ grubość i liczbę stosów do zobrazowania.
Po pobraniu wszystkich obrazów otwórz obrazy w programie ImageJ i otwórz panel narzędzi kanałów, a następnie pokoloruj pseudo różne kanały barwienia. Scalanie kanałów kolorów. Wszystkie kanały powinny stać się widoczne na tym samym obrazie.
Włącz lub wyłącz poszczególne kanały kolorów w panelu narzędzi kanałów, a następnie kliknij prawym przyciskiem myszy ikonę zliczania, aby wybrać narzędzie wielopunktowe. Kliknij dwukrotnie ikonę liczenia, aby otworzyć panel narzędzi punktów i wybierz typ i rozmiar elementów używanych do liczenia komórek. Zaznacz opcję pokaż wszystko i włącz tylko kanał DAPI w panelu narzędzi kanału.
Następnie wybierz kanał licznika zero i kliknij na poszczególne jądra, które mają zostać oznaczone, przewijając stosy z, aby policzyć wszystkie jądra barwione w obszarze zainteresowania. Liczba ilościowo określonych zdarzeń jednokomórkowych zostanie wskazana poniżej w panelu narzędzi punktów. Gdy wszystkie jądra zostaną oznaczone, włącz kolejny kanał barwienia i wybierz pierwszy kanał przeciwstawny, aby oznaczyć komórki, w których występuje kolokalizacja między DAPI a barwieniem przeciwciał.
Do barwienia cytoplazmatycznego wybierz komórki z barwieniem otaczającym jądro na całej głębokości jądra, sprawdzając w razie potrzeby wiele stosów z. Wyniki można następnie wyrazić jako liczbę komórek do całkowitej liczby komórek DAPI dodatnich lub liczbę komórek na obszar w obszarze zainteresowania. Barwienie immunofluorescencyjne przeciwciałami skierowanymi przeciwko markerom fenotypowym, jak pokazano, pozwala na uzyskanie obrazów każdego pojedynczego barwienia markera i kontrastu interferencji różnicowej w celu wyznaczenia obszarów zainteresowania do zliczania pojedynczych komórek.
Zliczanie pojedynczych komórek w celu określenia liczebności różnych populacji pochodzących z komórek mięśni gładkich można następnie przeprowadzić za pomocą ImageJ. Na przykład analiza zliczania pojedynczych komórek w regionie czapeczki włóknistej tych reprezentatywnych przekrojów wykazała niezwykłe różnice w składzie komórkowym obszaru czapeczki włóknistej między myszami leczonymi przeciwciałem beta anty IL-1 a myszami traktowanymi kontrolą IgG dopasowaną do izotypu. Rzeczywiście, hamowanie IL-1 beta wiązało się ze spadkiem komórek mięśni gładkich YFP-dodatnich i wzrostem komórek galektyno-3-dodatnich.
Ponadto zaobserwowano zmniejszenie liczby komórek mięśni gładkich aorty alfa-aktynowo-dodatnich YFP-dodatnich. Natomiast względna liczba makrofagów galektyno-dodatnich 3-dodatnich pochodzących z komórek mięśni gładkich YFP-dodatnich była znacznie zwiększona w obu lokalizacjach tętnicy ramienno-głowowej. Warto zauważyć, że hamowanie IL-1 beta nie wpłynęło na ogólną liczbę komórek osteochondrogennych w obrębie zmiany ani na odsetek komórek chondrogennych pochodzących z komórek mięśni gładkich lub makrofagów.
Protokół ten został opracowany w celu zwiększenia rygoru i powtarzalności analizy zmian miażdżycowych poprzez standaryzację kluczowych etapów, takich jak pobieranie, przetwarzanie i cięcie tkanek, a także liczenie pojedynczych komórek. Protokół ten może być wykorzystany do analizy dodatkowych łożysk naczyniowych podatnych na zmiany miażdżycowe, w tym aorty i korzenia aorty.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Ten artykuł przedstawia standaryzowany protokół charakteryzacji składu komórkowego późnofazowych murynycznych zmian miażdżycowych. Metody obejmują systematyczne sekcjonowanie zwierząt, wbudowywanie tkanek, cięcie, barwienie i analizę tętnic obojczykowo-głowowych z myszy z linii komórek mięśni gładkich predysponowanych do miażdżycy.
This protocol addresses a critical translational gap in atherosclerosis research by enabling standardized, quantitative analysis of cellular composition in advanced atherosclerotic lesions. By leveraging inducible lineage tracing and immunofluorescent quantification, it improves predictive confidence in target validation and supports mechanistic de-risking of therapeutic interventions. The approach enhances reproducibility across discovery stages, facilitating more accurate modeling of disease-modifying strategies and portfolio prioritization in vascular biology.
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting hypothesis-driven biology, assay-based screening, and data-informed translational decisions in atherosclerosis research.