Um método de microdisseção do oviduto do camundongo que permite a coleta dos segmentos individuais, mantendo a integridade do RNA, é apresentado. Além disso, é descrito o procedimento de dissociação de células oviducais não enzimáticas. Os métodos são apropriados para análise genética e proteica subsequente dos segmentos oviductais funcionalmente diferentes e células oviductais dissociadas.
Os sistemas de modelos de camundongos são incomparáveis para a análise dos processos da doença devido à sua manipulabilidade genética e ao baixo custo de tratamentos experimentais. No entanto, devido ao seu pequeno tamanho corporal, algumas estruturas, como o oviduto com diâmetro de 200-400 μm, provaram ser relativamente difíceis de estudar, exceto pela imunohistoquímica. Recentemente, estudos imunohistoquímicos descobriram diferenças mais complexas nos segmentos de oviduto do que foram reconhecidos anteriormente; assim, o oviduto é dividido em quatro segmentos funcionais com diferentes proporções de sete tipos distintos de células epiteliais. As diferentes origens embriológicas e as proporções dos tipos de células epiteliais provavelmente tornam as quatro regiões funcionais diferencialmente suscetíveis à doença. Por exemplo, lesões precursoras de carcinomas intraepiteliol são decorrentes do infundibulum em modelos de camundongos e da região fimbrial correspondente no tubo falópio humano. O protocolo descrito aqui detalha um método de microdisseção para subdividir o oviduto de forma a produzir uma quantidade e pureza suficientes de RNA necessárias para análise a jusante, como a transcrição reversa-quantitativa PCR (RT-qPCR) e o sequenciamento de RNA (RNAseq). Também é descrito um método de dissociação de tecido não enzimático apropriado para citometria de fluxo ou análise rnaseq de células totalmente diferenciadas. Os métodos descritos facilitarão novas pesquisas utilizando o oviduto murino no campo da reprodução, fertilidade, câncer e imunologia.
O oviduto murine é semelhante em função e morfologia ao tubo de falópio humano1. Ambos consistem em um epitélio ciliado pseudoesstratificado, consistindo de duas células residentes epiteliais historicamente descritas: células ciliadas e células secretas1,2. O oviduto possui três segmentos reconhecidos clássicamente: o infundibulum, a ampulla e o istmo. Em um estudo recente, Harwalkar et al. 3 investigou morfologia oviduca e expressão genética levando à expansão da categorização das células epiteliais residentes para sete populações distintas. Além disso, estabeleceram a junção ampullary-istmo como um segmento distinto do oviduct3. O método descrito aqui, que se concentra no infundibulum, ampulla e istmo, poderia facilmente ser estendido para incluir a junção ampuloso-istmímica, bem como 2,3. A região infundibular contém o ostium, ou abertura do oviduto, e inclui a região fimbrial, bem como o talo proximal. Movendo-se em direção ao útero, em seguida é a ampola, e, em seguida, o istmo. As células ciliadas são mais proeminentes na extremidade distal da região, proximal ao ovário, ou infundibulum, enquanto as células secretary são mais proeminentes no final proximal ou segmento de istmo1. Ao contrário do tubo de falópio humano, o oviduto de murina é uma estrutura enrolada apoiada pelo mesosalpinx, uma extensão do peritônio ligamento largo1,4. Além disso, o oviduto do rato é envolto em um saco de bursal que aumenta a probabilidade de transferência de oócito para o oviduct4. A ampola é identificada como a localização da fertilização, a partir da qual embriões em desenvolvimento passam para o istmo antes de entrar no útero5. Os segmentos tubais têm 200-400 μm de diâmetro e as regiões mais longas e antumes têm aproximadamente 0,5-1,0 cm de comprimento4. Os distendes oviduto durante o ciclo estrous e a ampola e o infundibulum são mais distensíveis do que o istmo1.
Sobre a proliferação de células, especialmente células secretas, caracterizam lesões precursoras de tumores soros encontrados na cavidade pélvica6. Essas lesões intraeteliais peréluas precursoras surgem no epitélio oviduto apenas na região fimbrial; não se sabe por que a formação da lesão se restringe a essa região onde normalmente o tipo de célula predominante é ciliado, não secretor2,7,8. A regionalidade em termos de função fisiológica normal, bem como o aumento do interesse pela origem ovidutal do câncer de ovário9,10,11,12,13, ressalta a importância da avaliação separada dos segmentos de oviduto.
O método descrito aqui detalha a coleta de segmentos oviductais separados para análises subsequentes a jusante da expressão genética específica do segmento e função de células dissociadas. Tradicionalmente, muitos tecidos são processados para extração de RNA inteiro seguindo o fenol: método de clorofórmio ou um método de extração completa na coluna; no entanto, descobrimos que a qualidade do RNA foi mantida enquanto produzia rendimento suficiente com o método de combinação descrito. Utilizando esse método, segmentos funcionais muito pequenos do oviduto podem ser processados para análises a jusante em vez de investigar o oviduto como um todo, o que pode mascarar resultados representativos dos diferentes segmentos14.
As células oviductais murinas dissociadas raramente têm sido investigadas pela citometria de fluxo, provavelmente devido ao rendimento celular limitante deste tecido. Uma abordagem para superar esse problema tem sido dissociar as células, cultivá-las na cultura e, em seguida, estimular a re-diferenciação in vitro para obter números celulares apropriados para análise celular a jusante15,16,17,18. Uma limitação a essa abordagem é o tempo ex vivo e microambiente alterado na cultura, ambos os quais provavelmente mudam a expressão genética. Há também a suposição de que a reeferirrecialidade morfológica tem a mesma assinatura transcricional e proteômica que estava presente no animal intacto. O método de dissociação atual foi projetado para alcançar o maior número de células epiteliais em uma população de células ovidutoras heterogêneas, mantendo a diferenciação de células únicas. Além disso, a abordagem não enzimática provavelmente limita a perda de proteínas da superfície celular.
Todos os procedimentos e manejo de animais foram aprovados pela Universidade da Califórnia, pelo comitê institucional de cuidados e uso de animais de Riverside e estavam de acordo com as diretrizes da Associação Americana de Cuidados de Animais de Laboratório, do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e dos Institutos Nacionais de Saúde. O método descrito utilizou camundongos adultos C57BL/6. Todos os animais foram eutanizados por decapitação antes da colheita de tecidos.
NOTA: Uma visão geral do protocolo, que usa um corante azul para auxiliar na dissecção eficiente e descoilação do oviduto, é mostrada na primeira figura (Figura 1).
Figura 1: Visão geral do método de microdisseção. (A) O painel esquerdo mostra a estrutura intacta da qual a maior parte da almofada de gordura ovariana e os restos de tecido conjuntivo ao redor do oviduto foram removidos. Depois disso, a adição de azul toluidina ajuda a distinguir as bobinas do oviduto (painel médio). O painel direito mostra estruturas após a remoção do ovário. (B) Um oviduto descamado com curvas internas para determinar onde cada segmento começa e termina. c Desenho animado da segmentação utilizada (não desenhada para escala). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
1. Preparação da superfície de dissecção
2. Macrodisseção do ovário, oviduto e útero
Figura 2: Macrodisseção do ovário e da configuração de dissecção. O oviduto está localizado dorsalmente na cavidade pélvica na base do rim dentro da almofada de gordura ovariana (B). Localize a bifurcação uterina na cavidade pélvica (C) e siga o chifre uterino lateral para localizar o contínuo uterino-ovulo (B). Remova essas estruturas cortando através de um chifre uterino e dissecção grosseira. Coloque na plataforma de dissecação (A) e afixe a porção uterina à cera dentária com uma agulha (A e D). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
NOTA: Deixe chifre uterino suficiente intacto e anexado ao oviduto para permitir a fixação à plataforma de dissecção (Figura 2D).
Figura 3: Passo a passo oviduto microdissection. Após a remoção de gordura remanescente e tecido conjuntivo (A,B), adicione azul toluidina ao tecido (C) e depois lave para facilitar a visualização e posterior remoção do ovário e descoilamento do tubo (D-H). O infundibulum pode ser encontrado ao lado do istmo proximal e junção uterina-tubal (UTJ). Puxe levemente a extremidade distal enquanto corta no mesosalpinx para desenrolar e revelar as voltas endógenas do oviduto (H) para orientar para a segmentação adequada. Figura A-C barra de escala = 500 μm, barra de escala D-H = 400 μm (I) Desenho animado dos vários segmentos (não atraídos para escala). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. Microdisseção e segmentação do oviduto
4. Dissociação de Oviduto
Figura 4: Dissociação celular oviduto, parte 1. Desenho animado mostrando como expor o epitélio distal para a dissociação celular ideal (A) e uma imagem mostrando a maneira mais fácil de usar a malha de 1 mm2 (B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Extração de RNA de segmentos ovidutores
Os três segmentos do oviduto são histologicamente, morfologicamente, e funcionalmente distintos1,2,3. O epitélio varia muito de uma extremidade do oviduto para a outra. As células ciliadas dominam na extremidade fimbrial/infundibular, enquanto as células secretas dominam na região ítmica1. Embora este gradiente geral tenha sido reconhecido há algum tempo, o trabalho recente tem descoberto mais distinções entre os segmentos ovidutos. Assim, enquanto as células ciliadas se tornam menos frequentes na extremidade proximal do tubo, há uma queda acentuada em seu número (de aproximadamente 60% a 10% de ciliação) transitando da ampola para a junção ampulo-ítmica3. Além disso, as populações de células epiteliais nos segmentos proximal e distal são derivadas de linhagens distintas do desenvolvimento1,2,3. As células epiteliais distal do infundibulum e da ampulla não contribuem para populações proximais de células epiteliais no istmo, como mostrado pelo rastreamento de linhagem de marcadores epiteliais. No dia embrionário 12.5 (E12.5), as células epiteliais oviducais têm uma linhagem distinta independente do marcador proximal de células epiteliais, PAX22. Essas descobertas, além da população celular diversificada entre os diversos segmentos, enfatizam ainda mais a necessidade de investigar os segmentos de forma independente. O método descrito detalha um protocolo passo-a-passo de descontrair e segmentar o protocolo de identificação, conforme os três segmentos historicamente descritos (infundibulum, ampulla e istmo). Devido ao recente estabelecimento da junção ampullary-ítmica como segmento de oviduto definitivo, priorizou-se a identificação e coleta das três áreas clássicamente descritas. No entanto, o método pode ser estendido para incluir uma coleção separada da junção ampuloso-ítmica, conforme descrito acima3.
O uso do corante azul e a localização do infundibulum é um passo crítico para desenrolar o oviduto de forma rápida e eficiente. O corante azul destaca o ostium e as bobinas do tubo, permitindo um descodificante e de coleta mais rápido e eficiente. A localização inicial das áreas de ostium orienta uma para as áreas distal (infundibular) e proximal (ímica) do oviduto ao longo da uncoiling. Além disso, manter a porção proximal de chifre uterino afixada na plataforma de dissecção durante a uncoiling permite que o cirurgião use ambas as mãos para os delicados passos de dissecção. A remoção inicial do oviduto enrolado e as tentativas de desenrolar esta estrutura sem tornar o tubo imóvel ou sem o uso do corante podem facilmente levar à confusão em relação às extremidades distal e proximal ou causar quebra do tubo. A quebra do tubo é fácil, por isso deve-se exercitar o cuidado ao desenrolar, uma vez que a quebra tornará a segmentação reprodutível inalcançável. O uso de micro-tesouras de alta qualidade, de forma de mola, é altamente recomendado para alcançar os melhores resultados.
Avaliar a assinatura da expressão genética nos diversos segmentos do oviduto, por exemplo, durante o ciclo estrous e em resposta a hormônios administrados e citocinas, provavelmente produzirá uma compreensão muito melhor de como o oviduto muda em resposta a esses estímulos. Esses dados também podem lançar luz sobre quais fatores contribuem para a transformação epitelial. O protocolo de extração de RNA aqui foi desenvolvido para obter a maior quantidade e qualidade possível para este tecido de tamanho limitado e estrutura tubal resistente. A homogeneização descrita, a precipitação do RNA e o uso conjuncional do fenol: os métodos de purificação do clorofórmio e da coluna foram considerados mais eficientes na obtenção da qualidade e quantidade adequadas de RNA para análise a jusante. Os segmentos oviducais não foram pesados e segmentos inteiros foram imediatamente processados para homogeneização tecidual, a fim de evitar qualquer aquecimento do tecido que leva à degradação do RNA. Além disso, como os pequenos segmentos tubais requerem múltiplas etapas de homogeneização, é fundamental garantir que a homogeneização seja realizada a 4 °C para preservar a integridade da amostra. Como este método é suficiente para produzir rendimento adequado para análise a jusante, uma futura aplicação dessa técnica seria realizar rnaseq segmental, não relatado anteriormente, o que contribuiria muito para a nossa compreensão da fisiologia oviduct.
Durante o desenvolvimento do protocolo de dissociação celular, descobrimos que digestões robustas e/ou enzimáticas longas causaram perda demonstrativa de cílios. Nós, portanto, nos concentramos no desenvolvimento e alcançado, um método que preservasse a morfologia celular. Melhorias no rendimento de células únicas, como descrito aqui, permitirão análises multiplexadas mais robustas e imediatas dos diferentes tipos de células epiteliais e estromais por citometria de fluxo. O uso de um protocolo de dissociação não enzimática seguido de uma breve incubação em pronase também é provável que melhore a preservação de antígenos de superfície celular sobre métodos de dissociação utilizando métodos de digestão longos ou robustos2,18. A análise de sequenciamento de células únicas requer muito menos células em comparação com painéis de citometria de fluxo multiplexado2,21. Assim, o sequenciamento de células únicas dos três segmentos descritos do oviduto pode ser possível com o protocolo descrito.
Como o oviduto não pode ser arquivado ao longo de toda a sua extensão, uma limitação potencial do método atual poderia ser que as células que formam o epitélio do istmo mais estreito teriam reduzido a exposição aos reagentes de dissociação e, portanto, podem não estar presentes na suspensão final na mesma proporção que in vivo.
Devido ao enrolamento do oviduto, a orientação para análises imunohistoquímicas de todos os segmentos oviducais pode ser desafiadora3. No entanto, a dissecção do segmento descrita seguida de incorporação orientada dos segmentos oviductos permite uma análise de imagem longitudinal e transversal mais abrangente sem ter que separar em série por todo o tubo enrolado intacto. Além disso, o corante azul utilizado para descoilação, auxilia na orientação correta durante a incorporação dos pequenos segmentos tubais.
The authors have nothing to disclose.
0.5 mm Stainless steel bead mix | Next Advance | SSB05 | Mix 1:1 with 1.4 mm SSB14B, sterilized |
1.4 mm Stainless steel bead mix | Next Advance | SSB14B | Mix 1:1 with 0.5 mm SSB05, sterilized |
1X Dulbecco's Phosphate Buffered Saline A, pH 7.4 (DPBS) | Gibco | 21600-010 | Cold, sterile |
25G needle | BD | 305122 | |
60 mm sterile petri dishes | Corning | 430166 | |
70 μm cell meshes | Fisherbrand | 22-636-548 | |
Agilent Eukaryote Total RNA 6000 Pico Chip kit | Agilent 2100 Bioanalyzer | 5067-1513 | |
Bead Bullet Blender Tissue Homogenizer | Next Advance | BBY24M | |
Bioanlyzer | Agilent 2100 Bioanalyzer | ||
Bovine serum albumin | Sigma Aldrich | A7906 | |
Cold plate/pack/surface of choice | N/A | N/A | Kept at -20 °C for dissection |
Dental wax | Polysciences Inc. | 403 | |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM)/ Ham’s F12 | Corning | 10-090-CV | Prepare dissection medium: DMEM/ Ham’s F12, 10% FBS, 25 mM Hepes, 1% Pen-Strep |
Fetal Bovine Serum | Corning | 35-015CV | |
Fine point forceps of choice | N/A | N/A | |
Glycine | Sigma Aldrich | G712b | Immunocytochemical validation images |
Goat anti-mouse IgG Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-21422 | Immunocytochemical validation images |
Goat anti-rabbit IgG Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11001 | Immunocytochemical validation images |
Hepes | Sigma Aldrich | H-3784 | |
Hoescht 33342 | Cell Signaling Technologies | 4082S | Immunocytochemical validation images |
Inverted compound microscope | Keyence BZ-X700 | ||
Mouse anti-mouse Occludin | Invitrogen | 33-1500 | Immunocytochemical validation images |
Non-enzymatic dissociation buffer | N/A | 5 mM EDTA, 1 g/L glucose, 0.4% BSA, 1X DPBS | |
Nylon macro-mesh 1 mm x 1 mm | Thomas Scientific | 1210U04 | |
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | P-6148 | Immunocytochemical validation images |
Pen-Strep | MP Biomedicals | 10220-718 | |
Prolong Gold Antifade Reagent | Cell Signaling Technologies | 9071S | Immunocytochemical validation images: antifade mounting medium |
Pronase | Sigma Aldrich | 10165921001 | Prepare pronase digestion medium: 0.15% pronase in DMEM/Ham's F12, sterile |
Propidium Iodide | Roche | 11 348 639 001 | Viability validation images |
Rabbit anti-mouse Acetylated-Tubulin | Abcam | ab179484 | Immunocytochemical validation images |
RBC lysis buffer | BD Biosciences | 555899 | |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74134 | Utilized for on-column purification in text |
Spring form microdissection scissors | Roboz Surgical | RS-5610 | |
Sterile 3 mL bulb pipettors | Globe Scientific | 137135 | |
Toluidine blue | Alfa Aesar | J66015 | Prepare toluidine blue solution: 1% in 1X DPBS, sterile |
Tris-Buffered Saline-Tween (TBST) | N/A | N/A | Immunocytochemical validation images; 0.1 N NaCl, 10 mM Tris-Cl pH 7.5, 1% Tween 20 |
Triton-X-100 | Mallinckrodt Inc. | 3555 | Immunocytochemical validation images |
Trizol RNA Extraction Reagent | Invitrogen | 15596026 | Referred to as RNA extraction reagent. Nucelase-free water, chloroform and isoproponal are required in supplement of performing Trizol extraction per manufacturer's guidelines |