Кишечник является высокоспециализированным органом с жестко регулируемой функцией, позволяющей конфликтующие процессы, а именно питание и защита от вредных светящихся веществ. Подкладка между человеческим телом и окружающей средой, кишечный эпителий действует как физический и иммунологический барьер и способствует поддержанию слизистой гомеостаза вкишечнике 1,2. Потеря эпителиальной целостности и повышенная проницаемость плотного соединения, как известно, связаны с воспалительными заболеваниями кишечника (IBD)3,,4,,5,,6. Эпителиальные изменения затем рассматриваются в качестве причин и вторичных усилителей для хронического воспаления кишечника в IBD. Таким образом, улучшение понимания ранних эпителиальных изменений в кишечнике пациентов IBD будет иметь огромное значение для разработки новых стратегий по восстановлению эпителиальной целостности для надежного прогнозирования и последующей профилактики рецидивов IBD.
Кишечный эпителий следует за сложным и жестко регулируемым процессом оборота. Из склепа дно, неизлечимо дифференцированных кишечных эпителиальных клеток (IECs), полученных из плюрипотентных стволовых клеток мигрируют вверх к кончику виллуса, где в возрасте / поврежденных клеток пролить в люмен7. Равновесие между делением и экструзией клеток позволяет поддерживать кишечные эпителиальные числа клеток, избегая образования зазоров и протечек, а также накопление эпителиальных клеток, потенциально ведущих к клеточным массам и опухолевомугенезу 8,,9,,10. Несмотря на ключевую роль эпителиального пролития клеток в физиологическом обновлении эпителия кишечника, знания о молекулярных механизмах, вождения экструзии клеток на кончике вилюля ограничены. Таким образом, необходимо продать фундаментальные исследования, обеспечивающие точное описание последовательности молекулярных событий, связанных с эпителиальным пролитием клеток.
Сложные взаимодействия между различными типами клеток в слизистой оболочке кишечника являются ключевыми для понимания молекулярных механизмов, регулирующих эпителиальный оборот и кишечный гомеостаз. Таким образом, исследования in vivo предлагают высокие преимущества перед подходами in vitro и ex vivo в этом контексте. Кроме того, методы визуализации в режиме реального времени позволяют описание последовательности событий, контролирующих конкретные явления. В этом контексте изучение высокодинаминых процессов требует использования оптимизированных методов высокого разрешения для прямого наблюдения за тканями. Интравитальные методы визуализации появляются в качестве уникальных подходящих инструментов для изучения эпителиальных клеток пролить в кишечнике.
Термин "интравитальная микроскопия" относится к экспериментальным подходам, воспользовавшись методами визуализации высокого разрешения (мультифотонная или конфокальная микроскопия) для непосредственной визуализации клеток и тканей в их родных окрестностях в пределах живогоживотного 11. Это позволяет в режиме реального времени приобретение информации in vivo до разрешения одной ячейки, и влечет за собой явные преимущества по сравнению со статичными или низкими методами разрешения. Интравитальная микроскопия предоставляет дополнительную информацию и преодолевает некоторые ограничения от классических и/или высококачественных методов, таких как артефакты из-за обработки тканей. В отличие от этого, основным ограничением интравитальной микроскопии является то, что ткань должна быть непосредственно подвержена микроскопу, который в большинстве случаев требует хирургического вмешательства. Хотя сложные подходы сохраняют жизнеспособность и минимизируют воздействие изображенной ткани (камеры кожи и окна длявизуализации) 12,,13,в большинстве случаев выполняется простой разрез кожи для экстернализации тканей (кожных лоскутов)14. В последнее десятилетие эти подходы стали ключевыми свидетельствами о высокодинамих процессах, которые ранее были непостижимыми. Переводно, в режиме реального времени изображения предоставили новые биологические идеи о стволовых клетках и лейкоцитовсамонаведения 15, а также распространениерака и образование метастазов 13,16. В клиническом контексте эндомикроскопия в настоящее время используется в качестве диагностическогоинструмента рака 17 и желудочно-кишечных заболеваний, таких как IBD18,19; в то время как конфокальная мозаичная микроскопия стала инструментом быстрой патологии во времяоперации 20. В совокупности интравитальная микроскопия в последнее время стала ценным и универсальным инструментом для биомедицинских исследований и будущего применения в клинике.
Интравитальная микроскопия здесь реализована для визуализации эпителиальной утечки кишечника в режиме реального времени и наблюдения за эпителиальными явлениями пролития клеток. Утечка кишечной проницаемости может быть идентифицирована другими неинвазивными методами in vivo, такими как количественная оценка перорального введения флуоресцентных трассировщиков всыворотке 21. Тем не менее, этот метод не позволяет прямого наблюдения пролить производительность, ни сегрегации между пара- и транс-клеточной проницаемости. Сочетание стандартных экспериментов трассировщика и интравитальной микроскопии представляет собой подходящий подход к: i) выявлению нарушений в проницаемости кишечника и ii) сегрегации между пара- и трансклеточной эпителиальной проницаемостью. Помимо пролития клеток, интравитальная микроскопия в сочетании с маркировкой флуоресценции in vivo позволяет изучать другие клеточные и молекулярные механизмы (например, жесткое перераспределение соединения во время пролития клеток с использованиемфлуоресцентных мышей-репортеров 22 или взаимодействия между IECs и другими клетками внутри слизистойоболочки кишечника 23).
Представленный здесь метод представляет собой адаптацию интравитальной микроскопии для наблюдения слизистой оболочки кишечника в режиме реального времени с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM). Таким образом, мы используем условные нокаут мышей GGTase (Geranylgeranyltransferase) в кишечных эпителиальных клеток (IECs) в (Pggt1bi qIEC мышей), так как они страдают от тяжелой кишечной болезни и увеличение эпителиальной проницаемости24. Описана хирургическая подготовка мыши и окрашивание слизистой оболочки кишечника, а также соответствующие настройки, используемые для получения изображений и анализа после приобретения. Этот протокол мог бы позволить будущим исследованиям, способствующим современным знаниям о динамике и кинетике кишечного эпителиального пролития клеток. Кроме того, протокол может послужить основой для различных адаптаций для изучения других явлений, происходящих на поверхности слизистой оболочки кишечника, и даже в других тканях.