Этот протокол описывает метод иммунокрашивки целого желудка, модифицированный из техники «Swiss roll», изначально разработанной для мышиного кишечника.
Методическая статья
Этот протокол описывает метод иммунокрашивки целого желудка, модифицированный из техники «Swiss roll», изначально разработанной для мышиного кишечника.
Пространственные «омиксные» технологии предоставляют беспрецедентные возможности для изучения биологии и взаимодействия отдельных клеток желудочно-нервно-мышечного аппарата в их естественной тканевой среде. Однако успешное применение этих подходов и оценка структурных и молекулярных различий в дне, корпусе и антруме требуют последовательного отбора проб и ориентации тканей. Здесь мы сообщаем о модифицированной технике «Swiss roll», адаптированной к желудку мыши, которая позволяет встраивать и визуализировать все основные анатомические области в одной криосекции. Этот подход делает акцент на плоской фиксации и аккуратном позиционировании для получения сечений с воспроизводимой ориентацией и качеством. В этом исследовании также были оптимизированы условия иммунофлуоресцентного окрашивания для обеспечения высококачественной визуализации клеточных маркеров. Этот протокол позволяет проводить комплексные параллельные сравнения областей желудка, минимизируя потерю тканей и экспериментальную вариабельность. Улучшая сохранение тканей и пространственную ориентацию, этот метод предоставляет практический и масштабируемый инструмент для исследователей, изучающих желудочную биологию как в физиологическом, так и в патологическом контекстах.
Желудок — это сложный орган формы буквы J, который соединяет пищевод с двенадцатиперстной кишкой1. Он делится на три основные анатомические области: дно, тело иантрум 1. Каждая область мышечной туники желудка играет особую физиологическую роль, участвуя в ключевых желудочных функциях, таких как аккомодация, подчинение, тритурация пищи иопорожнение 1,2. Изучение изменений в физиологии и патологии желудка требует детального анализа этих областей и их клеточной архитектуры.
Для визуализации больших площадей ткани исследователи часто адаптируют технику «швейцарского ролла», изначально разработанную для мышиного кишечника 3,4,5,6. В этом исследовании модифицирована швейцарская методика переворота для использования с мышиным желудком, чтобы разработать новый протокол. Желудок сначала разделяется на анатомические области и фиксируется в горизонтальном положении. Ткань затем аккуратно скатывается и обрабатывается для криосецации. Неправильное швейцарское прокатывание может повредить хрупкие эпителиальные структуры, особенно в кишечнике, что приводит к ухудшению качества тканей для иммунного окрашивания. Сохранение хорошо фиксированных, правильно ориентированных тканей с целостными клеточными структурами крайне важно для высокоразрешающей визуализации. В данной работе представлен новый метод создания швейцарских рулонов, включающих все желудочные области в один криоблок. Кроме того, описан оптимизированный протокол иммунофлуоресцентного окрашивания для мышечной туники желудка, что позволяет подробно оценить функцию желудка. Этот протокол предоставляет комплексное руководство по получению высококачественных иммунофлуоресцентных изображений с помощью тщательной подготовки желудочной ткани, обработки швейцарского рулона и окрашивания. Сохраняя сложную морфологию мускульной туники желудка, этот метод способствует более глубокому пониманию её структуры и функции как в состоянии здоровья, так и в болезни.
Эксперименты на животных проводились с использованием рекомендаций, изложенных в Руководстве Национального института здоровья по уходу и использованию лабораторных животных. Протоколы были утверждены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных клиники Майо (A48315-15). Программы ухода и использования животных клиники Майо были пересмотрены и полностью аккредитованы Ассоциацией по оценке и аккредитации Международной ухода за лабораторными животными (AAALAC). Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.
1. Техника швейцарского ролла для криосекций с фиксированным желудком с параформальдегидом (PFA)
2. Иммунофлуоресцентное окрашивание мышечной ткани желудка
3. Иммунофлуоресцентная визуализация с использованием конфокального микроскопа
Используя новый метод, мышиные гастральные швейцарские роллы включали все три основных области желудка: дно, тело и антрум, а также небольшую часть пищевода и двенадцатиперстную кишку в одном участке. Включение всего желудка в одну секцию позволяет провести комплексный региональный анализ (рисунок 1). Окрашивание целых изображений швейцарских роллов с помощью гематоксилина и эозина (H&E) продемонстрировало хорошо сохранившуюся желудочную архитектуру во всех регионах, что позволило чётко визуализировать слизистые, подслизистые и мышечные слои (рисунок 3). На рисунке 4 показано представительное иммунофлуоресцентное окрашивание интерстициальных клеток Кахала (ICC; клетки кардиостимулятора, генерирующие ритмичные медленные волны, лежащие в основе фазовой моторики кишечника; идентифицированы с помощью KIT и ANO1), кишечных нейронов (нейронов кишечной нервной системы, координирующих моторику желудочно-кишечного тракта; идентифицированы по иммунокрашиванию TUBB3) и ядер (DAPI). В слизистой желудочной слизистой КИТ также экспрессируется в клетках Панета и кубка, как ранеесообщалось 9,10,11. ANO1 также высоко экспрессируется в желудочном эпителии, особенно в столбчатых эпителиальных клетках дна, что соответствует его роли в транспортировке хлоридов и секреции слизистойслизистой 11. Кроме того, TUBB3 экспрессируется в некоторых желудочных эндокринных клетках и клетках, выделяющих слизь, согласно данным Атласа белковчеловека 12,13. На рисунке 5 показано представительное иммунофлуоресцентное окрашивание гладкомышечных клеток, помеченных MYH11, эпителиальных клеток желудка, маркированных E-cadherin, и ICC, маркированных KIT. MYH11 также экспрессируется в миофибробластах слизистой желудочной слизистой ткани, как сообщалось ранее14. Вместе эти результаты иммунофлуоресценции подтверждают, что наш протокол сохраняет архитектуру тканей.

Рисунок 1: Подготовка «швейцарского рулета» желудка мыши для криосекции. (A) Весь желудок сразу после удаления помещается в чёрную кремезу с силиконовым покрытием и наполненную холодным фосфатно-буферным физиологическим раствором (PBS) для сохранения целостности тканей. (B) Желудок открыт по середине двенадцатиперстной кишки. (C) Желудок аккуратно растягивается и закрепляется в блюде, чтобы он лежал ровно без чрезмерного напряжения. Вдоль ткани проводится красная пунктирная линия, указывающая на то, где её следует обрезать для облегчения скатания. (D) Открытый и фиксированный желудок помещается на фильтрующую бумагу, увлажненную PBS, в подготовке к скатке в компактную форму. Красная стрелка показывает направление переворачивания желудка. (E) Кусочки ткани помещаются в соединение с оптимальной температурой резки (O.C.T.) и замораживаются на сухом льду в подготовке к криосекции. (F) Замороженные блоки хранятся при −80 °C и криосекцируются с толщиной 5 мкм для дальнейшего анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2: Настройка ND Acquisition и визуализация насыщения во время Z-стековой визуализации. (A) Настройки лазера и детектора, настроенные в программном обеспечении конфокальной визуализации для многоканального спектрального съёмки. Используются четыре флуорофора: 4′,6-диамидино-2-фенилиндол (DAPI), Alexa Fluor 488 (AF488), Alexa Fluor 555 (AF555) и Alexa Fluor 647 (AF647), каждый из которых сочетается с соответствующими возбуждающими лазерами и детекторами излучения. Спектральный график отображает кривые возбуждения и излучения, позволяя корректировать для минимизации перекрёстных помех и оптимизации обнаружения сигналов. (B) Настройки экспозиции регулируются индивидуально для каждого флуорофора, чтобы избежать насыщения пикселей и сохранить детали в областях высокой интенсивности. (C) Настройка большого изображения (например, 6 × 6 полей) позволяет визуализировать весь гастральный швейцарский рулон; Размер поля изображения должен регулироваться в зависимости от размера и компактности скрученной ткани. (D) Окно получения ND с настройками параметров Z-стека. Диапазон Z определяется выбором верхнего и нижнего положений желудочной мышцы, с восьмью шагами, которые охватывают всю глубину ткани для трёхмерного (3D) анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3: Изображение швейцарского рулета мышиного желудка с окрашенным гематоксилином и эозином. Сканирование плитки демонстрирует возможность визуализировать весь гастральный швейцарский рулон у 8-недельной самки мыши C57BL/6J. Указываются основные анатомические области, включая пищевод (красная пунктирная линия), нижний пищеводный сфинктер (фиолетовая пунктирная линия), дно (чёрная пунктирная линия), корпус (синяя пунктирная линия), антрум (зелёная пунктирная линия) и двенадцатиперстную (оранжевая пунктирная линия). Шкала масштаба: 1000 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4: Конфокальные изображения швейцарского рулона целого мышиного желудка: ANO1, KIT, TUBB3. Верхние панели: Репрезентативные сшитые конфокальные изображения гастрального швейцарского рулона от 8-недельной самки мыши C57BL/6J, показывающие иммунное окрашивание для ANO1 (зелёный), KIT (циан), TUBB3 (жёлтый) и ядра (синий). Визуализируется весь свернутый желудок, включая дно, тело и антрум. Полосы масштаба: 1000 мкм. Нижние панели: увеличенные виды области, обведённые белой пунктирной рамкой в верхних панелях, подчёркивающей клеточные детали межклеточных клеток Кахаль (ANO1+ и KIT+; жёлтые стрелки) и энтерических нейронов (TUBB3⁺; красные стрелки). Масштабные полосы: 100 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 5: Конфокальные изображения швейцарского рулона целого мышиного желудка: MYH11, KIT, E-cadherin. Верхние панели: Репрезентативные сшитые конфокальные изображения гастрального швейцарского рулона от 8-недельной самки мыши C57BL/6J, показывающие иммунокрашивание для MYH11 (зелёный), KIT (циан), E-cadherin (жёлтый) и ядра (синий). Визуализируется весь свернутый желудок, включая дно, тело и антрум. Шкалы: 1000 мкм. Нижние панели: увеличенные виды области, обведённые белым пунктирным блоком в верхних панелях. Белые пунктирные линии очерчивают слизистый эпителий (E-кадгерин) и мышечный слой (MYH11). Белые стрелки обозначают KIT+ интерстициальные клетки Кахала (ICC). Масштабные полосы: 100 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
Используя недавно оптимизированный метод желудочного швейцарского ролла, все три сегмента желудка (дно, тело и антрум), а также пищевод и двенадцатиперстную кишку включаются на одном слайде. Такое комплексное внедрение позволяет исследователям анализировать структурные и молекулярные изменения по всему желудку и снижает стоимость сечений и окрашивающих реагентов (рисунок 1).
Одновременное воздействие одинаковых растворов для окрашивания всех желудочных областей обеспечивает стабильность и повышает точность. Иммунокрашивка гастральных швейцарских роллов ясно выявляет отдельные слои стенки желудка. Как показано на рисунках 4 и 5, этот метод позволяет визуализировать морфологические различия между сегментами желудка и обнаруживать ICC (KIT и ANO1)10, нейроны (TUBB3)15, гладкомышечные клетки (MYH11), слизистые эпителиальные клетки (E-cadherin) и ядер.
В зависимости от состояния тканей и целей исследования могут быть внесены незначительные изменения. Например, удаление лишнего жира помогает сохранить форму рулона во время фиксации. Регулировка толщины сечения также может помочь сохранить структуру тканей или улучшить адгезию к затвору. Ещё одним возможным способом усовершенствования является использование металлической формы для более равномерного резка, как это делается с кишечными швейцарскимирулонами 16. Хотя этот протокол сосредоточен на криосецениях, он может быть адаптирован для тканей, вложенных в парафин. Хотя вложение парафина сохраняет структурную целостность ткани, криосецирование позволяет быстрее обработать и лучше сохранять антиген, что делает его более подходящим для иммунофлуоресценции.
У этого метода есть ограничения. Увеличенный, фиброзный или кальцифицированный желудок, часто встречающийся при таких состояниях, как воспаление, ожирение, диабет или старение, может быть сложнее свернуть и создавать трудности для оптимальногоокрашивания 17,18,19,20. Несмотря на это ограничение, эта техника обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционными региональными вложениями. Обработка всех желудочных областей при одинаковых условиях улучшает согласованность, снижает вариабельность и экономит как время, так и реагенты.
Этот подход особенно полезен для изучения региональных изменений. Он также поддерживает пространственный анализ нескольких типов ячеек и может сочетаться с количественной оценкой на основе изображений. В целом, этот недавно оптимизированный метод гастрального швейцарского ролла предоставляет практичную и масштабируемую платформу для комплексного анализа желудочных тканей в области здоровья и заболеваний.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была частично поддержана грантами Национальных институтов здоровья R01 DK057061 (T.O.), R01 DK121766 (Y.H.), R01 DK126827 (T.O.), R01 DK131455 (T.O.) и P30 DK084567 (Эпигеномика и пространственная биология, Центр клеточной сигнализации в гастроэнтерологии клиники Майо). Финансирующие агентства не участвовали в разработке исследований, анализе данных или подготовке рукописей. Содержание полностью лежит на авторах. Мы благодарим доктора Даррена Дж. Бейкера и сотрудников лаборатории доктора Бейкера (кафедра биохимии и молекулярной биологии, клиника Майо, Рочестер, Миннесота) за обмен лабораторными ресурсами и техническую поддержку для окрашивания методом H&E.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| #5SF Щипцы | ТОНКИЕ НАУЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ | 11252-00 | |
| Бычий сывороточный альбумин | СИГМА-ОЛДРИЧ | A7906 | |
| Светодиодный источник света ColdVision MC-LS | ШОТТ | MC-LS | |
| Конфокальное программное обеспечение | Nikon | Программное обеспечение для визуализации Nikon NIS-Elements | |
| Криоseal XYL | Эпредида | 9312-4 | |
| DAPI (4',6-диамидино-2-фенилиндол, дилактат) | Термо Фишер Сайентифик | D3571 | |
| Тарелки для вскрытия, большие | Живые системы Инструментовка | АРТИКУЛ: DD-90 | |
| Ослиный противокозий AF647 pAb | Жизненные технологии | A21447 | Lot: 1739289 RRID:AB_2535864 |
| Противомышиная система AF555 pAb | Жизненные технологии | A31570 | Lot: 1774719 RRID:AB_2536180 |
| Противокроликовый AF488 pAb | Жизненные технологии | A21206 | Lot: 2668665 RRID:AB_2535792 |
| E-кадхарин (разбавление 1:400) | Бионаука по бакалаврству | 610181 | лот: 25510 RRID:AB_397580 |
| Эозин | ELITechGroup | $SS-071C | |
| Щипцы с эпоксидным покрытием | ТОНКИЕ НАУЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ | 11210-10 | |
| Этанол | СИГМА-ОЛДРИЧ | 459828-4L | |
| ГИБКАЯ ТРУБКА 1,5 мл | Эппендорф | 22364111 | |
| Марлевые губки | Fisherscientific | 22-362-178 | |
| Закалённые тонкие ножницы | ТОНКИЕ НАУЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ | 14090-09 | |
| Гематоксилин | Эпредия | 7211 | |
| КИТ (0.2 и микро; g/mL; разбавление 1:1000) | R& D Systems | AF1356 | Lot: IEO0217101 RRID: AB_354750 |
| РАСТВОР ДЛЯ ЧИСТКИ ЛИНЗ 1 УНЦИЯ ПУЛЬВЕРИЗАТОР | Nikon | 77013066 | |
| Стекло крышки микроскопа | Fisher Scientific | 12541016 | |
| Микроскопические слайды | CardinalHealth | M6133A | |
| Значки Miniutien | ТОНКИЕ НАУЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ | 26002-20 | |
| MYH11 (разбавление 1:400) | Биомедицинские технологии | BT-562 | RRID:AB_10013421 |
| Лак для ногтей | ГРЕХОВНЫЕ ЦВЕТА | 7.33855E+11 | |
| Игла 30 G x 1/2 дюйма; | Бионаука по бакалаврству | 305106 | |
| Параформальдегид | СИГМА-ОЛДРИЧ | 158127-500G | |
| Однолезовые лезвия Personna | Компания Razor Blade Co. | 76247-652 | |
| Решение IgG для блокировки мыши на мыши ReadyProbes (30x) | Термо Фишер Сайентифик | R37621 | Лот: 3226230 |
| Слоуфэйд Diamond Antifade Mountant (монтажные носители) | Термо Фишер Сайентифик | S36972 | |
| Система окрашивания StainTray 10 | Simport Scientific | M918-2 | |
| Стереомикроскоп 0,8x-5x | Nikon | SMZ645 | |
| Сахароза | СИГМА-ОЛДРИЧ | S9378-1KG | |
| Поверхностные усилители X-100 (Triton X) | Термо Фишер Сайентифик | 28314 | |
| TMEM16A (ANO1: разбавление 1:400) | Abcam | ab53212 | Lot: GP3295656-1 RRID: AB_883075 |
| Трансферная пипета | Falcon | 357575 | |
| TUBB3 (разбавление 1:400) | Технология клеточной сигнализации | 4466 | Lot: 5 RRID: AB_1904176 |
| Xylenes | Fisher Scientific | X3P-1GAL | МНОГО 206238 |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение