Den indirekt immunofluorescens protokoll som beskrivs i denna artikel gör det möjligt att upptäcka och lokalisering av proteiner i mus bröstkörteln. En komplett metod ges för att framställa bröstkörtelprover, för att utföra immunohistokemi, för att avbilda de vävnadssnitt genom fluorescensmikroskopi, och att rekonstruera bilder.
Indirekt immunofluorescens användes för att detektera och lokalisera proteiner av intresse i en vävnad. Protokollet presenteras här beskriver en komplett och enkel metod för immundetektering av proteiner, varvid musen lakterande bröstkörteln tas som ett exempel. Ett protokoll för framställning av vävnadsprover, särskilt när det gäller dissektion av mus bröstkörtel, vävnadsfixering och frusen vävnad sektionering, är detaljerade. Ett standardprotokoll för att utföra indirekt immunofluorescens, inklusive en valfri antigenåtervinning steg, presenteras också. Observationen av de märkta vävnadssnitt samt bildtagning och efterbehandlingar anges också. Detta förfarande ger en fullständig översikt, från samlingen av djurvävnad till den cellulära lokaliseringen av ett protein. Även om denna allmänna metod kan tillämpas på andra vävnadsprover bör det anpassas till varje vävnad / primär antikropp par studerades.
Bröstkörteln är en atypisk däggdjurs exokrin organ vars huvudsakliga funktion är att producera mjölk för att föda nyfödda. Utvecklingen av bröstvävnad sker främst efter födseln och kännetecknas av en unik process där epitel invaderar omgivande stroma. Denna vävnad genomgår många förändringar (tillväxt, differentiering och regressions), särskilt under vuxenlivet, samtidigt med variationer i reproduktiv status (Figur 1). Förutom den övergripande morfologin hos vävnaden, proportionerna av olika celltyper samt deras arrangemang inom bröstkörteln förändras dramatiskt under utvecklingen 1-5.
Under embryolivet, härleder bröst epitel från bröstmjölkledningarna, vilket definieras av en liten förtjockning och skiktning av ektoderm, mellan de främre och bakbenen på var sida om mittlinjen runt embryodag 10,5 (E10.5) (Figur 1A ).På E11.5, bryter mjölkledningen upp i enskilda placodes, vilka är symmetriskt placerade utmed bröstmjölkledningen vid reproducerbara platser, och den omgivande mesenkym börjar kondensera. De placodes börjar sjunka djupare in i huden och bröst mesenkymet organiserar i koncentriska lager runt bröst knopp (E12.5-E14.5). Som av E15.5, bröst epitel, börjar att föröka sig och förlänga för att bilda den primära gro som driver genom bröst mesenkymet mot fettkudden. Den primära grodd utvecklar en ihålig lumen med en öppning på huden, präglad av bildningen av nippeln manteln. På E18.5, har förlängning kanalen vuxit till fettkudden och har grenade i en liten arborized gångsystemet omfattas i fettkudden. Utvecklingen i huvudsak arresteras och rudimentära bröstkörteln fortfarande morphogenetically vilande fram till puberteten. I den manliga embryot, aktiveringen av androgenreceptorer leder till degeneration av knopparna, som försvinnergenom E15.5. Från och med E18, upphör bröst utveckling fram till puberteten 6-9.
Vid födseln, hamnar bröstkörteln en rudimentär gångsystemet som förlänger och grenar långsamt (isometrisk tillväxt). Vid början av puberteten, sfäriska strukturer belägna vid spetsarna av kanalerna som kallas den terminala änden knoppar (TEBS), är bildade av ett yttre skikt av cap-celler och en flerskiktad inre kärna av celler (kroppsceller). Dessa strukturer är mycket proliferativ och infiltrera omgivande stromal vävnad som svar på hormonella signaler. Spridning inom TEBS resulterar i duktal töjning, i kombination med förgrening morfogenes. Denna process leder till upprättandet av en grundläggande epitel arborized nätverk som härrör från bröstvårtan (Figur 1B, puberteten). Vid ~ 10-12 veckor efter födseln, när epitelet har invaderat hela fettkudden, stoppar sin expansion och TEBS försvinna. Ductal utveckling genomgår sedan dynamiska förändringar, det vill säga, successive spridning och regression av epitelceller enligt estruscyklerna 10 (Figur 1B, vuxen).
Från starten av dräktigheten undergår bröstvävnad viktig tillväxt och morfologiska förändringar för att förbereda för amning. Bröst epitel utför proliferera och differentiera, vilket leder till en i hög grad grenad tubulo-alveolära nätverk. Samtidigt, bröstepitelceller (MECS) blir polariserad och kunna syntetisera och utsöndra mjölkprodukter. MEC organisera sig i ett stort antal alveolära strukturer (acini) som är omgivna av kontraktila myoepitelceller och ingår i en stroma består av bindväv och fettvävnad, blodkärl och nervterminaler (Figur 1B, graviditet). Dessutom är den basala sidan av MEC i nära kontakt med basalmembranet (extracellulär matrix), och samspelet mellan dessa två enheter tätt reglera både morfogenes och sekretoriska funktion av mammary epitel 11-13.
Alla dessa processer är beroende av verkan av olika miljö ledtrådar, varav de viktigaste är hormones14, parakrina faktorer och den extracellulära matrisen. Exempelvis inducerar progesteron omfattande sido förgrening 15 och alveologenesis som i kombination med prolaktin (PRL) 16,17, främjar och upprätthåller differentiering av alveolerna. Förutom steroider och PRL18, cytokiner och signalvägar i samband med utveckling (Wnt och Notch signalvägar) är också involverade i bröst härstamning engagemang och utveckling 19-21. Vid slutet av graviditeten, de luminala MEC börja producera en proteinrik mjölk kallas råmjölk i lumen i alveolerna. Dessutom fungerar progesteron på epiteliala permeabiliteten och eftersom tight junctions fortfarande är öppna, är kolostrum också i det maternella blodet.
Efter förlossning, den mammary epitel tar upp nästan hela bröstkörteln volym och mycket organiserad (Figur 2, bröst epitel). Mjölkproducerande enheter, nämligen alveolerna (Figur 2, alveol), är bildade av ett monoskikt av polariserade bröstepitelialceller sekretoriska celler (MESCs), med deras apikala plasmamembranet som avgränsar hålrummet. Alveoler ordna sig i lobules som är grupperade i lober anslutna till ledningar som dränerar mjölk på utsidan miljö (Figur 2, lob). Amning uppstår, dvs., MESCs börjar utsöndra rikliga mängder mjölk, främst utlöses av nedgången i moderkakan hormoner (främst progesteron) (Figur 1B, laktation). Mjölkprotein gener aktiveras i en bestämd tids tidsförloppet sträcker sig från graviditet till amning 9,22,23, främst till följd av hypofysen PRL släpptes vid tidpunkten för diande. Samtidigt, kontakterna mellan MESCs och den extracellulära matrisen både stimulera mjölkprotein synthesis genom signaler som medieras via interaktioner mellan cellulära integriner och laminin 24,25, och undertrycker apoptos i MESCs 26,27. Dessa signalvägar resulterar i aktivering av mjölkprotein genpromotorer 28 genom aktivering av specifika transkriptionsfaktorer 29. Cell-cellkontakter är också viktiga för vissa aspekter av differentiering, inklusive fastställandet av apikala polaritet och vektor utsöndringen av mjölkprodukter. Tight junctions snabbt nära efter början av laktationen och MESCs iscensätta fint upptaget av molekyler från blodet samt syntes, transport och utsöndring av mjölkkomponenter, som svar på de näringsbehov nyfödda. Vid tidpunkten för diande, sammandragning av myoepitelceller omger alveolerna sker som svar på oxytocin och leder till mjölkutdrivning genom ledningarna och in i nippeln. Mjölk är en komplex fluid som innehåller proteiner (mestadelskaseiner), sockerarter (huvudsakligen laktos), lipider och mineraler, samt bioaktiva molekyler såsom immunoglobuliner A (IgA), tillväxtfaktorer och hormoner. Kasein syntetiseras, samlade i supramolekylära strukturer, nämligen kaseinmiceller, transporteras längs den sekretoriska vägen, och sedan släpptes av exocytos, dvs fusion av kasein innehållande sekretoriska vesiklar (SVS) med apikala plasmamembranet hos Mesc (Figur 2).
Intracellulär trafiken bygger på materialutbyte mellan membran fack och innebär Lösliga N-etylmaleimid-Sensitive Fusion (NSF) Attachment Protein (SNAP) Receptor (SNARE) 30,31. Snaran proteiner familj är uppdelad i vesikulära Snares (V-snaror), som föreligger i vesikelmembranet, och målgrupp snaror (t-snaror), lokaliserade på rikt membranen. Genom zippa genom deras coiled-coil-domäner, V- och t-snaror samlas för att bilda en mycket stabil fyra-helixknippet komplex, kallad ee SNARE komplexet. Detta komplex främjar fusion av två motstående lipiddubbelskikt genom att gradvis föra dem i omedelbar närhet 30,32. Efteråt är SNARE-komplex dissocieras av NSF adenosintrifosfatas och dess adapter protein SNAP och SNARE proteinerna återförs till sin -delområde 33. Intressant, bosatt varje SNARE protein, främst olika cellulära fack och SNARE parning kan bidra till specificiteten av intracellulära fusion händelser 34. Tidigare studier tyder på att åtminstone Synaptosomal associerat protein 23 (SNAP23) och Vesikel-associerad membranprotein 8 (VAMP8), och syntaxins (STX) -7 och -12 spela en roll i kasein exocytos 35,36. Dessa proteiner har också påträffats i association med lipiden fraktionen av mjölk, dvs mjölk fettkulor (MFGs) 37. Den nuvarande rådande modellen förutsätter att cytoplasmiska lipiddropparna (CLDs) bildas genom ackumulering av neutrala lipids (främst triacylglyceroler och sterolestrar) och kolesterol härrör från moderns kost mellan de två bladen av endoplasmanätet (ER) membran 38-41. Stora CLDs bildas, åtminstone delvis, genom fusion av mindre CLDs under transport till den apikala sidan av MESCs där de släpps som MFGs (1-10 | j, m i diameter) genom avknoppning, varvid inhöljda av Mesc apikala plasmamembranet 40-42. Amning upphör efter valpar är avvanda, och de MESCs successivt dör genom apoptos, vilket leder till regression av bröstvävnad till en pubertets tillstånd (Figur 1B, involution).
Immunofluorescens (IF) är en vanlig analytisk laboratoriemetod som används i nästan alla aspekter av biologi, både inom forskning och klinisk diagnostik. IF-tekniker kan utföras på vävnadssnitt (immunohistokemi, IHC) eller cell (immunocytokemi ICC) prover. Denna kraftfulla synsätt bygger på användning av fluorescent-märkta antikroppar som specifikt binder (direkt eller indirekt) till antigenet av intresse, vilket möjliggör visualisering av dess vävnadsfördelning genom fluorescensmikroskopi. Fluorescens signaler beror främst på kvaliteten och koncentrationen av antikroppar och korrekt hantering av provet. En enkel indirekt immunofluorescens (IIF) protokollet presenteras för att detektera mjölkprodukter (kaseiner och MFGs) och proteiner som är involverade i mjölkproduktutsöndring (butyrophilin (btn1), snara proteiner) på frysta sektioner av mus bröstvävnad (Figur 3). Även om detta protokoll ger en komplett IHC översikt, allt från vävnadsuppsamlings bilden efterbehandling, kritisk och valfria steg samt några tekniska rekommendationer också presenteras och diskuteras.
IHC är en relativt enkel och okomplicerad experimentell metod för att lokalisera antigen i vävnadssnitt, som beror främst på specifika epitop-antikropp interaktioner. Även om ett stort antal protokoll används för att lokalisera ett protein genom IIF, är kärnan i dessa förfaranden nästan alltid densamma. Det finns dock några viktiga aspekter som starkt kan påverka resultatet och därför måste optimeras för varje enskild IHC studie. Den svåraste aspekten av detta tillvägagångssätt är att fastställa …
The authors have nothing to disclose.
Författarna är tacksamma mot INRA MIMA2 imaging core facility (INRA, UMR1198, Jouy-en-Josas) och personalen på IERP enheten (UE 0907, INRA, Jouy-en-Josas) för djuromsorg och anläggningar. Vi vill också tacka IH Mather, MC Neville och S. Tooze för att förse oss med mycket användbar antibodie.
Dissection | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Pins | |||
Ethanol | |||
Scissors | |||
Scalpel and adapted blades | |||
Ice | |||
Towel paper | |||
Tissue sample preparation | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Phosphate Buffered Saline (pH7.4) | Sigma | P-3813 | |
Paraformaldehyde (PFA, 32% EM grade, 100 ml) | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | personnal protection equipment required WARNING: this product will expose you to Formaldehyde Gas, a chemical known to cause cancer |
OCT compound/Tissue Tek | Sakura | 4583 | |
Sucrose (D-saccharose) | VWR | 27480.294 | |
Plastic molds | Dominique Dutscher | 39910 | |
Liquid nitrogen | |||
Cryostat/sample support | Leica | CM3050S | |
Razor blades (SEC35) | Thermo Scientific | 152200 | |
Slide box | |||
Glass slides Superfrost/Superfrost Ultra Plus | Thermo Scientific | 10143560W90/1014356190 | |
Brushes | |||
IHC | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Super Pap Pen | Sigma | Z377821-1EA | |
Permanent marker (black) | |||
50 mM NH4Cl in PBS | Sigma | A-0171 | |
0.1 M glycine in PBS | VWR | 24403.367 | |
Antigen Retrieval solution: Tris 100 mM 5% urea pH9.6 | |||
Heater (up to 100°C) | |||
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A7906-100G | |
Vectashield (anti-fading mounting medium) without DAPI/with DAPI | Vector Laboratories | H-1000/H-1200 | |
Glass coverslips 22x50mm (microscopy grade) | VWR | CORN2980-225 | |
Nail polish | |||
Primary antibodies | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Rabbit anti-mouse caseins (#7781; 1:50 dilution) | generously gifted by M.C. Neville (University of Colorado Health Sciences Center, USA) |
||
Mouse anti-cytokeratin 8 (CK8, clone 1E8, 1:50 dilution) | Biolegend (Covance) | MMS-162P | |
Mouse anti-cytokeratin 14 (CK14, cloneLL002, 1:50 dilution) | Thermo Scientific | MS-115-P0/P1 | |
Rabbit anti-butyrophilin (1:300 dilution) | generously gifted by I.H. Mather (Department of Animal and Avian Sciences University of Maryland College Park, USA) | ||
Rabbit anti-Stx6 (1:50 dilution) | generously gifted S. Tooze (Cancer Research UK, London Research Institute, London, UK) |
||
Rabbit anti-VAMP4 (1:50 dilution) | Abcam | ab3348 | |
Secondary antibodies | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Rhodamine-conjugated goat anti-rabbit IgG (H + L) (1:300 dilution) | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 111-025-003 | |
Counterstains | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Bodipy 493/503 | Life Technologies (Molecular Probes) | D-3922 | |
DAPI (4-6-diamidino-2-phenylindole) | Life Technologies (Molecular Probes) | D-1306 | |
Observation/Image capture | Company | Catalog Number | Comments/Description |
conventional fluorescence microscope | Leica Leitz DMRB microscope |
Standard filters for FITC, Rhodamine and DAPI emissions, ×63 oil-immersion objective (NA 1.3), DP50 imaging camera (Olympus), CellˆF software (Olympus) |
|
Laser Scanning Microscope (confocal microscopy) | Zeiss LSM 510 microscope |
Plan-Apochromat ×63 oil-immersion objective (NA 1.4), CLSM 510 software, Confocal facilities, MIMA2 Platform, INRA Jouy-en-Josas, France, http://mima2.jouy.inra.fr/mima2) | |
Image treatment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
ImageJ 1.49k software | Free software |