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Developmental Biology

斑马鱼急性酒精性肝损伤的组织学分析

doi: 10.3791/55630 Published: May 25, 2017

Summary

该方案描述了用2%乙醇处理24小时的斑马鱼幼虫肝脏的组织学分析。这种急性乙醇治疗导致肝血管的肝脂肪变性和肿胀。

Abstract

酒精性肝病(ALD)是指由于急性或慢性酒精滥用而导致的肝损害。这是酒精相关发病率和死亡率的主要原因之一,影响了美国200多万人。更好地了解酒精诱导的肝损伤的细胞和分子机制对于开发ALD的有效治疗至关重要。斑马鱼幼虫在接触2%乙醇仅24小时后出现肝脂肪变性和纤维发生,使其可用于急性酒精性肝损伤的研究。这项工作描述了斑马鱼幼虫急性乙醇治疗的程序,并表明它引起肝血管的脂肪变性和肿胀。还描述了针对斑马鱼幼虫肝组织学分析优化的苏木精和曙红(H&E)染色的详细方案。 H&E染色比免疫荧光具有几个独特的优点,因为它标志着所有的生物er细胞和细胞外组分同时并且可以容易地检测肝损伤,例如脂肪变性和纤维化。鉴于斑马鱼在建模毒素和病毒诱导的肝损伤以及遗传性肝脏疾病方面的用量越来越多,该协议作为所有这些研究中进行的组织学分析的参考。

Introduction

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酒精饮酒引起的酒精性肝病(ALD)是酒精相关发病率和死亡率的主要原因。在美国,近一半的肝脏疾病死亡涉及酒精1 ,ALD负责近1/3的肝脏移植2 。 ALD有广谱。脂肪变性,其特征在于肝细胞中过量的脂质积累,发生在重度饮酒的早期阶段,并且在酒精停止使用时是可逆的。在遗传和环境因素和持续饮酒的影响下,肝脂肪变性可能发展为酒精性肝炎,最终导致肝硬化3 。使用啮齿动物ALD模型的研究为疾病提供了深刻的见解,但它们有局限性(参考文献3 )。口服酒精饮食只会引起啮齿动物脂肪变性4/ sup> 5 。炎症和纤维化的发展需要第二次侮辱6,7或慢性胃内输注,这是侵入性和技术上具有挑战性的8,9 。硬糖斑马鱼也发生肝损伤,对慢性和急性酒精治疗10,11,12,13,14,15。特别是,幼虫斑马鱼是一种有吸引力的互补模式生物,其中研究急性酒精性肝损伤10,11,13,15。斑马鱼肝功能并在4天内产生乙醇代谢的关键酶(dpf)13,16,17。乙醇可以直接加入到水中,暴露于2%乙醇24小时足以在斑马鱼幼虫13,15中诱导肝脂肪变性和纤维化反应。

据报道,用2%乙醇处理24小时导致斑马鱼幼虫13的组织乙醇浓度为80mM。其他人已经表明幼虫耐受这一浓度,并且在处理的动物中看到的肝脏表型对乙醇暴露具有特异性11,13,15,18。然而,由于80mM在人体中几乎是致命的19 ,重要的是评估乙醇处理的斑马鱼的肝脏组织学和dete对人类的生理相关性。

斑马鱼幼虫的快速外部发育和半透明使得有可能实时和固定样品中肝脏中酒精的作用。细胞型特异性荧光转基因品系的可获得性以及共聚焦显微镜近期的进展有助于研究不同肝细胞类型如何改变其响应于急性乙醇处理的形态和行为11,15。然而,当研究肝组织学时,荧光转基因斑马鱼的共聚焦成像不能完全替代苏木精和曙红(H&E)染色。使用转基因斑马鱼同时标记所有肝细胞类型需要产生个体转基因品系,每个转基因品系用独特的荧光团标记一个肝细胞类型。将不同的转基因背景引入同一条鱼需要繁殖多代,这是耗时且昂贵的。需要额外的免疫荧光染色来检测细胞外基质成分。另一方面,H&E染色同时标记所有肝细胞类型和细胞外基质组分,从而提供肝脏的概况20 。此外,它容易显示肝脏疾病的几种组织病理学特征,如肝细胞死亡,脂肪变性和纤维化。虽然H&E是哺乳动物肝脏组织学中的常规染色体,但它并不常用于斑马鱼肝脏研究,而且协议不太成熟。

这项工作描述了斑马鱼幼虫急性乙醇治疗方案和H&E染色后续组织学分析。 H&E染色方案可用于所有肝脏发育和功能研究。此外,石蜡切片可用于免疫组织化学和其他特殊治疗包括肝脏病理学,包括三色染色,网状蛋白染色

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Protocol

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AB WT成年和幼虫斑马鱼根据“实验动物护理和使用指南”(美国国家卫生研究院出版号86-23,1985年修订版)保持在标准条件21 。其使用由辛辛那提儿童医院医疗中心(CCHMC)的机构动物护理和使用委员会批准。

1.准备解决方案

  1. 准备蛋水。
    1. 通过将40g商业海盐溶解在1L双蒸水(ddH 2 O)中来制备储备盐溶液。搅拌至所有盐完全溶解。
    2. 通过向100ml ddH 2 O中加入0.1g粉末制备0.1%亚甲基蓝溶液。
      小心:如果接触到眼睛或皮肤,亚甲蓝是刺激性的。处理粉末时,请务必戴上实验室外套和手套。
    3. 合并28.125毫升的储备盐并在50mL锥形管中加入7mL亚甲基蓝溶液。混合好将此混合物加入15 L的ddH 2 O.彻底摇匀并在室温下储存。
  2. 通过向100ml ddH 2 O中加入12.1克Tris粉末,制备100mL的1M Tris-HCl。使用盐酸(HCl)调节pH至9.0。
    注意:如果吸入,HCl会引起严重烧伤和粘膜刺激。始终穿实验室外套和手套,并将化学品盖子上的瓶子装起来。
  3. 制备0.4%三卡因(3-氨基苯甲酸乙酯甲磺酸乙酯)溶液。
    1. 将2克三奈米粉末溶解在489.5毫升的ddH 2 O中。加入10.5毫升Tris-HCl,pH 9溶液。与搅拌棒混合,直到所有粉末溶解。调整至pH 7.0。
      小心:三仙碱粉可能是呼吸道刺激物。处理粉末时,请务必戴上防尘面具。
    2. 将等分试样将45毫升三卡因溶液加入50mL锥形管中。保持solution在4°C即刻使用,-20°C长期储存。
  4. 通过在玻璃介质瓶中混合30 mL 95%乙醇,10mL 37%甲醛,2 mL冰醋酸和58 mL ddH 2 O,制备Dietrich固定剂。通过旋转和储存在RT混合。
    注意:甲醛是一种疑似致癌物质,任何甲醛溶液都应用于化学防护罩。冰醋酸会引起严重的皮肤灼伤和眼睛损伤。始终戴实验室外套和手套,并在化学品罩中处理原液。甲醛,冰醋酸和95%乙醇都是易燃液体,应存放在指定的易燃柜内。
    注意:Dietrich的固定剂在室温下稳定1年。
  5. 通过加入80克氯化钠(NaCl),2克氯化钾(KCl),14.4克磷酸二钠(Na 2 HPO 4 )和2份磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液,制备1升10倍磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液。4g磷酸二氢钾(KH 2 PO 4 )至800 mL ddH 2 O.使用氢氧化钠(NaOH)调节至pH 7.4,并加入ddH 2 O至1 L终体积。在高压灭菌后,在清洗1分钟并在121℃温育20分钟的液体循环下将该溶液存放在室温下。
  6. 通过将100mL的10×PBS溶液稀释到900mL的ddH 2 O中来制备1L的1x PBS。通过摇动并在高压灭菌后在室温下储存。
  7. 准备3%的琼脂糖在玻璃培养瓶中进行胚胎移植。
    1. 将3g琼脂糖加入到100mL ddH 2 O中,通过旋转混合。通过微波加热混合物以溶解琼脂糖,并在加热期间仔细观察以确保沸腾最小。
      小心:尽管加热不足,瓶子从微波炉中取出时可能会很热。使用防护手套或手套从微波炉中取出瓶子。
    2. 从微波炉中取出瓶子。轻轻地旋转,寻找任何不完全溶解的晶体;如果没有晶体,溶液就可以使用了。储存3%琼脂糖在室温下再次加热使用前。
  8. 过滤Harris苏木精储备溶液以除去沉淀的任何固体。
    1. 将咖啡过滤器折叠一半,以使过滤器产生锥体。打开侧面板,使液体通过过滤器,使任何碎屑被捕获。
    2. 将过滤器放入漏斗中,将漏斗放入玻璃介质瓶中。将苏木精逐渐倒入过滤器中。
      注意:苏木精在眼睛接触,摄入和吸入的情况下是有害的。始终戴实验室外套和手套,并在化学品罩中处理原液。
  9. 通过将125μL12N HCl加入到250mL的ddH 2 O中来制备0.05%的HCl。
  10. 通过将25mL的1%e组合制备曙红Y-氧化物B溶液混合物osin Y(aq),2.5mL 1%的福昔宁B(aq),195mL的95%乙醇和1mL的冰醋酸在玻璃瓶中。通过旋转和储存在RT混合
    注意:曙红Y在眼睛接触,摄入和吸入的情况下是有害的。始终戴实验室外套和手套,并在化学品罩中处理原液。
  11. 通过向98mL蛋水中加入2mL纯乙醇制备2%乙醇。
    小心:乙醇是眼睛刺激性的。处理乙醇时,请务必戴上适当的保护装置。它也是易燃的,应该相应地处理和存储。
    注意:在进行急性乙醇治疗之前,每次准备新鲜的2%乙醇。

2.在斑马鱼幼虫中进行急性乙醇处理

  1. 为了产生胚胎,每个交配罐用一个野生型雄性和一只WT雌性鱼形成十字架。通过在配合槽中插入塑料分隔器来分开它们。
    注意:设置在一天的最后喂养之后的十字架,以便鱼很好地喂养。
    1. 第二天早上8点,拉分隔线,让对配合。
    2. 1小时后,将成年鱼返回原来的坦克。通过将含有胚胎的水倒入过滤器来收集胚胎。在100毫米培养皿中过滤器过滤,并使用含有蛋水的洗涤瓶将胚胎洗涤到培养皿中。将胚胎放在28℃的培养箱中。
    3. 当胚胎达到至少4个细胞阶段(1 hpf)时,用巴斯德吸管器去除水中未受精的胚胎和碎屑,并将受精胚胎的培养皿放置在28℃的培养箱中。将培养箱中的胚胎保持在28℃,直到受精后96小时。
    4. 通过以1-10(体积/体积)比将三烯酮溶液加入到蛋水中来麻醉幼鱼。
    5. 选择最多四十个96 hpf的幼虫,使用充气的膀胱巴斯德吸管,并将它们均匀分成两种新的培养皿。
    6. 取出尽可能多的残留蛋水。在一个密度为1幼虫/ mL的情况下,将含有2%乙醇的蛋水加入到一个培养皿中。将相同数量的蛋水加入另一道菜作为对照。
    7. 将对照和乙醇处理的幼虫保持在鱼室24小时。
      注意:在14小时光/ 10小时黑暗循环的鱼室进行乙醇处理,导致比在孵化器黑暗中进行实验更一致和更健壮的肝损伤。
    8. 在1.5 mL离心管中收集幼虫,每只管不超过20只幼虫。
    9. 从幼虫中除去尽可能多的液体,并在化学防护罩中加入至少1 mL(10x组织体积)的Dietrich固定剂。让鱼在室温下固定在营养器上至少24小时。
      注意:Dietrich的固定剂在几周内稳定。
<p class =“jove_title”> 3。组织盒的制备和加工

  1. 设置必需数量的纸盒和两个蓝色活检垫每个盒。在每个盒子的底部放置一个活检垫。用铅笔标记每个盒子,清楚地标识样品。
    注意:不要使用笔或标记来标记纸盒,因为标签将在以后的步骤中丢失。
  2. 将幼虫嵌入3%的琼脂糖中,以确保所有样品的方向一致。
    1. 从化学防护罩的管中取出固定剂,并用1 mL 1x PBS将幼虫洗涤3次,每次5 min。在洗涤过程中,将管子放置在恒温器上。
    2. 在洗涤期间,使用微波将制备的3%琼脂糖加热到水中以熔化固体。一次加热30秒,仔细观察以尽量减少沸腾。将液体琼脂糖保持在温度为90℃的热板上,同时温和搅拌。
    3. 使用移液器移液高达8升将其植入塑料组织学模具中,尽可能多地移除PBS。使用带有尖端切口的移液管,用3%琼脂糖完全填充模具。
    4. 使用胰岛素注射器,将幼虫收集到模具的中心并将其推到底部。对于矢状切片,将幼虫定位成一条线,头朝向模具顶部。为了确保肝脏以一致的方式定向,请转动幼体,使身体的左侧面朝下且平直于模具的底部。
      注意:因为肝脏位于身体的左侧,所以这样的定位可以最大限度地减少在到达肝脏之前需要切割的部位数量。保持幼虫尽可能接近。
    5. 将模具放在一边4-5分钟,以使琼脂糖完全固定。从模具中取出琼脂糖块,并使用剃刀刀片来修剪幼虫周围的琼脂糖。将块放在末端,并将其厚度减半最后的块大约2-3毫米厚。
    6. 将小琼脂糖块转移到制备的组织盒(步骤3.1),并将第二个活检垫放在块的顶部。关闭盒子并将完全组装的盒子放入可密封的容器中,并装入新鲜制备的在ddH2O中的70%乙醇。
      注意:如果盒子不能立即进行处理,请将其放置在容器内的70%乙醇中,以避免在4°C的容器内损失固定。纸盒在4℃下稳定长达3天。
  3. 组织加工
    注意:样品可以提交给配备有组织处理器的组织学或病理学实验室,以在石蜡中加工盒。要求标准的O / N处理程序,而不是简短的程序,以便石蜡可以完全穿透琼脂糖。
    1. 通过将它们通过稀释系列的乙醇,随着酒精量的增加而转移到组织盒中脱水组织如下:70%乙醇2次,每次45分钟; 80%乙醇,45分钟; 95%乙醇,2次,每次45分钟; 100%乙醇,2次,每次45分钟。
    2. 用溶剂(100%二甲苯,2次,每次45分钟)更换醇,以使石蜡渗入组织。
      注意:二甲苯是刺激性的,如果吸入有害。一定要使用化学防护罩。二甲苯是易燃的,必须相应存放。
    3. 在60-65°C的培养箱中,以0 / N的比例将盒子孵育。保持盒子温暖直到嵌入。
  4. 将处理过的琼脂糖块嵌入石蜡。
    1. 从包埋机的加热抽屉中取出一个盒子,从盒子中取出盒子的盖子和顶部活检板。用液体石蜡填充组织学模具,并将其保存在嵌入机上的温热板上。
    2. 使用温暖的镊子,从cassett拿起琼脂糖块e并用石蜡转移到组织学模具中。确保最接近表面的鱼的琼脂糖块侧面朝下。丢弃底部活检垫,并将整个组织学模具转移到嵌入机上的冷却板上。
    3. 使用镊子,将琼脂糖块快速放置在模具的中心;将块放在模具的底部。一旦块正确放置,将盒子的底部放在组织学模具的顶部,并用液体石蜡填充一半。将模具直接放在4°C板上,不要打扰块至少10-15分钟,使石蜡固化。当第一个块正在设置时,对剩余的块重复此过程。
    4. 一旦为所有块设置石蜡,通过轻轻按压模具将其松散,从石蜡块中取出组织学模具。这些石蜡块可以无限期地在室温下储存。
  5. 石蜡块的切片

    1. 切片前一天,使用切片机在石蜡块中面对去除覆盖组织的多余石蜡。一段时间为5μm,直到组织在石蜡块表面露出。停止并丢弃所有切割的部分。在4°CO / N下,将1个PBS中的块面朝下浸泡。
      注意:块应浸泡至少8小时。在一天结束时开始浸泡。如果块在1x PBS中放置太久,组织会膨胀并变形。
    2. 一次从1x PBS中移除一个区块,并使用切片机切割5-μm切片。通过使用镊子或刷子轻轻地将最后一部分从叶片上拉出来,将部分带与刀片分开。使用镊子拿起最后一部分的色带,并将其转移到42°C的水浴中。将色带漂浮在水面上至少5分钟。
      注意:n转移部分,不要让镊子在与石蜡接触的同时接触水。否则,石蜡将熔化到镊子上,使分离非常困难。如有必要,使用清洁镊子将部分分成更小的部分,以便它们可以轻松地装配到幻灯片上。轻轻地触摸各部分之间的接缝,以创建分离而不会损坏。
    3. 将一个充电的滑块以45度的角度放入水中,并小心地将其放置在要收集的部分组下面。小心地从水中提起幻灯片,并让部分贴在幻灯片上。
    4. 使用无绒纸巾从切片中涂抹任何多余的水分。将幻灯片放在幻灯片支架或盒子中。继续对块进行切片,直到收集所需的组织。对所有块重复分段过程。
    5. 将载玻片在55℃的培养箱或烘箱中烘烤3-16小时以熔化石蜡。从烤箱中取出载玻片并允许它们o开始染色前先冷静。
      注意:在烘烤之前和之后,石蜡切片可以无限期地储存在RT上。

    5.石蜡切片的苏木精和伊红染色

    1. 将载玻片浸入100%二甲苯中15分钟,使其脱蜡;将其更换为新鲜的100%二甲苯另外15分钟。
    2. 通过将它们浸入下列系列分级乙醇中,使液体干净地从载玻片上运行,从而使载玻片再次水化。对于每种溶液,浸渍8-10次,每次浸渍2次:100%乙醇,100%乙醇,95%乙醇,95%乙醇,70%乙醇,50%乙醇,30%乙醇和去离子水。
      注意:该协议可以在这里停止,幻灯片可以在室内在水中放置数小时。如果需要,载玻片可以在4°C储存在水中。
    3. 将载玻片置于100%过滤的哈里斯苏木精中4分钟。立即用去离子水将其转移回容器。运行去离子水进入t他的后角是最远的部分。定期清空容器,直到水不再变紫。
      注意:不要让水直接滑到幻灯片上,因为这些部分可能会从幻灯片中脱落。
    4. 使用鹅颈灯快速检查解剖显微镜上的苏木精强度;不要让幻灯片干燥。如果污渍达到所需的强度,请继续下一步。如果颜色不够黑,请将载玻片置于100%苏木精中1分钟,然后重新洗净,再次检查。
      注意:苏木精需要足够黑,以便在曙红染色期间颜色不会消失。然而,如果在细胞质中观察到苏木精染色,则切片被过度染色。
    5. 将载玻片在0.05%HCl中浸渍两次,并立即用干净的去离子水将其转移回容器。清空水并用水重新装满容器两次。
    6. 将幻灯片转移到95%等牛油30秒,然后将其转移到具有95%乙醇的新容器中30秒。
    7. 将载玻片放入伊红Y-氧氟烷B溶液中2分钟。将载玻片转移到以前的95%乙醇容器中,并快速检查解剖显微镜下的颜色强度。如果染色足够,请继续下一步。如果没有,请返回曙光解决方案30秒,然后重新检查,并根据需要重复。
      注意:足够的伊红染色是粉红色的,与苏木精染色不同。在显微镜下检查时,请确保从幻灯片背面擦拭任何溶液,以免观察到假色。因为曙红由95%乙醇组成,所以在95%乙醇中长时间检测颜色强度可能会浸出一些颜色。
    8. 将载玻片转移至100%异丙醇15秒。用新鲜的100%异丙醇代替,将载玻片放回异丙醇中15秒。重复此p共焙烧6次异丙醇洗涤。
      小心:异丙醇是眼睛和呼吸道刺激物。请务必戴上适当的防护装备,避免飞溅。它也是高度易燃的,应该相应地进行存储和处理。
      注意:要保存试剂,请仅丢弃第一(最小)异丙醇洗涤液。将其他五种洗涤溶液保存在编号为1至5的瓶中,以重新用于下一次染色。重复洗涤时,从“1”的瓶子开始,使用后丢弃。一旦洗涤“2”,将其倒入瓶子“1”,等等。最后的洗涤应该是新鲜的异丙醇。
    9. 将载玻片置于100%二甲苯中3分钟。一次取出一张幻灯片并放置盖玻片。
      1. 添加足够的固定介质以覆盖各部分并将其浸入100%二甲苯中。
        注意:此步骤将平滑安装介质的表面,并清除任何气泡。
      2. 应用盖玻片到幻灯片的底部。
        注意:安装介质应将滑块拉到位。如果盖玻片不是直立或完全就座,请轻轻地将其插入到位。
      3. 在纸巾上涂抹任何多余的安装介质,直到看到细线。将纸巾擦拭到二甲苯中,擦拭幻灯片的背面以除去已滴下的任何介质。将幻灯片平放在坚固但移动的表面上,如一块纸板。以相同的方式覆盖所有剩余的幻灯片。让二甲苯在罩中蒸发10分钟。
        注意:任何被二甲苯污染的物质都应该被清除,并放在罩中密封的容器中,以防止任何蒸气逸出。
    10. 允许安装介质在RT O / N下硬化。

    彩色幻灯片的成像和存储

    1. 复合倒置显微镜上的图像部分18
      注意:幻灯片可以保留在室内温度无限期

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Representative Results

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10%缓冲福尔马林和4%多聚甲醛(PFA)是用于组织学实践的两种最常见的固定剂。然而,他们没有为斑马鱼肝组织提供最佳的固定结果( 图1表1 )。用10%福尔马林或4%PFA固定经常导致收缩,在肝脏和周围组织之间产生大的间隙( 图1AB ; 图1B提供组织收缩的实例)。肝组织的一些部分也可能脱离该部分。肝细胞的细胞质经常丢失( 图1A1B )。两种固定剂都会导致肝细胞变形,因为它们收缩或膨胀,并且不再保持上皮细胞特征的柱状形态。 PFA固定的另外一个问题是在肝细胞之间存在不是真实的,导致组织看起来骨折的空间( 图1B )。此外,当使用这两种固定剂中的任一种时,肝细胞用苏木精染色良好,但与曙红相似( 图1A )。酸性Dietrich的固定剂克服了福尔马林和PFA固定剂的问题( 图1C )。

在人类ALD中,由小和大液滴脂肪组成的脂肪变性在中心静脉附近最突出,并且随着严重程度的增加向外延伸到门静脉三联征22 。在斑马鱼中,用96-120hpf的2%乙醇处理也诱导肝脂肪变性,这与肝细胞中圆滴的过度沉积有关( 图2B ,箭头)。但是,液滴不会显示ta类似于人类ALD中的分布模式,因为斑马鱼肝门静脉和中央静脉没有明确区别23 。与对照肝脏相比,乙醇处理的幼虫肝脏中的肝血管肿胀( 图2B ,星号)。

图1
图1 在120 hpf下用差异固定剂固定的斑马鱼幼虫肝脏中H&E染色的比较。A )10%福尔马林,RT O / N; ( B )4°CO / N时的4%PFA; ( C )Dietrich在室温下固定24 h。使用10%的福尔马林,肝细胞经常失去其细胞质(A)。组织没有用曙红正确染色,呈紫色。修复后4%PFA,肝细胞(B)之间存在差距。 4%PFA导致肝组织收缩,所以肝脏和周围组织之间似乎存在较大的间隙。 B中的虚线标记周围组织的边界。 Dietrich的固定剂在三(C)中提供了最佳的结果。刻度棒=20μm。 请点击此处查看此图的较大版本。

图2
图2急性乙醇治疗导致斑马鱼幼鱼肝脏脂肪变性和血管肿胀。A )在对照组,未处理的WT幼虫中肝脏的H&E染色。 ( B )用2%乙胺处理的小鼠幼虫肝脏的H&E染色nol从96 - 120 hpf。两只动物用Dietrich固定剂固定在120 hpf。 (B)中的箭头指向具有过度沉积圆形液滴的肝细胞。星号标示肿胀的肝血管。刻度棒=20μm。 请点击此处查看此图的较大版本。

10%福尔马林 4%PFA Dietrich的固定剂
固定条件在室内至少24小时在室温下3小时或4℃下的O / N 在室内至少24小时
样品储存柱固定无限期在RT 在4°C达2周最多2个月
Compatib与基因组DNA提取没有
收缩率最低限度
细胞畸变最低限度
蜂窝细节丢失谦虚最低限度
平衡H&E染色弱曙红染色弱曙红染色
与免疫组织化学的相容性

表1: 比较10%福尔马林,4%PFA和Dietrich的斑马鱼肝组织学固定剂。

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Discussion

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目前的方案描述了斑马鱼幼虫急性乙醇处理的详细程序和随后的H&E染色组织病理学分析。急性乙醇治疗应不迟于受精后96小时进行,因为这是斑马鱼肝开始表达酒精代谢酶13的阶段 。 2%乙醇是幼虫可耐受的最大剂量13,14 。乙醇处理的幼虫在处理8小时后开始出现肝脂肪变性,发生脂肪变性的幼虫的百分比持续上升,直到24小时连续处理14 。斑马鱼幼虫从蛋黄中仅吸收营养,直至120 hpf。因此,不推荐乙醇处理超过120 hpf,因为禁食也可能导致脂肪变性14 。与其他实验室发布的方案相比实施 13,24,在现行方案中进行的主要修改是乙醇处理在具有14小时光/ 10小时黑暗周期的鱼类设施中进行。这导致比在培养箱中在黑暗中进行治疗时更一致和更强健的脂肪反应。这可能与以下事实有关:斑马鱼肝脏中的脂质代谢基因显示响应于明暗周期25的每日节奏表达。

ALD是一种慢性疾病,需要多年的酗酒。目前的乙醇处理方案的关键限制是它只会引起酒精对肝脏的急性影响。乙醇浓度高达48小时以上的治疗导致死亡率高,阻止了慢性肝损伤的研究。最近的一项研究发现,连续治疗成人斑马鱼与1%乙醇达三次几个月导致脂肪变性,脂肪性肝炎和纤维化12 。一个有希望的未来方向可能是使用急性乙醇治疗方案来鉴定ALD的潜在调节剂,然后验证其在慢性损伤模型中的作用。

进行H&E染色以评估急性乙醇治疗引起的肝细胞损伤。由于在斑马鱼中易于进行荧光成像,在斑马鱼肝组织学中不常规使用H&E染色,其程序不太清楚。目前的方案提供了在幼虫肝脏中H&E染色的一步一步描述。选择正确的固定剂是H&E染色的第一个也是最重要的步骤。虽然10%的福尔马林缓冲液和4%的PFA通常用于组织学,但它们都会导致组织收缩和部分肝脏脱落。 10%福尔马林固定导致肝脏中细胞质的损失ocytes。 4%PFA固定导致肝细胞之间的人为间隙。在用固定剂固定的肝脏中,曙红染色似乎比苏木精染色弱得多。基于酸的Dietrich的固定剂更适合于斑马鱼肝脏的H&E染色,因为它可以保留细胞细胞并减少收缩。它也似乎渗透脂肪组织,如肝脏,比福尔马林和PFA快。苏木精和伊红染色更加平衡。 Dietrich固定剂的一个注意事项是它与基因组DNA提取不相容。在试验实验中,从使用10%福尔马林,4%PFA或Dietrich固定剂26固定的幼虫中提取基因组DNA。将幼虫在50μL50mM NaOH中在95℃下孵育20分钟,然后冷却至4℃。然后加入5μL1M Tris-HCl,pH8.0以中和碱性溶液。经过短暂的离心,上清液w如PCR中所用。使用相同的PCR引物和PCR程序,来自福尔马林和PFA固定的幼虫的基因组DNA产生具有预测大小的PCR产物,而来自Dietrich固定化固定幼虫的基因组DNA未能产生任何PCR产物。

可以在石蜡切片和冷冻切片上进行H&E染色。然而,石蜡切片比冷冻切片具有以下优点:1)尽管石蜡切片可以无限期地在室温下储存,但冷冻切片只能在-80℃下储存长达一年。 2)对于冷冻切片,细胞内冰晶的形成可能扰乱细胞形态和亚细胞细胞。此外,冷冻切片通常比石蜡切片更厚。与从石蜡切片产生的那些相比,这可能导致组织形态的差的图像。

当肝组织制备石蜡块时,目前的方案将幼虫嵌入琼脂糖。幼虫横向定位,身体的左侧面朝下并且平放在模具的底部。这确保了肝脏的一致定位,使得当切片顺序切割时,肝脏的等同区域可以从鱼类与鱼类进行比较27 。确保成功H&E染色的另一个关键步骤是色彩发展。至关重要的是要经常检查染色,直到达到所需的颜色强度。

H&E染色应用于肝损伤的初步评估。乙醇处理的幼虫在肝细胞中显示出圆形液滴的过度沉积,表明脂肪变性13,14,18。使用脂质染料(如油红O和尼罗红)进行标记是必需的,以确认这些液滴确实是脂质。肝血管被治疗的动物中的els出现扩张和肿胀。应进行扫描电子显微镜和透射电子显微镜检查正弦波的超微结构变化。之前已经报道,通过免疫荧光检测,乙醇处理的斑马鱼肝细胞外基质蛋白沉积增加18 。然而,鉴于在处理的鱼18中纤维形成基因的表达水平仅适度增加,H&E可能不足以检测这种少量的细胞外基质蛋白。在长期受伤的成年斑马鱼肝脏上测试相同的固定和染色方法,并且足以检测纤维化(尹,未发表的数据)。

虽然目前的方案是针对斑马鱼幼虫肝脏组织学检查而定制的,但它对斑马鱼研究界的应用更为广泛,如同same方案可以应用于其他组织和成年斑马鱼。

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Disclosures

作者宣称他们没有竞争的经济利益。

Acknowledgments

作者想在斑马鱼国际资源中心承认Katy Murray博士; CCHMC的Stacey Huppert博士和Kari Huppert博士就协议提供了有用的建议;和CCHMC兽医服务,用于养鱼。这项工作得到NIH授权R00AA020514和CCHMC(CY)儿科基因组学中心的研究资助。它也得到了NIH授予P30 DK078392(综合形态核心)消耗性疾病研究核心中心在辛辛那提的支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1.5 mL centrifuge tubes E & K Scientific 280150
15 mL conical tubes VWR International 89039-664
50 mL conical tubes VWR International 89039-658
95% ethanol (EtOH) Decon Labs, Inc. 2801 Flammable
Acetic acid Newcomer Supply 10010A Irritant
Agarose Research Products International 9012-36-6
Aluminum jar rack holder Newcomer Supply 5300JRK
Bacteriological petri dishes with lid Corning 351029
Biopsy pads Simport M476.1
Charged slides Fisher Scientific 12-550-16
Clear mounting media Fisher Scientific 8310-16 Can be substituted with other clear mounting media
Commercial sea salts Instant Ocean SS15-10
Disposable microtome blades Fisher Scientific 4280L
Dissecting microscope Leica Biosystems Leica Mz 95
Enclosed tissue processor Leica Biosystems ASP300 S
Eosin-Phloxine stain set Newcomer Supply 1082A
Ethyl alcohol Sigma-Aldrich E7023 Flammable
Formaldehyde solution, ACS reagent, 37 WT. % in H20, contains 10 - 15% methanol as stabilizer (to prevent polymerization) Sigma-Aldrich 252549 A suspected carcinogen; irritant
Formalin, Buffered, 10% Fisher Scientific SF100-4 A suspected carcinogen; irritant
Graduated media bottle VWR International 16159-520
Harris hematoxylin Poly Scientific R&D Corp. s212 Irritant
Histology molds Sakura Finetek USA Inc 4557
Hot plate/Stirrer VWR International 47751-148
Hydrochloric acid (HCl) Fisher Scientific A144 Irritant
Incubator VWR International 97058-220
Insulin syringes BD Medical BD-309301
Inverted compound microscope Carl Zeiss Microscopy 491912-9850-000
Isopropanol Newcomer Supply 12094E Flammable
Methylene blue Sigma-Aldrich M9140 Irritant
Microtome Leica Biosystems Leica Jung BioCut 2035 
Nutating mixer VWR International 82007-202
Paraformaldehyde (PFA) Sigma-Aldrich P6148-1KG A suspected carcinogen; irritant
Pasteur pipet VWR International 53283-916
Pipette pump (10 mL) VWR International 53502-233
Potassium chloride (KCl) Sigma-Aldrich P9541
Potassium phosphate, monobasic (KH2PO4) Sigma-Aldrich P9791
Razor blades Grainger 4A807
Slide Staining Kit Newcomer Supply 5300KIT
Sodium chloride (NaCl) Sigma-Aldrich S3014
Sodium hydroxide (NaOH) Fisher BioReagents S318-500 Very hazardous
Sodium phosphate, dibasic (Na2HPO4) Sigma-Aldrich S3264
Stainless steel strainer (5 inch diameter) Adaptive Science Tools L0906045in
Tissue cassettes Simport M505.12
Tissue embedding center Sakura Finetek USA Inc #5100
Tissue wipers, 1-Ply Fisher Scientific 06666A
Transfer pipets Fisher Scientific 137117M
Tricaine powder/Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt Sigma-Aldrich A5040 Irritant
Tris base, primary standard and buffer Sigma-Aldrich T1503
Wash bottle, low-density polyethylene, wide mouth Nalge Nunc International 2402-0750
Xylenes Fisher Scientific X3S-4 Irritant

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References

  1. Yoon, Y. H., Chen, C. M., Yi, H. Y. Surveillance report #100: Liver cirrhosis mortality in the United States: National, State, and regional trends. National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism. Bethesda, MD. 2000-2011 (2014).
  2. Singal, A. K., et al. Evolving frequency and outcomes of liver transplantation based on etiology of liver disease. Transplantation. 95, (5), 755-760 (2013).
  3. Louvet, A., Mathurin, P. Alcoholic liver disease: mechanisms of injury and targeted treatment. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 12, (4), 231-242 (2015).
  4. Ki, S. H., et al. Interleukin-22 treatment ameliorates alcoholic liver injury in a murine model of chronic-binge ethanol feeding: role of signal transducer and activator of transcription 3. Hepatology. 52, (4), 1291-1300 (2010).
  5. Tsuchiya, M., et al. Interstrain differences in liver injury and one-carbon metabolism in alcohol-fed mice. Hepatology. 56, (1), 130-139 (2012).
  6. Koteish, A., Yang, S., Lin, H., Huang, X., Diehl, A. M. Chronic ethanol exposure potentiates lipopolysaccharide liver injury despite inhibiting Jun N-terminal kinase and caspase 3 activation. J Biol Chem. 277, (15), 13037-13044 (2002).
  7. Leo, M. A., Lieber, C. S. Hepatic fibrosis after long-term administration of ethanol and moderate vitamin A supplementation in the rat. Hepatology. 3, (1), 1-11 (1983).
  8. Tsukamoto, H., et al. Severe and progressive steatosis and focal necrosis in rat liver induced by continuous intragastric infusion of ethanol and low fat diet. Hepatology. 5, (2), 224-232 (1985).
  9. Tsukamoto, H., Mkrtchyan, H., Dynnyk, A. Intragastric ethanol infusion model in rodents. Methods Mol Biol. 447, 33-48 (2008).
  10. Howarth, D. L., Passeri, M., Sadler, K. C. Drinks like a fish: using zebrafish to understand alcoholic liver disease. Alcohol Clin Exp Res. 35, (5), 826-829 (2011).
  11. Howarth, D. L., Yin, C., Yeh, K., Sadler, K. C. Defining hepatic dysfunction parameters in two models of fatty liver disease in zebrafish larvae. Zebrafish. 10, (2), 199-210 (2013).
  12. Lin, J. N., et al. Development of an Animal Model for Alcoholic Liver Disease in Zebrafish. Zebrafish. (2015).
  13. Passeri, M. J., Cinaroglu, A., Gao, C., Sadler, K. C. Hepatic steatosis in response to acute alcohol exposure in zebrafish requires sterol regulatory element binding protein activation. Hepatology. 49, (2), 443-452 (2009).
  14. Tsedensodnom, O., Vacaru, A. M., Howarth, D. L., Yin, C., Sadler, K. C. Ethanol metabolism and oxidative stress are required for unfolded protein response activation and steatosis in zebrafish with alcoholic liver disease. Dis Model Mech. 6, (5), 1213-1226 (2013).
  15. Yin, C., Evason, K. J., Maher, J. J., Stainier, D. Y. The bHLH transcription factor Hand2 marks hepatic stellate cells in zebrafish: Analysis of stellate cell entry into the developing liver. Hepatology. (2012).
  16. Lassen, N., et al. Molecular cloning, baculovirus expression, and tissue distribution of the zebrafish aldehyde dehydrogenase 2. Drug Metab Dispos. 33, (5), 649-656 (2005).
  17. Reimers, M. J., Hahn, M. E., Tanguay, R. L. Two zebrafish alcohol dehydrogenases share common ancestry with mammalian class I, II, IV, and V alcohol dehydrogenase genes but have distinct functional characteristics. J Biol Chem. 279, (37), 38303-38312 (2004).
  18. Zhang, C., Ellis, J. L., Yin, C. Inhibition of vascular endothelial growth factor signaling facilitates liver repair from acute ethanol-induced injury in zebrafish. Dis Model Mech. (2016).
  19. Vonghia, L., et al. Acute alcohol intoxication. Eur J Intern Med. 19, (8), 561-567 (2008).
  20. Wittekind, D. Traditional staining for routine diagnostic pathology including the role of tannic acid. 1. Value and limitations of the hematoxylin-eosin stain. Biotech Histochem. 78, (5), 261-270 (2003).
  21. Westerfield, M. The Zebrafish Book: A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish (Danio Rerio). University of Oregon Press. (2007).
  22. Theise, N. D. Histopathology of alcoholic liver disease. Clinical Liver Disease. 2, (2), (2013).
  23. Lorent, K., et al. Inhibition of Jagged-mediated Notch signaling disrupts zebrafish biliary development and generates multi-organ defects compatible with an Alagille syndrome phenocopy. Development. 131, (22), 5753-5766 (2004).
  24. Huang, M., Xu, J., Shin, C. H. Development of an Ethanol-induced Fibrotic Liver Model in Zebrafish to Study Progenitor Cell-mediated Hepatocyte Regeneration. J Vis Exp. (111), (2016).
  25. Paredes, J. F., Lopez-Olmeda, J. F., Martinez, F. J., Sanchez-Vazquez, F. J. Daily rhythms of lipid metabolic gene expression in zebra fish liver: Response to light/dark and feeding cycles. Chronobiol Int. 32, (10), 1438-1448 (2015).
  26. Meeker, N. D., Hutchinson, S. A., Ho, L., Trede, N. S. Method for isolation of PCR-ready genomic DNA from zebrafish tissues. Biotechniques. 43, (5), 610-614 (2007).
  27. van der Velden, Y. U., et al. The serine-threonine kinase LKB1 is essential for survival under energetic stress in zebrafish. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, (11), 4358-4363 (2011).
斑马鱼急性酒精性肝损伤的组织学分析
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Ellis, J. L., Yin, C. Histological Analyses of Acute Alcoholic Liver Injury in Zebrafish. J. Vis. Exp. (123), e55630, doi:10.3791/55630 (2017).More

Ellis, J. L., Yin, C. Histological Analyses of Acute Alcoholic Liver Injury in Zebrafish. J. Vis. Exp. (123), e55630, doi:10.3791/55630 (2017).

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