Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

마우스 골격 근육 형태와 섬유 형 구성의 반 자동화 된 분석

Published: August 31, 2017 doi: 10.3791/56024

Summary

골격 근육 섬유 타입의 최신의 판별자로 떠오르고 있다 Immunohistochemical myosin 무거운 체인 isoforms의 얼룩 (, 유형 I, 유형 IIA, IIX 입력, IIB를 입력). 여기, 우리는 섬유 유형 및 섬유 형태학의 급속 한 평가 용이 하 게 하는 소설 반 자동화 알고리즘 함께 얼룩 프로토콜을 제시.

Abstract

수년간, 골격 근육 섬유 유형 사이 구분 했다 myosin ATPase 얼룩에 의해 최고의 시각 됩니다. 더 최근에, myosin 무거운 체인 (MyHC) isoforms의 immunohistochemical 얼룩이 섬유 타입의 미세한 판별자로 떠오르고 있다. 유형 I, IIA, IIX 입력 입력 하 고 유형 IIB 섬유는 정밀 프로필 기반으로 MyHC; 지금 확인 될 수 있다 그러나, 이러한 데이터의 수동 분석 느리고 다운 오른쪽 수 지루한. 이와 관련, 섬유 형 구성과 형태학의 신속, 정확한 평가 매우 바람직한 도구입니다. 여기, 우리는 최신의 immunohistochemical 마우스 hindlimb 근육 섬유 유형 및 섬유 형태 분석 가속 소설 반자동된 알고리즘으로 콘서트에서에서 얻은 냉동된 섹션에 MyHCs의 얼룩에 대 한 프로토콜을 제시. 표시 soleus 근육 유형 I에 얼룩이 지 고 입력 IIA 섬유, 예상 대로, 하지만 형식 IIX 또는 유형 IIB 섬유. 다른 한편으로, 앞쪽에 tibialis 근육 유형 IIX 및 유형 IIB 섬유, 유형 IIA 섬유의 작은 일부분의 주로 구성 되었고 거의 또는 전혀 유형 I 섬유. 여러 이미지 변환 섬유 형태 (, 횡단면 지역 (CSA), 최대 및 최소 Feret 직경)의 다양 한 측면을 측정 하기 위해 확률 지도 생성 하기 위해 사용 되었다. 이러한 매개 변수 값이 수동으로 얻은 다음 비교 했다에 대 한 얻은 값입니다. 체코, 최대 또는 최소 Feret 직경에 관하여 분석의 두 모드 사이의 중요 한 차이가 관찰 되었다 (모든 p > 0.05), 우리의 방법의 정확도 나타내는. 따라서, 우리의 immunostaining 분석 프로토콜 노화와 myopathy의 많은 모델에서 근육 구성에 대 한 효과의 조사에 적용할 수 있습니다.

Introduction

그것은 골격 근육 많은 종류1의 단일 섬유의 구성 된 시간에 대 한 알려져 있다. 처음, 섬유의 2 개 그룹 그들의 수축 성의 속성에 따라 특징 이었다 하 고, 적절 하 게, 느린-트 위치 (유형 I) 및 빠른 트 위치 (유형 II). 이러한 범주 추가 섬유 물질 대사에 바탕으로 구별 했다. 이후 유형 I 섬유는 미토 콘 드리 아에서 풍부 하 고 산화 물질 대사에 의존, 그들은 견고 하 게 긍정적인 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드-tetrazolium 환 원 효소 (NADH-TR) diaphorase2 또는 호박 효소 (SDH)3 에 의해 해명 되었다 얼룩. 대조적으로, 유형 II 섬유 전시 덜 NADH TR diaphorase 또는 SDH의 가변도 얼룩이 지 고 두 빠른 트 위치 하위 그룹으로 분할 되었다 (유형 IIA 및 IIB 입력) 그들의 상대적인 산화 용량에 따라 다소 조잡. 섬유 사이의 이러한 구분 myosin ATPase 얼룩에 의해 보다 효과적으로 시각화 되어 있다 어디 유형 I 섬유는 pH 4.0에서 사전 부 화 후 어두운 얼룩 및 유형 IIB 섬유 흡수 유형 IIA 섬유와 pH 10.0에서 촉진 다음 사전 부 화 4얼룩 판매인.

더 최근에, myosin 무거운 체인 (MyHC) isoforms의 immunohistochemical 얼룩이 섬유 유형5의 미세한 판별자로 떠오르고 있다. 유형 I, IIA를 입력 하 고 유형 IIB 섬유 확인 될 수 있다 모두 그들의 MyHC 프로 파일에 따라 정밀. 또한, 또 다른 빠른 트 위치-중급 metabolically 섬유 종류, IIX, 입력 되었습니다 확인된6. 하나 이상의 MyHC을 표현 하는 하이브리드 섬유도 확인된5,,78있다. 고양이 개 코 원숭이 등 일부 종 표현 유형 IIB MyHCs6하지 알려져 있습니다. MyHC immunostaining는 현재 근육 구성의-의 상태--예술 평가,이 기술을 통해 얻은 데이터의 분석은 복잡 하 고 자동화 된 도움 없이 소모. 이 위해 이러한 데이터를 분석 하는 반자동된 방법의 개발된5,,910되었습니다. 여기, 우리 소설 반자동된 함께 근육 섬유 타입5,,78,10, 의 immunohistochemical 식별에 대 한 상대적으로 표준 프로토콜 제시 섬유 유형 및 섬유 형태학의 분석 정확도와 가속 알고리즘입니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

쥐와 관련 된 모든 절차는 콜로라도의 대학-Anschutz 의료 캠퍼스 기관 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 승인 되었다 (91813(05)1D).

1. 주 1: 기본 (1 °)와 소 혈 청 알 부 민 (BSA) 차단 Immunostaining

마우스 hindlimb 근육 (예를 들어, 앞쪽에 tibialis, soleus)의
  1. Air-dry 냉동된 섹션에 대 한 청구 슬라이드에 장착 ~ 30 분 11. 소수 성 장벽을 PAP 펜을 사용 하 여 섹션 주위에 테두리를 그립니다.
  2. 장소 ~ 5 %BSA / 인산 염 버퍼 식 염 수 (BSA/PBS) 일반적인 항 체 바인딩 차단 하 각 슬라이드의 250 µ L. 1 헤에 대 한 실 온에서 슬라이드를 품 어
  3. 차단, 하는 동안 준비 1시 50분의 5%에서 표면에 뜨는 1 ° 항 체 희석 BSA/PBS (모든 마우스 단일 클론 항 체는; 표 1 6 , 12 참조); 250 µ L의 준비 슬라이드 당 솔루션입니다. 얼음에 1 ° 항 체 주식 및 희석 유지

Table 1
표 1: MyHCs를 구별 하는 데 사용 하는 기본 항 체.

  1. 5 %BSA / PBS 차단 솔루션의 열망에 따라 적절 한 슬라이드에 1 ° 항 체 희석의 250 µ L을 추가. 추가 250 µ L 5 %BSA / PBS 보조 (2 °) 항 체 전용 부정적인 제어 슬라이드.
  2. 품 습 한 환경에서 24-48 h 4 ° C에서.
    참고: 페 트리 접시 약화 필터 종이와 알루미늄 호 일에 커버 수 있습니다 역할을 적합 한 보육 실.

2. 주 2: 2 ° 형광 항 체와 Immunostaining

  1. 1 ° 항 체 솔루션을 발음 하거나 5 %BSA / PBS 솔루션 제어. 워시 모든 슬라이드 3 번, 5 %BSA 10 분.
  2. 세척, 동안 준비 1: 200의 5%에서 정화, fluorophore 활용 2 ° 항 체 희석 BSA/PBS (표 2 참조 하십시오 모두 염소 반대로 마우스). 슬라이드 당 솔루션의 250 µ L를 준비 합니다. 얼음에 어둠 속에서 2 ° fluorophore 활용 된 항 체를 유지

Table 2
표 2: Fluorophore 활용 된 이차 항 체 MyHCs 하는의 시각화 기본 항 체 인식 하는 데 사용.

  1. 5 %BSA / PBS 차단 솔루션의 세 번째 응용 프로그램의 포부, 다음 모든 슬라이드에 2 ° 항 체 희석의 250 µ L을 추가. 어두운, 습 한 환경에서 실 온에서 90 분 동안 품 어.
  2. Aspirate 2 ° 항 체 솔루션입니다. 세척 모든 슬라이드 3 번, 10 분 5 %BSA / PBS.
  3. 린스 PBS입니다. 10 분 동안 건조
  4. 비 영구, 저 점도 수성 장착 매체 coverglass 탑재.
  5. 건조 하면, 매니큐어와 슬라이드 가장자리 물개. 건조 하 고 어두운 slidebox에 저장.

3. Epifluorescence 현미경 검사 법으로 슬라이드 이미징

  1. 는 작은, 70% 에탄올 배어 연구소-삭제 기능으로 슬라이드를 청소.
  2. 사진 장치 (재료의 표 참조)를 갖춘 epifluorescence 현미경을 사용 하 여 immunostained 근육 섹션의 디지털 이미지를 얻기.
    1. 약 1 m m 2 (10 X 목표, 1.4 나)의 영역을 선택 합니다.
    2. 보기는 505 통해 2 ° 알 렉 사 488 활용 된 항 체 형광 nm 긴 통과 필터. 595 nm 긴-패스 필터를 통해 2 ° 알 렉 사 594 활용 된 항 체의 흥분에 의해 생성 된 형광 볼. 호환 하는 이미징 소프트웨어를 갖춘 PC 컴퓨터와 이미지를 디지털화 합니다. 나중에 분석 소프트웨어 이미징에서 눈금 막대 포함.

4. 피지와 이미지의 분석

참고: 분석을 계속 하기 전에 https://imagej.net/Fiji/Downloads를 통해 피지 (는 건강의 국가 학회, 베 데스 다, 메릴랜드에서 자유롭게 사용 가능)를 설치 해야 합니다. 또한,이 과정에서 사용 하는 매크로 추가 파일에 제공 됩니다. 매크로 파일을 쉽게 액세스할 수 있는 디렉터리에 배치.

피지에서 선택한 섹션의
  1. 부하는 명시 이미지. 플러그인으로 이동 → 세분화 → Trainable Weka 세분화.
  2. 섹션의 세포질 영역을 규정 하기 위해 라인에는 섬유, 그리고 클릭 " 클래스 1에 추가 ". 그런 다음, 섬유, 사이 공간에 선을 그릴을 클릭 " 클래스 2에 추가 " 세포 외 도메인을 표시. 각 클래스에 있는 5-10 레이블이 될 때까지 반복 합니다.
    1. 클릭 기차 분류자입니다. 결과 빨간색과 초록색 오버레이에 추가 더 많은 레이블을 수동으로 (단계 4.2 참조) 이미지, 필요한 경우의 잘못 된 조각. 섬유 (레드) 섬유 (녹색) 사이의 공간에서 적절 하 게 분리 될 때까지 반복.
  3. 클릭 " 얻을 확률 " 새로 레이블이 지정 된 폴더에 이미지를 저장 하 고.
  4. 같은 필드에서 가져온 형광 이미지 (4.2-4.3 단계) 위의 절차를 반복 합니다. 으로 immunostained 섬유 라벨 " 클래스 1 "로 모든 비 형광 지역 " 클래스 2 ". 결과 확률 지도 처리 명시 이미지 저장 된 동일한 폴더에 저장.
  5. 피지에서 이전에 저장 된 확률 지도 중 하나를 엽니다. 이미징 소프트웨어에 의해 제공 눈금 막대에 직선을 그립니다. 이동 분석 → 규모 설정. 눈금 막대에 의해 주어진 그들의 적절 한 값을 매개 변수 (, 알려진된 거리, 길이 단위)를 변경 후 확인은 " 글로벌 " 표준화 각 이미지에 대 한 규모를 상자.
  6. 탐색 플러그인을 → 매크로 → 실행 → Tyagi 외. 섬유 부 량 macro.ijm (보조 파일 참조). 즉시, 탐색 창에 표시 됩니다. 이미지를 열고 ' s 호스트 폴더; 대화 상자가 표시 됩니다. 각 대화 상자에 대 한 변경 된 " 배경 " 드롭다운 값을 " 빛. "
    참고: 폴더 이제 채워집니다 섬유 윤곽선의 이미지와 스프레드시트 소프트웨어 파일 (체코와 Feret 직경은 가장 관련 된 결과의 측정 섬유 형태; 측정 된 매개 변수를 조정할 수 있습니다 설정 측정 분석). 스프레드시트 소프트웨어 파일에 대 한 두 형광 및 밝은 분야 이미지 피지의 기 공 분석 기능에 의해 생성 하는 섬유 형태 데이터를 자동으로 옮겨질 것 이다.
  7. 계산 하는 필드에 지정 된 MyHC 필드에 해당 필드 밝은 이미지에 총 섬유의 수에 의해 형광 섬유의 수를 분할 하 여 표현 하는 섬유의 분수.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

알 수 없는 나이의 남성 C57BL/6 마우스 해 부 Hindlimb 근육 (, 앞쪽에 tibialis, soleus) 액체 질소 냉각 isopentane 화합물 10 월에는 근육을 포함 하는 플라스틱 금형을 침 몰 하 여 냉동 플래시 했다. 그런 다음는 cryotome를 사용 하 여, 8-10 µ m 직렬 섹션-20 ° C에서 잘라 되었고 다른 긍정적으로 위탁 유리 슬라이드12전송.

이 근육은 주로 빠른-및 느린-섬유 트 위치, 각각13,14로 구성 하기 때문에 우리는 앞쪽에 tibialis와 soleus 선택. 개별 유형 I, IIA, IIX 및 IIB MyHCs, 얼룩 immunohistochemical 다음 명시 및 형광 이미지 캡처 했다. 그림 1 의 왼쪽된 패널 표시 형식과 soleus 근육 immunostained의 섹션 I, IIA, IIX 및 IIB MyHC 특정 항 체는 표 1에 나열 된.

Figure 1
그림 1 : MyHC의 Immunohistochemical 얼룩 유형 I, IIA, IIX, IIB 마우스 soleus 근육에. 왼쪽된 패널 조사 유형 I (바-F8; 이동 주 항 체와 마우스 soleus 근육의 섹션에서 얻은 형광 이미지를 표시 A) IIA (사우스 캐롤라이나-71;을 입력 B) 입력 IIX (6 H 1; C) IIB (BF-F3;를 입력 하 고 D) MyHCs입니다. 오른쪽 패널 표시 섹션 해당 왼쪽된 패널에 표시 된 실험에 사용 된 1 차적인 항 체 생략 되었다. 바 = 100 µ m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

특히, 관찰 표현 유형 섬유의 상당한 분수 I (그림 1A, 왼쪽) 및 유형 IIA MyHCs (그림 1B, 왼쪽) 형식에 대 한 긍정적인 얼룩이 표시 나머지 섬유의 정당한 금액을 IIX MyHCs (그림 1C, 왼쪽) 대조적으로, 거의 아무 유형 IIB 섬유 분명 (그림 1D, 왼쪽) 했다. 이러한 관측은 soleus 근육은 이전 보고로 일관 된 주로 형식의 구성, IIA를 입력 하 고 입력 IIX 섬유 (덜 그렇게) 거의 아무 유형 IIB 섬유5,,1012. 중요 한 것은, 얼룩이 지는 기본 항 체 프로토콜, 항 체 (그림 1A-D, 오른쪽 패널)의 특이성을 시연에서 생략 했다 섹션에서 관찰 되었다.

Figure 2
그림 2 : MyHC의 Immunohistochemical 얼룩 IIB, 입력 IIX, IIA 나 마우스 tibialis 앞쪽 근육에. 왼쪽된 패널 IIB (A) 입력 IIX (B)를 입력, IIA (C)를 입력 하 고 유형 I (D) MyHCs 감독 1 차 항 체를 탐지 마우스 tibialis 앞쪽 근육의 섹션에서 얻은 형광 이미지를 표시 합니다. 오른쪽 패널 표시 섹션 인접 한 왼쪽된 패널에 표시 된 실험에 사용 된 1 차적인 항 체 생략 되었다. 바 = 100 µ m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

우리는 또한 상기 항 체와 tibialis 앞쪽 근육 스테인드. Tibialis 앞쪽 근육 섬유 유형 IIA MyHCs (그림 2C, 왼쪽); 표현에서 작은 기여와 함께 주로 유형 IIB 유형과 IIX MyHC 양성 섬유 (그림 2A-B, 왼쪽 패널)의 흑운모 거의 아무 섬유 유형 표현 나 MyHC (그림 2D, 왼쪽) 관찰 되었다. 우리의 데이터 마우스 앞쪽에 tibialis 구성 되어 주로 빠른 트 위치 유형 IIA, IIB를 입력 하 고 유형 IIX 섬유는 이전 연구5,,1013일치를 나타내는. 다시, 얼룩이 지는 기본 항 체 프로토콜 (그림 2A D, 오른쪽 패널)에서 생략 했다 섹션에서 관찰 되었다.

Figure 3
그림 3 : 반복된 전산화 섬유 세분화. 마우스 tibialis 앞쪽 섹션 (A)의 명시 이미지. 우리의 반 자동화 알고리즘 (B)를 사용 하 여 같은 이미지의 변환입니다. 유형 IIA MyHC (C)의 immunostaining를 보여주는 동일한 섹션의 형광 이미지. 변환 이미지 보여주는 유일한 유형 IIA MyHC 표현 섬유 (D). 바 = 100 µ m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

형태학 분석을 목적으로 immunostained 필드의 명시 이미지도 획득 했다. 그림 3A 의 예에서는 IIA MyHCs13입력을 지시 하는 SC-71 항 체와 조사 tibialis 근육 앞쪽 섹션에서입니다. 우리의 원래 반자동된 알고리즘을 사용 하 여 여러 이미지 변환 명시 이미지에서 확률 지도 생성 하기 위해 사용 되었다. 그림 3A 명시 이미지에서 파생 된 전형적인 이미지 변환 그림 3B에 제공 됩니다. 우리 의미 CSA (891.4 ± 45.0 μ m2), 최대 (46.9 ± 1.3 µ m) 고 각 섬유 분야에서의 최소 (26.0 ± 0.8 µ m) 평균 Feret 직경 측정 변환 및 피지의 기 공 분석 기능을 사용 하 여. 우리의 측정의 정확도 테스트 하려면 우리 평가 명시 이미지에 이러한 매개 변수가 수동으로. 의미 CSA (867.0 ± 52.0 µ m2), 최대 (45.7 ± 3.5 µ m) 및 최소 (25.6 ± 1.9 µ m) 더 지루한 수동 수집 방법을 사용 하 여 얻은 Feret 직경 이었다 반자동된 방법과 크게 다른 의미 (모든 p > 0.05, 짝이 없는 t-테스트; 표 3)입니다.

Table 3= "/ files/ftp_upload/56024/56024table3.jpg" / >
표 3: 섬유 형태 및 유형에 대 한 tibialis 앞쪽 근육 immunostained의 구성 I, IIA, IIB, 수동 및 자동 분석 방법을 정한 IIX MyHCs. Feret 지름과 제시 알고리즘 대 전통적인 수동 평가 통해 계량 마우스 tibialis 앞쪽에 MyHC 종류를 의미, 섬유 CSA를 의미 한다. 결합 된 분수 1 개 이상의 MyHC 타입을 표현 하는 섬유의 존재 때문에의 값을 초과 note 하시기 바랍니다.

그림 3 C 는 IIA MyHCs 입력을 지시 하는 항 체와 같은 필드 immunostained의 형광 이미지를 보여줍니다. 분야에서 긍정적으로 얼룩이 섬유 수 (그림 3D)로 선정 되었고 명시 변환 필드 (표 3 섬유의 총 수로 나누어 유형 IIA MyHC 표현 섬유의 일부를 결정 하는 데 사용 ). Feret 유형 IIA 섬유의 직경은 다음 평균 체코, 최대 및 최소 평가 (표 3). 비율이 나, 유형 IIX 및 유형 IIB 섬유 뿐 아니라 그들의 치수 입력, 직렬 섹션 immunostained 바 F8, 6 H 1와 BF-F3 항 체, 각각6,12(표 4에서에서이 프로토콜을 반복 하 여 결정 ; 그림 4 A-D)입니다.

Table 4
표 4: MyHC 콘텐츠 및 마우스 soleus 및 앞쪽에 tibialis 형태학. 섬유 유형 작곡 soleus 및 앞쪽에 tibialis의 대표 섹션의. 평균 CSA의 정량화, 최소 및 최대 Feret 직경의 type I, IIA, IIX 타입과 유형 IIB soleus 및 앞쪽에 tibialis 표시 됩니다. 데이터는 평균 ±SEM으로 부여 됩니다.

우리는 또한 soleus 근육 (표 4;에서 얻은 필드에 이러한 매개 변수를 평가 그림 4 A-D)입니다. 3052 2,876 개별 섬유는 각각 앞쪽에 tibialis와 soleus 근육에 대 한 계산 했다. 함께 찍은, 이러한 데이터는 섬유 유형 및 형태학 분석에서 우리의 방법의 타당성을 보여 줍니다.

Figure 4
그림 4 : 형태학 분석 데이터 요약. 앞쪽에 tibialis soleus 근육 (A)의 대표 섹션의 섬유 형 작곡. 평균 CSA의 정량화, minimimal 및 최대 Feret 직경의 유형 I, 유형 IIA, IIX 타입과 tibialis anteriort와 soleus 유형 IIB fivers (B-D)에 표시 됩니다. 데이터는 의미 ±SEM. 앞쪽에 tibialis 사이의 중요 한 차이점으로 주었고 soleus 표시 됩니다 (* p 를 나타냅니다 < 0.05: * * p 를 나타냅니다 < 0.01; * * * p 를 나타냅니다 < 0.005; t-검정). 3052 2,876 개별 섬유는 각각 앞쪽에 tibialis와 soleus 근육에 대 한 계산 했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Supplemental File
보충 파일: 섬유 정량화 매크로. 이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

여기, 우리 골격 근육 섬유 종류의 식별에 유용한 방향 제공. 이렇게, 우리는 데이터의 분석을 위한 새로운 알고리즘을 설명 합니다.

때문에 우리의 결과 크게 이전 보고서5,,810 의 확인 하 고 우리 자신의 수동 측정을 반영, 알고리즘은 정확 하 게 나타납니다. 아직도, 우리는 유물 단면에서 결과 불분명 섬유 테두리를 포함 하 여 몇 가지 드문 실험 함정이 발생. 주의 단면화 및 분석 이전에 처리 된 부분의 경계 검사를 통해이 이미지 들의 영향을 최소화할 수 있습니다. 특히, 선명한 대비를 달성 하기 위해 같은 이미지에 재분류의 여러 라운드를 통해 보다 최적의 이미지 세분화를 피할 수 있습니다.

우리의 프로토콜에서 가장 중요 한 단계는 우리 규정 섹션의 세포와 extracellular 영역 특정된 섬유에 선을 그려 그로 인하여 "클래스 1" 또는 "클래스 2" 영역을 구별 하는 4.2를 단계 이다. 물론,이 수동 구별은 중요 한 그것 근육 섬유;의 경계를 결정 하기 때문에 이 단계에서 오류가 섬유 크기의 평가 저하 됩니다.

이 연구에서 우리가 주어진된 직렬 섹션에서 하나의 MyHC에 대 한 섹션을 조사. 그러나, 하이브리드 섬유 등 일부 섬유 두 가지 유형의 MyHC, 신진 대사 기능 프로필 (예를 들어, IIX 입력 하 고 입력 IIB) 중복을 나타내는 표현. 따라서, 섬유 타입 값을 표현 하는의 분수 > soleus 및 앞쪽에 tibialis(그림 4)1. 하이브리드 섬유 더블-, 또는 심지어 트리플-, 리 외. 에 의해 설명 된 같은 프로토콜 라벨 확인 될 수 있다 7, Bloemberg 및 Quadrilatero5, 각각. 중요 한 것은, 우리의 방법은 분석의이 더 복잡 한 얼룩 프로토콜을 적용할 수 있습니다. 우리의 프로토콜의 또 다른 한계는 그것이 완전 자동; 그러나, 우리는이 작은 양보 우리의 방법은 경직 속도 위해 타협 하지 않는 보장을 믿습니다.

이 연구에서 관찰 된 soleus와 tibialis 앞쪽 근육의 MyHC 작곡 하는 동안 이전 연구5,6,7,,1014 의 결과 반영 체코의 평가 관한 이전 연구와 몇 가지 대조 있습니다. 예를 들어 평균 CSA의 우리의 측정은 Bloemberg 및 Quadrilatero5 와 알 렌 에 의해 보고 그 보다 다소 작습니다. 15 특히, 우리의 체코 측정에서에서 배열 했다 539.86 ± 24.44 µ m2 1319.50 ± 57.47 µ m2 섬유 종류에서 그들의 대략 735.7 ± 31.2 µ m2 3073.8 ± 51.3 µ m2에 걸쳐 하다 니. 그러나, 우리의 가치 더 유사한 그 아우 에 의해 관찰 13 과 루카스 외. 6 각각 2404 ± 412.5 µ m2 , 815 ± 221 µ m2 1904 ± 570 µ m2, 436 ± 605 µ m2 에서 배열 하는 평균 CSAs 보고. 따라서, 마우스 hindlimb 섬유의 형태학 분석에서 몇 가지 변화는 문학에서 존재합니다.

Immunohistochemistry 레이블 및 MyHC 콘텐츠 기초 근육 섬유를 분류 하는 효율적인 방법을 제공 합니다. 정확한 정량화의 immunohistochemical 실험 데이터;에 대 한 의미 있는 결론을 만들기 위해 필수적 이다 이 위해, 분석의 지루한 부분을 자동화할 수 있는 방법 수백, 또는 수천, 섬유의 측정을 분류 해야 하는 경우에 특히 유용한 것을 이다. 수동 관측에 유사한 측정 뿐 아니라 우리의 알고리즘 바이어스; 없이 이러한 데이터의 정확한 평가 제공 합니다. 이 이점이 수동 측정 하면 과학적인 엄 함. 이와 관련, 우리의 방법론 근육 무결성에 영향을 주는 실험과 유전자 조작의 효과의 특성 분석에 유용할 수 있습니다. 특히, 우리의 신속한 분석 방법으로 결합 된 MyHC immunohistochemistry 근육 근육 dystrophies 질병 모델의 형태학 및 대사 변화를 평가 하기 위해 채택 될지도 모른다 ALS 그리고 암 악. 또한, 비 대 또는 위축 방지는 개입의 효능 평가 또한 수 있습니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

저자는 공개를 전혀 상반 되는 관심사를 있다.

Acknowledgments

우리는이 연구의 그들의 지원을 위해 Boettcher 재단과 루 경화 증 협회 (#17-II-344)에 감사.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bovine Serum Albumin Sigma Aldrich A9418-100G 5% in PBS
Hydrophobic Barrier Pap Pen Scientific Device Laboratory 9804-02
Microscope Slides Globe Scientific 1358W
Coverglass Fisher Scientific 12-544-E
Immumount Thermo Scientific 9990402
Nail Polish L'Oreal
Nikon Eclipse TE-200 Inverted Fluorescence and Brightfield Microscope Discontinued
SPOT RT/KE SPOT Imaging Solutions RT940
Dell Optiplex
BA-F8 Primary Antibody Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa monoclonal mouse IgG2b; 1:50
SC-71 Primary Antibody Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa monclonal mouse IgG1; 1:50
BF-F3 Primary Antibody Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa monoclonal mouse IgGM; 1:50
6H1 Primary Antibody Developmental Studies Hybridoma Bank at the University of Iowa monoclonal mouse IgGM; 1:50
Alexa Fluor 594 anti-IgG2b Invitrogen A21145 goat anti-mouse; 1:200
Alexa Fluor 488 anti-IgG1 Invitrogen A21121 goat anti-mouse;1:200
Alexa Fluor 594 anti-IgGM Invitrogen A21044 goat anti-mouse;1:200
OCT Sakura Finetek 4583
isopentane Fisher Scientific O3551-4 cool with liguid nitrogen
PBS Fisher Bioreagents BP665-1 10x, dilute to 1x
Kim wipes Kimberly-Clark 06-666A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Engel, W. K. The essentiality of histo- and cytochemical studies of skeletal muscle in the investigation of neuromuscular disease. Neurol. 12, 778-784 (1962).
  2. Dobrowolny, G., et al. Skeletal muscle is a primary target of SOD1G93A-mediated toxicity. Cell Metab. 8, 425-436 (2008).
  3. Sultana, N., et al. Restricting calcium currents is required for correct fiber type specification in skeletal muscle. Development. 143 (9), 1547-1559 (2016).
  4. Guth, L., Samaha, F. J. Procedure for the histochemical demonstration of actomyosin ATPase. Exp Neurol. 28 (2), 365-367 (1970).
  5. Bloemberg, D., Quadrilatero, J. Rapid determination of myosin heavy chain expression in rat, mouse, and human skeletal muscle using multicolor immunofluorescence analysis. PLoS One. 7 (4), (2012).
  6. Lucas, C. A., Kang, L. H., Hoh, J. F. Monospecific antibodies against the three mammalian fast limb myosin heavy chains. Biochem Biophys Res Commun. 272 (1), 303-308 (2000).
  7. Lee, C. S., et al. Ca2+ permeation and/or binding to Cav1.1 fine-tunes skeletal muscle Ca2+ signaling to sustain muscle function. Skelet Muscle. 5 (4), (2015).
  8. Sawano, S., et al. A one-step immunostaining method to visualize rodent muscle fiber type within a single specimen. PLoS One. 11 (11), (2016).
  9. Meunier, B., Picard, B., Astruc, T., Labas, R. Development of image analysis tool for the classification of muscle fibre type using immunohistochemical staining. Histochem Cell Biol. 134 (3), 307-317 (2010).
  10. Kammoun, M., Casser-Malek, I., Meunier, B., Picard, B. A simplified immunohistochemical classification of skeletal muscle fibres in mouse. Eur J Histochem. 58 (2), 2254 (2014).
  11. Kumar, A., Accorsi, A., Rhee, Y., Girgenrath, M. Do's and don'ts in the preparation of muscle cryosections for histological analysis. J Vis Exp. (99), (2015).
  12. Schiaffino, S., et al. Three myosin heavy chain isoforms in type 2 skeletal muscle fibres. J Muscle Res Cell Motil. 10 (197), (1989).
  13. Augusto, V., Padovani, C. R., Campos, G. E. R. Skeletal muscle fiber types in C57Bl6j mice. Braz J Morphol Sci. 21 (2), 89-94 (2004).
  14. Schiaffino, S., Reggiani, C. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiol Rev. 91 (4), 1447-1531 (2011).
  15. Allen, D. L., Harrison, B. C., Maass, A., Bell, M. L., Byrnes, W. C., Leinwand, L. A. Cardiac and skeletal muscle adaptations to voluntary wheel running in the mouse. J Appl Physiol. 90 (5), 1900-1908 (2001).

Tags

의학 문제 126 골격 근육 섬유 유형 조직학 immunohistochemistry myosin 무거운 체인 자동화 된 분석
마우스 골격 근육 형태와 섬유 형 구성의 반 자동화 된 분석
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tyagi, S., Beqollari, D., Lee, C.More

Tyagi, S., Beqollari, D., Lee, C. S., Walker, L. A., Bannister, R. A. Semi-automated Analysis of Mouse Skeletal Muscle Morphology and Fiber-type Composition. J. Vis. Exp. (126), e56024, doi:10.3791/56024 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter