Summary
여기, 분기 morphogenesis 면역 세포 분포 뿐만 아니라 주변 신경 및 혈관의 패턴을 시각화 수 있습니다 전체 성인 마우스 귀 피부에 높은 해상도 전체 마운트 이미징 방법을 설명 합니다.
Abstract
여기, 우리는 전체 산 성인 귀 피부 세포 수준에서 면역 세포 분포 뿐 아니라 포괄적인 3 차원 신경-혈관 분기 morphogenesis 패턴화, 공부 하 기술 이미징의 프로토콜 제시. 성인 조직에 주변 신경 및 혈관 해 부 구조 분석 기능 신경-혈관 배선 및 상처 치유 등의 병 적인 상태에 신경-혈관 변성의 이해에 몇 가지 통찰력을 제공합니다. 매우 유익한 모델 시스템으로 우리 해 부에 쉽게 접근할 수 있는 성인 귀 피부에 우리의 연구를 집중 했다. 전체 피부, 말 초 신경 (감각 축 삭, 공감 축 삭, Schwann 세포), 혈관 (내 피 세포와 혈관 평활 근 세포에서에서 세포 구성 성분의 정확한 묘사를 제공 하는 우리의 간단 하 고 재현 가능한 프로토콜 ), 그리고 선 동적인 세포. 우리는이 프로토콜 주변 신경 및 혈관에 있는 형태학 적 이상 뿐만 아니라 다른 병 적인 조건 하에서 성인 귀 피부에 염증을 조사 하는 방법을 포장 됩니다 믿습니다.
Introduction
피부는 3 개의 층으로 이루어져: 표 피, 진 피 및 hypodermis. 그것은 줄기 세포 유지 보수, 차별화, 및 개발으로 재생, tumorigenesis, 및 성인에서 염증 morphogenesis 공부를 모델 시스템으로 사용 되었습니다. 피부 나가도록 풍부한 이며 innervated 주변 신경 및 혈관 시스템의 개발은 잘 조정 되도록 합니다.
우리는 이전 여러 라벨 그대로 주변 신경 및 혈관 그들의 세포질 구성 요소1,2,3, 를 포함 하 여 공부를 함께 전체-마운트 배아 피부 이미징 기술을 증명 하고있다 4: 감각 축 삭, 공감 축 삭, Schwann 신경 세포, 내 피 세포, pericytes, 및 혈관에 혈관 부드러운 근육 세포 (VSMCs). 신생, 동안 기본 모 세관 네트워크 집중적인 혈관 개장 겪 습와 계층적 혈관 분기 네트워크로 개발. 개발 진 피 하거나 hypodermis 동맥 말 초 감각 신경 및 혈관 분기 다음 동맥에 인접 한 양식. 계층적 혈관 네트워크는 철저 하 게 VSMCs 덮여, 후 교감 신경 따라 확장 하 고 큰 직경 혈관1,,56을 자극. 개발 신경 및 혈관 시스템 사이 가까운 협회에 중요성에도 불구 하 고 주요 질문 성인에서 다양 한 병 적인 상황에서 신경-혈관 네트워크에 어떻게 해결 되었습니다. 3-차원 고해상도 영상 해부학 인식할 수 분기 morphogenesis 및 패터 닝 pathogenesis 감사 필요가 있다.
성인 마우스 피부에서 신경 및 혈관 morphogenesis 조직 섹션 얼룩에 의해 일반적으로 분석 된다. 다른 연구 주변 신경 및 혈관, 모 낭, 피지 선 땀 샘, 및 arrector pili 근육7,,89시각화 하 피부 전체 마운트 이미지를 사용 했습니다. 그러나, 성인 피부 두께 전체 깊이에 피부를 분석 하기 어려운 하 게 했다.
현재 연구에서 우리는 이러한 과제를 극복 하기 위해 성인 귀 피부의 새로운 고해상도 전체 마운트 이미징 개발. 귀 피부는 쉽게 액세스할 수 해 부 및 피부 이후 전체 마운트 이미징에 대 한 그것의 전체 깊이 통해. 따라서, 포괄적인 부 량 측정, 피부에 주변 신경 및 혈관 시스템의 3 차원 구조를 비교에 적용 될 수 있는 간단 하 고 매우 재현 방법입니다. 우리는 큰 직경 혈관 주변 감각 및 교감 신경의 맞춤 성인 피부에서 유지 됩니다 설명 했다. 이 프로토콜의 목표는 분기 morphogenesis, 및 주변 신경 및 혈관, 뿐만 아니라 염증 등 다양 한 조건에서 성인 마우스 모델에서 세포 수준에서 면역 세포 분포의 패턴을 시각화 하 고 재생입니다.
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Protocol
이 섹션에서 모든 실험 국가 심 혼, 폐 및 혈액 연구소 (NHLBI) 동물 관리 및 사용 위원회에서 승인에서 수행 했다.
1. 성인 마우스 귀 피부 컬렉션
- 닫힌된 챔버에 이산화탄소 (CO2) 노출 성인 쥐를 안락사 고 자 궁 탈으로는 안락사를 확인 합니다.
참고: 실험 안락사 방법에 대 한 국립 보건원 (NIH) 지침을 따릅니다. - 베이스에서 귀 부하 고 35 x 10 m m2 2 mL의 행 크의 균형 소금 솔루션 (HBSS)를 포함 하는 배양 접시에. 짧게가 위로 머리카락을 잘라.
- 후부 피부와 개입 연골에서 신중 하 게 멀리 앞쪽 피부 껍질.
참고: 연골 앞쪽 피부를 연결합니다. - 뒷부분을 전송 하 고 잘 24에 별도로 앞쪽 피부 플레이트 차가운 신선한 4 %paraformaldehyde (PFA) 잘 당 버퍼링 하는 인산 염 (PBS)에 포함 1 mL. 4%에서 후부와 앞쪽 피부를 평평 하 게 PFA.
- 1 시간에 4 ° C에서 연골 후부와 앞쪽 피부를 해결할.
- 부드러운 실 온에서 믹서에 혼합 된 PBS의 1 mL에 3 시간 5 분 대 한 사후와 앞쪽 피부를 씻어.
- 35 x 10 m m2 페 트리 접시의 아래쪽 연골 후부와 앞쪽 피부를 전송 합니다. 접혀 있는 지방 및 결합 조직에는 기본 지역 차단. 고급 곡선된 겸 자 사용 하 여 앞쪽 피부에서 연골을 벗기다.
- 조심 스럽게 후부 피부 좋은 곡선된 핀셋을 사용 하 여 내부에서 결합 조직, 지방 조직, 머리카락을 제거. PBS와 젖은 피부 유지.
2. 전체 마운트 Immunohistochemical 마우스 귀 피부 얼룩
참고: 다음 섹션에서 모든 실험 NIH 실험실 안전 지침에 따라 수행 했다.
- 블로킹 버퍼를 준비 합니다. 필터 10% 열 비활성화 염소 혈 청 (HIGS) 희석 PBS에 0.2% 트라이 톤 X-100 (TX-100) 블로킹 버퍼, 또는 10% 당나귀 혈 청 (DS)에 희석 PBS 0.2%와 0.45 μ m 필터 단위를 사용 하 여 TX 100 차단 버퍼.
- 뒷부분을 전송 하 고 앞쪽 피부는 24 잘 포함 1 mL 10 %HIGS 차단 버퍼 또는 잘 당 10 %DS 블로킹 버퍼의 접시. 부드러운 실 온에서 믹서에 혼합으로 30 분 동안 피부를 품 어.
- 블로킹 버퍼에 1 차 항 체 (테이블의 재료)를 diluting 하 여 1 차적인 항 체 솔루션을 준비 (중 10 %HIGS 또는 10 %DS).
참고: 전체 mout immunohistochemical 분석 성인 귀 피부 팬 신경 마커 신경 관련 클래스 III β-tubulin에 항 체 (Tuj1, 토끼 polyclonal IgG 또는 마우스 monocloncal IgG2a, 2 µ g/mL의 최종 농도에서 1: 500 희석) 팬-내 피 세포 마커 혈소판 내 피 성장 세포 접착 분자 1 (PECAM-1, 단일 클로 널 햄스터 IgG, 1:300 희석 3.3 µ g/mL의 최종 농도에), myelin 칼 집 마커 myelin 기본적인 단백질 (MBP, polyclonal IgG, 1: 200 희석에 토끼는 5 µ g/mL의 최종 농도) 및 염증 성 골수성 세포 마커 CD11b (단일 클로 널 IgG2b, 1시 50분을 쥐 20 µ g/mL의 최종 농도에 희석) 그림 1 과 그림 2에 표시 했다. 피부 혈관 평활 근 세포 마커 α 부드러운 근육 걸 (αSMA) 이차 항 체 (2.6) 함께 대 한 Cy3 활용 된 항 체와 알을 품는. 우리 자신에 의해 테스트 1 차 항 체는 테이블의 자료에 나와 있었다. 다른 종에서 파생 된 여러 기본 항 체 동시에 혼합 수 있습니다. - 후부 및 앞쪽 피부 기본 항 체 솔루션의 150 µ L을 포함 하는 새로운 잘 전송. 부드러운 하룻밤 4 ° C에서 믹서에 혼합 된 피부를 품 어.
- 다음 날, 24 잘 플레이트에 새로운 우물을 후부와 앞쪽 피부를 전송 하거나 1 차 항 체를 포함 하는 블로킹 버퍼 발음. PBS 0.2% TX 100 세척 버퍼 또는 2% 0.2% TX 100 세척 버퍼 PBS에 희석 DS에에서 HIGS 희석 중 2%의 1 mL를 추가 합니다. 3 변화 세척 버퍼 부드러운 실 온에서 믹서에 혼합과 마다 15 분의 피부를 씻어.
- 이차 항 체 솔루션 (재료의 테이블)을 준비 합니다. 블로킹 버퍼에서 이차 항 체 희석 (중 10 %HIGS 또는 10 %DS)와 필터 차단 버퍼 0.22 μ m polyvinylidene difluoride (PVDF) 막 주사기 필터를 통해 2 차 항 체를 포함 하는 1 mL 주사기에 연결.
참고: 알 렉 사 488 또는 633 활용 된 염소-토끼 IgG (H + L) 또는 Tuj1, 알 렉 사 647 활용 된 염소 항 햄스터 IgG (H + L) PECAM-1, 알 렉 사 488 활용 된 염소-토끼 IgG (H + L), MBP에 IgG2a 마우스 및 알 렉 사 594 활용 된 쥐 IgG (H + L) CD11b 사용 했다 8 µ g/mL의 최종 농도에서 1: 250 희석으로 피부는 Cy3 활용 된 αSMA 항 체 (2-3 µ g/mL의 최종 농도에서 1: 500 희석) 조합에서이 2 차 항 체와 함께 알을 품는. - 블로킹 버퍼에서 이차 항 체의 집계 된 입자를 제거 하는 10 분 13000 x g에서 솔루션 원심
참고: 다른 형광 활용된 2 차 항 체 종에서 파생 된 동시에 혼합 수 있습니다. - 잘 포함 하는 2 차 항 체 솔루션의 150 µ L를 후부와 앞쪽 피부를 전송 합니다. 랩 24 잘 접시 알루미늄 호 일을 빛을 피하기 위해 1 시간 실 온에서 믹서에 부드럽게 혼합과 피부를 품 어에.
- 24 잘 플레이트에 새로운 우물을 후부와 앞쪽 피부를 전송 하거나 피펫으로 여 이차 항 체 솔루션을 완벽 하 게 발음 합니다. 2 %HIGS 세척 버퍼 또는 2 %DS 세척 버퍼의 1 mL를 추가 합니다.
- 24 잘 접시 알루미늄 호 일에 포장 하 고 실 온에서 믹서에 부드러운 혼합으로 15 분 마다 세척 버퍼의 3 변화 씻어.
3. 슬라이드에서 귀 피부 장착
- 35 x 10 m m2 페 트리 접시의 하단에는 피부를 놓습니다. 조심 스럽게 제거 머리카락, 지방 조직, 결합 조직, 먼지, 그리고 섬유의 광범위 한 사진 표백을 최소화 하기 위해 낮은 조명 stereomicroscope 아래 고급 곡선된 겸 자 사용 하 여 피부 안쪽에서. PBS와 젖은 피부 유지.
- 집게를 사용 하 여 접착제 현미경 슬라이드를 피부를 전송 합니다. 내부는 후부와 앞쪽 피부 장소 슬라이드에 직면. 집게를 사용 하 여 피부를 평평 하 게.
- Photobleaching를 방지 하 고 보존 형광 신호를 액체 방지 페이드 장착 매체에 피부를 탑재 합니다. 없음 기포 또는 피부 주위에 다는 것을 확인 하십시오.
- 신중 하 게 피부 샘플에 coverslip로 커버 하 고 장착 미디어 회사를 얻을 수 있도록 실내 온도에서 어두운 하룻밤에 탑재 된 피부 샘플 슬라이드를 저장 합니다. 매니큐어와 슬라이드에 coverslip 봉인 하 고 장기 저장을 위한 4 ° C에서 저장 합니다.
4. confocal 현미경 검사 법
- Fluorophores에 대 한 적절 한 레이저를 설정 합니다. 3 레이저 소스 (아르곤 488 nm, DPSS 561 nm와 HeNe 633 nm)와 confocal 현미경은이 실험에 사용 됩니다.
- 동시에 방지 하 고 모든 중복을 줄이기 위해 트리플 스테인드 샘플 흥분 순차적 검사 도구를 사용 합니다.
참고: 이미지 순차 스캔 모드를 사용 하 여 순차적으로 이동 합니다. - 10 X 목표 아래 이미지입니다. 타일 검사 도구를 사용 하 여 전체 귀 피부를 잡으려고. Z-스택 설정 하 고 z-위치 귀 피부의 전체 두께 다루고 있는지 확인 하십시오.
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Representative Results
성인 마우스 후부 귀 피부 (그림 1A)와 귀 앞쪽 피부 (그림 1B) 했다 αSMA (레드), Tuj1 (녹색), 항 체와 함께 immunostained 및 PECAM-1 (파란색). 후부 피부 immunostained 신경-면역 배포 CD11b (적색) 및 MBP (녹색), Tuj1 (파란색)와 (그림 2A)에 항 체를 사용 하 여 공부를 했다. CD11b의+ 염증 세포, 대 식 세포를 포함 하 여 단일 세포 해상도 (그림 2B)에서 발견 되었다.
그림 1: 맞춤 ofperipheral 신경 및 혈관 성인 귀 피부에. 전체-마운트 αSMA (레드), Tuj1 (녹색), 항 체와 후부와 앞쪽 귀 피부의 트리플 면역 형광 검사 confocal 현미경 검사 법 그리고 PECAM-1 (파란색) 표시 됩니다. (A) VSMC 덮인 큰 직경 혈관 주변 신경에서 후부 귀 피부 정렬. (B) 작은-직경 VSMCs 덮여 혈관 귀 앞쪽 피부에 작은 직경 주변 신경 다발 정렬. 눈금 막대 1 mm = 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: Myelination 주변 신경 및 CD11b의+ 성인 귀 피부에 골수성 세포 분포. CD11b (적색) 및 MBP (녹색), Tuj1 (블루), 함께 항 체와 후부 귀 피부 전체 산 트리플 면역 형광 검사 confocal 현미경 검사 법 표시 됩니다. (A) 매체-큰 직경 주변 신경은 myelinated. (A) (B) 클로즈업 이미지. CD11b+ 염증 세포 후부 귀 피부에 균등 하 게 배포. 눈금 막대 = 1 m m (A), 100 µ m (B). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
이 프로토콜 성인 귀 피부 신경-혈관 구조와 면역 세포 분포의 분석에 대 한 전체-마운트 immunonohistochemical 영상을 설명합니다. 우리는이 방법은 장점이 수많은 실험 연구자 분기 morphogenesis 주변 신경 및 혈관의 패턴화와 면역 세포와 머리를 포함 하 여 피부 구성의 3 차원 분포 연구에 대 한 생각 모 공입니다. 화상의 결과 추가 정량 분석에 대 한 이미징 소프트웨어를 사용 하 여 측정할 수 있습니다.
귀 피부의 적절 한 준비는이 프로토콜의 성공을 위해 중요. 첫째, 귀 피부 해야 될 신중 하 게 해 부 마우스 euthanizing 후 곧. 귀 피부의 후부 부분은 연골에서 벗 겨 한다. 다음, 연골 해야 될 벗 겨 앞쪽 피부에서 얼룩이 지기 전에. 둘째, 결합 조직, 지방 조직, 및 머리카락 제거 되어야 한다 하 고 철저 하 게 부드럽게 장착 하기 전에. 피부 표면에 주변 신경의 존재로 인해 주의 제거 신경의 손상을 방지 하려면 필요 합니다. 셋째, 귀 피부 해야 한다 접힌 귀 피부에서 약간 두꺼운 직물의 제거. 마지막으로, 귀 피부 기포 없이 평면으로 탑재 되어야 합니다.
이 프로토콜의 한 가지 한계는 귀 태그 귀 피부 귀 태그 구멍 또는 흉터 발생 분석에 적합 하다는 것입니다. 여러 마우스를 분석 하는 경우에 따라서, 꼬리에 라벨 등 귀 태그 이외의 다른 방법으로 마우스의 식별은 필요.
이전 보고서 시연 관심 영역 높은 해상도10군데 될 수 있지만 전체 귀 피부 타일 스캔 도구, confocal 현미경 검사 법에 의해 검색할 수 있습니다. 흥미롭게도, 전체 귀 피부 전체 마운트 영상 보여 별개 분기 morphogenesis 및 주변 신경 및 후부 앞쪽 피부 (그림 1) 사이의 혈관의 모방: 후부 피부는 큰 직경 앞쪽 동안 번들 (20-50 µ m) 리 모델링 큰 직경 혈관 αSMA+ VSMCs (20-60 µ m), 덮여 정렬 신경 피부는 작은 직경 신경 번들 (< 20 µ m) 작은 직경 하지만 리 모델링 혈관 정렬 αSMA+ VSMCs 덮여 (< 20 µ m).
마우스 모델11 인간의 피부 질환 아 토 피 성 피부염12,13건 등의 메커니즘을 명료 하 게, 상처 치유14및15당뇨병 신경 병 놀라운 수가 있습니다. 우리 다이어트 유발 된 비만 생쥐의 귀 피부에이 프로토콜을 적용 하 고 당뇨병 신경 병16공부 2 당뇨병 쥐를 입력 합니다. 이 프로토콜은 다양 한 병 적인 조건에서 성인 마우스 피부에 청소년에서 적용할 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리 실험실 관리 K. 길 감사, 기술 지원, 제이 호킨스와 직원의 국립 보건원 (NIH) 건물 50 동물 마우스 관심과 R. 리드와 지원에 대 한 시설과 관리 지원에 대 한 F. Baldrey. 공유 감사 미 링크를 사와 M. Udey에 또한 그들의 귀 피부 해 부 프로토콜, 편집 도움말 및 줄기 세포 연구실의 구성원에 대 한 명. 화상 및 기술 도움말 및 사려깊은 토론에 대 한 신경-혈관 생물학. 토니 야 마자 키 과학 진흥 (JSP) NIH-KAITOKU에 대 한 일본 사회에 의해 지원 되었다. 이 작품은 국가 심 혼, 폐, 혈액 연구소 (HL005702-11 사원)의 교내 연구 프로그램에 의해 지원 되었다
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10 x Phosphate Buffered Saline | KD Medical | RGE-3210 | PBS, without Ca2+/Mg2+ |
Hank’s Balanced Salt Solution | Gibco | 14025-092 | HBSS, with Ca2+/Mg2+ |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | PFA, fixative, diluted in PBS |
Triton X-100 | Sigma | X100 | Detergent |
Normal goat serum | Gibco | 16210064 | Component of blocking/washing buffer |
Normal donkey serum | Jackson Immuno research | 017-000-121 | Component of blocking/washing buffer |
Curved fine tweezers | Dumont | RS-5047 | |
Curved tweezers | Integra Miltex Vantage | V918-782, V918-784 | |
Filter Unit 0.45 mm | Thermo Scientific | 157-0045 | For filtration |
1 mL syringe | Coviden | 8881501400 | For filtration |
Syringe filter Unit 0.22 mm | Millex-GV | SLGVR04NL | For filtration |
ProLong Gold | Thermo Scientific | P36934 | Anti-fade mounting medium |
Nail Polish | Electron Microscopy Sciences | 72180 | For sealing |
Dissecting microscope | Leica | MZ95 | |
Confocal microscope | Leica | TCS SP5 | |
Photoshop CC 2017 | Adobe | Graphics editor software | |
Illustrator CC 2017 | Adobe | Graphics editor software | |
Image J | NIH | Image processing software | |
Anti-PECAM-1 (CD31) antibody | Millipore | MAB1398Z | Hamster IgG, vascular endothelial cell marker, 1:300 |
Anti-PECAM-1 (CD31) antibody | BD Pharmingen | 553369 | Rat IgG2a kappa, vascular endothelial cell marker, 1:300 |
Anti-αSMA antibody conjugated with cy-3 | Sigma | C6198 | Mouse IgG2a, vascular smooth muscle cell marker, 1:500 |
Anti-EphB1 antibody | Santa Cruz | sc-9319 | Goat polyclonal, venous endothelial cell marker, 1:100 |
Anti-neuron-specific Class III β-tubulin (Tuj1) | Abcam | AB18207 | Tuj1, Rabbit polyclonal IgG, pan-axonal marker, 1:500 |
Anti-Tuj1 antibody | Covance | MMS-435P | Mouse IgG2a, pan-axonal marker, 1:500 |
Anti-MBP antibody | Abcam | AB40390 | Rabbit polyclonal IgG, myelination marker, 1:200 |
Anti-Tyrosine Hydroxylase antibody | Chemicon | AB152 | Rabbit polyclonal, sympathetic neuron marker, 1:500 |
Anti-Peripherin antibody | Chemicon | AB1530 | Rabbit polyclonal, peripheral neuron marker, 1:1000 |
Anti-CD11b antibody | Bio-Rad | MCA74G | Rat IgG2b, inflammatory cell marker (macrophages), 1:50 |
Anti-CD45 antibody | Thermo Fisher Scientific | 14-0451-85 | Rat IgG2b kappa, pan-hematopoietic cell marker, 1:500 |
Anti-CD3 antibody | Bio-Rad | MCA1477T | Rat IgG1, immune cell marker, 1:100 |
Anti-CD45R (B220) antibody | Thermo Fisher Scientific | 14-0452 | Rat IgG2a kappa, inflammatory cell marker, 1:200 |
Anti-GFP antibody | Thermo Fisher Scientific | A11122 | Rabbit polyclonal, 1:300 |
Anti-GFP antibody | Abcam | Ab13970 | Chicken polyclonal, 1:500 |
Anti-β-gal antibody | Cappel | 55976 | Rabbit polyclonal, 1:5000 |
Anti-RFP antibody | Abcam | Ab62341 | Rabbit polyclonal, 1:300 |
Goat anti-rabbit IgG (H+L) Alexa 488 | Thermo Fisher Scientific | A11034 | Rabbit polyclonal secondary antibody, 1:250 |
Goat anti-hamster IgG (H+L) Alexa 647 | Jackson Immuno research | 127-605-160 | Hamster polyclonal secondary antibody, 1:250 |
Goat anti-rat IgG (H+L) Alexa 594 | Jackson Immuno research | 112-585-167 | Rat polyclonal secondary antibody, 1:250 |
Goat anti-mouse IgG2a Alexa 633 | Thermo Fisher Scientific | A21136 | Mouse IgG2a secondary antibody, 1:250 |
References
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