Floresan mikroskobu ile analiz için akciğer hava yollarındaki mantar sporlarının doğal yerleşimini koruyan bir mantar patogenez modeli için bir yöntem sunuyoruz.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Floresan mikroskobu ile analiz için akciğer hava yollarındaki mantar sporlarının doğal yerleşimini koruyan bir mantar patogenez modeli için bir yöntem sunuyoruz.
Mantarlar, çevresel sporlar akciğerlere solunduğunda insanları enfekte eder. Akciğer heterojen bir organdır. Bronşlar ve bronşiyoller de dahil olmak üzere iletken hava yolları, gaz değişiminin meydana geldiği alveolar hava sahasında sonlanana kadar dallanır. Bronşiyollerden veya alveollerden kaynaklanan enfeksiyonlar, farklı konak yanıtları ve hastalık belirtileri ortaya çıkarır. Bu nedenle, sporların akciğerlerde, özellikle enfeksiyondan hemen sonra doğal olarak nerede lokalize olduğunu tam olarak anlamak, konakçı-patojen etkileşimlerinin araştırılması için fırsatları genişletir. Burada, Coccidioides posadasii cts2/ard1/cts3Δ arthroconidia ile enfekte olmuş farelerden alınan akciğerlerin yerinde analizini detaylandırıyoruz. Histolojik koruma için geleneksel yöntemler, aspire edilmiş mantar partiküllerinin doğal konumunu değiştiren ve sporları proksimal bronşiyollerden terminal hava boşluklarına iten fiksatif bir çözelti ile hava yollarının sıvı şişirilmesini içerir.
Tersine, kan damar sistemi perfüzyon fiksasyonu ile bu hava şişirme yöntemi, mantar sporlarının bronşiyoller içindeki fizyolojik pozisyonunu korur. Ayrıca, akciğer örneklerinin kriyopreservasyonu, gömülmesi ve görüntülenmesi için basit bir yaklaşım açıklıyoruz. Ayrıca, mantar sporlarının akciğer içindeki uzamsal dağılımını analiz etmek için açık kaynaklı QuPath programı aracılığıyla yüksek verimli hesaplama tekniklerini paylaşıyoruz. Burada sunulan yöntem basit ve hızlıdır, gerçekleştirmek için minimum ekipman gerektirir ve birçok solunum yolu mantar enfeksiyonu modeliyle kullanım için kolayca uyarlanabilir.
İnsanlar, çeşitli çevresel mantarlardan günde milyarlarca sporu soluyabilir1. Bu solunan sporlara karşı bariyer savunmamızı anlamak için, bu sporların hava yolları ve akciğer parankimi içine indiği kesin mikroanatomik ortamları takdir etmeliyiz. Hava yollarının hücresel bileşimi (yani epitel hücreleri) trakea, bronşlar, bronşiyoller ve alveoller boyunca önemli ölçüde dönüşür. Bu farklı bölgelerin her biri, patolojik enfeksiyonu önlemek için bir savunma cephaneliğinden yararlanan ayrı işlevlere sahip farklı hücre tiplerinden oluşur.
Pulmoner mantar sporu birikiminin kesin yeri, kolumnar epitelyal astarlı bronşiyollerin, alveolar kanalların veya alveollerin2'nin hava yolu lümenleri arasında değişebilir. Klinik olarak ilgili mantar türlerinin çoğu, çapı 1 μm ile 10 μm arasında sporlar üretir3. Bu spor parçacıklarının akciğerde birikmesi, inhalasyondan sonra çökelme mekanizmasını etkileyebilen aerodinamik, yoğunluk, elektrik yükü ve foretik kuvvetler gibi çeşitli faktörlere bağlıdır4. Genel olarak, büyük partiküller (> 6 μm) üst solunum yolunda, orta büyüklükteki partiküller (2-6 μm) daha küçük hava yollarında birikebilir ve küçük partiküller (<2 μm) alveolar bölgeyeulaşır 5. Aspergillus sporlarının (2-3 μm) alveolar boşluklara ulaştığı bildirilmiştir, ancak klinik patoloji raporları da önemli bir bronşiyal ve bronşiolar hastalık yükü olduğunu göstermektedir6. Fleksibl bronkoskopinin artan popülaritesi nedeniyle Aspergillus fumigatus, Coccidioides immitis, Candida türleri, Cryptococcus neoformans, Histoplasma capsulatum ve Zygomycetes'in endobronşiyal mantar enfeksiyonlarının tanınması da artmaktadır7. Farelerde Aspergillus enfeksiyonlarının mikroskobik görüntülemesindeki son gelişmeler, bronşlar ve bronşiyoller gibi daha proksimal hava boşluklarının patolojik mantar proliferasyonu için en yüksek yükü taşıyabileceğini de ortaya koymuştur8. Pulmoner mantar enfeksiyonlarına konak yanıtı üzerine yapılan araştırmalar, hem bronşioler epitel hücrelerinin hem de alveolar epitel hücrelerinin immün sentineller olarak önemli roller oynadığını göstermiştir, bu nedenle spor birikimi ve epitel etkileşiminin kesin bölgelerini aydınlatmak gelecekteki çalışmalar için hayati önem taşıyacaktır 2,9,10.
Bu proksimal hava yolu patogenez dinamiklerini incelemek zordur, çünkü standart akciğer fiksasyonu ve kesit hazırlama teknikleri, sporları epitel kaplı hava yollarındaki bu proksimal pozisyonlardan uzaklaştırabilir ve onları distal terminal alveolar bölgelere doğru itebilir. Genellikle, akciğerleri şişirmek ve tüm akciğeri hızla fiksatife maruz bırakmak için %10 formalin veya %4 paraformaldehit kullanılır. Akciğerleri kriyoseksiyon için hazırlarken, bazı gruplar kriyoseksiyon performansını iyileştirmek için akciğerlere optimal kesme sıcaklığı (OCT) bileşiği uygular11. Bu uygulamalar doğru bağlamda yararlıdır, ancak laboratuvarımız ve diğer gruplar tarafından sporları ve partikülleri proksimal konumlardan uzaklaştırdığı, böylece spora maruz kalan hücre tipleri ve müteakip konakçı yanıtı hakkındaki yorumlara müdahale ettiği bulunmuştur12.
Solunan mantar sporlarının mikroanatomik lokalizasyonunu doğru bir şekilde belirlemek için, farelerin hava yollarındaki mantar sporlarının konumunun korunması için hızlı, düşük kaynaklı bir yöntem geliştirdik. Thomas ve ark. (2021), tatmin edici bir sonuç elde etmek için gereken ekipman, zaman ve teknik beceri miktarını azalttığımız bir murin hava şişirme vasküler perfüzyon fiksasyon yöntemi13. Burada tarif edilen yöntemden, Coccidioides posadasii cts2/ard1/cts3Δ artrokonidia'nın (3-5 μm boyutunda) daha önce gösterilenden daha proksimal olarak, yani terminal alveollerden ziyade distal bronşiyollerde ve bronko-alveolar bileşkelerde biriktiğini gözlemledik. Bu bilgi, akciğerin bu bölgeleriyle ilişkili kritik hücre tipleri ve bunların solunan mantar sporlarına erken tepkiler üzerindeki etkileri ile ilgili biyolojik sorulara odaklanabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolde anlatılan tüm yöntemler Rutgers Biyomedikal Sağlık Bilimleri Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır.
1. Sporları hücre içi floresan ile etiketleyin
2. İzofluran anestezisi kullanılarak aspirasyon inhalasyonu yoluyla farenin sporlarla aşılanması
DİKKAT: İzofluran uçucu bir anestezik ajandır ve kanallı bir biyogüvenlik kabini veya çeker ocak içinde kullanılmalıdır.

Şekil 1: Spor aşılamasının izofluran açık damla yöntemi için aparat. 1 L'lik vidalı bir kavanozun dibine katlanmış bir peçete yerleştirilir ve daha sonra fareler için bir platform görevi görmesi için dairesel bir plastik ağ yerleştirilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Farelerin ötenazisi
4. PBS ve formalin ile akciğerlerin perfüzyonu
5. Perfüze akciğerin hava ile şişirilmesi
6. Daldırma fiksasyonu ve dehidrasyon
7. Kriyoseksiyon
8. Slayt hazırlama ve engelleme
9. İmmün boyama
10. Floresan mikroskobu ile görüntüleme
11. QuPath ile mekansal analiz
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu yöntem sonuçta, hava yollarını rahatsız etmeden bırakmak için fizyolojik hava şişirme kullanarak fare akciğerlerinin immünofloresan görüntülerini üretir. Daha da önemlisi, yol boyunca birden fazla kontrol noktası, protokolün bileşenlerinin başarıyla gerçekleştirildiğini onaylayacaktır. Aşılama sırasında, farenin arka göğüs duvarında sıvının hava yollarına girdiğini gösteren "çatırtılar" hissedilerek aşının aspire edildiğini doğrulamak önemlidir. Çatırtı hissi yoksa, farenin aşıyı yutmuş olması mümkündür. Fare akciğerl...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Spor inhalasyonu ve solunan sporların mekansal birikiminin analizi için bir boru hattı kurduk. Bu boru hattı, Coccidioides posadasii cts2/ard1/cts3Δ artrokonidia'nın solunmasından etkilenen akciğerin ilgili stromal bölgelerini belirlemek için değerli bilgiler sağlar. Coccidioides sporlarının ve benzer büyüklükteki inert partiküllerin (veriler gösterilmemiştir) alveolar hava yolu lümenleri boyunca tamamen dağılmak yerine distal bronşiolar bölgelerde ve bronko-alveoler k...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Finansman ve destek, NIH hibesi K22 AI153678-01 ve Rutgers Lisansüstü Çalışmalar Okulu aracılığıyla alındı. Rutgers Biyomedikal Sağlık Bilimleri Hücresel Görüntüleme ve Histoloji Merkezi'nden Fawad Yousufzai ve Luke Fritzky'ye immünofloresan görüntüler elde etme konusundaki çalışmaları ve uzmanlıkları için teşekkür ederiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 18 G, 1 1/2 iğne (305185) | Fisher | 305185 | |
| 1 L Vidalı Kavanoz (Nalgene) | Fisher Scientific | 11-823-33 | |
| Air-Tite Toplu Steril Olmayan Şırıngalar 10 mL Luer Lock | Fisher | 14-817-175 | |
| AnaSed Enjeksiyonu (ksilazin steril solüsyonu) | Akorn | 59399-110-20 | |
| Hayvansız Engelleyici ve Seyreltici, RTU | Vektör | SP-5035-100 | |
| BD Insyte Autoguard Kanatlı Korumalı IV Kateter, BD Vialon Kateter Malzemeli 18 G x 1.88 BD | 381547 | ||
| BD Pharmingen Saflaştırılmış Sıçan Anti-Fare CD16/CD32 (Fare BD Fc Blok ve ticaret;) | BD | 553142 | |
| CellTracker Turuncu CMRA Boya | Fisher Scientific | NC0873640 | |
| CFSE | Labviva | 75003 | |
| Coccidioides posadasii cts2 / ard1 / cts3 & Delta; | BEI Kaynakları | NR-166 | |
| Corning 70 mikron süzgeçler | VWR | 10054-456 | |
| EpCAM AlexaFluor647 monoklonal antikor | Biolegend | 118211 | |
| Exel International HYpodermic İğneler 30 G x 1/2" | Labviva | EN3012 | |
| Fisherbrand Tek Kullanımlık Steril Şırıngalar (1 mL, Leur Slip) Fisher | 14-955-462 | ||
| Glikoz Monohidrat | Azer Scientific | ES17530-500G | |
| Yüksek Vakumlu Gres | VWR | 59344-055 | |
| Hoechst 33342 Çözelti 20 mM (5 mL) | ThermoFischer | 62249 | |
| İzofluran USP | Covetrus | 29405 | |
| Ketamin Hidroklorür | Dechra | 1000001250 | |
| KIMWIPES Hassas Görev Silecekleri (4.4" x 8.4") | VWR | 21905-026 | |
| Lexer Bebek Makası | FST | 14078-10 | |
| Mikro Adson Forseps | FST | 11018-12 | |
| Nötr Tamponlu Formalin (%10) (Azer Scientific) | Fisher | 22-026-350 | |
| Nunc EasYFlask doku kültürü şişeleri, T75, filtre kapakları | VWR | 15708-134 | |
| PBS | VWR | 45000-446 | |
| Soyulabilir-A-Way gömme kalıpları | Sigma | E6032-1CS | |
| QuPath 0.5.1 Yazılım | Açık kaynaklı | https://qupath.github.io/ | |
| İpek Sütür iplik boyutu 3/0 | FST | 18020-30 | |
| SlaytlarMicro Slaytlar Superfrost Plus | VWR | 48311-703 | |
| SlowFade Cam Yumuşak Set Antifade Mountant (2 mL) | ThermoFischer | S36917 | |
| Sükroz | Sigma | S0389-500G | |
| Tissue-Tek OCT Bileşiği, Sakura Finetek | VWR | 25608-930 | |
| Tween 20 | ThermoFischer | J20605. | |
| Vektör Laboratuvarları ImmEDGE Hidrofobik Bariyer Kalem 2'li | Set Fisher Scientific | NC9545623 | |
| VWR Mikro Kapaklı Camlar, Dikdörtgen (24 mm x 40 mm # 1.5) | VWR | 48393-230 | |
| Beyaz Plastik Hasır | MAPORCH | 789862904922 | |
| Maya Özü | Fisher | BP9727-500 | |
| Zeiss AxioScan 7 | Carl Zeiss Microscopy GmbH | https://www.zeiss.com/microscopy/us/products/imaging-systems/axioscan-for-biology.html | çok kanallı floresan mikroskop |
| ZEN 3.7 Yazılımı | Carl Zeiss Microscopy GmbH | https://www.zeiss.com/microscopy/us/products/software/zeiss-zen.html | mikroskobu yazılımı |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.