Method Article
Here a method to localize bacteria within paraffin-embedded tissues using DIG-labeled 16S rRNA-targeting DNA probes has been described. This protocol can be applied to study the role of bacteria in various diseases such as periodontitis, cancers, and inflammatory immune diseases.
The presence of bacteria within the pocket epithelium and underlying connective tissue in gingival biopsies from patients with periodontitis has been reported using various methods, including electron microscopy, immunohistochemistry or immunofluorescence using bacteria-specific antibodies, and fluorescent in situ hybridization (FISH) using a fluorescence-labeled oligonucleotide probe. Nevertheless, these methods are not widely used due to technical limitation or difficulties. Here a method to localize bacteria within paraffin-embedded tissues using DIG-labeled DNA probes has been introduced. The paraffin-embedded tissues are the most common form of biopsy tissues available from pathology banks. Bacteria can be detected either in a species-specific or universal manner. Bacterial signals are detected as either discrete forms (coccus, rod, fusiform, and hairy form) of bacteria or dispersed forms. The technique allows other histological information to be obtained: the epithelia, connective tissue, inflammatory infiltrates, and blood vessels are well distinguished. This method can be used to study the role of bacteria in various diseases, such as periodontitis, cancers, and inflammatory immune diseases.
البكتيريا تلعب دورا في مسببات الأمراض المختلفة عن طريق الفم مثل اللثة، التهاب لب السن، التهاب حوائط التاج، التهاب النسيج الخلوي، والتهاب العظم والنقي. من أجل فهم دور البكتيريا في التسبب في المرض ورصد تأثير العلاج، وتوطين البكتيريا داخل الأنسجة هو المهم. وقد تبين وجود البكتيريا داخل أنسجة اللثة من المرضى الذين يعانون من التهاب اللثة باستخدام أساليب مختلفة، بما في ذلك الإلكترون المجهري 1،2، المناعية والمناعي باستخدام بكتيريا محددة الأجسام المضادة 3-7، وفلوري التهجين في الموقع (FISH) 8 في استخدام fluorescence- وصفت التحقيق النوكليوتيد استهداف 16S الريباسي. ومع ذلك، لا تستخدم هذه الأساليب على نطاق واسع بسبب قيود أو صعوبات التقني. مقارنة مع الأجسام المضادة، تحقيقات تستهدف 16S الريباسي سهلة لإنتاج وتحقيق الأنواع خصوصية. وقد ثبت FISH أن تكون أداة ممتازة لتصور من جرثومةeria في البيئات الطبيعية من قبيل بيوفيلم البلاك. ومع ذلك، تطبيق FISH لعينات الأنسجة محدودة بسبب تألق ذاتي من مختلف مكونات النسيج. على سبيل المثال، وتألق ذاتي قوي من خلايا الدم الحمراء في كثير من الأحيان يعيق تطبيق التكنولوجيا مضان إلى الأنسجة الملتهبة عندما تتضمن نزيفا 9.
من أجل توطين البكتيريا داخل أنسجة اللثة الملتهبة، لذلك، وهو في الموقع أسلوب التهجين باستخدام digoxigenin وقد وضعت (DIG) التحقيق DNA -labeled وتطبيقها بنجاح 10،11. هنا بروتوكول مفصلة لتوطين البكتيريا داخل أنسجة جزءا لا يتجزأ من البارافين باستخدام P. وقد وصفت اللثوية تحقيقات eubacterial -specific والعالمية. ويركز بشكل خاص على توحيد طريقة بحيث نتائج مماثلة يمكن أن تكون مستنسخة في مختبرات أخرى. هذا البروتوكول يسمح توطين البكتيريا داخل سياقها النسيجي ودورة الفتشوبLTS هي تكرار للغاية. بروتوكول صفها يمكن استخدامها لتوطين البكتيريا إما بطريقة أنواع محددة أو عالمية في الأنسجة المختلفة. التحقيق الشامل هو مفيدة بشكل خاص للكشف عن البكتيريا في الأمراض متعدد المكروبات ودراسة دور محتمل للبكتيريا في الأمراض التي لا يعرف دور البكتيريا محددة.
1. التحقيق التحضير
2. في الموقع التهجين
ملاحظة: لتجنب تجفيف العينات والكواشف، تنفيذ كافة حضانات في غرفة ترطيب اصطف مع مناشف ورقية مبللة.
الرقم 1 يبين دوت النشاف تحقيقات DIG المسمى مقارنة مع لجنة التحقيق السيطرة الإيجابي المنصوص عليها في عدة لتحديد حساسيتها. 343 شركة بريتيش بتروليوم P. اللثوية -specific التحقيق هو 25 مرات أكثر حساسية من 70 سنة مضت التحقيق eubacterial. ويبين الشكل 2 التهجين الموضعي للأنسجة اللثة التي تم الحصول عليها من المرضى الذين يعانون من التهاب اللثة المزمن للكشف عن P. في اللثوية وeubacteria. إشارات البكتيرية، كما هو موضح في اللون البنفسجي، تم الكشف داخل ظهائر، الصفيحة المخصوصة، وبيوفيلم تقع خارج الأنسجة. ومع ذلك، فإن توزيع P. كان اللثوية وeubacteria داخل الأنسجة اللثوية مختلفة. في تضخم عالية (1،000X)، مختلف الأشكال (مكورة، ورود، مغزلي، وشكل شعر) من البكتيريا كانت مرئية باستخدام مسبار eubacterial، في حين تم الكشف عن قضيب الوحيد البكتيريا التي شكلتها P. اللثوية -specific التحقيق. والأشكال المتباينة من إشارات البكتيريةوقد لوحظت أيضا.
Hajishengallis وآخرون. أظهر الدور الأساسي للبكتيريا المتعايشة في تطوير P. اللثوية يسببها التهاب اللثة التجريبية في الفئران (14). تطبيق ديكستران سلفات الصوديوم (DSS)، تقاطع ضيق (TJ) -disrupting الكيميائية، على اللثة الغشاء المخاطي الناجم عن التهاب اللثة وفقدان العظم السنخي في الفئران (13). التحقيق eubacterial الكشف عن بنجاح البكتيريا داخل أنسجة اللثة من مجموعة DSS التي لم تكتشف من قبل P. اللثوية التحقيق -specific (الشكل 3).
التحقيق eubacterial مفيد لدراسة احتمال تورط البكتيريا في أمراض أخرى. منذ الوكالة الدولية لبحوث السرطان المعينة هيليكوباكتر بيلوري كدرجة I مسرطنة لسرطان المعدة 15، وقد درس على نطاق واسع تورط محتمل من البكتيريا في تطوير أنواع أخرى من السرطان. عندما ذاتهاوكانت ctions الخزعات الرئة تشخيص سرطان الخلايا الحرشفية في الموقع تهجين مع التحقيق eubacterial، تم الكشف عن البكتيريا داخل الخلايا السرطانية وبين اللحمية المحيطة / تسلل الخلايا (الشكل 4). وفي التهجين الموضعي باستخدام مسبار eubacterial وقد ينطبق أيضا على استكشاف وجود البكتيريا في آفات الحزاز المسطح عن طريق الفم، مرض المناعة التهابات مع مرض غير معروف. ومن المثير للاهتمام، تم الكشف عن إشارات البكتيرية ليس فقط داخل الظهارة ولكن أيضا في الصفيحة المخصوصة التي لوحظ مثل الفرقة التسلل. في ظل تضخم عالية، تم الكشف عن إشارات البكتيرية في نوى العديد من الخلايا (الشكل 5).
الشكل 1. اختبار حساسية للتحقيقات DIG المسمى. تخفيفه بشكل متسلسل تحقيقات المسمى العرف ومقاولات إيجابيالتحقيق رأ المنصوص عليها في عدة ونشف نقطة مع الأجسام المضادة لمكافحة DIG-AP-مترافق. بعد إضافة الركيزة، وصمة عار مع P. وقد وضعت اللثوية -specific التحقيق لمدة 30 ثانية، في حين تم تطوير وصمة عار مع التحقيق eubacterial لمدة 1 دقيقة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
تعرض الشكل 2. الكشف عن البكتيريا داخل أنسجة اللثة التي تم الحصول عليها من المرضى الذين يعانون من التهاب اللثة المزمن. أقسام الخزعات اللثة من موقع صحي (A) وموقع المريضة (B) للمريض مع اللثة إلى الهيماتوكسيلين يوزين (H & E) أو تلطيخ الموقع التهجين إما مع P. في اللثوية التحقيق -specific أو التحقيق eubacterial. Negativتم تهجين التحكم الإلكترونية مع التحقيق مختلطة مع 10 أضعاف التحقيق الخالي من الملصقات الزائد. يشار إلى منطقة تضخيم مع مربع مربع. إشارات إيجابية التمثيلية، كما هو موضح في اللون البنفسجي، يتم وضع علامة مع السهام رقيقة. السهام سميكة تشير بيوفيلم البلاك خارج الأنسجة. وتظهر بيوفيلم وحة فحص في 1،000X التكبير في الأشكال. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. الكشف عن البكتيريا المتعايشة عن طريق الفم داخل الأنسجة اللثوية من الماوس. وكان المستحث اللثة التجريبية في BALB / ج الفئران عن طريق التلقيح عن طريق الفم من P. اللثوية (خريج) أو تطبيق DSS على الغشاء المخاطي اللثوي. تعرض أقسام اللثة من الفئران لH & E تلطيخ أو في الموقع التهجين إما مع < م> P. اللثوية التحقيق -specific أو التحقيق eubacterial. إشارات إيجابية التمثيلية، كما هو موضح في اللون البنفسجي، يتم وضع علامة مع السهام. التكبير الأصلي X400. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
كانت ملطخة الشكل 4. الكشف عن البكتيريا داخل آفة السرطان. الأقسام الخزعات الرئة من المرضى الذين شخصت إصابتهم بسرطان الخلايا الحرشفية مع H & E أو في الموقع تهجين مع أي لجنة التحقيق eubacterial عالمي أو سيطرة التحقيق سلبي. يشار إلى منطقة تضخيم مع مربع مربع. إشارات إيجابية التمثيلية، كما هو موضح في اللون البنفسجي، يتم وضع علامة مع السهام. يشار إلى الحدود من الخلايا السرطانية مع الخطوط المنقطة.arget = "_ فارغة"> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
كانت ملطخة الرقم 5. الكشف عن البكتيريا داخل آفات الحزاز المسطح عن طريق الفم. الأقسام خزعة من مخاطية الشدق تشخيصها على أنها الحزاز المسطح عن طريق الفم مع H & E أو في الموقع تهجين مع أي لجنة التحقيق eubacterial عالمي أو سيطرة التحقيق سلبي. يشار إلى أن المناطق تضخيم مع مربع مربع. إشارات إيجابية التمثيلية، كما هو موضح في اللون البنفسجي، يتم وضع علامة مع السهام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
هنا بروتوكول لتوطين البكتيريا داخل أنسجة جزءا لا يتجزأ من البارافين باستخدام مسبار الحمض النووي المسمى DIG وقد وصفت. التحقيق يستهدف DNA أو RNA الجزيئات من البكتيريا 16S الريباسي الجينات، وتحقيقات 16S الريباسي التي تستهدف يمكن أن تصمم إما أنواع محددة أو عالمية. التهجين محدد من P. اللثوية -specific التحقيق لP. اللثوية ولكن ليس لالبكتيريا عن طريق الفم الأخرى وقد تبين سابقا 10. في المقابل، فإن التحقيق eubacterial المهجنة لجميع الحمض النووي الجيني البكتيرية المختبرة (17 نوعا مختلفا)، على الرغم من كفاءة التهجين تنوعت 12. عدد T-النيوكليوتيدات ضمن التحقيق يحدد كفاءة DIG وضع العلامات. إنتاج التحقيق DIG المسمى مع حساسية عالية هو الخطوة الأكثر أهمية لنجاح تنفيذ البروتوكول وصفها. معالجة العينات مع حمض الهيدروكلوريك يحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء من خلال استخراج البروتينات وhydrolysi جزئيةالصورة من تسلسل الهدف. زيادة في تركيز بروتين K يزيد هدف الوصول للتحقيقات ولكن يقلل من الحفاظ على الأنسجة. ولذلك، فمن المستحسن لاختبار عدة تركيزات بروتين كاف، وهذا يتوقف على أنواع الأنسجة. يقلل من الخطوة أستلة خلفية ملزمة لجنة التحقيق المشحونة سلبا على البروتينات من الأنسجة من قبل acetylating المجموعات الأمينية موجبة الشحنة. بعد سلسلة من الخطوات إعداد، وأقسام الأنسجة المسيل للدموع بسهولة، وبالتالي، لا بد من التعامل معها بحذر. الخلفية هو الحد الأدنى بالمقارنة مع FISH. ومع ذلك، فإن إشارات من الأنسجة مع ارتفاع الذاتية نشاط إنزيم الفوسفاتيز القلوية مثل العظام والغدد المخاطية ينبغي تفسير خطيرة.
تحقيقات DNA PCR تضخيم سهلة لإنتاج ومستقرة بالمقارنة مع تحقيقات RNA. كشف المناعى من تحقيقات المهجنة يسمح تحديد الهياكل النسيجية من خلال المقارنة مع أقسام H & E الملون: وظهائر،النسيج الضام، تتسرب التهابات، والأوعية الدموية هي متميزة أيضا. واحدة من قيود البروتوكول وصفها هو عدم القدرة على تطبيق تحقيقات متعددة في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك، فإن استبعاد الإشارات من الملوثات البكتيرية على سطح أقسام محدودة.
هذا البروتوكول يمكن تكييفها للكشف عن النصوص البكتيرية الأخرى داخل أقسام الأنسجة 16. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تمديد هذا البروتوكول لمضاعفة تلطيخ مع كشف المناعى من علامة الخلية المضيفة.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
وأيد هذه الدراسة عن طريق منحة (2013R1A1A3005669) من المؤسسة الوطنية لكوريا البحوث ومنحة (HI13C0016) من الكورية صحة التكنولوجيا R & D المشروع، وزارة الصحة والرعاية الاجتماعية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetic anhydride | Sigma | 6404 | |
50% Dextran sulfate solution | Millipore | S4030 | |
50X Denhardt’s solution | Sigma | D2532 | |
DEPC | Sigma | P159220 | |
DIG DNA labeling and detection kit | Roche | 11 093 657 910 | |
Formamide | Sigma | F9037 | |
ImmEdge™ Pen | Dako | H-400 | |
Levamisole | Vector | SP-5000 | |
Magnesium chloride | Sigma | 246964 | |
Maleic acid | Sigma | M0375 | |
Methyl green | Sigma | M6776 | |
Paraformaldehyde | Sigma | P1648 | |
Permount | Fisher | SP15-500 | |
Salmon sperm DNA solution | Invitrogen | #15632-011 | |
Sodium chloride | Sigma | S9625 | |
Sodium citrate | Duksan | D1420 | |
Sodium dodecyl sulfate | Amresco | 227 | |
Triethanolamine-HCl | Sigma | 90279 | |
Tris-HCl | Research organics | 3098T |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved