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本文提出了一种从小鼠中分离肾上腺的方法, 修复组织, 切片, 并进行免疫荧光染色。
免疫荧光是一种公认的检测组织中抗原的技术, 使用 fluorochrome 共轭抗体, 具有广泛的应用范围。抗原的检测允许对多种细胞类型进行鉴定和鉴定。肾上腺位于肾脏上方, 由一层间充质细胞包裹, 是由两个不同组织组成的内分泌器官, 不同的胚胎起源, 肾中间胚层衍生的外皮质和神经冠的内部髓质。肾上腺皮质分泌类固醇 (即mineralocorticoids、糖皮质激素、性激素), 而肾上腺髓质则产生儿茶酚胺 (即肾上腺素、去甲肾上腺素)。在进行肾上腺研究时, 重要的是要能够区分独特的细胞与不同的功能。在这里, 我们提供了一个在我们的实验室开发的协议, 描述了一系列的顺序步骤, 以获得免疫荧光染色特征的细胞类型的肾上腺。我们首先关注的是小鼠肾上腺的解剖, periadrenal 脂肪的显微切除, 其次是组织的固定、处理和石蜡嵌入。然后我们用旋转切片描述组织块的切片。最后, 我们详细介绍了肾上腺免疫荧光染色的一个协议, 我们已经开发, 以尽量减少非特异性抗体结合和自发荧光, 以达到最佳的信号。
免疫组化是一种检测组织成分的技术, 使用特定细胞分子的抗体和随后的染色技术检测共轭抗体1。这种免疫组化程序需要特定的固定和处理的组织, 通常是经验主义地确定的特定抗原, 组织和抗体使用2。固定是保持组织的 "原始" 状态的关键, 从而保持完整的细胞和亚胞结构和表达模式。需要进一步的处理和嵌入程序, 以准备组织切片成薄片, 用于组织学研究涉及免疫组化。
染色可以进行显色或荧光检测。显色检测要求利用酶将可溶性基质转化为不溶性的有色产品。虽然这种酶可以与识别抗原的抗体 (主要抗体) 结合, 但它更经常被共轭到识别主要抗体的抗体 (即二级抗体)。这种技术是高度敏感的;由酶反应产生的有色产物是 photostable 的, 只需要 brightfield 显微镜进行成像。然而, 显色染色可能不适合时, 试图想象两个共同本地化的蛋白质, 因为一个颜色的沉积可以掩盖另一个的沉积。在共同染色的情况下, 免疫荧光被证明是更有利的。免疫荧光的出现归因于阿尔伯特库恩斯和同事, 他们开发了一个系统来识别组织抗原与荧光素标记的抗体和可视化他们在切片组织紫外线光3。荧光检测是基于与荧光的抗体共轭的, 在激发后发出光。由于有几个显影在不同波长 (没有或小重叠) 排放, 这种检测方法是研究多种蛋白质的理想选择。
肾上腺是位于肾脏上方的一对配对器官, 其特点是两个 embryologically 不同的成分, 周围有一个间充质胶囊。外肾上腺皮质, 从肾中间胚层, 分泌类固醇激素, 而内部髓质, 来源于神经嵴, 产生儿茶酚胺, 包括肾上腺素, 去甲肾上腺素和多巴酚。肾上腺皮质组织学上和功能上划分三个同心区, 每个区域分泌不同类别的类固醇激素: 外透明球状 (zG) 产生 mineralocorticoids, 调节电解质稳态和血管内容积;中间透明束状带 (zF), 直接在 zG 下方, 分泌糖皮质激素, 通过动员能量储存来调节压力反应, 以增加血糖;和内透明网状 (锆), 合成性类固醇前体 (即,脱氢表雄酮 (DHEAS))4。
在不同种类之间存在肾上腺皮质分带的变化: 例如,毛里求斯缺乏锆。耐热细胞质5, 其独特的产后 X 区为小脂质较差细胞的胎儿皮层残余。X 区在雄性小鼠青春期消失, 在雌性小鼠第一次怀孕后, 或在未繁殖的雌性中逐渐退化6,7。此外, zG 的扭曲和厚度与 zG 附近的外周茎和祖细胞的组织有显著的差异。与其他啮齿动物不同的是, 这只老鼠在 zG 和 zF 之间有一个可见的未分化区 (祖), 它的作用是干细胞区和/或瞬变放大祖细胞区。无论是对大鼠, 还是仅仅是一个更突出的组织细胞群是未知的8,9。
肾上腺皮质的细胞含有脂质滴, 储存胆固醇酯, 作为所有类固醇激素10,11的前兆。 "类固醇激素分泌" 一词定义了从胆固醇生产类固醇激素的过程,通过一系列的酶反应, 涉及类固醇合成因子 1 (SF1) 的活动, 其表达是类固醇合成潜力的标志。在肾上腺, Sf1 表达仅存在于皮质细胞12。一项有趣的研究发现, 类固醇合成电位13的肾上腺皮质细胞内源生物素的表达。虽然这可能是基于生物素/链亲和素染色方法较高背景的原因, 由于检测到内源生物素的抗体共轭与链亲和素, 这一特点也可以用来区分类固醇合成肾上腺内其他人群的细胞,即内皮、囊膜和髓质细胞。
支配由交感神经节前神经元, 肾上腺髓质的特点是嗜碱性颗粒细胞与颗粒细胞质含有肾上腺素和去甲肾上腺素。髓质细胞被命名为 "嗜", 是因为在氧化14后形成褐色色素的儿茶酚胺含量高。酪氨酸羟化酶 (TH) 是催化合成儿茶酚胺的速率限制步骤的酵素, 在肾上腺, 仅表达在髓质15。
在这里, 我们提出了一个小鼠肾上腺的隔离协议, 他们的植入石蜡切片和切片的处理, 并在肾上腺切片上进行免疫荧光染色的方法, 以确定构成的细胞类型肾上腺皮质和髓质。本协议是实验室中用于染色的标准, 用于我们的研究中经常使用的多种抗体。
所有方法都是按照在密歇根大学动物使用和护理委员会辖下的体制上批准的议定书进行的。
1. 手术准备
2. 肾上腺解剖
3. 围肾上腺脂肪摘除术
4. 组织加工和嵌入
5. 用旋转切片切片
6. 免疫荧光
7. 成像
注: 与照相机连接的荧光显微镜是检测和捕捉在确定波长激发后组织发出的荧光所必需的。虽然显而易见, 但重要的是要记住选择与荧光共轭的二级抗体, 其激发和发射谱与可用的设备兼容。成像设置根据显微镜和用于捕获图像的软件而有所不同。有一些基本的规则, 适用于成像肾上腺切片, 如确保曝光时间, 相机增益设置, 和光源强度保持恒定。
图 1代表了上面描述的整个协议的示意图。肾上腺是从小鼠身上提取的, 在解剖显微镜下切除相邻的脂肪组织, 然后将肾上腺固定在4% 的粉煤灰中。经过这一步, 肾上腺被加工和嵌入石蜡, 并切片与切片, 以削减器官成薄片, 沉积在显微镜幻灯片。切片干燥后, 进行免疫荧光检查, 切片在显微镜下进行成像。
去除相邻的脂肪 (图 2A) 对于促进肾上腺的进一步加工和切片是很重要的。成功清除周围脂肪组织如图 2B所示, 在那里肾上腺很容易检测到, 而且没有多余的脂肪可见。在这一步, 这是至关重要的, 但是, 不让肾上腺干燥或这可能损害组织结构。当肾上腺出现皱纹时, 干燥是可识别的 (图 2C)。这一问题可以很容易克服通过再水化肾上腺在 1x PBS 继续脂肪去除。
在本协议之后获得的最终结果如图 3所示。免疫荧光图像说明肾上腺在两个不同的放大的染色。红色核 SF1 染色标签的肾上腺细胞, 而细胞质绿色染色标签的髓质细胞。外层胶囊的标记是核染色蓝色 (DAPI), 因为它不是类固醇合成 (SF1-negative)。
图 1: 协议的示意图表示法.在采集肾上腺和去除相邻脂肪组织后, 组织固定在4% 只粉煤灰中, 用于石蜡嵌入处理, 切片。这些部分然后 immunostained 和成像与荧光显微镜。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 切除周围肾上腺脂肪.(a) 在解剖显微镜下切除肾上腺周围的脂肪。(B) 清理后肾上腺。(C) 组织干燥的例子, 需要水化。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: 肾上腺的免疫荧光成像。肾上腺皮质标记物 (SF1、核染色) 和肾上腺髓质 (TH, 细胞质绿色) 的免疫荧光成像 (在不同放大) 的例子。原子核 (DAPI) 被标记为蓝色。C: 胶囊;CO: 皮质;m: 髓质。刻度条 = 200 µm.请点击这里查看这个数字的大版本.
试剂 | 站 | 温度 | 时间 |
70% 乙醇 | 1 | Rt | 1小时 |
90% 乙醇 | 2 | Rt | 1小时 |
90% 乙醇 | 3 | Rt | 1小时 |
绝对乙醇 | 4 | Rt | 1小时 |
绝对乙醇 | 5 | Rt | 1小时 |
绝对乙醇 | 6 | Rt | 1小时 |
绝对乙醇 | 7 | Rt | 1小时 |
二甲苯 | 8 | Rt | 1小时 |
二甲苯 | 9 | Rt | 1小时 |
二甲苯 | 10 | Rt | 1小时 |
石蜡 | 11 | 62°c | 1小时 |
石蜡 | 12 | 62°c | 1小时 |
石蜡 | 13 | 62°c | 1小时 |
表 1:组织处理器程序.
本协议描述了一种分离小鼠肾上腺的方法以及切片石蜡嵌入小鼠肾上腺的制备和染色。
与我们测试的其他协议相比, 这种免疫荧光协议已被证明适合于我们实验室使用的大多数抗体。然而, 在某些情况下, 它可能需要一些调整, 以改善染色效果。一个可以很容易修改和测试的变量是固定长度。在我们的实验室中, 4% 只粉煤灰的孵化可以从1小时到4小时不等, 而在其他实验室中, 固定时间延长到12–24个 h16。然而, 在我们的手中, 一个较长的固定时间导致了背景噪音的增加, 并没有最佳的几种抗体常规使用的研究。
抗原提取的 pH 值也可以在染色的成功中起到作用。热诱导表位检索 (海尔) 可以通过使用商业上可用的溶液 pH 范围从酸性到碱性, 以及其他内部制作的缓冲, 如柠檬酸 (ph 值 6), 乙二胺乙酸 (EDTA, pH 8), 三 EDTA(ph 值 9), 三 (ph 值 10)。酶治疗也可作为抗原揭露的一种选择。用含有适当浓度酶 (例如蛋白酶 K) 的溶液, 在有限的时间内孵化 deparaffinized 幻灯片, 可以作为一种替代方法海尔。然而, 滴定酶浓度和确定理想的孵化时间是必不可少的, 因为过度消化会对组织17产生负面影响。
阻止缓冲区的选择也是解决问题的另一个变量。除了使用正常的山羊血清和本协议中提到的商业上可用的阻塞缓冲器 (在这种情况下, 当使用鼠的主要小鼠抗体, 以防止高背景由于内源性鼠 IgG), 这是方便的, 有其他可用的选项, 如蛋白质溶液 (牛血清白蛋白 (BSA) 或干牛奶) 或其他商业可用的缓冲。在使用生物素链亲和素的方法时, 确保缓冲物不含有能干扰染色的物质, 如生物素, 这一点至关重要。
肾上腺是一种内分泌器官, 其特征是高脂含量, 由于脂质的高荧光性, 往往会使染色具有挑战性。此外, 小鼠和大鼠的肾上腺皮质富含 autofluorescent 胞浆脂褐素, 一种色素颗粒状和无定形的材料, 颜色从黄色到棕色不等。为了克服这个问题, 诸如苏丹黑 B (SBB) 这样的化合物可以使 lipofuscins18产生的荧光猝灭。另一个影响良好染色效果的因素是血细胞的存在。血红素存在于红细胞中, 吸收波长 < 600 nm 的光, 并且可以干扰波长为19、20的荧光。虽然灌注技术可用于清除组织血管中的血细胞, 在执行核 counterstaining 前使用10毫米硫酸铜在 pH 值5也有助于抑制不需要的荧光21。
这项协议的关键步骤是肾上腺解剖。肾上腺是一个器官, 其位置可能难以定位: 在小鼠, 腺体小, 其位置有点变数。特别是在年长的动物中, 肾上腺也被脂肪组织所包围, 它们可以干扰腺体的检测和由此产生的隔离, 因此, 在议定书的这一步骤中清楚地看到这个区域是至关重要的。切除周围肾上腺脂肪是一个微妙的步骤。应特别注意肾上腺, 同时分离脂肪, 以免破裂胶囊。在避免组织损伤的过程中, 腺体也必须与 PBS 保持湿润。
切片时, 检测部分肾上腺组织的存在在切片可能是挑战, 由于组织色素缺失后的处理步骤。显微镜是非常有用的切片, 以辨别从蜡的组织。
石蜡嵌段染色是 immunolabeling 蛋白的重要技术, 同时保持组织的形态学。这里提出的方法是基于荧光检测, 虽然它是特别功能的研究使用多个主要抗体, 荧光信号是光敏的, 可以很容易地丢失或削弱, 如果不处理幻灯片适当 (即长时间接触显微镜光或不必要的暴露于周围光线)。此外, 我们可以注意到, 随着时间的推移, 荧光信号本身的质量下降。利用显色检测可以避免这一问题, 这是 photostable 的, 可以被可视化多年。然而, 这种方法缺乏荧光检测的优点, 如在一项研究中提高标记精度和同时标记几种蛋白质。
石蜡嵌入是处理和贮存多组织样品的简便方法。然而, 石蜡嵌入本身的组织处理不适合在某些转基因动物中表达的荧光记者内在的成像, 而不使用针对记者的特定抗体。超低温保存是一种避免荧光蛋白降解的方法, 可以在显微镜下直接可视化。避免使用额外的抗体可以代表一个优势。另一方面, 冷冻保存也可以限制, 因为它影响组织形态学;它还需要不同的切片设备, 并储存的幻灯片和组织块是可能的冷藏库。
对切片组织进行成像的一个主要限制是能够在高空间分辨率下获得结构元件的图像。事实上, 组织成分是决定成像质量的一个主要变量, 因为它影响光的穿透性, 并且会导致分辨率低下。肾上腺是一种富含脂质的组织, 引起光散射22。在大脑中, 也有高脂含量, 组织清除技术, 如清晰度, 巴布, iDISCO 和3DISCO 已经发展, 以改善组织可视化, 允许更好的成像和3D 组织重建23。这些技术为研究人员提供高质量的成像数据, 并正在适应各种组织, 将来, 我们希望使用这些方法进行肾上腺成像。
作者没有什么可透露的。
我们感谢穆罕默德祖贝尔博士在制定本议定书方面提供的有益建议和技术援助。这项工作得到国家糖尿病和消化和肾脏疾病研究所的支持, 国立卫生研究院 2R01-DK062027 (动力局 H)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
24-well cell culture plate | Nest Biotechnology Co. | 0412B | |
Disposable needles 25 G x 5/8" | Exel International | 26403 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Paraplast plus | McCormik scientific | 39502004 | Paraffin for tissue embedding |
Shandon biopsy cassettes II with attached lid | Thermo scientific | 1001097 | Cassettes for tissue processing |
High Profile Microtome Blades | Accu-Edge | 4685 | Disposable stainless steel blades |
Peel-a-way disposable plastic tissue embedding molds | Polysciences Inc. | 18986 | Truncated, 22 mm square top tapered to 12 mm bottom |
Superfrost Plus Microscope Slides | Fisherbrand | 12-550-15 | 75 mm x 25 mm x 1 mm |
Xylene | Fisher Chemical | X5P1GAL | |
200 Proof Ethanol | Decon Labs, Inc. | ||
Certi-Pad Gauze pads | Certified Safety Mfg, Inc | 231-210 | 3" x 3. Sterile latex free gauze pads |
M.O.M kit | Vector laboratories | BMK-2202 | For detecting mouse primary antibodies on mouse tissue |
KimWipes | Kimtech | 34155 | Wipes 4.4 inch x 8.4 inch |
Super PAP PEN | Invitrogen | 00-8899 | Pen to draw on slides |
Microscope cover glass | Fisherbrand | 12-544-D | Size: 22 x 50 x 1.5 |
DAPI | Sigma | D9542 | (Prepared in 20 mg/mL stock) |
ProLong Gold antifade reagent | Molecular Probes | P36930 | Mounting agent for immunofluorescence |
X-cite series 120Q | Lumen Dynamics | Light source | |
Coolsnap Myo | Photometrics | Camera | |
Optiphot-2 | Nikon | Microscope | |
microtome | American Optical | ||
Tissue embedder | Leica | EG1150 H | |
Tissue processor | Leica | ASP300S | |
Normal goat serum | Sigma | G9023 | |
Mouse anti-TH | Millipore | MAB318 | Primary antibody |
Rabbit anti-SF1 | Ab proteintech group (PTGlabs) | custom made | Primary antibody |
Alexa-488 Mouse IgG raised goat | Jackson ImmunoResearch | 115-545-003 | Secondary antibody |
Dylight-549 Rabbit IgG raised goat | Jackson ImmunoResearch | 111-505-003 | Secondary antibody |
Citrate acid anhydrous | Fisher Chemical | A940-500 | |
NIS-Elements Basic Research | Nikon | Software for imaging |
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