Method Article
该协议描述了IBA1和TMEM119免疫荧光结化的分步工作流程,除了分析微胶质密度、分布和形态,以及小鼠脑组织中外周髓细胞渗透。
这是一种用于微胶质和渗透小鼠脑组织巨噬细胞的双重可视化的协议。TMEM119(选择性地标记微胶质),当与IBA1(提供其形态的异常可视化)相结合时,可以调查密度、分布和形态的变化。量化这些参数对于深入了解微胶体(大脑的常驻巨噬细胞)所扮演的角色非常重要。在正常生理条件下,微胶质定期以马赛克状模式分布,并呈现具有模压过程的小索马。然而,作为对环境因素(即创伤、感染、疾病或伤害)的反应,微胶质密度、分布和形态会以各种方式改变,具体取决于侮辱。此外,所述双染色方法允许根据其IBA1的表达,在不与TMEM119共定位的情况下,对大脑中渗透巨噬细胞进行可视化。因此,这种方法允许区分微胶质和渗透巨噬细胞,这是提供功能见解,使他们在健康和疾病的不同背景下对大脑平衡的独特参与。该协议集成了神经免疫学中与选择性标记物鉴定相关的最新发现。它还作为一个有用的工具,为有经验的神经免疫学家和研究人员寻求将神经免疫学纳入项目。
无论是急性还是慢性,神经炎症都受到微胶质(大脑常住巨噬细胞)的严重影响。通过免疫染色可视化微胶质对于使用光显微镜(一种高度可访问的技术)研究神经炎症有价值。在静时条件下,微胶质通常以非重叠的马赛克状模式分布。他们表现出小索马,延长冲撞过程1,有时相互接触2。在正常生理条件下,微胶质电肿过程动态地测量脑气囊瘤,与神经元、其他胶质细胞和血管相互作用3。Microglia 配备了一个受体库,允许他们执行免疫学任务,并应对大脑环境的变化、细胞死亡或组织损伤。此外,它们还发挥关键的生理功能,特别是在突触形成、维持和消除4、5。
在用于研究微胶质的现有标记中,离子钙结合适配器分子1(IBA1)是使用最广泛的指标之一。IBA1是一种钙结合蛋白,提供微胶质形态的卓越可视化,包括精细的远端过程,电子显微镜6证实了这一点。该工具在描述微胶质转化(以前称为"活化")方面起到了重要作用,在动物疾病模型7、8、9中。在神经炎症的存在,微胶质反应包括:微胶质症,定义为细胞密度增加,分布变化,有时导致聚类,细胞体扩大,以及增厚和缩短与更多ameboid形状相关的过程10,11,12,13。
免疫染色受针对特定标记物的抗体的可用性的限制。重要的是,IBA1是由微胶质表达的,但也由渗入大脑14的外围巨噬细胞表达。虽然观察脑内的IBA1阳性细胞已成为这一研究领域微胶质的标志,但周围巨噬细胞渗透在各种条件下被报道,甚至在健康大脑中略有渗透。 ,17,18.因此,单单使用IBA1并不能选择性地可视化微胶质。此外,巨噬细胞在渗入大脑后,采用居民微胶质的分子和形态特征,从而阻碍分化。这是一个挑战,当调查微胶质和渗透巨噬细胞的功能。
虽然微胶质和周围巨噬细胞有不同的起源(例如,从胚胎蛋黄囊和骨髓,分别20,21),有越来越多的发现表明,两个细胞群发挥不同的角色在大脑19。因此,使用无侵入性操作(即骨髓嵌合体或寄生虫)来区分这两个种群的方法至关重要,这些方法可以调节它们的密度、分布、形态和功能。TMEM119已成为一个微胶质特异性标记跨越健康和疾病条件22。当与IBA1结合使用时,该标记对于区分这些细胞与渗透巨噬细胞(TMEM119阴性和IBA1阳性)非常有用。虽然它是发育调节,TMEM119早在产后第3天(P3)和6(P6),稳步增加,直到达到P10和P1422之间的成人水平。IBA1最早表示在胚胎日10.5 (E10.5)23。因此,拟议的双标签方案有助于研究这两个种群的产后生活。
该协议提供了一个分步免疫染色程序,允许在微胶质和周围巨噬细胞之间进行区分。并解释了如何对微胶质密度、分布和形态进行定量分析,以及对周围巨噬菌体渗透的分析。虽然微胶质和周围巨噬细胞的调查本身是有用的,但该协议进一步允许神经炎门厅的本地化;因此,它还作为一个平台,利用补充(然而,更耗费时间和资源)技术,确定要调查的特定区域。
所有实验程序均符合机构动物伦理委员会的指导方针,符合加拿大动物护理理事会和拉瓦尔大学动物护理委员会。
1. 免疫染色
2. 用于密度和分布分析的成像
3. 形态分析成像
4. 密度和分布分析
5. 形态分析
图1显示了使用IBA1和TMEM119在背海马的日冕部分使用的微胶合体共标记,通过荧光显微镜以20倍成像。成功的染色揭示了微胶质细胞体及其精细过程(图1A+C)。这种染色允许确定微胶质密度和分布,并识别微胶质簇(图1I)和渗透巨噬细胞(图1F)。
图 2显示了 IBA1_/TMEM119+ 微胶质(图 2A+C),这是微胶质化跟踪过程(图 2D_H)的逐步示例,以及细胞体跟踪示例(图 2I),两者均通过共聚焦显微镜在 40 倍下成像。
图1:IBA1和TMEM119对小鼠脑组织的双重染色,用于密度、分布、聚类和周围骨髓细胞渗透分析。(A+C)C57BL/6成年小鼠海马中的典型微胶质分布。(D+F)在雄鼠杏仁核中识别为IBA1+/TMEM119+和渗透宏噬细胞的微胶质识别为IBA1+/TMEM119(白色箭头)。(G+I)在小鼠海马区两个微胶(白色正方形)的簇。请点击此处查看此图的较大版本。
图2:IBA1和TMEM119染色,用于微胶质形态分析。(A+C)微胶亚。(D+I)使用 FIJI/ImageJ 中的多边形工具使用 IBA1 通道进行植树的分步示例。(J) 使用 FIJI/ImageJ 中的手绘工具使用 IBA1 通道进行微胶质索马跟踪的示例。请点击此处查看此图的较大版本。
图3:FIJI/ImageJ接口和用于微胶质密度、分布、聚类、形态和周围骨髓细胞渗透分析的工具。(A+R)用于密度、聚类和形态分析的所有工具、菜单和窗口的编译。请点击此处查看此图的较大版本。
解决 方案 | 制备 |
阻塞缓冲区 | 0.5% 明胶 = 5% 天然山羊血清 + 5% 天然驴血清 = 0.01% Triton X-100 在 TBS [0.05 M] |
坐酸盐缓冲器 | 1.92 克柠檬酸 [10 mM],500 μL 的 Tween 20 [0.05% (v/v)], 700 mL 的超纯水, 调整 pH = 6.0 与 NaOH [10 N], 填充高达 1 L 与超纯水 |
纳伯4 | [0.01% w/w]在10mL的超纯水中溶解0.01克的NaBH4,溶液应混合良好。此解决方案创建气泡;混合后打开盖释放压力 |
铅 | [100 mM]Disolve 23.48 g Na2HPO4和 4.8 g NaH2PO4|H2O 在 1 L 中的超纯水,然后加注至 2 L,调整 pH = 7.4 |
Pbs | [50 mM]Disolve 5.87 g Na2HPO4, 1.2 g NaH2PO4|H2O,9 g NaCl 在 500 mL 的超纯水中,用超纯水填充高达 1 L,调整 pH = 7.4 |
PBST | PBS = 0.01% 特里顿 X-100 |
Tbs | 稀释 Tris HCl [0.5 M] 与超纯水 1:10 [0.05 M],采取 1 L 的 Tris HCl [0.05 M] 和添加 8.75 g 的 NaCl |
特里斯 HCl | [0.5 M] 950 mL 超纯水,加入 78.8 g 的盐酸三重缓冲液 (C4H11NO3Cl) 调整 pH = 8 并灌装至 1 L |
表1:用于免疫染色的解决方案。
该协议可以分为两个关键部分:染色和分析的质量。如果染色不是最佳的,它将无法充分表示微胶质细胞,从而影响密度、分布和形态测量。此外,渗透周围骨髓细胞的比例可能被低估。这是染色协议的优化版本,但有几个因素可能会导致图像不理想。即使动物的灌注不包括在本协议中,但如果大脑固定没有很好地执行,染色的质量将受到损害。此外,需要足够的灌注,以确保血管内没有可能干扰研究的巨噬细胞。
关于免疫染色,最关键的细节包括缓冲液的质量,阻塞步骤,抗体的适当储存和大脑样本处理。缓冲液的正确制备及其储存对染色质量有直接影响。除非指定,否则某些缓冲液可以长期存放,但应避免使用任何显示污染迹象的缓冲器。如果缓冲液提前数天或数周制备,则应在使用前验证每个溶液的pH。
此外,关于免疫染色,背景染色的存在仍然是最常见的问题之一。背景染色使得分析微胶质,特别是其形态变得困难,因此会偏袒结果。为了防止后台操作,正确执行阻止步骤非常重要。抗体的储存条件也直接影响其疗效。建议严格遵守公司提供的存储指南,避免频繁的解冻冻结周期。最后,在整个过程中,注意大脑部分的物理完整性是至关重要的。每次操作(缓冲液更改、处理和安装)时,请务必谨慎使用,尤其是在实验者没有遇到此过程时。建议在更换溶液或缓冲液时避免使样品不产生任何液体溶液,后续步骤的解决方案应事先准备好倒入油井中。在一夜的台阶上,应用石蜡薄膜正确密封多孔板,以避免可能导致样品干燥的蒸发。
微胶质密度、分布和形态的定量分析比定性报告具有几个优点。为了防止偏差,执行分析的研究者应该对实验条件视而不见。因此,建议让不同的人执行分析并更改文件的名称(同时将原始名称和新名称保留在密钥表中)。新名称不应有实验条件的提示。可以对这些盲文件进行整个分析,原始图像标识只有在数据汇编和统计分析之前才能显示。虽然有经验的研究人员已经练习了致盲,但对于首次进行此类分析的人来说,它仍然是有价值的建议。
在大脑部分选择和在分析期间跟踪 ROI 期间,对大脑区域的控制进行。确保使用不同动物的相同范围的布雷格玛水平部分。密度、分布和形态分析应使用相同的 ROI。对于密度和分布分析,在 FIJI/Image J 中绘制 ROI 时,精度尤为重要。强烈建议在部分选择和 ROI 跟踪中使用大脑图集。DAPI的使用还有助于识别神经解剖学地标。为了避免差异,建议拒绝仅部分位于 ROI 中的微胶质,因为它们在微环境中可能有所不同。在标记微胶质进行密度分析时,DAPI 通道可用作选择标准。通过仅计算包含 DAPI 染色核的微胶质,所有被视为微胶质的均位于同一平面上,从而减少了选择过程中的个人偏差。
由于 NND、间距指数和聚类分析的测量基于标记单个单元的点的位置,并且由于距离由 FIJI/ImageJ 计算,因此在放置这些点时必须保持一致。确保严格地将点放在细胞体的中心,这是视觉确定的。此外,在整个分析过程中,点的大小应保持一致。这将有助于更好地表现微胶质种群的空间分布。对于聚类分析,根据我们以前的分析,选择12μm作为距离阈值。然而,如果有四个或更多不同的细胞的NND低于12μm,所有这些细胞可以采取一个集群的一部分或代表两个细胞的两个簇。因此,必须返回到映像并确认群集的实际数量。
与密度和分布不同,在密度和分布中,ROI由使用大脑图集的神经解剖学特征决定,而选择微胶质细胞进行形态分析是基于分析细胞的能力。在移动到另一个 Z 堆栈之前,应选择所有可分析的单元格在 Z 堆栈中进行分析,以防止选择偏差。排除细胞的原因包括免疫染色或组织切割、处理(例如撕裂)或安装(例如气泡形成)的问题。理想情况下,有此类问题的大脑部分应系统地排除在成像和分析之外。还必须注意,TMEM119 和 IBA1 的染色不会显示 100% 重叠(图2A+C)。由于 TMEM119 不允许对过程连续性(以及 IBA1)进行可视化,因此很难评估一个单元的结束位置以及另一个单元的启动位置。因此,形态分析是使用IBA1通道完成的。此外,所有轨迹和点都应保存和可视化,以便将来进行修订,从而提高结果的透明度和可重现性。
该协议提供有关微胶质和渗透巨噬细胞的宝贵信息。其应用示例包括通过不同大脑区域微胶质的变化来检测神经炎症的迹象,研究化合物的抗炎作用,以及研究干扰微胶质正常功能的因素。考虑到该协议允许检测大脑中的巨噬细胞渗透和微胶质分化这些细胞,其他应用包括:确定巨噬细胞的招募是否发生在特定的侮辱中,或者与使用其他技术(即遗传工具),确认和研究在侮辱期间大脑中没有周围巨噬细胞的后果。请记住,荧光显微镜本身不足以确认脑膜内渗透。当IBA1+/TMEM119-细胞在心室或血管外空间附近观察到时,需要更高的空间分辨率技术,如电子显微镜,以确认其在腹腔内的定位。虽然密度、分布和形态的变化是微胶质和巨噬菌体作用的良好指标,但这种方法与功能调查相结合时最为强大。
作者没有什么可透露的。
我们感谢娜塔莉·韦尔努对实验的指导和协助。我们还要感谢伊曼纽尔·普朗内尔博士和谢尔盖·里夫斯特博士分别使用荧光显微镜和共聚焦显微镜。这项工作的部分经费来自墨西哥科学技术委员会(CONACYT;F.G.I)、法米尔-乔奎特基金会和神经科学研究中心(CTRN;K.P.)、魁北克基金会-圣地基金会(至医学硕士)的奖学金。Shastri Indo-Canada 研究所(至 K.B.),以及加拿大自然科学和工程研究委员会(NSERC)向 M.E.T.M.E.T.提供的发现补助金,担任加拿大健康与治疗神经免疫可塑性研究主席(第二级)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alexa Fluor 488 donkey anti-mouse | Invitrogen/Thermofisher | A21202 | |
Alexa Fluor 568 goat anti-rabbit | Invitrogen/Thermofisher | A11011 | |
Biolite 24 Well multidish | Thermo Fisher | 930186 | |
Bovine serum albumin | EMD Millipore Corporation | 2930 | |
Citric acid | Sigma-Aldrich | C0759-500G | |
DAPI Nuceleic acid stain | Invitrogen/Thermofisher | MP 01306 | |
Fine Brush | Art store | ||
Fluoromount-G | Southern Biotech | 0100-01 | |
Gelatin from coldwater fish skin | Sigma-Aldrich | G7765 | |
Microscope coverglass | Fisher Scientific | 1254418 | |
Microslides positively charged | VWR | 48311-703 | |
Monoclonal mouse Anti-IBA1 | Millipore | MABN92 | |
Na2H2PO4·H2O | BioShop Canada Inc. | SPM306, SPM400 | |
Na2HPO4 | BioShop Canada Inc. | SPD307, SPD600 | |
NaBH4 | Sigma-Aldrich | 480886 | |
NaCl | Fisher Scientific | S642500 | |
Normal donkey serum (NDS) | Jackson ImmunoResearch laboratories Inc. | 017-000-121 | |
Normal goat serum (NGS) | Jackson ImmunoResearch laboratories Inc. | 005-000-121 | |
Parafilm-M | Parafilm | PM-999 | |
Rabbit monoclonal Anti-TMEM119 | Abcam | ab209064 | |
Reciprocal Shaking bath model 25 | Precision Scientific | - | |
Transfer pipette | |||
Tris buffer hydrochloride | BioShop Canada Inc. | TRS002/TRS004 | |
Triton-X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P7949-100ML |
An erratum was issued for: Immunofluorescence Staining Using IBA1 and TMEM119 for Microglial Density, Morphology and Peripheral Myeloid Cell Infiltration Analysis in Mouse Brain. An author name was updated.
The name was corrected from:
Maude Bordelau
to:
Maude Bordeleau
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。