我们提出了一个协议,用于冠状血管的全胚胎小鼠心脏高达E15.5分析,使用标准的免疫染色方法,其次是光学间隙和共聚焦显微镜。这种技术使整个心脏血管的可视化,而无需连续切片的耗时的分析。
Whole mount visualization of the embryonic coronary plexus from which the capillary and arterial networks will form is rendered problematic using standard microscopy techniques, due to the scattering of imaging light by the thick heart tissue, as these vessels are localized deep within the walls of the developing heart. As optical clearing of tissues using organic solvents such as BABB (1 part benzyl alcohol to 2 parts benzyl benzoate) has been shown to greatly improve the optical penetration depth that can be achieved, we combined clearance of whole, PECAM1-immunostained hearts, with laser-scanning confocal microscopy, in order to obtain high-resolution images of vessels throughout the entire heart. BABB clearance of embryonic hearts takes place rapidly and also acts to preserve the fluorescent signal for several weeks; in addition, samples can be imaged multiple times without loss of signal. This straightforward method is also applicable to imaging other types of blood vessels in whole embryos.
建立一个有效的冠状动脉网络是心脏功能和胚胎发育和遗传小鼠突变的分析是至关重要的可以提供有价值的洞察潜在的这一发展过程中的分子信号。可视化的胚胎冠状动脉丛作为一个整体的能力,而不是在一系列组织切片的呈现,是必不可少的,以促进在基因突变体容器图案的分析,并且避免信息的潜在损失可能发生由于机械的结果的组织的切片。注定要形成的动脉血管和毛细血管的心室和主动脉1-3两者的城墙内深本地化。然而,虽然细胞用激光扫描共聚焦显微镜相结合,可提供wholemount标记浅静脉/淋巴管4,5的高清晰度的图像的荧光标记,成像的深度由光学穿透限制。帽的高分辨率成像因此,整个心脏的整个深度illaries和动脉是不可能没有某种形式的组织清算。
差光学穿透由多种细胞和细胞外( 如,胶原和弹性纤维)厚组织的成分的高折射率所致。这种散射成像光,造成模糊和对比度下降。清除剂通常会与这些组织的高折射率,这意味着光可以通过样品通畅旅行和更深地穿透该组织。结算之前,组织通常是脱水水具有相对低的折射率。的新的清算方法的过多最近已开发的,但是这取决于所使用的,结算过程可能需要数天或数周,并且可能需要昂贵的试剂6-9的技术。 BABB(1:苯甲醇和苯甲酸苄酯的1:2混合物)是一种廉价的,常用的清除剂,其具有优势非常快清除样本。基于BABB结算和成像技术已用于神经样品和各种器官10-13如前所述。在这里,我们描述了样品的免疫染色后共聚焦显微镜的清除BABB一个强大的和简单的技术,具体参照血管鼠心从E(胚胎天)11.5检验 – 15.5。然而,如也已经证实,该技术可以同样很好地适用于全胚胎的分析,以及其他类型的细胞,只要是高品质的抗体对感兴趣的标志物是可用的。
在整个胚胎心脏冠状血管通过用抗PECAM1抗体,然后通过光学间隙和共聚焦显微镜wholemount免疫染色成像。这里介绍的直接的方法,与BABB胚胎小鼠心脏的间隙,提高了光穿透,使血管中的主动脉和心室壁局部的高清晰度图像的采集。基于甘油安装试剂如的Vectashield(折射率1.45)也已用于冠状脉管22然而BABB的更高的折射率(1.56)进一步减少光散射,使更深的组织穿透的成像。组织间隙避免了更复杂的,昂贵的形式镜如多光子光表镜可能是不太容易提供给研究人员的需要。相比其它方法6-9和用于小样本可以是加利福尼亚州信息交换过程是非常迅速rried了使用直接在显微镜菜试剂的小卷。脉管的鲁棒染色,以实现高质量的图像是必需的;选择抗PECAM1抗体,因为它标志着各类冠状动脉内皮细胞和一些商业抗体被发现给予适当的高水平染色。此外,荧光染色似乎是非常稳定的BABB;在室温下保存在BABB样品(避光)保持其荧光信号数月。该PECAM1抗体有效地标记在冠状心内膜以及脉管是偶尔有问题的,捕捉peritruncal丛图像特别是当这一事实。相比于peritruncal内皮主动脉管腔的强染色导致过饱和的图像中的一些区域的危险,这意味着被要求的摄像参数仔细调整。理想地,抗体染色仅血管内皮细胞将被使用;在实践中,然而,发现产率wholemount染色所要求的水平适当的抗体是困难的。最近,脂肪酸结合蛋白4(FABP4)已被证明是冠状血管内皮23的标记物,因此可代表至PECAM1的替代方法。
为了保留的主动脉和心脏腔室中的样品不是平面地安装在三维形态,但在玻璃底培养皿中,而不是成像。样品的待成像的深度排除了使用高倍率物镜,由于它们的短的工作距离。然而高分辨率图像仍可以实现使用10X物镜通过增加像素停留时间,并使用中的至少1024×1024个像素阵列尺寸为图像捕获。这是足够的结构和冠状血管的分布的分析,然而蜂窝结构的更精细的分析,可能需要样品的平面式安装。安装心脏的各个部分的解剖,例如,心室壁,或主动脉,也可能是必要的。备选地,过采样的图像随后去卷积的可能,以增加分辨率和灵敏度进行;然而,这需要相当长的扫描时间,创建需要大量的计算能力来处理的非常大的图像文件。
心至E15.5使用这种方法被成功地成像,并且也可以使用相同的协议来分析整个胚胎的脉管(高达至少E11.5)。其它类型的细胞, 例如,平滑肌细胞也已在我们的实验室使用这种技术成像。对于较厚的组织, 例如,心比E15.5老,抗体渗透可以是一个限制因素;较长的孵育和/或增加的洗涤剂,可能需要。此外,采集图像的大Z堆栈时信号作为激光穿透组织的最远的部分强度降低;然而,通过confOCAL设定可以调节,以增加激光功率与z增加距离。
这种方法有利于两个冠状血管形成的早期阶段,并在以后的发展阶段的冠状动脉的图案形成的共焦显微镜分析。有关的分布,支化和血管的结构的详细信息可以在很短的时间内获得的,使这种用于与血管发生途径的特定缺陷的基因小鼠突变体的研究的有价值的工具。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由美国国家卫生研究院生物医学研究中心在大奥蒙德街儿童医院NHS信托基金会和伦敦大学学院支持英国心脏Foundation'and资助。
PBS | Life Technologies | 14190-094 | |
Forceps | FST | 11251-30 | |
10cm Petri dishes | Falcon | 351029 | |
35mm Petri dishes | Sigma | P5112 | |
Stainless steel minutien pins 0.2mm diameter | FST | 26002-20 | |
Fine tip pastettes | Alpha Laboratories | LW4061 | |
1000ml pipette tips | Sorenson | 34000 | |
48-well plate | Falcon | 353078 | |
Kwik-Gard | World Precision Instrument | KWIKGARD | Silicone elastomer Sylgard184 packaged in a cartridge for mixing and dispensing |
Kwik-Gard refill | World Precision Instrument | KWIKGLUE | Refill cartridges and dispensing tips |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Make up in PBS and store at -20°C |
100% methanol | VWR | 20847307 | |
Tween®20 | Sigma | P1379 | |
Goat serum | Sigma | G9023 | |
Anti-PECAM1 antibody, rat anti-mouse | BD Pharmingen | 553370 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-CD31 polyclonal, rabbit polyclonal | Abcam | ab28364 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-CD31/PECAM1 clone 2H8, armenian hamster monoclonal | Thermo Fisher Scientific | MA3105 | Primary antibody, dilute 1 in 400 |
Endomucin antibody (V.7C7), rat monoclonal | Santa Cruz Biotechnology | sc-65495 | Primary antibody, dilute 1 in 50 |
Anti-SM22 alpha antibody, rabbit polyclonal | Abcam | ab14106 | Primary antibody, dilute 1 in 250 |
Goat anti-rat IgG (H+L)Alexa Fluor 594 | Thermo Fisher Scientific | A11007 | Secondary antibody, dilute 1 in 500 |
Goat anti-rabbit IgG (H+L)Alexa Fluor 594 | Thermo Fisher Scientific | Secondary antibody, dilute 1 in 500 | |
Goat anti-Armenian Hamster IgG (H+L)Alexa Fluor 488 | Abcam | ab173003 | |
Goat anti-rat IgG (H+L)Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A21208 | Secondary antibody, dilute 1 in 500 |
Phenolic screw cap | Wheaton | 240408 | |
Benzyl alcohol | Sigma | 402834 | |
Benzyl benzoate | Sigma | B6630 | |
Imaris | Bitplane Imaging | image analysis software | |
Image J software | NIH | Freeware |