우리는 급성 췌장 조직 조각의 준비와 공초점 레이저 스캐닝 현미경 검사에서의 사용을 제시하여 많은 수의 살아있는 세포, 오랜 기간 동안 그리고 높은 시공간 분해능으로 칼슘 역학을 동시에 연구합니다.
급성 마우스 췌장 조직 슬라이스는 전형적인 시험관내 연구에서 기술된 단리된 섬, 아시니, 덕트 또는 분산된 세포보다 훨씬 적은 제제-유도된 변화를 수반하는 보존된 세포간 통신 및 조직 구조를 갖는 독특한 계내 제제이다. 공초점 레이저 스캐닝 현미경 (CLSM)에서 급성 췌장 조직 조각과 라이브 세포 칼슘 이미징을 결합함으로써 칼슘 신호는 단일 세포 또는 심지어 세포 내 분해능으로 많은 수의 내분비 및 외분비 세포에서 동시에 연구 될 수 있습니다. 민감도는 변화의 검출을 허용하고 세포 간 파동 및 기능적 연결성에 대한 연구뿐만 아니라 다른 세포와의 췌도 및 파라크린 관계 내에서 국소화에 대한 세포의 생리적 반응의 의존성에 대한 연구를 가능하게합니다. 마지막으로, 동물 복지의 관점에서 볼 때, 한 번에 많은 수의 세포로부터의 신호를 기록하면 실험에 필요한 동물의 수가 줄어들어 3R 대체, 감소 및 정제 원칙에 기여합니다.
포유류 췌장은 큰 외분비 및 내분비선입니다. 외분비 부분은 전체 췌장 부피의 96-99 %를 차지하며 acini와 덕트로 구성됩니다. 내분비 부분은 전체 췌장 부피의 나머지 1-4 %를 차지하는 랑게르한의 많은 섬으로 구성됩니다1. 외분비 부분은 음식에서 에너지가 풍부한 폴리머를 분해하는 주요 소화 효소뿐만 아니라 다른 위장 분비물과 결합하여 효소의 작용에 적합한 환경을 제공하는 중탄산염이 풍부한 유체를 분비합니다. 내분비 부분은 식후 분배, 저장 및 에너지가 풍부한 영양소의 식간 방출을 조절하는 호르몬을 분비합니다. 외분비 조직은 상대적으로 저개발되고 내분비는 출생시 비교적 잘 발달되어 있지만, 전자는 이유식 2,3,4시 후자를 빠르게 자랍니다. 췌장 기능에 대한 초기 연구는 현대 생리학의 탄생을 표시했으며,이 분야의 주요 방법론 적 발전은 주요 과학적 파쇄기5로 이어졌습니다. 췌장과 함께 일하는 것은 땀샘의 복잡한 구조로 인해 기술적으로 도전적이지만 공중 보건에 큰 위협이되는 췌장암, 췌장염 및 당뇨병과 같은 질병으로 인해 큰 동기가되고 새로운 치료 접근법이 필요합니다.
분리된 췌도6, 아시니7,8 및 덕트 단편은 세포주 및 일차 분산된 내분비, 아시나, 및 덕트 세포(9,10)와 비교하여 그들의 장점 때문에 수십 년 동안 금 표준 방법으로 개발되고 사용되었다. 분리된 세포 집단의 현저하게 개선된 기능에도 불구하고, 이러한 방법들은 여전히 상당한 기계적 및 효소적 스트레스를 수반하고, 세포를 주변 조직으로부터 분리시키고, 따라서 파라크린 상호작용 및 기계적 지지가 부족하며, 가장 중요한 것은 정상 생리학에 대한 현저한 변화를 수반한다11,12,13 . 급성 마우스 췌장 조직 슬라이스는 2001년에 개발되어 세포간 접촉, 파라크린 상호작용, 중간엽 및 조직 구조를 보존한 뇌, 뇌하수체 및 부신 절편과 유사한 실험 플랫폼을 개발해야 할 필요성이 인식되었으며, 그 당시의 췌도 연구에서 황금 표준 방법의 가장 중요한 단점 중 일부도 없이 분리된 섬(12)을 개발했으며, 14. 이러한 단점 중에는 최외곽층의 손상, 핵심 섬 영역의 접근성 부족, 세포 정체성 및 생리학에 중요한 영향을 미칠 수있는 재배의 필요성12,15이 있습니다. 또한, 조직 슬라이스 방법은 섬을 분리하는 것이 불가능하거나 전통적인 격리 16,17,18,19,20,21에 의해 췌도 수율이 매우 낮은 경우 심하게 변형 된 섬 구조를 가진 동물 모델에 대한 연구를 가능하게합니다.
또한이 슬라이스는 당뇨병과 췌장염의 발달 과정에서 형태 학적 변화를 연구하는 데 더 적합합니다 (예 : 전체 조직에 대한 더 나은 개요를 가능하게하고 지역 차이를 연구하는 것과 호환되기 때문입니다). 중요하게도, 내분비 부분에 대한 초기 초점에도 불구하고, 조직 슬라이스 방법은 본질적으로 외분비 성분 9,22,23의 연구를 가능하게 한다. 도입 후 첫 10 년 동안이 방법은 베타 14,24,25,26,27,28,29 및 알파 30,31 세포의 전기 생리학 연구뿐만 아니라 췌장의 형태 학적 및 기능적 성숙을 조사하기 위해 사용되었습니다 2,3 . 10년 후인 2013년에, 이 방법은 CLSM을 사용하여 포도당 32에 대한 그들의 반응, 그들의 기능적 연결 패턴(33), 형광 칼슘 염료와 막 전위 염료(34)를 조합함으로써 막 전위와 세포내 칼슘 사이의 관계를 특성화하기 위해 CLSM을 사용하는 췌도 세포의 살아있는 세포 칼슘 이미징에 성공적으로 적응되었다. 같은 해 후반에, 이 방법은 또한 acinar 세포22,35에서 칼슘 역학을 평가하기 위해 사용되었다. 그 후 몇 년 동안, 췌장 조직 조각은 다수의 상이한 연구에 사용되어 왔으며 돼지 및 인간 조직9,36,37,38,39,40,41에 성공적으로 적응되었다. 그러나, 종합하면, 칼슘 이미징-마우스 췌장 조직 절편에서 일반적으로 및 특히 섬에서-이 그룹에 의해 여전히 대부분 수행된다. 이것의 주된 이유 중 하나는 기술적으로 까다로운 조직 조각 준비, 공초점 현미경의 필요성 및 다소 복잡한 데이터 분석의 조합에 있습니다. 본 논문의 주요 목표는이 강력한 방법을 다른 잠재적 인 사용자가보다 쉽게 접근 할 수있게하는 것입니다.
조직 슬라이스 준비 및 구조 및 분비 연구를위한 슬라이스 사용에 대해 자세히 다루는 우수한 방법론 적 기사가 이미 있지만 공초점 칼슘 이미징 9,42,43에는 적용되지 않습니다. 따라서이 백서에서는 슬라이스를 준비하는 동안 몇 가지 추가 팁과 트릭, 성공적인 염료 로딩, 이미지 획득에 중요한 단계 및 기본 칼슘 데이터 분석의 주요 단계에 중점을 둡니다. 따라서, 이러한 기여는 상기 언급된 방법에 대한 대안이라기보다는 상호보완적인 것으로 간주되어야 한다. 유사하게, 마우스 췌장 조직 조각에서의 칼슘 영상화는 특정 질문에 답하기 위해 사용되는 실험적 접근법으로 간주되어야 하며, 따라서 분리된 덕트 또는 아시니, 단리된 섬, 오가노이드, 눈의 전방 챔버에 이식된 섬과 같은 췌장 생리학에서 다른 칼슘 이미징 접근법에 대한 절대적인 대안이라기보다는 상보적이며, 및 생체내 기록 11,44,45,46,47,48. 마우스 췌장 조직 조각에서 칼슘 이미징의 약속은 아마도 연막세포(49) 및 대식세포(50)와 같은 췌도 중간엽 세포뿐만 아니라 덕트 세포(23)에서의 칼슘 역학의 최근 성공적인 기록에 의해 가장 잘 설명될 것이다.
췌장 조직 슬라이스 방법은 췌장의 내분비 및 외분비 부분의 형태 및 생리학을보다 보존되고 현장 준비로 연구하는 빠른 실험 방법입니다. 많은 장점이 이미 소개에서 지적되었습니다. 일반적으로 (즉, 칼슘 이미징뿐만 아니라) 췌장 생리학을 연구하기위한 슬라이스 접근법은 격리 후 회복 기간을 포함하지 않기 때문에 시간을 절약한다는 점을 지적 할 가치가 있습니다. 후자는 다른 종의 고립 된 섬의 모든 유형의 실험과 사용에 절대적으로 필요한 것은 아니지만 일반적으로 순도를 높이고 생존력과 기능을 복원하며 때로는 여러 기증자로부터 섬을 수집하기 위해 사용됩니다 59,60,61,62,63,64 . 그러나, 칼슘 이미징의 맥락에서, 베타 세포 반응은 배양 기간 및 조건에 의존하는 것으로 밝혀졌으며, 이것은 단리된 섬15,65를 사용할 때 고려해야 할 중요한 변이의 원천이다. 장기 배양이 향후22,36에서 널리 사용되는 옵션이되는 경우 조직 조각에 대해서도 동일한 문제를 고려해야합니다. 조직 슬라이스 방법은 또한 높은 수율을 가지며 따라서 잠재적으로 동물의 고통을 줄이고 통계적 힘을 증가시킵니다. 더욱이, 단일 동물로부터 많은 슬라이스가 제조될 수 있고 슬라이스가 장기간 생존하기 때문에, 동일한 동물 또는 심지어 동일한 췌도를 포함하여 실험 및 대조군 모두에서 실현이 가능해진다.
원래의 아키텍처 및 세포 간 통신이 보존되고 다수의 구조 분석, 전기 생리학, 이미징 방법 및 호르몬 분비 분석과 호환되기 때문에이 방법은 개별 세포 간의 방해받지 않는 상호 작용, 예를 들어 분비 촉진제, 파라크린 및 다른 세포 유형 간의 면역 상호 작용에 의존하는 췌장 기능을 연구하는 데 특히 유용합니다. 전기 활동의 패턴, 칼슘 역학의 특성 및 다른 호르몬의 분비. 특히 칼슘 이미징의 경우, 슬라이스 사용의 주요 장점은 췌도 코어의 노출과 고해상도로 다양한 세포 유형에서 신호를 획득 할 수 있다는 것입니다. 실험의 요구 사항 및 동물의 나이에 따라 두께가 달라질 수 있으며, 슬라이스를 형질감염시키거나 유전적으로 인코딩 된 리포터로 동물로부터 얻을 수 있습니다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 후자의 두 접근법은 또한 비베타 세포(31,66)로부터의 반응의 특이적 기능적 동정 및 특성화를 가능하게 한다. 또한, 장기의 잘 정의 된 부분의 섬은 질병에 대한 반응성 또는 감수성의 차이에 대해 연구 될 수 있습니다. 그들은 회복 잠복기를 필요로하지 않지만, 다른 약리학 적 제제, 지방산, 고 글루코스 및 사이토 카인과 함께 쉽게 배양 될 수 있습니다.
가장 중요한 것은, 단일 세포 또는 심지어 세포 내 분해능과 함께 고분해능을 달성할 수 있기 때문에, 조각에서의 공초점 칼슘 이미징은 칼슘파, 기능적 연결성 및 췌도(54,67)의 별개의 부분에서 세포의 다양한 기능적 역할을 분석하는 데 가장 적합한 방법 중 하나이다. 다수의 이점에도 불구하고, 조직 슬라이스 접근법은 중요한 한계를 갖는다. 첫째, 특히 절단면에서 췌도 및 외분비 구조에 적어도 부분적으로 지장을 주며 추가적인 기계적 및 내인성 효소 손상을 방지하기 위해 준비 중에 저온, 빈번한 용액 교환 및 부드럽고 빠른 조작과 같은 예방 조치가 필요합니다. 둘째, 영양소 및 분비촉진 전달의 패턴은 생체내 경로보다 여전히 열등하며, 제제는 전신 신경과민으로부터 분리되고, 췌도와 그의 표적 조직 사이와 같은 기관 간 피드백은 생체내 접근법과는 대조적으로 불가능하다. 셋째, 최대 슬라이스 두께는 ~200μm9에서의 산소화, 영양소 전달 및 pH 조절에 의해 제한된다. 또한, 슬라이스의 준비와 이미징 모두 많은 훈련이 필요하며, 오랜 시계열과 많은 세포로부터의 칼슘 데이터에 대한 심층적 인 분석은 종종 고전 생리학자의 툴킷에 포함되지 않는 전문 지식이 필요하며 물리학자 또는 데이터 과학자의 도움이 필요합니다. 호모- 및 이형적 상호작용이 보존된다는 이점은 또한 관심 영역에 있는 다른 세포로부터의 신호의 존재로 인해 샘플의 분석을 복잡하게 할 수 있다. 프로토콜에 따라, 다른 세포의 활성화는 관찰된 세포의 간접적인 추가적인 자극 또는 억제를 유도할 수 있다.
이것은 디컨볼루션 접근법, 간접 효과의 일부를 차단하는 물질을 포함한보다 복잡한 자극 프로토콜, 특정 녹아웃 동물 사용, 그리고 더 많은 환원주의 방법론을 사용하는 다른 연구의 결과와 결과를 신중하게 비교함으로써 결정적으로 해결 될 수 있습니다. 또한, 분비 측정이 필요한 경우, 일부 슬라이스에는 섬이 부족할 수 있으며 단일 슬라이스에서 내분비 조직의 총 질량은 일반적으로 낮다는 것을 명심해야합니다. 이미징을위한 급성 췌장 조직 조각의 준비는 다음 섹션에서 논의되고 표 1에 요약 된 몇 가지 중요한 단계를 포함하며, 독자는 문제 해결을위한 짧지 만 중요한 팁을 찾을 수 있습니다. 첫째, 아가로스 용액을 준비 할 때, 아가로스 분말은 완전히 용해되어야하며, 그렇지 않으면 용해되지 않은 입자가 주입을 방해 할 수 있습니다. 균질한 아가로스 용액을 37-45°C로 유지하여 한편으로는 너무 낮은 온도로 인한 아가로오스의 경화를 방지하고 한편 너무 높은 온도로 인한 조직 손상을 방지한다. 사용 후, 남아있는 아가로스는 4°C에서 저장되고 재가열될 수 있지만, 반복적인 재가열은 물 증발로 인한 밀도 증가를 초래할 수 있지만, 결국 주입을 어렵거나 불가능하게 만든다.
준비의 다음 중요한 단계는 주요 십이지장 유두를 올바르게 클램핑하는 것입니다. 십이지장의 흰 반점은 일반적인 담관과 십이지장의 접합을 나타냅니다. 클램프를 너무 가까이 배치하면 공통 덕트의 일부 측면 췌장 가지가 막히게되어 이러한 부분의 주입이 비활성화되는 반면, 너무 원위 방향으로 배치 된 클램프는 아가로스가 하부 저항 경로를 통해 십이지장으로 직접 누출됩니다. 일반적인 담관의 cannulation 전에, 주위 지방 조직은 덕트의 더 나은 시각화와 주사 동안 더 큰 통제를 위해 조심스럽게 제거 될 수 있습니다. 주변 조직의 제거 동안 불충분 한 정밀도는 덕트의 천공을 초래할 수 있습니다. 아가로스 주사에 사용되는 바늘 직경의 선택 또한 중요하다. 마우스에서, 30 G 바늘이 바람직하게 사용된다; 더 작은 (32 또는 33G) 바늘은 아가로스 용액의 점도가 높기 때문에 더 많은 노력이 필요하며 방해가되기 쉽습니다. 그러나, 저밀도 아가로스 용액과 함께 사용한다면, 이들은 더 작은 마우스 균주 및 더 어린 동물에 매우 도움이 될 수 있다. 초기 산후 일 동안, 아가로오스는 대안적으로 도약내보다는 피막 하로 주사될 수 있다2. 마우스에서 직경이 큰 바늘을 사용하면 일반적인 담관이 손상 될 가능성이 큽니다. 이것은 또한 정확한 바늘 직경으로 발생할 수 있으며, 포셉은 주사 중에 바늘을 제자리에 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 더 큰 직경의 바늘은 쥐에서 발견되는 것처럼 더 큰 덕트의 경우 유일한 해결책 일 수 있습니다. 바늘이 너무 좁아서 역누출을 방지하는 타이트한 씰을 보장하지 못하면 덕트에 성공적으로 진입 할 때 합자가 그 주위에 배치 될 수 있습니다.
Agarose 주입은 용액의 점도로 인해 약간의 노력이 필요하며, 일단 주입 과정이 시작되면 주입이 완료되기 전에 저융점 아가로스 용액이 바늘 또는 덕트 트리의 가장 큰 부분에서 응고 될 수 있으므로 중단되어서는 안됩니다. 이것은 절단 중에 조직 침투가 불량하고 지지력이 악화됩니다. 덕트는 왼쪽 간관과 낭성 덕트가 결합하여 공통 담관을 형성하는 지점에서 항상 캐뉼레이션되어야합니다. 일반적인 담관이 천공되면 십이지장에 더 가깝게 캐닝을 반복적으로 시도하십시오. 췌장이 아가로스 용액으로 충분히 안정화되고 복강에서 추출되면 잘 주입 된 조직의 작은 조각이 절단됩니다. 아가로스에 그들을 매립하기 전에, 그들의 잔류 물이 슬라이스를 더 어렵게 만들기 때문에 모든 지방 및 결합 조직을 제거하는 것이 중요합니다. 혈관과 덕트 잔류 물에도 동일하게 적용되며, 실험의 초점이 될 때를 제외하고는 마찬가지입니다. 이 경우 원하는 단면을 얻을 수 있도록 배치하십시오. 조직을 아가로스에 매립할 때, 온도가 적절한지(37°C), 그리고 조직이 아가로오스에 의해 완전히 둘러싸여 있는지, 비브라톰 슬라이싱 동안 힘으로 아가로스 블록으로부터 췌장 조직을 찢어낼 수 있는지 확인한다.
조직 블록을 아가로오스에 넣기 전에 신속하게 건조시켜 종이 조직 위에 간단히 올려 놓으면 이 단계 동안 조직과 아가로오스 사이의 불량한 접촉을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 아가로스 블록이 응고되는 동안 페트리 접시를 수평으로 놓고 췌장 조직과 페트리 접시의 바닥 사이의 접촉을 방지하십시오. 췌장이 완전히 주입되지 않으면 절단 과정이 어려울 것입니다. 따라서 조직 조각을 얻기 위해 절단 속도를 줄이십시오. 비브라톰 슬라이싱 중에 세포 손상을 최소화하려면 슬라이스 챔버의 ECS(및 ECS로 만든 얼음 조각)를 정기적으로 교체하십시오. 후자는 슬라이싱 동안 acinar 조직에서 방출되는 췌장 효소의 활성을 감소시킬 것이다. 조각의 두께 또한 매우 중요합니다. 칼슘 역학 및 전기 생리학 실험의 경우, 140 μm 슬라이스는 일반적으로 절단됩니다. 그러나 연구의 목적에 따르면 슬라이스 두께는 90 μm에서 200 μm 사이일 수 있습니다. 두꺼운 조각에서는 산소와 영양소의 확산이 제한되지만 더 많은 조직을 포함 할 것임을 명심하십시오. 또한, 절단되지 않은 섬의 비율은 슬라이스 두께가 증가함에 따라 증가 할 것으로 예상 될 수 있습니다. 슬라이스는 실온에서 정기적으로 교환된 ECS에 수 시간 동안 저장되거나 심지어 며칠 동안 적절한 세포 배지에서 배양될 수 있다; 그러나, 이것은 결국 정상적인 췌도 세포 생리학(3,22)에 영향을 미칠 수 있다.
염료 용액을 준비 할 때 모든 구성 요소를주의 깊게 혼합하고 주변 광에 노출되지 않도록하십시오. 췌장 슬라이스는 많은 세포층으로 구성되며, 칼슘 염료의 흡수는 단리된 섬(58,68) 및 뇌하수체 슬라이스(69)에 대해 이전에 기술된 바와 같이, 처음 몇 개의 가장 피상적인 세포층으로 제한된다. 그러나 주변 캡슐과 외부 세포층이 염료가 더 깊은 층으로 침투하는 것을 방해하는 고립 된 섬과는 달리, 조직 조각은 섬의 전체 단면 표면에 접근 할 수있게하여 섬의 모든 층에서 수백 개의 세포에서 칼슘 역학을 동시에 측정 할 수 있습니다. 형광 Ca2+ 지표는 칼슘 역학 측정에 가장 널리 사용되며 CLSM과 함께 수백 헤르츠에 달하는 높은 시간 분해능으로 녹음을 가능하게 합니다. 가장 적합한 형광 Ca2+ 지표를 선택할 때, 세포 로딩 방법, 측정 모드(정성적 또는 정량적) 및 Ca2+ 농도 범위에 있어야 하고 pH, 온도,Mg2+ 및 기타 이온의 존재에 의존하는 해리 상수(Kd)에 영향을 미치는 지표 형태를 포함한 다양한 요인을 고려하고, 뿐만 아니라 단백질 결합. 세포성 Ca2+ 신호가 일반적으로 일시적이기 때문에,Ca2+ 결합 속도 상수도 고려되어야 한다. 췌장 세포에서 [Ca2+]IC 역학을 측정하기 위해,이 그룹은 주로 세포 자기 형광이 일반적으로 덜 문제가되는 스펙트럼의 방출 파장을 가진 장파장 지표이기 때문에이 프로토콜 (표 of Materials)에 설명 된 세포 투과성 Ca2 + 지시 염료를 사용하며 여기 빛의 에너지가 낮기 때문에 세포 광손상의 가능성을 줄입니다. 이 염료는 낮은 Ca2+ 농도에서 형광이기 때문에, 이것은 기준선 [Ca2+]IC의 결정을 용이하게 하고 자극 전에 세포 가시성을 증가시킨다. Ca2+에 결합한 후, 염료의 형광 강도는 14배 증가하여, [Ca2+]IC의 약간의 변화도 검출할 수 있게 한다.
성공적인 라이브 셀 칼슘 이미징을 위해서는 프로토콜 섹션에 설명된 대로 몇 가지 중요한 하드웨어 파라미터를 고려해야 합니다. 신호 진폭이 낮고 광독성의 가능성이 높은 라이브 셀 이미징의 경우, 더 높은 NA를 갖는 목표물이 시편으로부터 더 많은 광을 수집하기 위해 바람직하게 사용된다. 칼슘 역학을 높은 시간 해상도로 기록해야 하는 경우 선형 갈바노미터 대신 공진 스캐너를 사용하십시오. 올바른 목표를 선택하는 것 외에도 레이저 전력이 덜 필요한 하이브리드 검출기와 같은 매우 민감한 검출기를 사용하면 광독성과 광표백을 피할 수 있습니다. 이것은 오래 지속되는 칼슘 이미징에 특히 중요합니다. 칼슘 이미징의 다른 중요한 단계는 시계열 수집을 위한 이미지 품질의 파라미터 설정입니다. 가장 중요한 것은 시간적 및 공간적 해상도입니다. 칼슘 역학 자체가 허용 가능한 가장 낮은 시간 분해능을 결정하기 때문에 샘플링 속도는 신호를 감지하기 위해 예상 신호 주파수보다 적어도 두 배 높거나 신호의 모양을 안정적으로 감지하려면 10 배 더 높아야합니다. 급성 췌장 조직 조각에서 칼슘 역학은 수백 개의 세포에서 동시에 측정 될 수 있으므로 공간 분해능 또한 중요합니다. 이는 픽셀 수를 늘리거나 라이브 획득 중에 평균 회선을 늘려 향상시킬 수 있습니다. 그러나 공간적 해상도와 시간 해상도 간의 역관계로 인해 두 설정 간의 트레이드오프가 필요합니다.
칼슘 이미징이 췌장 내의 특정 세포 집단에서 수행되어야하는 경우, 슬라이스 내에서 세포를 기능적으로 분화시킬 수있는 자극이 필요합니다. 높은 포도당은 베타 세포를 상승된 칼슘 수준에 겹쳐진 진동 패턴으로 안정적이고 신속하게 활성화시키고 췌도 32,58,70 내의 모든 세포들 사이에서 고도로 동기화된다. 베타 세포는 췌도 내에서 가장 많은 세포 유형이며 주로 마우스의 췌도 코어에 위치합니다. 동일한 자극 프로토콜이 감소하고 때로는 알파 세포 30,32,58,70,71,72에서 파열이 현저하게 변화하지 않는다. 알파 세포를 기능적으로 구별하기 위해, 낮은 (3 mM) 글루코스, 글루타메이트 또는 아드레날린을 사용하여 빈도 또는 기저 [Ca2+]IC 21,72,73,74,75를 증가시킬 수 있습니다. 그들은 췌도 세포의 10-20 %를 나타내며 췌도 주변부1에서 검출됩니다. 델타 세포는 주변에서도 발견됩니다. 그들은 췌도에서 내분비 세포의 총 수의 ~ 5 %만을 구성하며 일반적으로 6 mM 포도당에서 활동적이며 기준선에서 증가 된 불규칙한 파열 활성 또는 약간 상승 된 칼슘 수준 1,32,71,76으로 포도당 자극에 반응합니다. 그렐린은 칼슘 이미징 실험에서 델타 세포 21,77,78,79의 특이적 자극에 사용될 수 있다. 그러나, PP 및 엡실론 세포의 특정 기능적 확인을 위한 프로토콜은 여전히 정의되어야 한다. 또한, 25 nM 아세틸콜린은 아시나 세포를 파열 활성35,80,81로 안정적으로 활성화시킨다. 또한, 세룰린, 콜레시스토키닌 및 카르바밀콜린과 같은 다수의 다른 분비 촉진제는 아시나 세포22,40,82,83에서 칼슘 반응을 일으키기 위해 사용될 수 있다.
마지막으로, 1 mM 케노데옥시콜산은 조직 절편에서 덕트 세포에서 칼슘 반응을 확실하게 불러일으킨다; 안지오텐신 II, ATP 및 일부 다른 분비촉진제 또한 11,23,84,85를 사용할 수 있다. 특정 분비촉진제 및 억제제에 대한 특징적인 반응에 기초한 기능적 확인이 충분하지 않을 때마다, 유전적으로 표지된 동물(31), 형질감염된 세포(73), 또는 면역세포화학이 상이한 세포 유형(9,22,71,86)의 확인을 위해 이용될 수 있다. . 지난 몇 년 동안, 조직 슬라이스 방법은 인간 조직에 성공적으로 적응하여 외 분비41 및 내분비 생리학 9,36,37,39 모두에서 많은 새로운 중요한 연구 길을 열었습니다. 흥미롭게도, 인간 섬에서 칼슘 역학에 대한 상세한 평가는 악명 높게도 어려웠으며 더 자세히 조사되어야 할 것으로 남아 있습니다87. 고급 공초점 현미경 검사와 결합 된 췌장 조직 슬라이스 방법은 마우스의 칼슘 역학에 대한 많은 새로운 통찰력을 가능하게했으며 인간 조직에 대해서도 동일한 작업을 수행 할 수 있기를 바랍니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구에서 발표 된 연구는 슬로베니아 연구 기관 (연구 핵심 자금 조달 번호)에 의해 재정적으로 지원되었습니다. P3-0396 및 I0-0029 및 연구 프로젝트 번호. J3-9289, N3-0048 및 N3-0133) 및 오스트리아 과학 기금 / Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung (양자 보조금 I3562–B27 및 I4319–B30). 우수한 기술 지원을 위해 Maruša Rošer, Maša Čater 및 Rudi Mlakar에게 감사드립니다.
Equipment | |||
Analytical balance KERN ALJ 120-4 | KERN & SOHN GmbH | ALJ 160-4A | |
Confocal microscope Leica TCS SP5 II Upright setup | Leica | 5100001578 | |
Confocal microscope Leica TCS SP5 AOBS Tandem II setup | Leica | ||
Cork pad 15 cm x 15 cm | |||
Corning 15 mL centrifuge tubes | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | CLS430790 | |
Corning Round Ice Bucket with Lid, 4 L | Fischer Scientific, Leicestershire, UK | 432124 | |
Double edge razor blade | Personna, USA | ||
Dumont #5 – Fine Forceps | FST, Germany | 11254-20 | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes 0.5 mL | Eppendorf | 0030 121.023 | |
Erlenmeyer flask 200 mL | IsoLab, Germany | 027.01.100 | |
Fine Scissors – ToughCut | FST, Germany | 14058-11 | |
Flat orbital shaker IKA KS 260 basic | IKA | Ident. No.: 0002980200 | |
Glass lab bottle 1000 mL | IsoLab, Germany | 091.01.901 | |
Hartman Hemostat, curved | FST, Germany | 13003-10 | |
HCX APO L 20x/1.00 W HCX APO L (water immersion objective, 20x, NA 1.0) | Leica | 15507701 | |
Measuring cylinder 25 mL | IsoLab, Germany | 015.01.025 | |
Micromanipulator Control box SM-7, Keypad SM-7 | Luigs & Neumann | 200-100 900 7311, 200-100 900 9050 | |
Microwave owen | Gorenje, Slovenia | MO20MW | |
Osmometer Gonotec 010 | Gonotec, Berlin, Germany | OSMOMAT 010 Nr. 01-02-20 | |
Paint brush | Faber-Castell, No.2 | Any thin soft round paint brush No.2, preferably black | |
Paper towels | |||
Perifusion pumps | Ismatec | ISM 827 | Reglo Analog MS – 4/8 |
Petri dish 100/20 mm | Sarstedt | 83.3902 | |
Petri dish 35/10 mm | Greiner bio-one | 627102 | |
Petri dish 35 x 10 mm Nunclon Delta | Thermo Fischer Scientific, Waltham, MA USA | 153066 | NON-STICKY for agarose blocks |
pH meter inoLab pH Level 1 | WTW, Weilheim, Germany | E163694 | |
Pipette 1000 mL | Eppendorf | 3121 000.120 | |
Pipette 50 mL | Eppendorf | 3121 000.066 | |
Push pins 23 mm | Deli, Ningbo, China | E0021 | |
Screw cap tube, 15 mL | Sarstedt | 62.554.502 | |
Semken Forceps | FST, Germany | 11008-13 | |
Stabilizing ring for Erlenmeyer flask | IsoLab, Germany | 027.11.048 | |
Stereomicroscope Nikon SMZ 745 | Nikon, Melville, NY USA | ||
Syringe Injekt Solo 5 mL | Braun, Melsungen, Germany | 4606051V | |
Syringe needle 0.30 x 12 mm (30 G x 1/2") | Braun, Melsungen, Germany | 4656300 | |
Temperature controller | Luigs & Neumann | 200-100 500 0150, 200-150-500-145 | Slice mini chamber, Temperature controller TC 07 |
Tubings for perifusion system | Ismatec | SC0310 | Ismatec Pharmed 1.14 mm(ID) + silicone tubing 1.0 (ID) x 1.8 mm(OD) |
Ultrasonic bath Studio GT-7810A | Globaltronics | ||
Vibrotome Leica VT 1000 S | Leica, Nussloch, Germany | 14047235613 | |
Volumetric flask 1000 mL | IsoLab, Germany | 013.01.910 | |
Vortex mixer Neolab 7-2020 | Neolab | 7-2020 | |
Water bath Thermo Haake open-bath circulator | Thermo Fisher Scientific | Z527912 | |
Material/Reagent | |||
Calcium chloride dihydrate – CaCl2.2H2O | Sigma Aldrich, Germany | C5080-500G | |
D-(+)-glucose | Sigma Aldrich, Germany | G8270-1KG | |
Dimethyl sulfoxide | Sigma Aldrich | D4540-100ML | |
DL-lactic acid | Sigma Aldrich, Germany | L1250-500ML | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline | Merck KGaA, Darmstadt, Germany | D8662-500ML | |
Gas mixture containing 95% O2 and 5% CO2 at barometric pressure | |||
Glue Wekem sekundenkleber WK-110 | Wekem GmbH, Bergkamen, Germany | WK 110-020 | |
HEPES | Sigma Aldrich, Germany | H3375-250G | |
L-(+)-ascorbic acid | Sigma Aldrich, Germany | A9,290-2 | |
LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit, for mammalian cells | Thermo Fischer Scientific, Waltham, MA USA | L3224 | |
Magnesium chloride hexahydrate – MgCl2.2H2O | Sigma Aldrich, Germany | M2670-500G | |
Myo-inositol | Sigma Aldrich, Germany | I5125-100G | |
Oregon Green 488 BAPTA-1, AM | Invitrogen (Thermo FisherScientific) | O6807 | cell-permeable Ca2+ indicator (excitation/emission: 495/523 nm) |
Pluronic F-127 (20% Solution in DMSO) | Invitrogen (Thermo Fisher Scientific) | P3000MP | polaxamer: nonionic triblock copolymer |
Potassium chloride – KCl | Sigma Aldrich, Germany | 31248 | |
SeaPlaque GTG agarose | Lonza, Rockland, USA | 50111 | |
Sodium bicarbonate – NaHCO3 | Honeywell, Germany | 31437-500G | |
Sodium chloride – NaCl | Honeywell, Germany | 31434-1KG | |
Sodium hydroxide – NaOH | Sigma Aldrich, Germany | 30620 | |
Sodium phosphate monobasic- NaH2PO4 | Sigma Aldrich, Germany | S0751-500G | |
Sodium pyruvate | Sigma Aldrich, Germany | 15990-100G | |
Software | |||
FIJI | FIJI is an open source project | ||
LASAF | Leica microsystems, Inc. | ||
Matlab | Mathworks | ||
Python | Python Software Foundation | Python is an open source project |