Summary

Hele Mount immunfluorescensfarvning af Neonatal Mouse Retina at undersøge Angiogenesis<em> In vivo</em

Published: July 09, 2013
doi:

Summary

Den neonatale murine nethinden giver et godt karakteriseret fysiologisk model af angiogenese, der tillader undersøgelser af de roller, som forskellige gener eller narkotika, der modulerer angiogenese i en<em> In vivo</em> Kontekst. Immunfluorescensfarvning præcist visualisere det vaskulære plexus er afgørende for succes i disse typer af undersøgelser.

Abstract

Angiogenese er den komplekse proces nye blodkar dannes defineret ved spiring af nye blodkar fra en allerede eksisterende fartøj netværk. Angiogenese spiller en vigtig rolle ikke kun i den normale udvikling af organer og væv, men også i mange sygdomme, hvori blodkar dannes er dysreguleret, såsom kræft, blindhed og iskæmiske sygdomme. I voksenlivet, er blodkar generelt hvilende så angiogenese er et vigtigt mål for nye lægemiddeludvikling at forsøge regulere nye fartøj dannelse specifikt sygdom. For bedre at forstå angiogenese og at udvikle passende strategier til at regulere det, er modeller, der kræves som nøjagtigt afspejler de forskellige biologiske trin, der er involveret. Musen neonatale retina giver en fremragende model af angiogenese fordi arterier, vener og kapillærer udvikler at danne en vaskulær plexus i den første uge efter fødslen. Denne model har også den fordel at have en to-dimensional (2D) struktur gør analyse ligetil sammenlignet med den komplekse 3D anatomi af andre vaskulære netværk. Ved at analysere den retinale vaskulære plexus på forskellige tidspunkter efter fødslen, er det muligt at observere de forskellige stadier af angiogenese under mikroskop. Denne artikel viser en enkel procedure til analyse vaskulaturen af ​​en mus nethinden med fluorescerende farvning med isolectin og vaskulær specifikke antistoffer.

Introduction

Angiogenese er en kompleks udviklingsproces defineret ved dannelsen af ​​nye blodkar fra en allerede eksisterende fartøj netværket og er reguleret af flere signalveje. Den mest fremtrædende af disse er VEGF vej. VEGF er udgivet af iskæmiske celler og fører til indledningen af ​​angiogene spiring i tilstødende blodkar. Den førende endotelcelle fra en ny vaskulær spire er en "spids" celle, der producerer filopodia at nå ud mod kilden af ​​VEGF, og efterfølges af prolifererende 'stilk' endotelceller. På denne måde migrere aktiverede endotelceller og formere mod en avaskulær region, hvor de danner nye vaskulære rør. For at stabilisere disse rør til støtte blodgennemstrømning, endotelceller interagerer med pericytes og glatte muskelceller, som omgiver de nye blodkar 1.. Angiogenese er afgørende for vaskularisering af embryonet og voksende væv. Men det bidrager også til mange pathological lidelser, såsom kræft, hvorimod defekter i angiogenese er forbundet med iskæmiske sygdomme. Udviklingen af ​​effektive lægemiddelbehandlinger at regulere angiogenese som et middel til behandling af sygdom er derfor af stor interesse. For eksempel vil en effektiv antiangiogene faktorer reducere kræft vækst, mens pro-angiogene strategier kan anvendes til behandling af iskæmisk sygdom. Således modeller for angiogenese er afgørende for bedre at forstå reguleringen af ​​nye fartøj dannelse og for at udvikle nye terapeutiske strategier for at forbedre eller mindske vaskulær vækst.

Et grundlæggende element i angiogenese forskning er valget af en passende vaskulær model. Mange in vitro-modeller er blevet designet til at gengive de grundlæggende trin af angiogenese, såsom endotelcellemigration, spredning og overlevelse 2,3. En hyppigt anvendt in vitro assay er dannelsen af et forgrenet netværk af endotelceller på en Matrigel matrix, selvom thans er ikke specifikke for endotelceller, heller ikke inkorporerer sædvanligvis støtte pericytes eller glatte muskelceller. Vurdering af ex vivo spiring angiogenese ved hjælp af musen orgelkultur såsom embryoid organ assay den aortaringen assayet og fostrets metatarsal assay tillader analyse af angiogenese af endotelceller i forbindelse med yderligere understøttende celler. Men de største begrænsninger af disse assays indbefatter manglende blodgennemstrømning og regression af fartøjer over tid, hvilket giver et begrænset vindue til analyse. Derfor, for at forstå reguleringen af angiogenese mere præcist, er in vivo modeller kræves, såsom dem, der er udviklet i mus ved hjælp subkutant implanterede svampe eller Matrigel stik samt bagbenet iskæmi model. Men disse modeller udfordrende at analysere på grund af den komplekse 3D arkitektur neovessels. I modsætning hertil har zebrafisk embryo vist en fremragende model til visualisering angiogenese i heleorganisme 4.. Men musen er evolutionært meget mere nært beslægtet med human end zebrafisk, gør musen en foretrukken model i mange tilfælde. Derfor angiogenese af postnatal muse nethinden repræsenterer et godt karakteriseret foretrukne metode til angiogenese forskning. Det er ikke alene et fysiologisk indstilling, men også en 2D vaskulær plexus, der let kan visualiseres ved hjælp af passende fluorescerende pletter. Arkitekturen af ​​fartøjet netværket, endotel proliferation, spiring, perivaskulær celle rekruttering og skib remodeling kan alle blive undersøgt ved hjælp af denne teknik.

I den neonatale mus nethinden, opstår udvikling af retinale blodkar i den første uge af postnatal liv. Mus, i modsætning til mennesker, er født, er blind og nethinder bliver kun vaskulariseret efter fødslen. Nethindekar opstår fra midten af ​​nethinden tæt på synsnerven på postnatal dag 0 (P0), og udvikles ved angiogenese at danne en meget organisered vaskulær plexus, der når nethinden periferien med ca P8 5.. Blodkar udvikle sig i en karakteristisk måde med kapillarrøret plexus gradvist voksende udad fra synsnervepapillen mod periferien til at generere en regelmæssig skiftende mønster af arterier og vener med en mellemliggende kapillær netværk. Den nethinden kar giver en ideel model for at studere angiogenese som skibene let kan identificeres som de vokser i, hvad det væsentlige er en 2D-plan, hvilket gør det relativt nemt at undersøge nethinden kar i flat-mount forberedelser 5. En fremgangsmåde til isolering af muse neonatal nethinden til analyse af endotheliale tip celle responser over flere timer ex vivo er blevet rapporteret 6.. Alternativt en mere detaljeret undersøgelse af hele nethinden kar og tilknyttede vaskulære markører kræver immunfarvning af faste nethinden prøver på forskellige stadier af udvikling.

Her giver vien detaljeret beskrivelse af en pålidelig og teknisk ligetil metode, som vi bruger til hele mount farvning af det murine nethinden vaskulære plexus, fra den indledende enucleation af postnatale øje (se også 7) gennem farvningsresultaterne protokoller til den endelige billeddannelse under mikroskop.

Protocol

Alle trin udføres ved stuetemperatur, medmindre andet er angivet. 1.. Enucleation og Fiksering af Fødselsdepression Eyes Placer aflives humant musen hvalp på sin side, fjern skindet dækker øjet med en saks. Brug en saks og pincet til at enucleate øjet. Sted saks under kerneløs øjet, skære synsnerven og det omgivende væv og løft øjet. Overførsel til en 24-brønds plade indeholdende 4% paraformaldehyd (PFA), som består i 2x PBS ved stuetemperatur. <…

Representative Results

Efter dissektion nethinden skal ligne en flad blomst (Figur 1). Ved anvendelse af protokollen, som anført ovenfor, kan endotelceller ses ved hjælp isolectin B4-Alexa488 farvning og støtte vaskulære muskelceller visualiseret under anvendelse af anti-alfa glat muskel-actin (figur 2). Den lave effekt visning ved hjælp en 5X mål i figur 2 giver en oversigt over den vaskulære organisering af nethinden. Også ved hjælp af en anden kombination af antistoffer anført i …

Discussion

Metoden præsenteres her giver en enkel og effektiv måde at få billeder af farvede hele mount præparater af neonatale mus nethinder, hvilket gør det en let kvantificerbare og fysiologisk relevant model af angiogenese. I første omgang, kan musen øjet være ganske vanskeligt at dissekere på grund af sin lille størrelse og kloden form, så nogle praksis og gode dissektion værktøjer er nødvendige for pålidelige resultater. Dissektion af øjne fremstillet i 2x koncentration af PBS er vigtigt, fordi det forårsage…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev finansieret af Wellcome Trust og British Heart Foundation.

Materials

      Material
Plastic pipettes 3 ml Scientific Laboratory Supplies PIP4210 Remove tip with scissors to create a wide bore
BD Falcon 24-well plates Scientific Laboratory Supplies 353226  
Select Petri dishes TV 90 mm Scientific Laboratory Supplies SLS2002  
Histobond slides VWR 631-0624  
Coverslips 22 x 22 mm VWR 631-1336  
Dumont Tweezers #5 World precision instruments 14095  
Spring scissors 10.5 cm long, with straight 8 mm blades World precision instruments 501235 Used for enucleation
Vannas scissors 8.5 cm long, with straight 7 mm blades, and 0.025 x 0.015 mm superfine tips World precision instruments 500086 Used for dissecting retina
Superfine vannas scissors 8 cm long with straight 3 mm blades, and 0.015 x 0.015 mm superfine tips World precision instruments 501778 Used for dissecting retina
crystal clear’ tubes 2 ml Starlab E1420-2000  
      Reagents
Sodium phosphate dibasic Sigma S0876 PBS reagent
Potassium phosphate monobasic Sigma P5655 PBS reagent
Sodium chloride Sigma S9625 PBS reagent
Paraformaldehyde Sigma P6148 Make up in 2x PBS and store at -20 °C
BSA Sigma A7638  
Triton X-100 Sigma T9284  
Donkey serum Sigma D9663  
Goat serum Vector S-1000  
Prolong Gold anti-fade reagent Invitrogen P36930 Mounting reagent
Isolectin GS-IB4-alexa 594 Invitrogen I21413 Use at 1:200 dilution
Isolectin GS-IB4-alexa 488 Invitrogen I21411 Use at 1:200 dilution
      Primary Antibodies
Anti-NG2 (rabbit polyclonal ) Millipore AB5320 Detects pericytes
Anti-GFAP (clone GA5, mouse monoclonal) Millipore MAB360 Detects astrocytes
Anti-Desmin (clone Y66, rabbit monoclonal) Millipore 04-585 Detects pericytes
Anti-Collagen IV (rabbit polyclonal ) Chemicon AB756P Detects vascular basement membrane
Anti-alpha smooth muscle actin-Cy3 (clone 1A4, mouse monoclonal) Sigma C6198 Detects vascular smooth muscle cells.
Anti-Endoglin (clone MJ7/18, rat monoclonal) BD Pharmingen 550546 Detects endothelial cells
Anti-CD31 (clone MEC13.3, rat monoclonal) BD Pharmingen 553370 Detects endothelial cells
Anti-VE-Cadherin (clone 11D4.1, rat monoclonal) BD Pharmingen 550548 Detects endothelial cell junctions
Anti-Alk1 (goat polyclonal) R&D Systems AF770 Detects endothelial cells
      Secondary Antibodies
Goat anti-rabbit-Alexa594 Invitrogen A11012 All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C.
Goat anti-rat-Alexa488 Invitrogen A11006 All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C.
Goat anti-rat-Alexa594 Invitrogen A11007 All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C.
Goat anti-mouse-Alexa488 Invitrogen A11029 All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C.
Donkey anti-goat-Alexa594 Invitrogen A11058 All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C.
      Microscopes
Dissection microscope Zeiss Stemi SV6  
Camera Zeiss Axiocam HRc Camera for dissection microscope
Epifluorescent Microscope Zeiss Axioimager with Apotome  
Camera Zeiss Axiocam HRm Camera for Axioimager
Confocal Microscope Nikon A1R  

Referências

  1. Carmeliet, P., Jain, R. K. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature. 473 (7347), 298-307 (2011).
  2. Staton, C. A., et al. Current methods for assaying angiogenesis in vitro and in vivo. Int J. Exp. Pathol. 85 (5), 233-248 (2004).
  3. Goodwin, A. M. In vitro assays of angiogenesis for assessment of angiogenic and anti-angiogenic agents. Microvasc. Res. 74 (2-3), 172-183 (2007).
  4. Lawson, N. D., Weinstein, B. M. In vivo imaging of embryonic vascular development using transgenic zebrafish. Dev. Biol. 248 (2), 307-318 (2002).
  5. Fruttiger, M. Development of the retinal vasculature. Angiogenesis. 10 (2), 77-88 (2007).
  6. Sawamiphak, S., Ritter, M., Acker-Palmer, A. Preparation of retinal explant cultures to study ex vivo tip endothelial cell responses. Nat. Protoc. 5 (10), 1659-1665 (1038).
  7. Mahajan, V. B., Skeie, J. M., Assefnia, A. H., Mahajan, M., Tsang, S. H. Mouse eye enucleation for remote high-throughput phenotyping. J. Vis. Exp. (57), e3184 (2011).
  8. Pitulescu, M. E., Schmidt, I., Benedito, R., Adams, R. H. Inducible gene targeting in the neonatal vasculature and analysis of retinal angiogenesis in mice. Nat. Protoc. 5 (9), 1518-1534 (2010).
  9. Allinson, K. R., Lee, H. S., Fruttiger, M., McCarty, J., Arthur, H. M. Endothelial expression of TGFbeta type II receptor is required to maintain vascular integrity during postnatal development of the central nervous system. PLoS One. 7 (9), e39336 (2012).
  10. Mahmoud, M., et al. Pathogenesis of arteriovenous malformations in the absence of endoglin. Circ. Res. 106 (8), 1425-1433 (2010).
  11. Lebrin, F., et al. Thalidomide stimulates vessel maturation and reduces epistaxis in individuals with hereditary hemorrhagic telangiectasia. Nat. Med. 16 (4), 420-428 (2010).
  12. Pi, L., et al. Role of connective tissue growth factor in the retinal vasculature during development and ischemia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52 (12), 8701-8710 (2011).
  13. Powner, M. B., et al. Visualization of gene expression in whole mouse retina by in situ hybridization. Nat. Protoc. 7 (6), 1086-1096 (2012).
check_url/pt/50546?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Tual-Chalot, S., Allinson, K. R., Fruttiger, M., Arthur, H. M. Whole Mount Immunofluorescent Staining of the Neonatal Mouse Retina to Investigate Angiogenesis In vivo. J. Vis. Exp. (77), e50546, doi:10.3791/50546 (2013).

View Video