Summary

Primer per immunoistochimica su Cryosectioned Rat tessuto cerebrale: Esempio colorazione per Microglia e neuroni

Published: May 12, 2015
doi:

Summary

This introductory level protocol describes the reagents, equipment, and techniques required to complete immunohistochemical staining of rodent brains, using markers for microglia and neuronal elements as an example.

Abstract

L'immunoistochimica è una tecnica largamente usata per rilevare la presenza, la posizione e l'abbondanza relativa di antigeni in situ. Questo protocollo di livello introduttivo descrive i reagenti, le attrezzature e le tecniche necessarie per completare immunoistochimica del tessuto cerebrale dei roditori, utilizzando marcatori per microglia e gli elementi neuronali come esempio. In particolare, questo documento è un protocollo step-by-step per la visualizzazione fluorescente della microglia e neuroni tramite immunoistochimica per Iba1 e Pan-neuronale, rispettivamente. Fluorescenza doppia etichettatura è particolarmente utile per la localizzazione di più proteine ​​all'interno dello stesso campione, fornendo la possibilità di osservare accuratamente interazioni tra tipi cellulari, recettori, ligandi, e / o la matrice extracellulare in relazione l'uno all'altro così come proteina co localizzazione all'interno di una singola cellula. A differenza di altre tecniche di visualizzazione, la fluorescenza immunoistochimica intensità della colorazione può diminuire inle settimane a mesi seguenti la colorazione, se non si prendono le opportune precauzioni. Nonostante questa limitazione, in molte applicazioni di fluorescenza doppia etichettatura è preferito su alternative come 3,3'-diaminobenzidina tetraidrocloruro (DAB) o fosfatasi alcalina (AP), come fluorescenza è più tempo efficiente e permette di differenziare più precisa tra due o più marcatori. La discussione include la risoluzione dei problemi e consigli per promuovere il successo.

Introduction

L'immunoistochimica è un processo per rilevare antigeni (cioè proteine) in sezioni di tessuto utilizzando anticorpi primari che si legano specificamente agli antigeni di interesse. L'immunoistochimica è stato lanciato da JR Marrack nel 1934, quando decise che gli anticorpi possano localizzare gli antigeni con grande specificità 1. A partire dal 1942, tra i primi studi in vitro con anticorpi fluorescenti per visualizzare immunoistochimica sono stati pubblicati 2,3, dopo di che il primo studio in vivo istochimico è stato pubblicato 4. Durante il 1960, tre decenni dopo l'inizio dei metodi di immunoistochimica, gli anticorpi enzima-coniugati cominciarono ad essere usati come reagenti secondari. Questi metodi sono stati contemporaneamente e indipendentemente sviluppate in Francia e negli Stati Uniti 5,6. Oggi, una vasta gamma di anticorpi fornisce infinite possibilità per gli studi di immunoistochimica 7.

"> L'obiettivo generale di questa corrispondenza è quello di fornire una breve introduzione in immunoistochimica, ma non vuole essere una rassegna completa ed esaustiva di questa tecnica Nel metodo descritto, tecniche di immunoistochimica per due antigeni sono presentati (marker di microglia e. neuroni) per la colorazione di paraformaldeide perfuso, saccarosio crioprotetti, cervello di ratto cryosectioned. La colorazione immunoistochimica inizia con il blocco vincolante per ridurre la colorazione di fondo aspecifica antigene. Successivamente, l'incubazione con l'anticorpo primario consente per il legame ad un antigene specifico nel tessuto. Dopo l'anticorpo primario, un altro anticorpo, chiamato anticorpo secondario, viene applicato per collegare l'anticorpo primario a un segnale di visualizzazione coniugato 8. L'anticorpo secondario obiettivi delle immunoglobuline G (IgG) dominio specifico per le specie in cui l'anticorpo primario è stato sollevato. L'anticorpo secondario amplifica il segnale dell'anticorpo primario poiché le regioni Fab di tegli anticorpi legano secondario a più siti sul dominio IgG dell'anticorpo primario. O enzimi o molecole fluorescenti coniugate alle regioni c F dell'anticorpo secondario consentono la visualizzazione. Per esempio, un anticorpo primario anti-Iba1 coniglio è un coniglio IgG molecola specifica per Iba1. Quando IgG anti-coniglio asino viene applicato come anticorpo secondario, sarà riconoscere e legarsi a più regioni dell'anti Iba1-IgG di coniglio (vedere Figura 1). L'anticorpo asino può essere visualizzata con vari metodi. Questa corrispondenza concentra sulla rilevazione di un fluoroforo coniugato con l'anticorpo secondario, che riconosce l'anticorpo primario, per la visualizzazione mediante microscopia a fluorescenza. In immunoistochimica fluorescente, una macchia nucleare come Hoechst o DAPI può essere utilizzato per visualizzare tutti i nuclei.

Figura 1
Figura 1: SchRappresentazione ematico di vs diretta tecniche di etichettatura di anticorpi indiretto. Gli anticorpi legano all'antigene di interesse e può essere amplificata da anticorpi secondari sollevate contro la specie degli anticorpi primari. Questa tecnica può essere eseguita utilizzando complesso avidina-biotina (ABC) per l'amplificazione e DAB per la visualizzazione (A), o di un anticorpo secondario fluorescente direttamente coniugato (B). In alternativa, gli anticorpi primari possono essere coniugati direttamente con molte etichette diverse, tra cui la biotina o un fluoroforo (C). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Un metodo alternativo per la visualizzazione di colorazione immunoistochimica utilizza 3,3'-diaminobenzidina tetraidrocloruro (DAB; vedi figure 1 e 2). Ciò differisce dalla fluorescenza utilizzando un biotinilato orafano perossidasi (HRP) anticorpo secondario coniugato, che fornisce un enzima per convertire DAB ad un precipitato che è visibile al microscopio in campo chiaro. Nei casi in cui un unico antigene è di interesse o colorazione è tenuto ad essere di lunga durata, DAB può essere più adatto di colorazione fluorescente. Tuttavia, DAB colorazione non è molto adatto per la differenziazione tra più marcatori, soprattutto se due antigeni nucleari sono di interesse. Per informazioni sui materiali DAB e modifiche di protocollo, consultare Tabella 1. In alternativa, nitro blu tetrazolio cloruro / 5-Bromo-4-cloro-3-indolil fosfato (NBT / BCIP) può essere utilizzato per visualizzare una fosfatasi alcalina (AP) secondario coniugato anticorpo.

Figura 2
Figura 2:. Immagini rappresentative della DAB sezioni di tessuto cerebrale di ratto con etichetta singola nichel-enhanced cervello Rat sareZIONI che sono contrassegnati con DAB nichel-enhanced per Iba1 (A) e Pan-neuronale (B) consentire l'analisi di lunga durata della microglia o neuroni da soli. Bar Scala 20 micron. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Si deve considerare l'abbondanza stimata dell'antigene di interesse all'interno del tessuto che viene analizzato. I metodi indiretti (come descritto sopra) sono utili per gli obiettivi a bassa abbondanza. Quando l'antigene di interesse è molto abbondante, metodi diretti possono essere applicati. Metodi diretti implicano un anticorpo primario che è direttamente coniugato ad un segnale di visualizzazione, e quindi non è richiesta anticorpo secondario. Questo metodo semplifica il processo di colorazione, ma elimina l'amplificazione ottenuti con metodi indiretti. Utilizzando un anticorpo primario direttamente coniugato elimina anche cross-reattività di anticorpi secondariquando doppia etichettatura.

Dettagli La presente comunicazione il protocollo per la doppia etichettatura con Iba1 e Pan-neuronali (dettagli nella tabella 1). Iba1 macchie microglia in molti stati di attivazione, tra cui ramificato, iper-ramificato, attivato, ameboidi, e l'asta. Macchie Pan-neuronali neuronale assoni, dendriti, e soma. Poiché Iba1 macchie più microglia e obiettivi Pan-neuronali del neurone, questa combinazione di macchie è utile ad acquisire una vasta comprensione delle interazioni microglia-neuroni.

In sintesi, immunoistochimica si basa sulla selezione accurata degli anticorpi. Poiché la domanda di ricerca diventa più specifica, anticorpi diretti contro antigeni alternativi possono desiderare. Per individuare un particolare stato di attivazione della microglia, si può scegliere di utilizzare anticorpi CD45 o CD68, piuttosto che Iba1. Inoltre, in collaborazione con i topi, F4 / 80 può fornire i risultati necessari. Allo stesso modo, gli elementi neuronali possono essere specificamente mirati con anticorpi razato contro il nucleo, sinapsi (pre o post), assone, e cono di crescita. Inoltre, ci sono altri indicatori che differenziano l'età del neurone (Double-Cortin, NeuN) e rigenerazione neuronale (GAP-43).

Protocol

NOTA: Tutte le procedure sono state eseguite in conformità alla cura e l'uso degli animali Comitato Istituzionale (IACUC) della University of Arizona. Un elenco di materiali e attrezzature raccomandate possono essere trovate nella tabella 1. 1. Preparazione del tessuto Perfusion Euthanize roditore con una overdose di pentobarbital sodico (25 mg / kg, IP), e profumato transcardially con tampone fosfato salino (PBS) fino a completo dissanguato (3-5 min…

Representative Results

Questo protocollo di colorazione si traduce in sezioni di tessuto di cervello di ratto che hanno microglia fluorescente nel 594 canali (rosso) e neuroni marcati nel 488 canali (verde; vedi Figura 4). Se una colorazione nucleare è stato fatto, mostrerà nel canale 405 (blu). Le immagini possono essere prese in canali diversi e sovrapposti per confronto diretto dei tre canali, o tra due canali. Molte suite software di acquisizione digitale comprendono questa funzionalità. Doppia etichettatura con Iba1 e…

Discussion

L'obiettivo generale di questa comunicazione è stato quello di introdurre procedure immunoistochimiche al lettore. Per questo, l'esempio della doppia etichettatura con Iba1 e antigeni Pan-neuronali per osservare microglia e neuroni in paraformaldeide perfusione, è stato utilizzato il saccarosio cervello crioprotetti, ratto cryosectioned.

Questa tecnica può essere adattata per servire scopi infinite. Una serie di diversi antigeni in una varietà di tipi di tessuto, come, ma non lim…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to thank Mr. Ryan Hart and Mr. Arriz Lucas for their invaluable feedback on this communication. This work was supported by NIH NINDS R01 NS065052 and Phoenix Children’s Hospital Mission Support Funds.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Fisherbrand Superfrost Plus Glass Slides  Fisher Scientific 22-034-979 Used for tissue mounting (1.2.2)
Oven Thermo Scientific 51028112 Used for tissue drying (2.1.1)
Mini Pap pen Life Technologies 00-8877 Used in step 2.2.2
Andwin Scientific Tissue-tek Slide Staining Dish Fisher Scientific 22-149-429 Used for all washes during staining (2.2), as well as the Hoechst step (2.2.8) 
Kimwipes Fisher Scientific 06-666-A Used for drying slides (2.2)
Black Staining Box Ted Pella 21050 Used for blocking and staining steps (2.2)
Normal Donkey Serum Fisher Scientific 50-413-253 Used for block and antibody incubation (2.2)
Mouse α-Pan-neuronal Millipore MAB2300 Used for primary antibody (2.2.4)
Rabbit α-Iba1 Wako Chemical 019-19741 Used for primary antibody (2.2.4)
Donkey α-Rabbit 594 Jackson ImmunoResearch 711-585-152 Used for secondary antibody (2.2.6)
Donkey α-mouse 488 Jackson ImmunoResearch 715-545-150 Used for secondary antibody (2.2.6)
Caterer's foil Any N/A Used in steps 1.2.2 and 2.3.2
Fluoromount-G Southern Biotech 0100-01 Used for coverslipping (2.2.8)
Coverslips Fisher Scientific 12544E Used for coverslipping (2.2.8)
Clear Nail Polish  Any N/A Used for coverslipping (2.2.8)
Axio Observer.Z1 and LSM 710 (laser scanning, confocal) Carl Zeiss N/A Used for imaging (3)
Axioskop A2 Carl Zeiss N/A Used for imaging (3)
CitriSolv  FisherScientific For DAB protocol
ABC Vector Laboratories PK-6100 For DAB protocol
DAB Peroxidase kit Vector Laboratories SK-4100 For DAB protocol
Biotinylated horse α-rabbit IgG Vector Laboratories BA-1100 For DAB protocol
Biotinylated horse α-mouse IgG Vector Laboratories BA-2001 For DAB protocol
30% Hydrogen Peroxide FisherScientific H325-500 For DAB protocol
Wheaton slide racks and staining dishes TedPella 21043 For DAB protocol
Masterflex perfusion pump and tubing Cole-Parmer Used for perfusion (1.1.1 and 1.1.2)
Andwin scientific tissue-tek CRYO-OCT compound (case of 12) Fisher Scientific 14-373-65 Used for tissue freezing (1.2.1)
Thermometer (-50 to 50 C)  Fisher Scientific 15-059-228 Used for tissue freezing (1.2.1)
Cryostat Leica  CM3500S Used for tissue sectioning (1.2.2)
Staining Dish, Plastic with 2 Lids Grale Scientific 353 For antigen retrival
20 Place Staining Rack, Slides Horizontal Grale Scientific 354 For antigen retrival
Microwave Any N/A For antigen retrival

References

  1. Marrack, J. R. Chemistry of antigens and antibodies. Nature. 134, 468-469 (1934).
  2. Coons, A. H., Creech, H. J., Jones, R. N., Berliner, E. The demonstration of pneumococcal antigen in tissues by the use of fluorescent antibody. J Immunol. 45, 159-170 (1942).
  3. Marshall, J. M. Localization of adrenocorticotropic hormone by histochemical and immunochemical methods. The Journal of experimental medicine. 94, 21-30 (1951).
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Cite This Article
Evilsizor, M. N., Ray-Jones, H. F., Lifshitz, J., Ziebell, J. Primer for Immunohistochemistry on Cryosectioned Rat Brain Tissue: Example Staining for Microglia and Neurons. J. Vis. Exp. (99), e52293, doi:10.3791/52293 (2015).

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