الجامعة-جبل [كنفوكل] الفحص المجهري للجلد الإذن الكبار: نظام نموذجي لدراسة Morphogenesis المتفرعة العصبية والأوعية الدموية وتوزيع الخلايا المناعية
Summary
هنا، نحن وصف أسلوب تصوير الجامع-جبل عالية دقة في الجلد الإذن الكامل الماوس الكبار، والتي تمكننا من تصور morphogenesis المتفرعة والزخرفة للأعصاب المحيطية، والأوعية الدموية، فضلا عن توزيع الخلايا المناعية.
Abstract
نقدم هنا، على بروتوكول للجلد كلياً-جبل الإذن الكبار التصوير تقنية لدراسة شاملة morphogenesis المتفرعة الأوعية الدموية العصبية ثلاثي الأبعاد والزخرفة، فضلا عن توزيع الخلايا المناعية على مستوى خلوي. ويوفر تحليل الهياكل التشريحية الأعصاب والأوعية الدموية الطرفية في أنسجة البالغين بعض الأفكار في فهم الأسلاك الوظيفية العصبية والأوعية الدموية وضمور الأعصاب والأوعية الدموية في الحالات المرضية مثل التئام الجروح. كنظام نموذجي الزاخر، وقد ركزنا على دراساتنا على جلد الإذن الكبار، ومتاحة للتشريح. ويوفر لنا البروتوكول بسيطة واستنساخه تصوير دقيق للمكونات الخلوية في الجلد كله، مثل الأعصاب المحيطية (محاور عصبية حسية ومتعاطفة مع محاور عصبية وخلايا شوان)، والأوعية الدموية (خلايا بطانية وخلايا العضلات الملساء والأوعية الدموية )، والخلايا الملتهبة. ونحن نعتقد أن هذا البروتوكول سوف تمهد الطريق للتحقيق المورفولوجية تشوهات في الأعصاب المحيطية والأوعية الدموية وكذلك الالتهاب في الجلد الإذن الكبار تحت مختلف الحالات المرضية.
Introduction
يتكون الجلد من ثلاث طبقات: البشرة، الأدمة و hypodermis. قد استخدمت كنظام نموذجي لدراسة الحفاظ على الخلايا الجذعية، والتمايز، و morphogenesis في التنمية، فضلا عن تجديد وتوموريجينيسيس، والتهاب في تعليم الكبار. الجلد الغني vascularized ومعصب أن تطوير نظام الأوعية الدموية والجهاز العصبي المحيطي منسقة تنسيقاً جيدا.
وقد أثبتنا سابقا تقنية تصوير الجامع-جبل جنينية جلد مع وضع العلامات متعددة لدراسة سليمة الأعصاب المحيطية والأوعية الدموية، بما في ذلك تلك المكونات الخلوية1،2،3، 4: محاور عصبية حسية ومحاور عصبية متعاطفة، شوان خلايا الأعصاب، خلايا بطانية، بيريسيتيس، وخلايا العضلات الملساء والأوعية الدموية (فسمكس) في الأوعية الدموية. خلال الأوعية، شبكة شعرية الأولية يخضع لإعادة عرض الأوعية الدموية المكثفة ويتطور إلى شبكة المتفرعة الأوعية الدموية هرمية. في الأدمة النامية/hypodermis، فرع جنبا إلى جنب مع الأعصاب الحسية الطرفية وعروق الشرايين ثم تشكل المتاخمة للشرايين. بعد شبكة الأوعية الدموية الهرمية دقة مغطاة فسمكس، تمتد على طول الأعصاب متعاطفة ويعصب الأوعية الدموية كبيرة قطرها1،،من56. وعلى الرغم من الأهمية في الارتباط الوثيق بين نظم الأوعية الدموية والجهاز العصبي النامي، كان سؤالاً رئيسيا للتصدي لما يحدث للشبكات العصبية والأوعية الدموية في مختلف الحالات المرضية لدى البالغين. تصوير ثلاثي الأبعاد عالية الدقة ضروري نقدر المرضية، جنبا إلى جنب مع التعرف تشريحيا morphogenesis المتفرعة والزخرفة.
عادة يتم تحليل morphogenesis الخلايا العصبية والأوعية الدموية في الجلد الماوس الكبار تلطيخ قسم الأنسجة. واستخدمت دراسات أخرى تصوير الجامع-جبل من الجلد إلى تصور الأعصاب المحيطية والأوعية الدموية، بالإضافة إلى بصيلات الشعر والغدد الدهنية، ومقفه الشعرة العضلات7،،من89. ومع ذلك، سمك الجلد الكبار جعلت من الصعب تحليل الجلد على مدى عمق أكملها.
في هذه الدراسة، قمنا بتطوير تصوير الجامع-جبل عالية الدقة رواية الجلد الإذن الكبار للتغلب على هذه التحديات. الجلد الإذن متاحة لتشريح وتصوير الجامع-جبل اللاحقة من الجلد على مدى عمق أكملها. وهكذا، هو أسلوب مباشر واستنساخه بشدة التي يمكن تطبيقها لمقارنة هيكل ثلاثي الأبعاد نظم الجهاز العصبي والأوعية الدموية الطرفية في الجلد، مع القياسات القياس الكمي الشامل. أظهرنا أن المحاذاة للأعصاب المحيطية الحسية ومتعاطفة مع الأوعية الدموية كبيرة قطرها محفوظاً في الجلد الكبار. والهدف من هذا البروتوكول تصور morphogenesis المتفرعة، والزخرفة للأعصاب المحيطية، والأوعية الدموية، فضلا عن توزيع الخلايا المناعية على مستوى خلوي في نماذج الماوس الكبار في ظروف مختلفة مثل التهاب و التجديد.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويصف هذا البروتوكول تصوير الجامع-جبل إيمونونوهيستوتشيميكال من الجلد الإذن الكبار لتحليل الهياكل العصبية والأوعية الدموية وتوزيع الخلايا المناعية. ونحن نعتقد أن هذا الأسلوب له العديد من المزايا التجريبية للباحثين لدراسة morphogenesis المتفرعة والزخرفة للأعصاب المحيطية، والأوعية الدموية، وك…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونشكر ك. جيل لإدارة المختبرات والدعم التقني، J. هوكينز والموظفين من الوطنية معاهد للصحة (المعاهد الوطنية للصحة) بناء 50 منشأة الحيوان للمساعدة مع الرعاية الماوس، ور. ريد وبالدريي واو للمساعدة الإدارية. شكرا أيضا موتيجى س. و. م. أوديي لتقاسم على بروتوكول تشريح الجلد الإذن، وحروق أ لتعليمات تحريرية، وأعضاء من “مختبر الخلايا الجذعية” وبيولوجيا الأعصاب والأوعية الدموية للمساعدة التقنية ومناقشة مدروسة. ت يامازاكي أيده “الجمعية اليابانية” لتعزيز العلوم (JSPS) المعاهد الوطنية للصحة-كايتوكو. هذا العمل كان يدعمها “برنامج البحوث الداخلية الوطني للقلب” والرئة، والدم معهد (HL005702-11 إلى Y.M.)
Materials
| 10 x Phosphate Buffered Saline | KD Medical | RGE-3210 | PBS, without Ca2+/Mg2+ |
| Hank’s Balanced Salt Solution | Gibco | 14025-092 | HBSS, with Ca2+/Mg2+ |
| 16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | PFA, fixative, diluted in PBS |
| Triton X-100 | Sigma | X100 | Detergent |
| Normal goat serum | Gibco | 16210064 | Component of blocking/washing buffer |
| Normal donkey serum | Jackson Immuno research | 017-000-121 | Component of blocking/washing buffer |
| Curved fine tweezers | Dumont | RS-5047 | |
| Curved tweezers | Integra Miltex Vantage | V918-782, V918-784 | |
| Filter Unit 0.45 mm | Thermo Scientific | 157-0045 | For filtration |
| 1 mL syringe | Coviden | 8881501400 | For filtration |
| Syringe filter Unit 0.22 mm | Millex-GV | SLGVR04NL | For filtration |
| ProLong Gold | Thermo Scientific | P36934 | Anti-fade mounting medium |
| Nail Polish | Electron Microscopy Sciences | 72180 | For sealing |
| Dissecting microscope | Leica | MZ95 | |
| Confocal microscope | Leica | TCS SP5 | |
| Photoshop CC 2017 | Adobe | Graphics editor software | |
| Illustrator CC 2017 | Adobe | Graphics editor software | |
| Image J | NIH | Image processing software | |
| Anti-PECAM-1 (CD31) antibody | Millipore | MAB1398Z | Hamster IgG, vascular endothelial cell marker, 1:300 |
| Anti-PECAM-1 (CD31) antibody | BD Pharmingen | 553369 | Rat IgG2a kappa, vascular endothelial cell marker, 1:300 |
| Anti-aSMA antibody conjugated with cy-3 | Sigma | C6198 | Mouse IgG2a, vascular smooth muscle cell marker, 1:500 |
| Anti-EphB1 antibody | Santa Cruz | sc-9319 | Goat polyclonal, venous endothelial cell marker, 1:100 |
| Anti-neuron-specific Class III b-tubulin (Tuj1) | Abcam | AB18207 | Tuj1, Rabbit polyclonal IgG, pan-axonal marker, 1:500 |
| Anti-Tuj1 antibody | Covance | MMS-435P | Mouse IgG2a, pan-axonal marker, 1:500 |
| Anti-MBP antibody | Abcam | AB40390 | Rabbit polyclonal IgG, myelination marker, 1:200 |
| Anti-Tyrosine Hydroxylase antibody | Chemicon | AB152 | Rabbit polyclonal, sympathetic neuron marker, 1:500 |
| Anti-Peripherin antibody | Chemicon | AB1530 | Rabbit polyclonal, peripheral neuron marker, 1:1000 |
| Anti-CD11b antibody | Bio-Rad | MCA74G | Rat IgG2b, inflammatory cell marker (macrophages), 1:50 |
| Anti-CD45 antibody | Thermo Fisher Scientific | 14-0451-85 | Rat IgG2b kappa, pan-hematopoietic cell marker, 1:500 |
| Anti-CD3 antibody | Bio-Rad | MCA1477T | Rat IgG1, immune cell marker, 1:100 |
| Anti-CD45R (B220) antibody | Thermo Fisher Scientific | 14-0452 | Rat IgG2a kappa, inflammatory cell marker, 1:200 |
| Anti-GFP antibody | Thermo Fisher Scientific | A11122 | Rabbit polyclonal, 1:300 |
| Anti-GFP antibody | Abcam | Ab13970 | Chicken polyclonal, 1:500 |
| Anti-b-gal antibody | Cappel | 55976 | Rabbit polyclonal, 1:5000 |
| Anti-RFP antibody | Abcam | Ab62341 | Rabbit polyclonal, 1:300 |
| Goat anti-rabbit IgG (H+L) Alexa 488 | Thermo Fisher Scientific | A11034 | Rabbit polyclonal secondary antibody, 1:250 |
| Goat anti-hamster IgG (H+L) Alexa 647 | Jackson Immuno research | 127-605-160 | Hamster polyclonal secondary antibody, 1:250 |
| Goat anti-rat IgG (H+L) Alexa 594 | Jackson Immuno research | 112-585-167 | Rat polyclonal secondary antibody, 1:250 |
| Goat anti-mouse IgG2a Alexa 633 | Thermo Fisher Scientific | A21136 | Mouse IgG2a secondary antibody, 1:250 |
References
- Mukouyama, Y. S., Shin, D., Britsch, S., Taniguchi, M., Anderson, D. J. Sensory nerves determine the pattern of arterial differentiation and blood vessel branching in the skin. Cell. 109, 693-705 (2002).
- Mukouyama, Y. S., James, J., Nam, J., Uchida, Y. Whole-mount confocal microscopy for vascular branching morphogenesis. Methods Mol Biol. 843, 69-78 (2012).
- Li, W., Mukouyama, Y. S. Whole-mount immunohistochemical analysis for embryonic limb skin vasculature: a model system to study vascular branching morphogenesis in embryo. J Vis Exp. , (2011).
- Yamazaki, T., et al. Tissue Myeloid Progenitors Differentiate into Pericytes through TGF-beta Signaling in Developing Skin Vasculature. Cell Rep. 18, 2991-3004 (2017).
- Mukouyama, Y. S. Vessel-dependent recruitment of sympathetic axons: looking for innervation in all the right places. J Clin Invest. 124, 2855-2857 (2014).
- Li, W., et al. Peripheral nerve-derived CXCL12 and VEGF-A regulate the patterning of arterial vessel branching in developing limb skin. Dev Cell. 24, 359-371 (2013).
- Chang, H., Wang, Y., Wu, H., Nathans, J. Flat mount imaging of mouse skin and its application to the analysis of hair follicle patterning and sensory axon morphology. J Vis Exp. , e51749 (2014).
- Salz, L., Driskell, R. R. Horizontal Whole Mount: A Novel Processing and Imaging Protocol for Thick, Three-dimensional Tissue Cross-sections of Skin. J Vis Exp. , (2017).
- Liakath-Ali, K., et al. Novel skin phenotypes revealed by a genome-wide mouse reverse genetic screen. Nat Commun. 5, 3540 (2014).
- Gunawan, M., et al. The methyltransferase Ezh2 controls cell adhesion and migration through direct methylation of the extranuclear regulatory protein talin. Nat Immunol. 16, 505-516 (2015).
- Avci, P., et al. Animal models of skin disease for drug discovery. Expert Opin Drug Dis. 8, 331-355 (2013).
- Jin, H., He, R., Oyoshi, M., Geha, R. S. Animal models of atopic dermatitis. J Invest Dermatol. 129, 31-40 (2009).
- Wagner, E. F., Schonthaler, H. B., Guinea-Viniegra, J., Tschachler, E. Psoriasis: what we have learned from mouse models. Nat Rev Rheumatol. 6, 704-714 (2010).
- Nunan, R., Harding, K. G., Martin, P. Clinical challenges of chronic wounds: searching for an optimal animal model to recapitulate their complexity. Dis Model Mech. 7, 1205-1213 (2014).
- O’Brien, P. D., Sakowski, S. A., Feldman, E. L. Mouse models of diabetic neuropathy. ILAR J. 54, 259-272 (2014).
- Yamazaki, T., et al. Whole-Mount Adult Ear Skin Imaging Reveals Defective Neuro-Vascular Branching Morphogenesis in Obese and Type 2 Diabetic Mouse Models. Sci Rep. 8, (2018).
