כולה-הר מיקרוסקופיה קונפוקלית לעור מבוגר האוזן: מערכת מודל ללמוד מורפוגנזה מסעף נוירו-וסקולרית והפצה תא החיסון
Summary
כאן נתאר שיטת הדמיה כולה-הר ברזולוציה גבוהה בעור האוזן והעכבר כולו למבוגרים, אשר מאפשרת לנו לדמיין מורפוגנזה מסעף והמתבנת של העצבים ההיקפיים, כלי הדם, כמו גם התפלגות תא החיסון.
Abstract
כאן, אנו מציגים פרוטוקול של עור האוזן למבוגרים כולה-הר של הדמיה טכניקה ללמוד מקיף תלת מימדי מורפוגנזה מסעף נוירו-וסקולרית ו המתבנת, וכן חלוקת תא החיסון ברמה התאית. הניתוח של היקפי עצבים, כלי דם מבנים אנטומיים של רקמות בוגרות מספק כמה תובנות להבנת חיווט נוירו-וסקולרית פונקציונלי והתנוונות נוירו-וסקולרית במצבים פתולוגיים כגון ריפוי הפצע. כמערכת מודל מאוד אינפורמטיבי, אנחנו התמקדו המחקרים שלנו בעור האוזן למבוגרים, אשר נגיש עבור ניתוח. פרוטוקול לשחזור ופשוט שלנו מספק תיאור מדויק של הרכיבים הסלולר של העור כולו, כגון העצבים ההיקפיים (אקסונים סנסוריים, סימפטי אקסונים ו תאי שוואן), כלי הדם (תאי אנדותל ותאים השריר החלק בכלי הדם ), ותאים דלקתיים. אנו מאמינים שפרוטוקול זה יסלול את הדרך לחקור ליקויים מורפולוגי של העצבים וכלי הדם, כמו גם הדלקת בעור האוזן למבוגרים תחת מצבים פתולוגיים שונים.
Introduction
העור מורכב משלוש שכבות: אפידרמיס, דרמיס ובהיפודרמיס. זה שימש כמערכת מודל לחקר תאי גזע תחזוקה, בידול, מורפוגנזה פיתוח וכן התחדשות, tumorigenesis, וכן דלקת למבוגרים. העור הוא בעושר vascularized, innervated כך ההתפתחות של מערכת העצבים ההיקפית, מערכת כלי הדם היא מתואמת היטב.
בעבר הראו טכניקת דימות של העור מתחלקים כולה-הר עם תיוג מרובים ללמוד העצבים ההיקפיים שלמים וכלי הדם כולל את מרכיבי התא1,2,3, 4: אקסונים סנסוריים אקסונים סימפטי, שוואן תאי העצבים, תאי אנדותל, pericytes, תאי השריר החלק בכלי הדם (VSMCs) בכלי הדם. במהלך האנגיוגנזה, רשת נימי הראשי עובר שיפוץ כלי הדם אינטנסיבית ומפתחת היררכי לרשת מסתעפים כלי הדם. פיתוח הדרמיס/ובהיפודרמיס, העורקים הסניף לצד העצבים החישה היקפיים וורידים מכן יוצרים הסמוכים העורקים. אחרי היררכי לרשת כלי הדם יהיה מכוסה היטב עם VSMCs, העצבים הסימפתטית להאריך לאורך, innervate כלי דם גדולים בקוטר1,5,6. למרות החשיבות של האגודה קרוב בין מערכות עצבים וכלי פיתוח, שאלה גדולה כבר להתייחס מה יקרה הרשתות נוירו-וסקולרית במצבים פתולוגיים שונים אצל מבוגרים. דימות ברזולוציה תלת מימדי יש צורך להעריך בפתוגנזה, מורפוגנזה מסעף לזיהוי אנטומית ו המתבנת.
מורפוגנזה עצביים ואת כלי הדם בעור עכבר מבוגרים בדרך כלל ניתוח על ידי רקמת סעיף מכתים. מחקרים אחרים השתמשו כולה-הר הדמיה של העור כדי להמחיש את העצבים וכלי הדם, בנוסף זקיקי שיער, בלוטות החלב, arrector pili השרירים7,8,9. עם זאת, עובי העור למבוגרים הפכה אותו קשה לנתח את העור מעל כל העומק שלה.
במחקר הנוכחי, פיתחנו הרומן דימות כולה-הר ברזולוציה של האוזן למבוגרים עור כדי להתגבר על האתגרים הללו. האוזן העור הוא נגיש עבור ניתוח והדמיה כולה-הר עוקבות של העור מעל כל העומק שלה. לכן שיטה פשוטה מאוד לשחזור שניתן להחיל כדי להשוות בין ארכיטקטורה תלת מימדי של מערכות היקפיות לחוץ ואת כלי הדם של העור, עם מדידות כימות מקיף. להדגים היישור של העצבים ההיקפיים חושית ואוהד עם כלי דם גדולים בקוטר נשמרת בעור מבוגר. המטרה של פרוטוקול זה היא להציג באופן חזותי מורפוגנזה מסעף, את המתבנת של העצבים ההיקפיים, כלי הדם, כמו גם את התפלגות תא החיסון ברמה התאית במודלים של העכבר מבוגרים בתנאים שונים כגון דלקת ו התחדשות.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול זה מתאר את כולה-הר immunonohistochemical הדמיה של האוזן למבוגרים עור לניתוח של המבנים הנוירו-וסקולרית והפצה תא החיסון. אנו מאמינים שבשיטה זו יש יתרונות רבים ניסיוני לחוקרים ללמוד מורפוגנזה מסעף ו את המתבנת של העצבים וכלי הדם, כמו גם תלת מימדי הפצה של רכיבי העור כולל תאים חיסוניים ושיער זקיק…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים ק’ גיל לניהול מעבדה, תמיכה טכנית, ג’יי הוקינס, הצוות של נבחרת מכונים לבריאות (NIH) בניית מתקן בעלי חיים 50 על הסיוע עם העכבר, והטיפול ר ריד, פ Baldrey לסיוע מינהלי. תודה גם Motegi ס ו מ Udey עבור שיתוף שלהם האוזן העור לנתיחה פרוטוקול, כוויות (ש ע) עזרה העריכה, חברים של המעבדה של תאי גזע וביולוגיה נוירו-וסקולרית לקבלת עזרה טכנית ודיון מתחשב. ט יאמזאקי נתמכה על ידי החברה יפן עבור NIH-KAITOKU קידום המדע (JSPS). עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית מחקר מגזר של הלאומי ללב, ריאות, ודם המכון (HL005702-11 כדי עיון)
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).
