Asistida por ordenador a gran escala de visualización y cuantificación de los islotes pancreáticos, distribución de tamaño y arquitectura
Summary
Nuevos métodos asistidos por ordenador a gran escala de adquisición y análisis de muestras de páncreas mediante inmunohistoquímica manchadas se describen: (1) Cortar la captura virtual de toda la sección, (2) análisis de la misa de datos a gran escala, (3) Reconstrucción de 2D cortes virtuales , (4) la cartografía en 3D de islotes, y (5) El análisis matemático.
Abstract
Los islotes pancreáticos es un único micro-órgano integrado por varias células secretoras de hormonas endocrinas, tales como las células beta (insulina), las células alfa (glucagón), y delta-células (somatostatina) que están incrustados en los tejidos exocrino y comprenden 1 – 2% de todo el páncreas. Hay una estrecha correlación entre el cuerpo y el peso del páncreas. Total de masa de células beta también aumenta en forma proporcional para compensar la demanda de insulina en el cuerpo. Lo que escapa a esta expansión es proporcional la distribución del tamaño de los islotes. Los animales grandes, como los seres humanos comparten similares distribuciones de tamaño de los islotes en ratones, lo que sugiere que este órgano micro-tiene un tamaño determinado para ser funcional. La incapacidad de los páncreas de animales grandes para generar islotes proporcionalmente más grande se ve compensada por un aumento en el número de islotes y por un aumento en la proporción de grandes islotes en su distribución global de tamaño islote. Además, los islotes muestran una plasticidad sorprendente en la composición celular y la arquitectura entre las diferentes especies y también dentro de la misma especie en diferentes condiciones fisiopatológicas. En el presente estudio, se describen nuevos enfoques para el análisis de los datos de la imagen biológica con el fin de facilitar la automatización de los procesos de análisis, que permiten el análisis de las colecciones de datos amplio y heterogéneo en el estudio de tales procesos dinámicos biológicos y estructuras complejas. Estos estudios se han visto obstaculizados por las dificultades técnicas de muestreo imparcial y la generación de grandes conjuntos de datos para capturar con precisión la complejidad de los procesos biológicos de la biología de los islotes. Aquí se muestran los métodos para recoger imparcial "representante" de datos dentro de la limitada disponibilidad de muestras (o reducir al mínimo la recogida de muestras) y los parámetros experimentales estándar, y analizar con precisión la compleja estructura tridimensional de la isleta. Asistida por ordenador permite la automatización de la recogida y análisis de grandes conjuntos de datos y también asegura interpretación imparcial de los datos. Además, la cuantificación precisa de la distribución de tamaño de los islotes y las coordenadas espaciales (es decir, X, Y, Z-posiciones) no sólo lleva a una visualización precisa de la estructura de los islotes pancreáticos y la composición, pero también nos permite identificar los patrones durante el desarrollo y la adaptación a las condiciones de alterar a través de modelos matemáticos. Los métodos desarrollados en este estudio son aplicables a los estudios de muchos otros sistemas y organismos también.
Protocol
Discussion
El asistida por ordenador a gran escala de visualización y cuantificación que aquí se presenta pagar cuatro puntos clave en los estudios de los islotes pancreáticos: (1) Un análisis a gran escala de muestras de páncreas proporciona una visión completa de la distribución del tamaño total del islote y la arquitectura del islote. (2) La reconstrucción en 3D y el análisis matemático de la composición celular y la arquitectura de facilitar aún más el examen de la disposición espacial de las células endocrina…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El estudio está respaldado por EE.UU. Servicio de Salud Pública de subvención DK-081527, 072473-DK y DK-20595 de la Universidad de Chicago Diabetes Research and Training Center (Animal principales modelos), y un regalo de la Fundación de la Familia Kovler.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Fluorescent microscope | Microscope | Olympus | IX-81 | |
| Stereo Investigator | Program | MicroBrightField | ||
| MIP-GFP mice | Mice | Jackson Laboratory | ||
| Mathematica | Program | Wolfram | ||
| Image J | Program | NIH | ||
| Slidebook | Program | Olympus |
References
- Steiner, D. J., Kim, A., Miller, K., Hara, M. Pancreatic islet plasticity – Interspecies comparison of islet architecture and composition. ISLETS. 2, 135-145 (2010).
- Kim, A., Miller, K., Jo, J., Wojcik, P. l., Kilimnik, G., Hara, M. Islet architecture – a comparative study. ISLETS. 1, 129-136 (2009).
- Kilimnik, G., Kim, A., Jo, J., Miller, K., Hara, M. Quantification of pancreatic islet distribution in situ in mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 297, E1331-E1338 (2009).
- Hara, M., Dizon, R. F., Glick, B. S., Lee, C. S., Kaestner, K. H., Piston, D. W., Bindokas, V. P. Imaging pancreatic beta-cells in the intact pancreas. Am J Physiol Endocrinol Metab. 290, E1041-E1047 (2006).
- Hara, M., Wang, X., Kawamura, T., Bindokas, V. P., Dizon, R. F., Alcoser, S. Y., Magnuson, M. A., Bell, G. I. Transgenic mice with green fluorescent protein-labeled pancreatic beta -cells. Am J Physiol Endocrinol Metab. 284, E177-E183 (2003).
