De indirecte immunofluorescentie protocol beschreven in dit artikel laat de detectie en de lokalisatie van eiwitten in de muis borstklier. Een complete methode wordt gegeven voor te bereiden borstklier monsters, om immunohistochemie uit te voeren, om de afbeelding van het weefsel secties met behulp van fluorescentie microscopie, en om beelden te reconstrueren.
Indirecte immunofluorescentie wordt gebruikt voor het opsporen en lokaliseren eiwitten van belang in een weefsel. De hier gepresenteerde protocol beschrijft een volledige en eenvoudige methode voor het immuunsysteem detectie van eiwitten, de muis lacterende borstklier genomen als voorbeeld. Een protocol voor de voorbereiding van de weefselmonsters, met name met betrekking tot de ontrafeling van de muis borstklier, weefsel fixatie en ingevroren weefsel snijden, zijn gedetailleerd. Een standaard protocol voor indirecte immunofluorescentie voeren, inclusief een optionele antigen retrieval stap wordt gepresenteerd. De waarneming van de gelabelde coupes, alsmede het verwerven en post-behandelingen worden ook vermeld. Deze procedure geeft een volledig overzicht van het verzamelen van dierlijk weefsel om de cellulaire lokalisatie van een eiwit. Hoewel dit algemene werkwijze kan worden toegepast op andere weefselmonsters, moet worden aangepast aan elk weefsel / primair antilichaam paar onderzocht.
De borstklier is een atypische zoogdieren exocrine orgaan waarvan de belangrijkste functie is om melk te produceren pasgeborenen te voeden. De ontwikkeling van de borstklier weefsel komt vooral na de geboorte en wordt gekenmerkt door een unieke werkwijze, waarbij het epitheel binnendringt het omliggende stroma. Dit weefsel ondergaat vele veranderingen (groei, differentiatie en regressie), met name tijdens het volwassen leven, gelijktijdig met variaties in voortplantingsstatus (figuur 1). Naast de algemene morfologie van het weefsel was het aantal verschillende celtypen en hun rangschikking in de melkklier drastisch veranderen tijdens de ontwikkeling 1-5.
Tijdens de embryonale leven, de mammaire epitheel afgeleid van mammaire melkleidingen, gedefinieerd door een lichte verdikking en stratificatie van het ectoderm, tussen de voor- en achterpoten aan weerszijden van de middellijn ongeveer embryonale dag 10,5 (E10,5) (Figuur 1A ).Op E11.5, de melk lijn breekt in individuele placodes, die symmetrisch zijn geplaatst langs de borstklier melk lijn op reproduceerbare locaties en de omringende mesenchym begint te condenseren. De placodes beginnen om dieper in de lederhuid en de borstklier mesenchym organiseert in concentrische lagen rond de borstklieren kiem (E12.5-E14.5). Vanaf E15.5, de borstklier epitheel, begint te groeien en te verlengen om de primaire spruit die duwt door de borstklier mesenchym naar het vet pad vormen. De primaire spruit ontwikkelt een hol lumen met een opening aan de huid, gekenmerkt door de vorming van de tepel huls. Op E18.5, heeft het verlengen van duct uitgegroeid tot het vet pad en heeft vertakt in een kleine arborized ductaal systeem omvatte in het vet pad. Ontwikkeling is in wezen gearresteerd en de rudimentaire borstklier blijft morfogenetisch rustig tot de puberteit. In het mannelijke embryo, het activeren van androgene receptoren leidt tot de degeneratie van de knoppen die verdwijnendoor E15.5. Vanaf E18, borstklier ontwikkeling ophoudt tot de puberteit 6-9.
Bij de geboorte, de melkklier herbergt een rudimentaire ductaal systeem dat verlengt en takken langzaam (isometrische groei). Aan het begin van de puberteit, bolvormige structuren op de uiteinden van de kanalen genoemd uiteinde knoppen (Tebs), gevormd uit een buitenlaag van cellen cap en een meerlagig kern van cellen (lichaamscellen). Deze structuren zijn zeer proliferatieve en infiltreren de omringende stromale weefsel in reactie op hormonale signalen. Proliferatie binnen de TEBS resultaten in ductale rek combinatie met vertakkende morfogenese. Dit proces leidt tot de oprichting van een basis epitheliale arborized netwerk afkomstig van de tepel (Figuur 1B, de puberteit). Bij ~ 10-12 weken na de geboorte, wanneer het epitheel van de hele dikke pad is binnengedrongen, stopt en de uitbreiding van de TEBS verdwijnen. Ductaal ontwikkeling ondergaat dynamische veranderingen, dat wil zeggen, Successive proliferatie en regressie van epitheliale cellen volgens oestrische cycli 10 (Figuur 1B, volwassene).
Vanaf het begin van de zwangerschap, het borstweefsel ondergaat belangrijke groei en morfologische veranderingen te bereiden lactatie. De borstklier epitheel uitgebreid prolifereren en differentiëren, leidt tot een sterk vertakte tubulo-alveolaire netwerk. Gelijktijdig, borstklieren epitheelcellen (MEC) worden gepolariseerd en in staat om synthetiseren en uitscheiden melkproducten. MEC organiseren in verschillende celstructuren (acini) die zijn omgeven door contractiele myo cellen en opgenomen in een stroma bestaande uit bind- en vetweefsel, bloedvaten en zenuwuiteinden (Figuur 1B, zwangerschap). Bovendien is de basale zijde van MEC in nauw contact met de basaalmembraan (extracellulaire matrix) en interacties tussen deze twee entiteiten vast te reguleren zowel morfogenese en secretoire functie van het mammary epitheel 11-13.
Al deze werkwijzen vertrouwen op de werking van verschillende omgevingsfactoren, waarvan de belangrijkste zijn hormones14, paracriene factoren en de extracellulaire matrix. Bijvoorbeeld, progesteron veroorzaakt uitgebreide-side vertakking 15 en alveologenesis dat, in combinatie met prolactine (PRL) 16,17 bevordert en handhaaft de differentiatie van de alveoli. Naast steroïden en PRL18, cytokines en signaalwegen geassocieerd met de ontwikkeling (Wnt en Notch signaalroutes) zijn betrokken bij mammaire lineage betrokkenheid en ontwikkeling 19-21. Aan het einde van de zwangerschap, het luminale MEC's beginnen een eiwitrijke melk bekend als biest in het lumen van de alveoli produceren. Bovendien progesteron werkt op de epitheliale permeabiliteit en aangezien de tight junctions nog open is colostrum ook in het maternale bloed.
Na de bevalling, de Mammary epitheel neemt bijna alle borstklier volume en sterk georganiseerd (Figuur 2, borstklier epitheel). Melkproducerende eenheden, namelijk alveoli (figuur 2, alveole), gevormd door een monolaag van gepolariseerde mammaire uitscheidende epitheelcellen (mESCs), met hun apicale plasmamembraan afbakening van het lumen. Alveoli rangschikken zichzelf in lobben die zijn gegroepeerd in lobben verbonden met leidingen die melk weglopen naar buiten milieu (figuur 2, kwab). Borstvoeding optreedt, dwz., MESCs beginnen om overvloedige hoeveelheden melk, voornamelijk veroorzaakt door de daling van de placenta hormonen (voornamelijk progesteron) (Figuur 1B, borstvoeding) afscheiden. Melkeiwitten genen geactiveerd in een gedefinieerde tijd tijdsverloop variërend van zwangerschap tot borstvoeding 9,22,23, vooral in reactie op hypofyse PRL vrijgegeven op het moment van zogen. Gelijktijdig, contacten tussen mESCs en de extracellulaire matrix zowel stimuleren melkeiwit synthesis door de signalen die worden bemiddeld via de interacties tussen cellulaire integrines en laminine 24,25 en onderdrukken apoptose in mESCs 26,27. Deze signaleringsroutes leidt tot activering van melkeiwit genpromoters 28 door de activering van specifieke transcriptiefactoren 29. Cel-cel contacten zijn ook belangrijk voor een aantal aspecten van differentiatie waaronder de oprichting van apicale polariteit en de vectoriële afscheiding van melkproducten. Tight junctions snel sluiten na het begin van de lactatie en mESCs fijn orkestreren de opname van moleculen uit het bloed en de synthese, transport en uitscheiding van melkbestanddelen, in reactie op de voedingsbehoeften van pasgeborenen. Ten tijde van het zuigen, de samentrekking van de myo-epitheliale cellen rondom de alveoli optreedt in reactie op oxytocine en leidt tot melksecretie door de kanalen en naar de tepel. Melk is een complexe vloeistof die eiwitten bevat (meestalcaseïnen), suikers (hoofdzakelijk lactose), lipiden en mineralen, alsmede biologisch actieve moleculen zoals immunoglobulinen A (IgA), groeifactoren en hormonen. Caseïne worden gesynthetiseerd, geassembleerd in supramoleculaire structuren, namelijk caseïne micellen, langs de secretieroute getransporteerd, en vervolgens vrijgegeven door exocytose, dwz de fusie van caseïne bevattende secretorische blaasjes (SV's) met de apicale plasmamembraan van MESC (figuur 2).
Intracellulaire verkeer is gebaseerd op materiële uitwisseling tussen membraneuze compartimenten en het gaat Oplosbare N-ethylmaleïmide-Sensitive Fusion (NSF) Attachment Protein (SNAP) Receptor (SNARE) 30,31. Het SNARE eiwitten familie onderverdeeld in vesiculaire SNAREs (v-SNAREs), aanwezig in het vesicle membraan, en target SNAREs (t-SNAREs), gelokaliseerd op het doel membranen. Door snellen door hun coiled-coil domeinen, v- en t-SNAREs monteren op een zeer stabiele vier-helix bundel te vormen, aangeduid als the SNARE complex. Dit complex bevordert de fusie van twee tegengestelde lipidendubbellagen door hen geleidelijk aan te brengen in de nabijheid 30,32. Daarna worden SNARE complexen gedissocieerd door het NSF adenosinetrifosfatase en de adapter eiwit SNAP en SNARE eiwitten worden teruggevoerd naar hun compartiment van herkomst 33. Interessant is dat elke SNARE eiwit woont voornamelijk in verschillende cellulaire compartimenten en snare paring kan bijdragen aan de specificiteit van intracellulaire fusie gebeurtenissen 34. Eerdere studies suggereren dat tenminste Synaptosomale-geassocieerd eiwit 23 (SNAP23) en bolletjes-geassocieerde membraaneiwit 8 (VAMP8) en syntaxins (Stx) -7 en -12 spelen een rol in caseïne exocytose 35,36. Deze eiwitten zijn ook gevonden in associatie met de lipidefractie van melk, dat wil zeggen, melkvetbolletjes (MFGs) 37. De huidige heersende model stelt dat cytoplasmatische vetdruppels (CLD's) worden gevormd door de ophoping van neutrale lipids (voornamelijk triacylglycerolen en sterolesters) en cholesterol verkregen uit de voeding van de moeder tussen twee bladen van het endoplasmatisch reticulum (ER) membraan 38-41. Grote CLDs worden gevormd, ten minste gedeeltelijk, door de fusie van kleinere CLDs terwijl aan de apicale zijde van mESCs waar ze worden vrijgelaten als MFGs (1-10 um in diameter) door knopvorming vervoerd, wordt omhuld door de MESC apicale plasmamembraan 40-42. Borstvoeding ophoudt nadat pups gespeend en mESCs geleidelijk sterven apoptose leiden tot de regressie van de zoogdierweefsel naar een puberale toestand (figuur 1B, involutie).
Immunofluorescentie (IF) is een gemeenschappelijk analytisch laboratorium methode die wordt gebruikt in bijna alle aspecten van de biologie, zowel in onderzoek en klinische diagnostiek. IF technieken kunnen worden uitgevoerd op weefselcoupes (immunohistochemie, IHC) of cellen (immunocytochemie, ICC) monsters. Deze krachtige aanpak berust op het gebruik van fluorescent-gemerkte antilichamen die specifiek binden (direct of indirect) aan het antigeen van belang, waardoor de visualisatie van de weefselverdeling met fluorescentiemicroscopie. Fluorescentiesignalen vooral afhankelijk van de kwaliteit en concentratie van de antilichamen en juiste hantering van het monster. Een eenvoudige indirecte immunofluorescentie (IIF) protocol wordt voorgelegd aan zuivelproducten (caseïne en MFGs) en eiwitten die betrokken zijn bij melkproduct secretie detecteren (butyrofiline (btn1), snare eiwitten) op bevroren delen van muizen borstweefsel (figuur 3). Hoewel dit protocol een volledig overzicht IHC, van weefselverzameltoestel aan te nabehandeling, kritisch en optionele stappen en enkele technische aanbevelingen worden ook besproken.
IHC is een relatief eenvoudige en eenvoudige experimentele methode om antigeen in weefselcoupes, die vooral afhankelijk specifiek epitoop-antilichaam interacties te lokaliseren. Hoewel een groot aantal protocollen worden gebruikt om een proteïne te lokaliseren door IIF, de kern van deze procedures is vrijwel altijd gelijk. Er zijn echter enkele kritische aspecten die sterk kunnen beïnvloeden het resultaat en moet dus worden geoptimaliseerd voor elke afzonderlijke IHC studie. De meest uitdagende aspect van deze b…
The authors have nothing to disclose.
De auteurs zijn dankbaar voor de INRA MIMA2 imaging kernfaciliteit (INRA, UMR1198, Jouy-en-Josas) en aan het personeel van de IERP eenheid (UE 0907, INRA, Jouy-en-Josas) voor dierlijke zorg en voorzieningen. We willen ook graag IH Mather, MC Neville en S. Tooze bedanken voor ons zeer nuttig antibodie.
Dissection | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Pins | |||
Ethanol | |||
Scissors | |||
Scalpel and adapted blades | |||
Ice | |||
Towel paper | |||
Tissue sample preparation | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Phosphate Buffered Saline (pH7.4) | Sigma | P-3813 | |
Paraformaldehyde (PFA, 32% EM grade, 100 ml) | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | personnal protection equipment required WARNING: this product will expose you to Formaldehyde Gas, a chemical known to cause cancer |
OCT compound/Tissue Tek | Sakura | 4583 | |
Sucrose (D-saccharose) | VWR | 27480.294 | |
Plastic molds | Dominique Dutscher | 39910 | |
Liquid nitrogen | |||
Cryostat/sample support | Leica | CM3050S | |
Razor blades (SEC35) | Thermo Scientific | 152200 | |
Slide box | |||
Glass slides Superfrost/Superfrost Ultra Plus | Thermo Scientific | 10143560W90/1014356190 | |
Brushes | |||
IHC | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Super Pap Pen | Sigma | Z377821-1EA | |
Permanent marker (black) | |||
50 mM NH4Cl in PBS | Sigma | A-0171 | |
0.1 M glycine in PBS | VWR | 24403.367 | |
Antigen Retrieval solution: Tris 100 mM 5% urea pH9.6 | |||
Heater (up to 100°C) | |||
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A7906-100G | |
Vectashield (anti-fading mounting medium) without DAPI/with DAPI | Vector Laboratories | H-1000/H-1200 | |
Glass coverslips 22x50mm (microscopy grade) | VWR | CORN2980-225 | |
Nail polish | |||
Primary antibodies | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Rabbit anti-mouse caseins (#7781; 1:50 dilution) | generously gifted by M.C. Neville (University of Colorado Health Sciences Center, USA) |
||
Mouse anti-cytokeratin 8 (CK8, clone 1E8, 1:50 dilution) | Biolegend (Covance) | MMS-162P | |
Mouse anti-cytokeratin 14 (CK14, cloneLL002, 1:50 dilution) | Thermo Scientific | MS-115-P0/P1 | |
Rabbit anti-butyrophilin (1:300 dilution) | generously gifted by I.H. Mather (Department of Animal and Avian Sciences University of Maryland College Park, USA) | ||
Rabbit anti-Stx6 (1:50 dilution) | generously gifted S. Tooze (Cancer Research UK, London Research Institute, London, UK) |
||
Rabbit anti-VAMP4 (1:50 dilution) | Abcam | ab3348 | |
Secondary antibodies | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Rhodamine-conjugated goat anti-rabbit IgG (H + L) (1:300 dilution) | Jackson ImmunoResearch Laboratories | 111-025-003 | |
Counterstains | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Bodipy 493/503 | Life Technologies (Molecular Probes) | D-3922 | |
DAPI (4-6-diamidino-2-phenylindole) | Life Technologies (Molecular Probes) | D-1306 | |
Observation/Image capture | Company | Catalog Number | Comments/Description |
conventional fluorescence microscope | Leica Leitz DMRB microscope |
Standard filters for FITC, Rhodamine and DAPI emissions, ×63 oil-immersion objective (NA 1.3), DP50 imaging camera (Olympus), CellˆF software (Olympus) |
|
Laser Scanning Microscope (confocal microscopy) | Zeiss LSM 510 microscope |
Plan-Apochromat ×63 oil-immersion objective (NA 1.4), CLSM 510 software, Confocal facilities, MIMA2 Platform, INRA Jouy-en-Josas, France, http://mima2.jouy.inra.fr/mima2) | |
Image treatment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
ImageJ 1.49k software | Free software |