Computer-assisted Grootschalige visualisatie en kwantificering van eilandjes van Langerhans massa, afmetingen Distributie en Architectuur
Summary
Nieuwe computer-ondersteunde methoden van grootschalige inkoop en de analyse van immunohistochemisch gekleurde alvleesklier exemplaren zijn beschreven: (1) Virtual Snijd verovering van de hele afdeling, (2) massa-analyse van grootschalige data, (3) Reconstructie van 2D Virtual Slices , (4) 3D eilandje in kaart brengen, en (5) Wiskundige analyse.
Abstract
De eilandjes van Langerhans is een unieke micro-orgaan bestaat uit verschillende hormonen uitscheiden endocriene cellen, zoals beta-cellen (insuline), alfa-cellen (glucagon), en de delta-cellen (somatostatine) die zijn ingebed in de exocriene weefsel en omvatten 1 – 2% van de gehele alvleesklier. Er bestaat een nauwe samenhang tussen lichaam en alvleesklier gewicht. Totaal aantal beta-celmassa neemt ook evenredig te compenseren voor de vraag naar insuline in het lichaam. Wat ontsnapt dit in verhouding uitbreiding is de grootteverdeling van de eilandjes. Grote dieren zoals mensen delen dezelfde eilandje grootteverdelingen met muizen, wat suggereert dat deze micro-organismen een bepaalde omvang te beperken tot functioneel is. Het onvermogen van grote dieren pancreata om proportioneel grotere eilandjes te genereren wordt gecompenseerd door een toename van het aantal eilandjes en door een toename van het aandeel van de grotere eilandjes in hun algemene eilandje grootteverdeling. Bovendien, eilandjes vertonen een opvallende plasticiteit in cellulaire samenstelling en de architectuur tussen de verschillende soorten en ook binnen dezelfde soort onder verschillende pathofysiologische omstandigheden. In de huidige studie beschrijven we nieuwe benaderingen voor het analyseren van biologische beeldgegevens om de automatisering van analytische processen, die zorgen voor de analyse van grote en heterogene data collecties in de studie van dergelijke dynamische biologische processen en complexe structuren te vergemakkelijken. Dergelijke studies werden gehinderd te wijten aan technische problemen van de onpartijdige bemonstering en het genereren van grootschalige datasets om precies vast te leggen met de complexiteit van biologische processen van eilandje biologie. Hier laten we methoden om onpartijdige "vertegenwoordiger" gegevens te verzamelen binnen de beperkte beschikbaarheid van de monsters (of om de monstername te minimaliseren) en de standaard experimentele instellingen en om precies te analyseren van de complexe driedimensionale structuur van het eilandje. Computer-assisted automatisering zorgt voor het verzamelen en analyseren van grootschalige datasets en ook zorgt voor onpartijdige interpretatie van de gegevens. Bovendien is de precieze kwantificering van eilandje grootte-verdeling en ruimtelijke coördinaten (dat wil zeggen X, Y, Z-posities) leidt niet alleen tot een nauwkeurige visualisatie van eilandjes van Langerhans structuur en samenstelling, maar ook stelt ons in staat om patronen tijdens de ontwikkeling en aanpassing te identificeren op een wijziging van omstandigheden door middel van wiskundige modellering. De ontwikkelde methoden in dit onderzoek zijn van toepassing op studies van vele andere systemen en organismen ook.
Protocol
Discussion
De computer-assisted grootschalige visualisatie en kwantificatie hier gepresenteerde veroorloven vier belangrijke punten in eilandjes van Langerhans studies: (1) Een grootschalige analyse van de alvleesklier exemplaren biedt een uitgebreid overzicht van de totale omvang eilandje distributie en eilandje architectuur. (2) De 3D reconstructie en wiskundige analyse van de cellulaire samenstelling en architectuur verder vergemakkelijken het onderzoek naar de ruimtelijke rangschikking van de endocriene cellen binnen een eilan…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De studie wordt ondersteund door US Public Health Service Grant DK-081527, DK-072473 en DK-20595 aan de Universiteit van Chicago Diabetes Research and Training Center (Animal Models Core), en een geschenk van de Kovler Family Foundation.
Materials
| Material Name | Tipo | 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 |
Riferimenti
- 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).
