Summary

Immunhistokjemisk analyse i Rat sentralnervesystemet og perifer lymfeknute vevsdelene

Published: November 14, 2016
doi:

Summary

We here present an optimized, detailed protocol for double immunostaining in formalin-fixed, paraffin-embedded rat central nervous system (CNS) and peripheral lymph node (LN) tissue sections.

Abstract

Immunhistokjemi (IHC) gir svært spesifikk, pålitelig og attraktiv protein visualisering. Riktig ytelse og tolkning av en IHC-basert flerfarget merking er utfordrende, spesielt når det brukes for å vurdere sammenhengene mellom target proteiner i vev med høyt fettinnhold som sentralnervesystemet (CNS).

Vår protokoll representerer en videreutvikling av standard immunolabeling teknikk spesielt justert for deteksjon av både strukturelle og løselige proteiner i rotte CNS og perifere lymfeknuter (LN) rammet av nevroinflammasjon. Ikke desto mindre, med eller uten ytterligere modifikasjoner, vår protokoll kan sannsynligvis bli brukt for deteksjon av andre beslektede protein mål, også i andre organer og arter enn her er presentert.

Introduction

Til tross for utnyttelse av avanserte high-throughput analyser utført på methylome, transkriptomet eller proteom- nivå, farging fortsatt gullstandarden for protein deteksjon direkte i vevsprøve, cellekultur eller en celle smøre. Kunnskap om lokalisering / fordelingsmønster, kan immunhistokjemi (IHC) vurdere relative forholdstall og topografiske sammenhengene av target proteiner, og selv indikere deres biologiske aktiviteter. Derfor er IHC mye benyttet for klinisk og forskningsformål, for eksempel, for diagnose, behandling evalueringer, studier av sykdomsmekanismer, funksjonelle og fenotypiske endringer i dyremodeller etc.

I hovedsak omfatter histologi, patologi, biokjemi og immunologi, og IHC betydelig avansert siden 1941, da fluorescensmerkede antistoffer ble benyttet for første gang for å identifisere pneumokokk antigener i infisert vev 1. Visualization av mobilprodukter og komponenter av IHC er basert på binding av antistoffer (ABS) til deres spesifikke antigen (Ag). Dessuten bruker fluoroforen tagget antistoffer, kan immunreaksjoner også visualiseres ved hjelp av enzymer som peroxidase 2,3 eller alkalisk fosfatase 4. Videre er kolloidale gull-merket antistoff 5 som brukes for påvisning av antigen-antistoff-interaksjonen av både lys- og elektronmikroskopi, mens radioaktive markører blir visualisert ved autoradiografi.

Den Ag-Ab-immunoreaksjonsprodukt kan påvises via direkte og indirekte metoder. Den direkte metoden er egentlig raskere og enklere, som den bruker direkte merket primære Abs 6. Men på grunn av betydelig mangel på sensitivitet, blir indirekte metoder å foretrekke til de direkte seg. To-trinns indirekte test prosedyrer krever umerket primær Abs, som den første, og merkede sekundære Abs rettet mot den primære Abs, som det andre lag 7.Signalforsterkning kan oppnås ved å involvere ytterligere, enzym-koblet tertiær Ab (tre-trinns indirekte metode) som binder seg til den sekundære Ab. Vanlig brukte indirekte gjenkjenning metoder er avidin-biotin og peroksidase-antiperoxidase (PAP). Alternativt kan alkalisk fosfatase-antialkaline fosfatase (APAAP) kompleks brukes i stedet for PAP-metoden. Spesielt, alkalisk fosfatase (AP) metoder ser ut til å bli enda mer følsomme enn immunoperoxidase metoder 4. Avidin-biotin kompleks (ABC) en metode som bruker biotinylert sekundært Ab i kombinasjon med enten merket avidin-biotin kompleks (LAB), eller streptavidin-biotin kompleks (plate). Følsomhet kan økes ytterligere ved å involvere avidin merket med peroksidase eller alkalisk fosfatase 8. Andre deteksjonsmetoder i bruk er polymere merking, tyramin forsterkning og immun-rullende sirkel 9. Spesielt, kan forskjellige deteksjonsmetoder kombineres for flere Ag deteksjon i samme vevPrøven som ble rapportert for første gang i 1978 4. Samtidig dobbelt immunofarging presentert her ble utført i formalinfiksert, parafin-innleiret rotte CNS og LN vevssnitt ved hjelp av peroksydase-bundet og AP-konjugerte sekundære antistoffer, henholdsvis. Signalene ble visualisert ved hjelp av 3,3'-diaminobencidine (DAB) kromogen og Fast Blå (FB) APAAP kompleks, henholdsvis.

Protocol

etisk Statement Denne studien er utført i samsvar med retningslinjer fra det svenske National Board for forsøksdyr og EU rådsdirektiv (86/609 / EØF) under de etiske tillatelser N338 / 09, N15 / 10 og N65 / 10, som ble godkjent av nord Stockholm dyreetikk komiteen. 1. Tissue Forberedelse Perfusjons & fiksering Bedøve dyret med isofluran for å utføre transcardial perfusjon via venstre ventrikkel. Initiere skylling av blodk…

Representative Results

Doble immunostainings (co-stainings) ble utført i formalinfiksert, parafininnebygd rotte CNS og LN seksjoner. 3-5 mikrometer tykke vevssnitt ble kuttet ved hjelp av en slede mikrotom, montert senere på pre-belagt selvklebende glass og behandlet som tidligere beskrevet 10,11,12. I korthet, etter deparaffinizing, vev rehydratisering og endogen peroksidase inaktivering, ble seksjoner kastet antigenet gjenfinningsprosess, etterfulgt av et blokkeringstrinn for å eliminere uspesi…

Discussion

Standard IHC prosedyrer ofte krever spesielle tilpasninger for å få et optimalt resultat, som ofte innebærer omfattende erfaring, men også "prøving og feiling" tilnærming. Fra vev fremstilling inntil målet for visualisering, kan nesten hvert trinn i protokollen underkastes individuelt utformet modifikasjoner for å forbedre det endelige utfall. Double flekker protokoll som presenteres her eksemplifiserer IHC-baserte protein targeting spesielt justert for å vurdere sammenhengene mellom målet proteiner …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Hans Lassmann and Jan Bauer for their guidance and support. We also thank Katalin Benedek for excellent technical assistance and Caroline Westerlund for critical and linguistic appraisal.

This study was supported by grants from Biogen Idec, the Wenner-Gren Foundation, the Swedish Research Council, the Swedish Association of Persons with Neurological Disabilities, Swedish Brain Foundation, the EU 6TH Framework EURATools (LSHG-CT-2005-019015) and Neuropromise (LSHM-CT-2005-018637). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

Materials

Reagent
Isoflurane (Isofluran): 1-Chlor-2,2,2-trifluorethyl (difluormethyl ether) 2-Chlor-2-(difluormethoxy)-1,1,1-trifluorethan (C3H2ClF5O) Baxter 1001936060 Eye irradiation. Probably influences fertility and damages baby in uterus. Administer only in adequately equipped anesthetizing environment.
Sodiumchloride (NaCl) Merck 1.0604
Phosphate Buffer Saline (PBS), tablet Sigma-Aldrich P4417
Paraformaldehyde (OH(CH2O)nH (n = 8 – 100), 4% in 1x PBS Apl pharma 34 24 28 Health hazard. Corrosive. Flamable. Acute toxicity.
Ethanol ≥99.5%, absolute (CH3CH2OH) Sigma-Aldrich 459844-1L Flamable.
Xylene (Xylenes, histological grade; C6H4(CH3)2 Sigma-Aldrich 534056 Flamable. Acute toxicity.
Histo-Comp Paraffin Wax Tissue-Tek V0-5-1001
Adhesive Microscope Slides Starfrost MIC-1040-W
Xylol substitute XEM-200 Vogel GmbH ND-HS-200 Respiratory sensitization. Carcinogenicity.
α- CD8 (Ox-8) mouse anti-rat, primary antibody AbD Serotec MCA48G
α- Iba1 (AIF1) mouse anti-rat, primary antibody Millipore MABN92
α- CD68 (ED1) mouse anti-rat, primary antibody AbD Serotec MCA341R
α- eotaxin C-19 (CCL11) goat anti-rat, primary antibody Santa Cruz BT SC-6181
Alkaline phosphatase (AP)-conjugated secondary antibody Dakopatts, Denmark D0314
Biotinylated secondary antibody Amersham Biotech RPN1025
Avidin- horseradish peroxidase complex (HRP) Sigma-Aldrich A3151
Naphthol AS-MX phosphate (C19H18NO5P) Sigma-Aldrich N4875-1G Acute toxicity.
Fast Blue RR Salt, Azoic Diazo No. 24 (C15H14ClN3O3 x 1/2 ZnCl2) Sigma-Aldrich FBS25
Levamisol hydrochloride (C11H13ClN2S) Sigma-Aldrich 31742 Acute toxicity.
3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride (DAB Chromogen) DAKO S3000 Highly flammable. Toxic.
Copper sulphate (CuSO4) Merck 1.02791 Acute toxicity. Environmental hazzard.
GelTol Aqueous Mounting Medium Thermo Electron Corporation 230100
Hydrogen peroxide, 30% (H2O2) Merck 107210 Acute toxicity.
Methanol (CH3OH) Fluka 65543 Acute toxicity. Respiratory sensitization. Carcinogenicity. Flammable.
Tris (hydroxymethyl) aminomethane, TRIS base (C4H11NO3 ) AppliChem A1379 Skin and eye irritation.
Tris Buffered Saline (TBS), tablet Sigma-Aldrich T5030
Di- Sodium hydrogen phosphate dihydrate (Na2HPO4 x 2H2O) Merck 1.0658
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate (NaH2PO4 x 1H2O) Merck 1.06346
Fetal calf serum (FCS) Cambrex BioScience DE-14-802F
DAKO cytomation wash buffer 10x DAKO S3006 Should be stored at 2-8 °C to inhibit bacterial growth. Avoid foaming.
N,N- Dimethylformamide; DMF (C3H7NO) Fluka 40250 Flammable. Acute toxicity.
Glas coverslips 24 x 36 mm Menzel-Gläser BB024036A1
Hydrochloric acid, conc. (HCl) Sigma-Aldrich 30721 Corrosive, irritant, permeator. Lung sensitizer (as acid mist). Toxic.
Hydrochloric acid solution volumetric, 2M HCl (2N) Fluka 71826 Corrosive, irritant, permeator. Lung sensitizer (as acid mist). Toxic.
Sodium nitrite, ReagentPlus, ≥99.0% (NaNO2) Sigma-Aldrich S2252 Oxidant. Toxic. Dangerous for the environment.
Ethylenedinitrilotetraacetic acid disodium salt dihydrate (EDTA; C10H14N2Na2O8 x 2H2O) Merck 1.08454 Oral exposures may cause reproductive and developmental effects.
Equipment
Tissue-Tek V.I.P Vacuum Infiltration Processor Sakura 5902 VIP Jr. 115 V, 60 Hz
Hacker-Bright 8000 Series Base Sledge Microtome Hacker instruments
Household food steamer Braun MultiGourmet FS 20
Light microscope Leica Polyvar 2

References

  1. Coons, A., Creech, H. J., Jones, R. N. Immunological properties of an antibody containing a fluorescent group. Proc Soc Exp Biol Med. 47, 200-202 (1941).
  2. Nakane, P. K., Pierce, G. B. Enzyme-labeled antibodies: preparation and application for the localization of antigens. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 14, 929-931 (1966).
  3. Avrameas, S., Uriel, J. Method of antigen and antibody labelling with enzymes and its immunodiffusion application. C R Acad Sci Hebd Seances Acad Sci D. 262, 2543-2545 (1966).
  4. Mason, D. Y., Sammons, R. Rapid preparation of peroxidase: anti-peroxidase complexes for immunocytochemical use. Journal of immunological. 20, 317-324 (1978).
  5. Faulk, W. P., Taylor, G. M. An immunocolloid method for the electron microscope. Immunochemistry. 8, 1081-1083 (1971).
  6. Coons, A. H., Kaplan, M. H. Localization of antigen in tissue cells; improvements in a method for the detection of antigen by means of fluorescent antibody. The Journal of experimental medicine. 91, 1-13 (1950).
  7. Polak, J. M., Van Noorden, S. . Introduction to immunocytochemistry. , (2003).
  8. Elias, J. M., Margiotta, M., Gaborc, D. Sensitivity and detection efficiency of the peroxidase antiperoxidase (PAP), avidin-biotin peroxidase complex (ABC), and peroxidase-labeled avidin-biotin (LAB) methods. American journal of clinical pathology. 92, 62-67 (1989).
  9. Ramos-Vara, J. A. Technical aspects of immunohistochemistry. Vet Pathol. 42, 405-426 (2005).
  10. Adzemovic, M. Z., et al. Expression of Ccl11 associates with immune response modulation and protection against neuroinflammation in rats. PloS one. 7, 39794 (2012).
  11. Bauer, J., et al. Endoplasmic reticulum stress in PLP-overexpressing transgenic rats: gray matter oligodendrocytes are more vulnerable than white matter oligodendrocytes. Journal of neuropathology and experimental neurology. 61, 12-22 (2002).
  12. Bradl, M., Bauer, J., Flugel, A., Wekerle, H., Lassmann, H. Complementary contribution of CD4 and CD8 T lymphocytes to T-cell infiltration of the intact and the degenerative spinal cord. The American journal of pathology. 166, 1441-1450 (2005).
  13. Zhang, C., Lam, T. T., Tso, M. O. Heterogeneous populations of microglia/macrophages in the retina and their activation after retinal ischemia and reperfusion injury. Experimental eye research. 81, 700-709 (2005).
  14. Hirasawa, T., et al. Visualization of microglia in living tissues using Iba1-EGFP transgenic mice. Journal of neuroscience research. 81, 357-362 (2005).
  15. Norment, A. M., Salter, R. D., Parham, P., Engelhard, V. H., Littman, D. R. Cell-cell adhesion mediated by CD8 and MHC class I molecules. Nature. 336, 79-81 (1988).
  16. Hoetelmans, R. W., van Slooten, H. J., Keijzer, R., Jvan de Velde, C. J., van Dierendonck, J. H. Routine formaldehyde fixation irreversibly reduces immunoreactivity of Bcl-2 in the nuclear compartment of breast cancer cells, but not in the cytoplasm. Applied immunohistochemistry & molecular morphology : AIMM / official publication of the Society for Applied Immunohistochemistry. 9, 74-80 (2001).
  17. Hayat, M. . Microscopy, Immunohistochemistry and antigen retrieval methods for light and electron microscopy. , (2002).
  18. Boenisch, T. Formalin-fixed and heat-retrieved tissue antigens: a comparison of their immunoreactivity in experimental antibody diluents. Applied immunohistochemistry & molecular morphology : AIMM / official publication of the Society for Applied Immunohistochemistry. 9, 176-179 (2001).
  19. Shi, S. R., Key, M. E., Kalra, K. L. Antigen retrieval in formalin-fixed, paraffin-embedded tissues: an enhancement method for immunohistochemical staining based on microwave oven heating of tissue sections. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 39, 741-748 (1991).
  20. Huang, S. N. Immunohistochemical demonstration of hepatitis B core and surface antigens in paraffin sections. Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology. 33, 88-95 (1975).
  21. Shi, S. R., Cote, R. J., Taylor, C. R. Antigen retrieval immunohistochemistry: past, present, and future. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 45, 327-343 (1997).
  22. Taylor, C. R., Shi, S. R. Antigen retrieval: call for a return to first principles. Applied immunohistochemistry & molecular morphology : AIMM / official publication of the Society for Applied Immunohistochemistry. 8, 173-174 (2000).
  23. Kitamoto, T., Ogomori, K., Tateishi, J., Prusiner, S. B. Formic acid pretreatment enhances immunostaining of cerebral and systemic amyloids. Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology. 57, 230-236 (1987).
  24. Nelson, P. N., et al. Monoclonal antibodies. Molecular pathology : MP. 53, 111-117 (2000).
  25. Van der Loos, C. . Immunoenzyme multiple staining methods. , (1999).
  26. Elias, J. . Immunohistopathology. A practical approach to diagnosis. , (2003).
  27. Straus, W. Letter: Cleavage of heme from horseradish peroxidase by methanol with inhibition of enzymic activity. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 22, 908-911 (1974).
  28. Streefkerk, J. G. Inhibition of erythrocyte pseudoperoxidase activity by treatment with hydrogen peroxide following methanol. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 20, 829-831 (1972).
  29. Ponder, B. A., Wilkinson, M. M. Inhibition of endogenous tissue alkaline phosphatase with the use of alkaline phosphatase conjugates in immunohistochemistry. The journal of histochemistry and cytochemistry : official journal of the Histochemistry Society. 29, 981-984 (1981).
  30. Petrelli, F., Coderoni, S., Moretti, P., Paparelli, M. Effect of biotin on phosphorylation, acetylation, methylation of rat liver histones. Molecular biology reports. 4, 87-92 (1978).
  31. Yagi, T., Terada, N., Baba, T., Ohno, S. Localization of endogenous biotin-containing proteins in mouse Bergmann glial cells. The Histochemical journal. 34, 567-572 (2002).
  32. Van Hecke, D. Routine Immunohistochemical Staining Today: Choices to Make, Challenges to Take. Journal of Histotechnology. 1, 45-54 (2002).

Play Video

Cite This Article
Adzemovic, M. Z., Zeitelhofer, M., Leisser, M., Köck, U., Kury, A., Olsson, T. Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections. J. Vis. Exp. (117), e50425, doi:10.3791/50425 (2016).

View Video