Summary

小鼠视网膜冷冻节的制备,用于免疫性植物化学

Published: July 01, 2019
doi:

Summary

本报告介绍了制备冷冻小鼠视网膜部分用于免疫组织化学(IHC)的综合方法。 所述方法包括眼部后杯的解剖、甲醛固定、嵌入最佳切割温度(OCT)介质和组织定向、切片和免疫染色。

Abstract

为免疫组织化学 (IHC) 制备高质量的小鼠眼部部分对于评估视网膜结构和功能以及确定视网膜疾病背后的机制至关重要。在整个组织制备过程中保持结构完整性对于获得可重复的视网膜 IHC 数据至关重要,但由于视网膜细胞结构的脆弱性和复杂性,这些数据可能具有挑战性。强固定剂,如10%形式蛋白或布恩的溶液,以最佳方式保持视网膜结构,它们通常通过增强背景荧光和/或减少抗体-表位相互作用(称为表位掩蔽的过程)来阻碍IHC分析。另一方面,较温和的固定剂,如4%的甲醛,减少背景荧光和表位遮蔽,必须采用细致的解剖技术来保持视网膜结构。在本文中,我们将介绍一种为 IHC 制备小鼠眼后杯的综合方法,该方法足以保留大多数抗体-表皮相互作用,而不会损失视网膜结构完整性。我们包括具有代表性的IHC与抗体的各种视网膜细胞类型标记,以说明组织保存和方向在最佳和次优条件下。我们的目标是通过提供从眼后杯解剖到IHC的完整方案来优化视网膜的IHC研究。

Introduction

免疫组织化学(IHC)是一种强大的技术,用于在原位1、2、3定位组织的特定蛋白质和细胞结构。不适当的固定方法和复杂组织的次优切片可能会破坏组织结构,产生高背景染色或减少抗体-表皮相互作用,导致染色伪影,进而造成对IHC 数据4.由于脊椎动物视网膜是一种复杂且高度组织的神经器官,由相互连接的光受体、内神经细胞和神经细胞层组成,因此非常脆弱,在解剖和切片过程中很容易被破坏。从小鼠眼部解剖和定向到免疫染色的详细、标准化和经过验证的协议将有助于显著减少 IHC 伪影,从而提高结果的可靠性,并允许获得更准确的比较数据分析。

IHC的组织制备有许多方案,但是,并非所有方案都适合视网膜组织。强固定剂,如10%正式或布因的解决方案保留视网膜结构在解剖和切片5。不幸的是,由于表位6的化学修饰,强固定剂往往导致增强的背景荧光和表位掩蔽。另一方面,温和的固定剂,如4%的甲醛(PFA)可以减轻其中一些伪影,但需要细致的解剖和切片,以保持最佳的视网膜结构。PFA 迅速穿透组织,但交叉链接蛋白质非常缓慢,降低了表位掩蔽的风险。由于短时间的PFA孵育是一种相对温和的固定,组织往往需要快速冷冻,以保持抗原。在组织冻结期间避免冰晶形成是很重要的,因为它们会扭曲和损害细胞和组织的完整性7。

在这里,我们描述了用于小鼠眼后杯解剖、固定和冷冻保护的详细和标准化协议,这些电池杯可生成一致可靠的 IHC 数据。

Protocol

此处描述的所有方法都是严格按照国家卫生研究院《实验室动物护理和使用指南》中的建议进行的,并经宾夕法尼亚大学动物护理和使用机构委员会。 方法的所有工具和设备如图1所示,并列在材料表中。 1 .小鼠眼联、眼杯解剖和嵌入 用二氧化碳(CO2)对小鼠实施安乐死,然后斩首(产后小鼠P0 – P11)或宫颈脱位(?…

Representative Results

为了说明这些协议如何,确保IHC的最佳视网膜保存,我们用对红斑素(光受体标记物)8、谷氨酸酸脱碳酶65(Gad65,一种丙烯细胞)的抗体对P28 WT小鼠(C57BL/6N)的视网膜部分进行了调查标记)9, 谷氨酰胺合成酶 (GS, Müller 细胞标记)10,和钙化素 (水平细胞标记)11 (图 4)。IHC 表明我们的协议始终能…

Discussion

由于小鼠眼睛的体积和形状小,视网膜易碎,小鼠视网膜解剖是一个微妙的过程。尽管进行高质量的解剖是一个实践问题,但拥有详细的协议,提供有效的方法和提示是获得视网膜部分和IHC的必要条件。除了此处介绍的协议外,还有几个提示允许一致的高质量视网膜部分,适用于可重复的 IHC。

在开始解剖之前,重要的是要舒适,放松,并设置房间照明,以在小鼠眼睛微解剖的最佳视力。为…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作得到了NIH(RO1-GMO97327)和大学研究基金会(UPenn)的资金支持。我们特别感谢斯韦特兰娜·萨维娜在开发免疫组织化学方案方面给予的帮助,戈登·鲁塞尔(宾夕法尼亚大学)和宾夕法尼亚大学Vet成像核心中心为显微镜和莱斯利·金博士提供了显微镜和莱斯利·金博士的辅助,帮助她阅读了这份手稿.

Materials

6qt. Stainless Steel Beaker (185 x 218mm) Gilson  #MA-48 For liquid nitrogen (Figure 1E)
Aluminum foil 
Cauterizer  Bovie #AA01 To mark eye orientation (Figure 1A)
Curved forceps, Dumont #5/45 tweezers, 45-degrees bent  Electron Microscopy Sciences #72703-D For mouse eye enucleation and maintenance (Figure 1A)
Curved scissors, Vannas Spring Scissors – 2.5mm Cutting Edge  Fine Science Tools  #15002-08 To circumferentially cut the cornea (Figure 1B)
Dental wax-coated 35mm dissection dish For eye cup dissection (Figure 1C)
Dissecting microscope  Leica, Houston, USA  MZ12.5 High-performance stereomicroscope
Micro Knives – Plastic Handle  Fine Science Tools  #10315-12 To make a small incision at the burn mark (Figure 1A)
Pink dental wax  Electron Microscopy Sciences  #72660 For coating dissection dish
Slide Rack and Coverplate Ted Pella #36107 For retinal IHC (Figure 1G)
Stainless Steel Beaker (89 x 114mm) Gilson  #MA-40 For isopentane bath (Figure 1E)
Styrofoam box For insulated cooler
Thin forceps Dumont #5   Fine Science Tools  #11254-20 To remove the cornea and extract the lens (Figure 1B)
Tissue-Tek cryomold  (10mm x 10mm x 5mm) Electron Miscroscopy Sciences  #62534-10 Mold for OCT embedding
Buffers and Reagents Company Catalog Number Comments
Blocking solution 2% Normal Horse Serum, 1.5% Cold Fish skin Gelatin (at 40-50% in H2O, cat #G7765), 5% bovine serum albumin (cat #AK1391-0100) in permeabilization buffer.  
Gelvatol (anti-fading mounting media) Under the fume hood, dissolve 0.337g DABCO (Sigma cat #D2522-25G) in 10mL Fluoromount G (Fisher cat #OB100-01).  Adjust to pH 8-8.5 with 12N HCl (~ 5 drops).  Store in amber drop bottle at 4°C  (8). 
Hoechst 33342 1000x Stock Thermo Scientific #62249 1 mg/ml in PBS (1000x). Aliquot and store in dark, at 4°C for up to 1 year or at -20°C for long term storage. Prepare fresh  at 1 ug/mL (1x) 
Isopentane, 99%  GFS Chemicals #2961
Liquid Nitrogen
Paraformaldehyde (PFA) in PBS Electron Microscopy Sciences  #15710 Prepared fresh 4% PFA from 16% PFA stock. Store the remaining 16% PFA at 4°C in the dark. 
Permeabilization solution PBS + 0.25% Triton-X (AMRESCO cat #0694-1L) + 0.05% NaN3.  Prepare fresh.
Phosphate-buffered saline (PBS) Bioworld  #41620015-20 0.02 g/L KCl, 0.02 g/L KH2PO4, 0.8 g/L NaCl, 0.216 g/L Na2HPO4 , pH 7.4.  Prepared from 10x stock 
Sucrose solutions Fisher Scientific   #S-5-500 Dissolve the appropriate amount of sucrose in  37°C PBS (takes ~15 min to dissolve). May be stored for a few days at 4°C. 
Tissue-Tek OCT-compound  Sakura  #4583
Antibodies Company Catalog Number Comments
anti-calbindin Sigma-Aldrich C8666 To label horinzotal cells 
anti-GAD65 Chemicon AB5082 To label GABAergic amacrine cells
anti-GS BD Transduction 610517 To label Müller cells
anti-rhodopsin Millipore MAB5316 To label rods

References

  1. Coons, A. H. Labelled antigens and antibodies. Annual Review of Microbiology. 8, 333-352 (1954).
  2. Coons, A. H. Fluorescent antibodies as histochemical tools. Federation Proceedings. 10 (2), 558-559 (1951).
  3. 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. Journal of Experimental Medicine. 91 (1), 1-13 (1950).
  4. Chatterjee, S. Artefacts in histopathology. Journal of Oral Maxillofacial Pathology. 18 (Suppl 1), S111-S116 (2014).
  5. Hartz, P. H. Frozen sections from Bouin-fixed material in histopathology. Stain Technology. 20, 113 (1945).
  6. Benerini Gatta, L., et al. Application of alternative fixatives to formalin in diagnostic pathology. European Journal of Histochemistry. 56 (2), e12 (2012).
  7. Tokuyasu, K. T. Application of cryoultramicrotomy to immunocytochemistry. Journal of Microscopy. 143 (Pt 2), 139-149 (1986).
  8. Imai, H., et al. Molecular properties of rhodopsin and rod function. Journal of Biological Chemistry. 282 (9), 6677-6684 (2007).
  9. Lee, J. W., Lim, M. Y., Park, Y. S., Park, S. J., Kim, I. B. Reexamination of Dopaminergic Amacrine Cells in the Rabbit Retina: Confocal Analysis with Double- and Triple-labeling Immunohistochemistry. Experimental Neurobiology. 26 (6), 329-338 (2017).
  10. Bringmann, A., Grosche, A., Pannicke, T., Reichenbach, A. GABA and Glutamate Uptake and Metabolism in Retinal Glial (Muller) Cells. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 4, 48 (2013).
  11. Nakhai, H., et al. Ptf1a is essential for the differentiation of GABAergic and glycinergic amacrine cells and horizontal cells in the mouse retina. Development. 134 (6), 1151-1160 (2007).
  12. Applebury, M. L., et al. The murine cone photoreceptor: a single cone type expresses both S and M opsins with retinal spatial patterning. Neuron. 27 (3), 513-523 (2000).

Play Video

Cite This Article
Léger, H., Santana, E., Beltran, W. A., Luca, F. C. Preparation of Mouse Retinal Cryo-sections for Immunohistochemistry. J. Vis. Exp. (149), e59683, doi:10.3791/59683 (2019).

View Video