【Wako】TRAP/ALP双重染色超详细实验指导

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294-67001 wako

TRAP/ALP双重染色超详细实验指导

东京大学医学部附属医院整形外科脊椎外科第2研究室河源元

▍▏前言

检测相关细胞的生理活性是掌握生物体骨代谢状态的有效方法。骨组织使用碱性磷酸酶（ALP）进行染色可明确成骨细胞的成骨潜能，使用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色可明确破骨细胞的骨吸收能力。并且在同一切片上进行二重染色时，可同时识别二者。另外，本产品还具有使用脱钙标本进行二重染色实验，无需特殊机器，在一般的设施上即可观察骨代谢等特点。在这样的背景下进行二重染色的研究。

▍▏标准标本的制作

用之前使用的树脂包埋法或冷冻切片法制成的标本作为标准标本，和脱钙石蜡切片相比。即酒精固定小鼠肘关节，用乙二醇甲基丙烯酸树脂包埋，硬组织切片机制作2 μｍ切片，然后进行TRAP和ALP染色（图1）2）。再制作脱钙冷冻切片（图2）作为标准标本。然后，研究或改良固定、脱钙、染色等各阶段双重染色的可行性。

图1.本实验标准标本——小鼠肘关节染色标本

左图为TRAP染色，右图为ALP染色。下图是二者的双重染色。

染色效果均佳。以此作为阳性对照，与脱钙石蜡切片一起染色，进行染色性评估。

图2.脱钙冷冻切片酶染色—将柠檬酸脱钙的小鼠腰椎

和右上肢浸泡在30%蔗糖溶液，后经OCT复合包埋，Tissue‐tekPINO冻结，Cryo3制作5μｍ冷冻切片。再对切片进行酶染色。不仅可进行TRAP染色（左：红色）和ALP染色（中：褐色）的单染色，双重染色（右）也呈阳性。

▍▏固定

ALP染色使用不能用福尔马林固定的新鲜材料，如果未在短时间内固定，会导致酶失活，因此推荐80%乙醇固定。①小鼠膝关节不进行一次固定，直接用乙醇直接浸泡进行二次固定组。②小鼠腰椎用福尔马林（4％多聚甲醛溶液）固定16小时后再用乙醇进行二次固定。③小鼠腰椎用福尔马林固定4天后进行二次固定。④临床案例也用福尔马林固定1个月后，再进行二次固定。对上述四种类型进行TRAP·ALP双重染色，研究染色的可行性。图3是各染色性的研究结果。本实验证明福尔马林固定从16小时到4天时间范围内均可进行TRAP·ALP双重染色。

图3.福尔马林的1次固定的固定时间和TRAP/ALP的染色性研究

①是未经福尔马林固定，仅用酒精2次固定的样品，ALP染色呈强阳性。TRAP染色呈阴性。②是福尔马林固定16小时和③是固定4天，TRAP/ALP的染色效果均佳。并且，福尔马林固定1个月的临床案例（骨软骨瘤）中TRAP染色呈阳性，但不能ALP染色。

▍▏脱钙

ALP酶是含有金属Zn蛋白。通过脱钙处理，酶的组成成分Zn被去除，导致酶失活。为弥补此缺点，需要添加ZnSO₄，作为ALP活化剂。换言之，100 mL脱钙液需添加0.4mL 1%ZnSO₄，来补充Zn离子。并且，作为脱钙剂，在柠檬酸盐酸缓冲液添加Zn的同时，也可尝试添加相同螯合剂EDTA溶液进行研究。另外，也可研究能否在酸性脱钙剂（甲酸福尔马林溶液）进行酶反应。结果显示，脱钙液添加EDTA溶液后染色良好。反之，甲酸福尔马林溶液不能进行酶染色（图4）。脱钙方法利用超声波脱钙装置（Histra-DC，正常光）在8~16℃的低温环境下，连续操作3-6天，对样品进行脱钙处理。脱钙后用添加甘氨酸的巴比妥缓冲液（pH7.4）清洗，磷酸钙附着在组织上，防止沉淀。

图4.脱钙液的种类不同可否双重染色

左图是选用酸性脱钙溶液中对组织伤害较少的甲酸福尔马林脱钙溶液脱钙3天（Histra-DC,8～16℃）后的大鼠膝关节。

（Histra-DC，8-16℃）TRAP和ALP均不能染色。相对来说，中图、右图均可进行TRAP/ALP双重染色。

▍▏染色

染色法是Lorch的Gomori法。本次用的是偶氮染料法和耦合法结合的TRAP/ALP染色试剂盒（Wako，产品编号：294-67001）。Lorch推荐切片厚度为8 μm，同时也研究了普通的4 μm切片是否能染色、双重染色的顺序应该先染TRAP和ALP中的哪一个、封片剂是否必须选水溶性封片剂等问题。

染色法结果：偶氮染料法中切片过厚导致酶扩散图像。即用TRAP染色骨质有红染倾向，但即使是4 μm厚度，只要增强反应条件（反应温度和反应时间），也能充分染色的。换言之，TRAP染色中反应温度从室温调至37℃，反应时间从30分钟调至45分钟或60分钟。ALP染色在37℃反应45分钟至3小时，或者室温（10-15℃）下反应时间增加至一晚。此结果显示，两者色调平衡，染色效果好（图5）。但是，反应条件的增强导致ALP染色切片产生了很多色素颗粒（图2）。另外，TRAP和ALP的染色顺序哪一个先染色都是可以的。如果先进行ALP染色时，在TRAP阳性部位呈明显的红色，鲜艳处为破骨细胞。获得比较好的标本。但是，ALP的反应产物经过TRAP溶液处理后，会产生白色混浊颗粒，沉淀在组织上。因此，先TRAP染色，接着ALP染色的方法是可行的。封装法是利用甲基绿数秒间核染色处理。水洗后，37℃下干燥，二甲苯浸透，用马里醇（Marinol）永久封存。有文章推荐在浸透前用推荐使用酒精脱水，但是会产生反应产物的溶解、扩散。

图5.脱钙石蜡包埋切片的TRAP/ALP双重染色

用1年龄小鼠腰椎的EDTA脱钙石蜡切片，进行TRAP/ALP双重染色。

TRAP阳性将破骨细胞染成红色，ALP阳性将细胞活性强的细胞（成骨细胞、软骨细胞）染成褐色。

（上：弱扩大，下：强扩大）

▍▏总结

TRAP和ALP的双酶染色实验中通过对固定、脱钙、染色进行多处改良，实现了对脱钙石蜡标本的染色。但是酶扩散图像对TRAP染色的效果极佳。出于各种原因的考虑，关于固定步骤的影响，如果固定不充分的话，容易抑制脱钙水平。进而导致酶扩散的发生。另外，注意脱钙本身的影响也是有必要的。总而言之，和非脱钙标本相比较，脱钙标本的扩散图像更加明显。脱钙会是酶扩散变强。另外，我们将在今后对切片的厚度和二重染色顺序的影响进行着重研究。

【参考文献】

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[3]「骨形態計測ハンドブック」第１版，p.67（1983）

[4] 末吉徳芳ら：技術講座、組織固定法—より良い固定を目指して，MedicalTechnology，37（8），857-864（2009）.

[5] Localization of AlkalinePhosphatase in MammalianBones by I. JOANLORCH

[6] Conyers,R.A.J.:Biochem.Biophys.Acta(Amst),138,363-371(1976)

[7] Gomori,G.:Proc.Soc.Exptl.Biol.Med.,42,23(1939)

[8] Barka,T.and Anderson,P..:J.Histochem.Cytochem.10,741(1962)

[9] 影山圭三、渡辺陽之輔：「病理組織標本の作り方」，慶応義塾大学医学部病理学教室編，第５版（医学書院）（1986）.

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