Method Article
Ce protocole décrit une procédure d’échantillonnage de la rétine chez le rat et l’utilisation de la coloration à l’hématoxyline-éosine, du dosage TUNEL et du transfert Western pour détecter les changements pathologiques et l’apoptose dans la rétine après l’injection intrapéritonéale de N-méthyl-N-nitrosourea.
La rétinopathie peut être observée dans la plupart des maladies oculaires et les complications tardives du diabète sucré. Les cellules épithéliales pigmentaires spécifiques et les dommages et la dégénérescence des cellules optiques sont les principales caractéristiques de la rétinopathie. De nombreuses médecines traditionnelles ont montré une efficacité clinique substantielle dans le traitement de la rétinopathie. Comment obtenir une rétine rapidement et complètement est une étape clé dans la recherche en médecine traditionnelle pour le traitement de la rétinopathie. Dans cette étude, nous visons à fournir une procédure standardisée et exerçable pour l’échantillonnage des lésions de la rétine induites par la N-méthyl-N-nitrosourée (MNU) chez le rat et l’évaluation multi-indices des changements pathologiques. Des rats ont reçu une injection intrapéritonéale de 60 mg/kg de MNU pour induire des lésions de la rétine, et des échantillons de rétine ont été obtenus après 7 jours. De plus, nous avons effectué une coloration à l’hématoxyline-éosine pour évaluer les changements pathologiques rétiniens. Détermination du taux d’apoptose et de la protéine d’apoptose par TUNEL et Western blot. Ces protocoles normalisés pour l’échantillonnage de la rétine et l’évaluation des changements pathologiques sont utiles pour promouvoir l’exploration du mécanisme de la rétinopathie et la découverte de plantes traditionnelles nouvelles et efficaces.
La rétinite pigmentaire (RP) est une maladie rétinienne héréditaire et cécitante1. L’incidence de la RP est comprise entre 1/3500 et 1/5000, affectant la fonction visuelle d’environ 2,5 millions de personnes dans le monde. C’est l’une des maladies les plus connues entraînant une déficience visuelle chez l’être humain, imposant un fardeau important à l’ensemble de la société2. La maladie se caractérise par la perte progressive de la fonction des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes et l’apoptose progressive des photorécepteurs. Au stade précoce, les patients présentent une cécité nocturne, qui se manifeste par des anomalies du champ visuel périphérique et conduit finalement à la perte de la vision centrale3. Par conséquent, l’inhibition de l’apoptose des photorécepteurs rétiniens est le point de repère pour la prévention et le traitement de la RP.
L’apoptose des cellules rétiniennes est une caractéristique commune de la RP humaine et des animaux modèles4. L’injection intrapéritonéale de 60 mg/kg de N-méthyl-N-nitrosourée (MNU) chez le rat pendant 7 jours peut induire l’apoptose et la perte de cellules photoréceptrices rétiniennes, et il s’agit d’un modèle animal couramment utilisé de RP 5,6. L’analyse des changements dans la structure pathologique, l’apoptose cellulaire spécifique et l’expression protéique liée à l’apoptose du tissu rétinien chez les animaux modèles peut fournir des données expérimentales efficaces et un soutien théorique dans l’étude de la pathogenèse de la RP humaine et le dépistage des médicaments 7,8. Par conséquent, la qualité des échantillons rétiniens détermine la fiabilité des données expérimentales. Cependant, en raison de la particularité du tissu oculaire, il existe très peu de rapports sur la façon d’obtenir la rétine du rat9.
Cet article fournit une procédure simple, rapide, standardisée et utilisable pour l’échantillonnage de la rétine chez le rat afin de surmonter les lacunes ci-dessus. La coloration à l’hématoxyline-éosine (HE), la coloration terminale à la désoxyuridine triphosphate-digoxigénine médiée par la désoxyuridine triphosphate-digoxigénine (TUNEL) et la coloration Western blot sont utilisées pour analyser les changements pathologiques dans les lésions tissulaires rétiniennes et l’apoptose chez les rats. Toutes les méthodes sont dérivées de l’expérience de notre groupe de recherche avec les processus opérationnels spécifiques.
Tous les protocoles et procédures chirurgicales ont été approuvés par le Comité d’éthique de l’Université de médecine du Ningxia (numéro d’éthique : N° 2020-Q066). Des rats mâles SPF Sprauge-Dawley (SD), âgés de 7 à 8 semaines et pesant de 200 à 220 g, ont été achetés à l’Université de médecine du Ningxia avec le numéro d’homologation d’animal SCXK (Ning) 2020-0001. Tous les animaux ont été élevés dans le Centre des animaux de laboratoire de l’Université de médecine du Ningxia. La température et l’humidité étaient appropriées, le cycle de lumière jour-nuit était maintenu et la nourriture et l’eau étaient gratuites et suffisantes.
1. Préparation préopératoire
2. Prélèvement rétinien pour la détection du facteur protéique
3. Prélèvement rétinien pour l’examen pathologique et la coloration cellulaire spécifique
4. Coloration HE de la rétine du rat
5. Détermination du taux d’apoptose des cellules photoréceptrices rétiniennes avec la méthode TUNEL
6. Analyse par transfert Western 10
7. Analyse statistique
Après la coloration HE, toutes les couches rétiniennes des rats du groupe témoin avaient une structure tissulaire claire, une disposition ordonnée des cellules et une coloration uniforme, tandis que la structure rétinienne des rats du groupe modèle a été considérablement endommagée, la couche rétinienne externe était plus mince, la couche nucléaire externe était presque complètement intégrée à la couche centrale interne, la disposition des cellules dans la couche était extrêmement désordonnée. Le nombre de couches cellulaires a été considérablement réduit, et l’épaisseur de la couche cellulaire photosensible et de la couche nucléaire externe était nettement plus mince. L’épaisseur de la couche rétinienne externe dans le groupe témoin et le groupe modèle était de 48 % et 23 %, respectivement (p < 0,01 ; Figure 2).
La méthode TUNEL a montré qu’aucune cellule apoptotique n’a été détectée dans le groupe témoin, mais qu’il y avait des cellules apoptotiques dans la couche nucléaire externe des rats du groupe modèle (p < 0,01), et que le rapport TUNEL-positif était de 9,6 % (Figure 3).
La famille des protéines caspases est l’une des principales familles qui exécutent l’apoptose. Parmi eux, la caspase clivée 3, la caspase clivée 7 et la caspase clivée 9 sont des indicateurs classiques utilisés pour évaluer l’apoptose cellulaire7. Les résultats de l’étude Western blot ont montré que, par rapport au groupe témoin, l’expression de la caspase clivée 3, de la caspase clivée 7 et de la caspase clivée 9 dans la rétine du groupe modèle était significativement augmentée (p<0,01 ; Figure 4). Cela indique que le MNU peut clairement provoquer l’apoptose cellulaire dans la rétine.
Figure 1 : Le flux de travail expérimental. Après injection intrapéritonéale de MNU pendant 7 jours (7j), la rétine de rats anesthésiés a été obtenue pour la coloration HE et TUNEL. Abréviations : MNU = N-méthyl-N-nitrosourea ; HE = hématoxyline-éosine ; TUNEL = marquage terminal de la désoxyuridine triphosphate-digoxigénine médiée par la désoxynucléotidyltransférase. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Images représentatives de la coloration histopathologique de l’HE le jour 7 après l’injection de MNU. (A) Coloration de l’HE 7 jours (7j) après l’administration de la MNU. (B) Rapport rétinien externe. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± ET (n = 6). Des analyses statistiques des valeurs observées ont été effectuées à l’aide d’une analyse unidirectionnelle de la variance. ** P < 0,01 vs contrôle. Abréviations : GCL = couche de cellules ganglionnaires ; IPL = couche plexiforme interne ; INL = la couche du noyau ; OPL = couche plexiforme externe ; ONL = couche nucléaire externe ; PRL = couche photoréceptrice ; MNU = N-méthyl-N-nitrosourea ; HE = hématoxyline-éosine. n = 6. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Le test TUNEL montre l’apoptose des photorécepteurs induite par le MNU chez le rat. (A) À 7 jours (7j) après l’injection du MNU, des cellules positives au NTEL (vert) ont été présentées dans l’ONL chez les rats traités au MNU. (B) Rapport TUNEL-positif. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± ET (n = 6). Des analyses statistiques des valeurs observées ont été effectuées à l’aide d’une analyse unidirectionnelle de la variance. ** P < 0,01 vs contrôle. Abréviations : GCL = couche de cellules ganglionnaires ; IPL = couche plexiforme interne ; INL = la couche du noyau ; OPL = couche plexiforme externe ; ONL = couche nucléaire externe ; PRL = couche photoréceptrice ; MNU = N-méthyl-N-nitrosourea ; TUNEL = marquage terminal de la désoxyuridine triphosphate-digoxigénine médiée par la désoxynucléotidyltransférase. n = 6. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Expression de la caspase clivée 3, de la caspase clivée 7 et de la caspase 9 clivée dans les rétines de rat au jour 7 après l’injection de MNU. (A) Données représentatives de l’expression de la caspase clivée. (B) Rapport de caspase clivée 3/β-actine. (C) Rapport de caspase clivée 7/β-actine. (D) Rapport de caspase clivée 9/β-actine. Les données sont présentées sous forme de moyenne ± ET (n = 6). Des analyses statistiques des valeurs observées ont été effectuées à l’aide d’une analyse unidirectionnelle de la variance. ** P < 0,01 vs contrôle. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
La RP est une maladie rétinienne courante dans les cliniques. L’apparition, la gravité et la progression de la RP sont liées aux gènes et aux modes génétiques et sont affectées par l’environnement 8,11. La RP comprend la RP familiale et la RP occasionnelle, dont la RP familiale représente environ 60 % des patients. En retraçant les antécédents génétiques familiaux, 83 gènes liés à la RP ont été identifiés jusqu’à présent, tandis que la RP occasionnelle représente environ 40 %, ce qui signifie que ce type de patient n’a pas d’antécédents familiaux et a un modèle génétique irrégulier2. Bien que l’apoptose des cellules photoréceptrices rétiniennes, provoquant la perte de la fonction visuelle chez les patients atteints de RP, soit une reconnaissance générale, le mécanisme sous-jacent de la mort des photorécepteurs dans la RP reste incertain 12,13,14. En raison de l’accès limité au tissu rétinien humain, qui est principalement obtenu lors de la vitrectomie, l’extraction de tissu rétinien à partir d’animaux modèles est encore une méthode courante dans la recherche fondamentale de RP14,15.
La rétine est une membrane transparente située dans la couche interne du bulbe de l’œil, avec la cavité vitrée à l’intérieur et la membrane choroïde près de l’extérieur. La rétine commence à partir du bord dentelé à l’avant et se termine au niveau du disque optique à l’arrière. C’est la partie initiale de la formation de la vision16. Les échantillons rétiniens d’animaux modèles sont principalement utilisés pour l’analyse PCR rétinienne, la détection par transfert Western, l’observation de la structure pathologique des tissus, la coloration immunohistochimique, l’examen par immunofluorescence, l’évaluation de la densité microvasculaire, l’isolement cellulaire et la culture, etc.17,18. Les exigences de l’échantillonnage rétinien pour différents indices de test sont différentes. L’échantillonnage rétinien pour la détection du facteur protéique chez les animaux modèles et l’échantillonnage rétinien pour les coupes enrobées de paraffine sont des techniques opérationnelles courantes pour le dépistage de la RP8. Cependant, en raison de la structure très fine et complexe du globe oculaire de l’animal modèle, le processus d’élimination des tissus interférents dans l’œil et d’obtention d’échantillons rétiniens est compliqué. Au cours du processus d’échantillonnage, il peut y avoir une perte de tissu rétinien, une contamination, une dégradation des protéines et un décollement de la rétine. Ces facteurs auront un impact sur la qualité et la quantité de l’extraction des protéines rétiniennes, ainsi que sur l’effet de la coloration en coupe et les résultats de détection des indicateurs expérimentaux. Par conséquent, une procédure de prélèvement rétinien appropriée est nécessaire.
Il est essentiel de simplifier le complexe et de saisir le maillon clé de la récolte afin d’améliorer la technique de récolte rétinienne chez les animaux modèles. L’exposition rapide de la rétine et l’ablation complète de la rétine dans la mesure du possible sont les étapes clés de l’échantillonnage rétinien pour la détection du facteur protéique chez le rat modèle. Dans cette étude, les globes oculaires ont été extraits directement après l’anesthésie pour économiser le temps d’échantillonnage. Une astuce pour exposer la rétine consiste à tourner l’œilleton sur un tube de 1,5 ml, ce qui était rentable et pratique et pouvait complètement décoller la rétine de la paroi sclérale. Cette procédure d’opération est simple, rapide, économique et propice à la pratique expérimentale de l’utilisation du personnel, de sorte qu’elle peut être réalisée en 5 min. Dans le processus d’échantillonnage de la rétine pour l’examen pathologique et la coloration cellulaire spécifique, le maintien de la fraîcheur et de l’intégrité structurelle de la rétine est une étape clé pour obtenir une coloration de haute qualité. La perfusion avec du formaldéhyde à partir de l’oreillette gauche, puis obtenir la rétine est l’une des méthodes que les chercheurs utilisent souvent, mais cela prend du temps, et le formaldéhyde sent mauvais et apporte de l’inconfort à l’opérateur. Dans cette étude, le tissu autour du globe oculaire est séparé en un anneau après l’anesthésie pour maintenir son intégrité. Une fois que le nerf optique a été coupé et conservé, séparez le tissu qui l’entoure au pôle postérieur du globe oculaire et retirez le globe oculaire. Différentes parties du globe oculaire ont été localisées avec précision avec le nerf optique. Enfin, avec le soutien du contenu de l’œil, l’incision a été pratiquée, la cornée a été coupée en anneau, le cristallin et le vitré ont été décollés et l’œilleton reliant le nerf optique a été obtenu (la rétine est située sur la paroi sclérale à l’intérieur de l’œilleton). Dans ce processus, l’opération doit être douce pour maintenir l’intégrité de la rétine. La procédure d’opération améliore non seulement considérablement la vitesse de collecte des matériaux, mais elle peut également maintenir la structure et la forme normales complètes du globe oculaire et peut être localisée avec précision dans les différentes parties du globe oculaire après avoir retiré le globe oculaire. Après une opération habile, l’opération peut être terminée en 8 min. En utilisant les méthodes d’échantillonnage rétinien ci-dessus, notre groupe de recherche a obtenu des résultats de détection du facteur protéique, des résultats de coloration HE et des résultats de coloration TUNEL relativement idéaux.
Bien que la méthode actuelle de prélèvement de la rétine présente certains avantages, elle doit encore être améliorée. Dans le processus d’échantillonnage rétinien pour la détection du facteur protéique, après l’exposition de la rétine, il existe également un risque de dissection rétinienne incomplète ou de perte lors de la prise de la rétine en pliant la pince à épiler en raison du point de support limité de la pince à épiler. Par conséquent, il est nécessaire d’améliorer les outils de dissection rétinienne. D’autre part, dans le processus d’extraction rétinienne pour l’examen pathologique et la coloration cellulaire spécifique, après avoir isolé le globe oculaire, pendant le processus de stripping du cristallin et du vitré, la paroi du globe oculaire s’effondrera en raison de la perte de soutien de l’œil, ce qui est facile à provoquer un stripping rétinien. Ainsi, l’opération doit être rapide, douce et d’une force appropriée, et l’opérateur doit s’entraîner fréquemment. Par conséquent, nos procédures de prélèvement rétinien doivent encore être améliorées afin de promouvoir davantage la recherche sur l’effet protecteur et le mécanisme de la médecine traditionnelle contre la RP.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ce travail a été soutenu par le Projet de Recherche Scientifique du Département de l’Enseignement Supérieur du Ningxia (NYG2022029).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Amersham Imager | GE | 680 | |
Ammonium persulfate | Boster Biological Technology Co.,Ltd | A8090 | |
Analytical Balance | Mettler Toledo | ME104E | |
BCA protein quantization kit | Ken Gen Biotech. Co. Ltd | KGP902 | |
cleaved caspase-3 antibody | Cell Signaling Technology | #9664 | |
cleaved caspase-7 antibody | Cell Signaling Technology | #8438 | |
cleaved caspase-9 antibody | Cell Signaling Technology | #9507 | |
DeadEnd Fluorometric TUNEL System | Promega | G3250 | |
Glycine | Boster Biological Technology Co.,Ltd | AR1200 | |
Goat Anti-Rabbit IgG H&L (HRP) | Bioss Antibodies | bs-80295G-HRP | |
Goat serum | Biosharp | BL210A | |
High speed crusher | Thermo Fisher Scientific | AG22331 | |
Immobilon-P SQ Transfer membranes | Merck Millipore. Ltd | ISEQ00010 | |
Isoflurane | RWD Life Science | R510-22-10 | |
Methanol | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd | 20230108 | |
Microplate Reader | Thermo Fisher Scientific | 1510 | |
Microscope | Olympus | IX73 | |
Microscope slide | Citotest Labware Manufacturing Co., Ltd | 7105P-G | |
Mini-PROTEAN Tetra | BIO-RAD | 1658001 | |
N-Methyl-N-Nitrosourea | sigma-Aldrich | N4766–100G | |
Oven | Shanghai Yuejin Medical Equipment Co., Ltd | DHG-8145 | |
Page Pre-solution (30% ) | Doublehelix Biology Science and Technology Co.,Ltd | L3202A | |
PageRuler Prestained Protein Ladder | Thermo Fisher Scientific | 26617 | |
PBS buffer | Biosharp | G4202 | |
SDS-PAGE Protein loading buffer (5×) | Beyotime Biotechnology | P0015 | |
Skim milk powder | BioFroxx | 1172GR500 | |
Sprague Dawley rats | Ningxia Medical University | SCXK (Ning) 2020-0001 | |
TEMED | Boster Biological Technology Co.,Ltd | AR1165 | |
Total protein extraction kit | Ken Gen Biotech. Co. Ltd | KGP2100 | |
Trans-Blot Module | BIO-RAD | 1703935 | |
Tris base | Boster Biological Technology Co.,Ltd | AR1162 | |
Tweezer | Changde BKMAM Biotechnology Co., Ltd | 130302027 | |
β-actin | Cell Signaling Technology | #4970 |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon