Method Article
פרוטוקול זה מתאר הליך לדגימת רשתית של חולדות ושימוש בצביעה של המטוקסילין-אאוזין, בדיקת TUNEL וכתם מערבי לאיתור שינויים פתולוגיים ואפופטוזיס ברשתית לאחר הזרקה תוך-צפקית של N-Methyl-N-Nitrosourea.
ניתן להבחין ברטינופתיה ברוב מחלות העיניים ובסיבוכים המאוחרים של סוכרת. תאי האפיתל הפיגמנט הספציפיים והנזק והניוון של תאי הראייה הם המאפיינים העיקריים של רטינופתיה. תרופות מסורתיות רבות הראו יעילות קלינית משמעותית בטיפול ברטינופתיה. כיצד להשיג רשתית במהירות ובשלמות הוא שלב מפתח במחקר הרפואה המסורתית לטיפול ברטינופתיה. במחקר זה, אנו שואפים לספק הליך סטנדרטי וניתן להפעלה לדגימה של נזק לרשתית של חולדות המושרה על ידי N-methyl-N-nitrosourea (MNU) והערכה מרובת אינדקסים של שינויים פתולוגיים. לחולדות הוזרקו 60 מ"ג/ק"ג MNU תוך צפקי פעם אחת כדי לגרום נזק לרשתית, ודגימות רשתית התקבלו לאחר 7 ימים. בנוסף, ביצענו צביעת המטוקסילין-אאוזין כדי להעריך שינויים פתולוגיים ברשתית. קביעת שיעור האפופטוזיס וחלבון האפופטוזיס על ידי TUNEL וכתם מערבי. פרוטוקולים מתוקננים אלה לדגימת רשתית ולהערכת שינויים פתולוגיים מסייעים בקידום חקר מנגנון הרטינופתיה וגילוי צמחי מרפא מסורתיים חדשים ויעילים.
רטיניטיס פיגמנטוזה (RP) היא מחלת רשתית תורשתית ומסנוורת1. שכיחות RP היא בין 1/3500 ל-1/5000, ומשפיעה על תפקוד הראייה של כ-2.5 מיליון אנשים בעולם. זוהי אחת המחלות הידועות ביותר המובילות ללקות ראייה בבני אדם, ומטילה נטל משמעותי על החברה כולה2. המחלה מאופיינת באובדן הדרגתי של תפקוד תאי האפיתל של פיגמנט הרשתית ואפופטוזיס מתקדם של קולטני האור. בשלב המוקדם, החולים חווים עיוורון לילה, המתבטא בפגמים בשדה הראייה ההיקפי ומוביל בסופו של דבר לאובדן הראייה המרכזית3. לכן, עיכוב אפופטוזיס של קולטני אור ברשתית הוא נקודת הציון למניעה וטיפול ב- RP.
אפופטוזיס של תאי רשתית הוא מאפיין נפוץ של RP אנושי וחיות מודל4. הזרקה תוך-צפקית של 60 מ"ג/ק"ג N-Methyl-N-Nitrosourea (MNU) בחולדות למשך 7 ימים עלולה לגרום לאפופטוזיס ולאובדן תאי קולטני אור ברשתית, וזהו מודל בעלי חיים נפוץ של RP 5,6. ניתוח השינויים במבנה הפתולוגי, אפופטוזיס תאים ספציפיים וביטוי חלבון הקשור לאפופטוזיס של רקמת הרשתית בחיות מודל יכול לספק נתונים ניסיוניים יעילים ותמיכה תיאורטית בחקר הפתוגנזה של RP אנושי ותרופות סקר 7,8. לכן, איכות דגימות הרשתית קובעת את מהימנות הנתונים הניסיוניים. עם זאת, בשל הייחודיות של רקמת העין, ישנם מעט מאוד דיווחים כיצד להשיג את רשתית החולדה9.
מאמר זה מספק הליך פשוט, מהיר, סטנדרטי וניתן להפעלה לדגימת רשתית בחולדות כדי להתגבר על החסרונות לעיל. צביעת המטוקסילין-אאוזין (HE), צביעת דאוקסיורידין טריפוספט-דיגוקסיגנין (TUNEL) בתיווך דאוקסי-נוקלאוטידיל טרנספראז (TUNEL), וכתם מערבי משמשים לניתוח השינויים הפתולוגיים בנזק לרקמת הרשתית ואפופטוזיס בחולדות. כל השיטות נגזרות מהניסיון של קבוצת המחקר שלנו עם התהליכים המבצעיים הספציפיים.
כל הפרוטוקולים וההליכים הכירורגיים אושרו על ידי ועדת האתיקה של האוניברסיטה הרפואית נינגשיה (מספר אתיקה: NO. 2020-Q066). חולדות זכרות SPF Sprauge-Dawley (SD), בגילאי 7-8 שבועות ובמשקל 200-220 גרם, נרכשו מהאוניברסיטה הרפואית נינגשיה עם מספר רישיון בעל חיים SCXK (Ning) 2020-0001. כל החיות גודלו במרכז חיות המעבדה של האוניברסיטה הרפואית נינגשיה. הטמפרטורה והלחות היו מתאימות, מחזור האור יום-לילה נשמר, והמזון והמים היו בחינם ומספיקים.
1. הכנה טרום ניתוחית
2. דגימת רשתית לזיהוי גורם חלבון
3. דגימת רשתית לבדיקה פתולוגית וצביעה ספציפית של תאים
4. HE מכתים של רשתית חולדה
5. קביעת קצב האפופטוזיס של תאי קולטני אור ברשתית בשיטת TUNEL
6. ניתוח כתמים מערביים 10
7. ניתוח סטטיסטי
לאחר צביעת HE, לכל שכבות הרשתית של החולדות בקבוצת הביקורת היה מבנה רקמה ברור, סידור תאים מסודר וצביעה אחידה, בעוד שמבנה הרשתית של חולדות בקבוצת המודל נפגע משמעותית, שכבת הרשתית החיצונית הייתה דקה יותר, השכבה הגרעינית החיצונית השתלבה כמעט לחלוטין עם שכבת הליבה הפנימית, סידור התאים בשכבה היה מאוד לא מסודר. מספר שכבות התאים הצטמצם משמעותית, ועובי שכבת התא הרגישה לאור ושכבת הגרעין החיצונית היה דק משמעותית. עובי שכבת הרשתית החיצונית בקבוצת הביקורת ובקבוצת המודל היה 48% ו-23%, בהתאמה (p < 0.01; איור 2).
שיטת TUNEL הראתה שלא זוהו תאים אפופטוטיים בקבוצת הביקורת, אולם היו כמה תאים אפופטוטיים בשכבה הגרעינית החיצונית של חולדות בקבוצת המודל (p < 0.01), והיחס החיובי ל-TUNEL היה 9.6% (איור 3).
משפחת החלבונים קספאז היא אחת המשפחות העיקריות המבצעות אפופטוזיס. ביניהם, קספאז 3 שסוע, קספאז 7 שסוע וקספאז 9 שסוע הם אינדיקטורים קלאסיים המשמשים להערכת אפופטוזיס תאים7. תוצאות הכתם המערבי הראו כי בהשוואה לקבוצת הביקורת, הביטוי של קספאז 3 שסוע, קספאז 7 שסוע וקספאז 9 שסוע ברשתית של קבוצת המודל היה מוגבר באופן משמעותי (p<0.01; איור 4). זה הצביע על כך ש-MNU יכול לגרום בבירור לאפופטוזיס של תאים ברשתית.
איור 1: זרימת העבודה הניסיונית. לאחר הזרקה תוך-צפקית של MNU למשך 7 ימים (7 ד'), הושגה רשתית של חולדות מורדמות לצביעה HE ו-TUNEL. קיצורים: MNU = N-methyl-N-nitrosourea; HE = המטוקסילין-אאוזין; TUNEL = תיוג קצה ניק-קצה של דאוקסינוקלאוטידיל טרנספראז. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: תמונות צביעה היסטופתולוגיות מייצגות של HE ביום 7 לאחר הזרקת MNU. (A) צביעת HE ב-7 ימים (7d) לאחר מתן MNU. (ב) יחס רשתית חיצונית. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n=6). ניתוחים סטטיסטיים של ערכים שנצפו בוצעו באמצעות ניתוח חד כיווני של שונות. ** P < 0.01 לעומת שליטה. קיצורים: GCL = שכבת תאי גנגליון; IPL = שכבת פרספקס פנימית; INL = שכבת הליבה; OPL = שכבת פרספקס חיצונית; ONL = שכבה גרעינית חיצונית; PRL = שכבת קולטני האור; MNU = N-methyl-N-nitrosourea; HE = המטוקסילין-אאוזין. n = 6. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: בדיקת TUNEL מראה אפופטוזיס של קולטני אור המושרה על ידי MNU בחולדות. (A) 7 ימים (7d) לאחר הזרקת MNU, תאים חיוביים ל-TUNEL (ירוק) הוצגו ב-ONL בחולדות שטופלו ב-MNU. (B) יחס חיובי ל-TUNEL. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n=6). ניתוחים סטטיסטיים של ערכים שנצפו בוצעו באמצעות ניתוח חד כיווני של שונות. ** P < 0.01 לעומת שליטה. קיצורים: GCL = שכבת תאי גנגליון; IPL = שכבת פרספקס פנימית; INL = שכבת הליבה; OPL = שכבת פרספקס חיצונית; ONL = שכבה גרעינית חיצונית; PRL = שכבת קולטני האור; MNU = N-methyl-N-nitrosourea; TUNEL = תיוג קצה ניק-קצה של דאוקסינוקלאוטידיל טרנספראז. n = 6. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: ביטוי של קספאז 3 שסוע, קספאז 7 שסוע וקספאז 9 שסוע ברשתית חולדה ביום 7 לאחר הזרקת MNU. (A) נתונים מייצגים לביטוי קספאז שסוע. (ב) יחס של קספאז שסוע 3/β-אקטין. (ג) יחס של קספאז שסוע 7/β-אקטין. (ד) יחס של קספאז שסוע 9/β-אקטין. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n=6). ניתוחים סטטיסטיים של ערכים שנצפו בוצעו באמצעות ניתוח חד כיווני של שונות. ** P < 0.01 לעומת שליטה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
RP היא מחלת רשתית שכיחה במרפאות. ההופעה, החומרה וההתקדמות של RP קשורים לגנים ולמצבים גנטיים ומושפעים מהסביבה 8,11. RP כולל RP משפחתי ו-RP מזדמן, מתוכם RP משפחתי מהווה כ-60% מהמטופלים. באמצעות מעקב אחר ההיסטוריה הגנטית המשפחתית, זוהו עד כה 83 גנים הקשורים ל-RP, בעוד ש-RP מזדמן מהווה כ-40%, מה שאומר שלסוג זה של מטופל אין היסטוריה משפחתית ויש לו דפוס גנטי לא סדיר2. למרות שאפופטוזיס של תאי קולטני אור ברשתית, הגורם לאובדן תפקוד הראייה בחולי RP הוא הכרה כללית, המנגנון הבסיסי של מוות קולטני אור ב-RP נותר לא ברור 12,13,14. בשל הגישה המוגבלת לרקמת רשתית אנושית, המתקבלת בעיקר במהלך כריתת זגוגית, מיצוי רקמת רשתית מחיות מודל הוא עדיין שיטה נפוצה במחקר הבסיסי של RP14,15.
הרשתית היא קרום שקוף הממוקם בשכבה הפנימית של פקעת העין, כאשר חלל הזגוגית בפנים וקרום הכורואיד קרוב כלפי חוץ. הרשתית מתחילה מהקצה המשונן מלפנים ומסתיימת בדיסק האופטי מאחור. זהו החלק הראשוני של היווצרות חזון16. דגימות רשתית של חיות מודל משמשות בעיקר לניתוח PCR ברשתית, זיהוי כתמים מערביים, תצפית על מבנה רקמות פתולוגי, צביעה אימונוהיסטוכימית, בדיקת אימונופלואורסצנטיות, הערכת צפיפות מיקרו-וסקולרית, בידוד תאים ותרבית וכו'.17,18. הדרישות של דגימת רשתית עבור מדדי בדיקה שונים שונות. דגימת רשתית לזיהוי גורמי חלבון בחיות מודל ודגימת רשתית לחלקים משובצים בפרפין הן טכניקות תפעוליות נפוצות לסינון תרופות ל-RP8. עם זאת, בשל המבנה העדין והמורכב מאוד של גלגל העין של חיית המודל, תהליך הסרת הרקמות המפריעות בעין והשגת דגימות רשתית הוא מסובך. במהלך תהליך הדגימה, ייתכנו אובדן רקמת רשתית, זיהום, פירוק חלבונים והיפרדות רשתית. לגורמים אלה תהיה השפעה על איכות וכמות מיצוי חלבון הרשתית, כמו גם על השפעת צביעת החתך ותוצאות הזיהוי של אינדיקטורים ניסיוניים. לכן יש צורך בהליך דגימת רשתית מתאים.
זה קריטי לפשט את המורכבות ולתפוס את החוליה העיקרית של הקטיף על מנת לשפר את הטכניקה של קצירת הרשתית בחיות מודל. חשיפה מהירה של הרשתית והסרה מלאה של הרשתית ככל האפשר הם שלבי המפתח של דגימת הרשתית לזיהוי גורם חלבון בחולדות מודל. במחקר זה, גלגלי העיניים חולצו ישירות לאחר ההרדמה כדי לחסוך את זמן הדגימה. טריק לחשיפת הרשתית הוא להפוך את גביעונית העין על צינור של 1.5 מ"ל, שהיה חסכוני ומעשי ויכול היה לקלף לחלוטין את הרשתית מדופן הסקלרל. הליך פעולה זה הוא פשוט, מהיר, חוסך עלויות ותורם לתרגול תפעול כוח האדם הניסיוני, כך שניתן להשלים אותו תוך 5 דקות. בתהליך של דגימת רשתית לבדיקה פתולוגית וצביעה ספציפית של תאים, שמירה על טריות ושלמות מבנית של הרשתית היא צעד מפתח להשגת צביעה איכותית. זלוף עם פורמלדהיד מהפרוזדור השמאלי ולאחר מכן השגת הרשתית היא אחת השיטות שחוקרים משתמשים בהן לעתים קרובות, אך היא גוזלת זמן, ופורמלדהיד מריח רע ומביא אי נוחות למפעיל19. במחקר זה, הרקמה סביב גלגל העין מופרדת לטבעת לאחר ההרדמה כדי לשמור על שלמותה. לאחר חיתוך ושמירה על עצב הראייה, הפרד את הרקמה סביבו בקוטב האחורי של גלגל העין והסר את גלגל העין. חלקים שונים של גלגל העין אותרו במדויק עם עצב הראייה. לבסוף, בתמיכת תוכן העין, בוצע החתך, חתכו את הקרנית בטבעת, קילפו את העדשה והזגוגית, והתקבלה העין המחברת את עצב הראייה (הרשתית ממוקמת על דופן הסקלר בתוך העין). בתהליך זה, הפעולה צריכה להיות עדינה כדי לשמור על שלמות הרשתית. הליך הניתוח לא רק משפר מאוד את מהירות איסוף החומרים, אלא הוא גם יכול לשמור על המבנה והצורה הרגילים של גלגל העין וניתן למקם אותו במדויק בחלקים השונים של גלגל העין לאחר הוצאת גלגל העין. לאחר פעולה מיומנת ניתן להשלים את הפעולה תוך 8 דקות. על ידי שימוש בשיטות דגימת הרשתית לעיל, קבוצת המחקר שלנו השיגה תוצאות אידיאליות יחסית לזיהוי גורם חלבון, תוצאות צביעת HE ותוצאות צביעת TUNEL.
למרות שלשיטת דגימת הרשתית הנוכחית יש כמה יתרונות, עדיין יש לשפר אותה. בתהליך של דגימת רשתית לזיהוי גורם חלבון, לאחר חשיפת הרשתית, קיים גם סיכון לדיסקציה או אובדן רשתית לא שלם בעת נטילת הרשתית על ידי כיפוף פינצטה בשל נקודת התמיכה המוגבלת של כיפוף פינצטה. לכן, יש צורך לשפר את הכלים לדיסקציה של הרשתית. לעומת זאת, בתהליך שאיבת רשתית לבדיקה פתולוגית וצביעת תאים ספציפיים, לאחר בידוד גלגל העין, בתהליך הפשטת העדשה והזגוגית, דופן גלגל העין תקרוס עקב אובדן תמיכה מהעין, מה שקל לגרום להפשטת רשתית. לפיכך, הפעולה צריכה להיות מהירה, עדינה ובעלת חוזק מתאים, והמפעיל צריך להתאמן לעתים קרובות. לכן, עדיין יש לשפר את הליכי דגימת הרשתית שלנו על מנת לקדם את המחקר על ההשפעה המגנה והמנגנון של הרפואה המסורתית נגד RP במידה רבה יותר.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט המחקר המדעי של המחלקה להשכלה גבוהה של נינגשיה (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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved