Method Article
Этот протокол описывает процедуру забора образцов сетчатки крыс с использованием окрашивания гематоксилин-эозином, анализа TUNEL и вестерн-блоттинга для обнаружения патологических изменений и апоптоза в сетчатке после внутрибрюшинного введения N-метил-N-нитрозурии.
Ретинопатия может наблюдаться при большинстве глазных заболеваний и поздних осложнениях сахарного диабета. Специфические клетки пигментного эпителия, а также повреждение и дегенерация зрительных клеток являются основными признаками ретинопатии. Многие традиционные лекарственные средства показали значительную клиническую эффективность в лечении ретинопатии. Как быстро и полностью получить сетчатку глаза является ключевым этапом в исследованиях традиционной медицины для лечения ретинопатии. В этом исследовании мы стремимся предоставить стандартизированную и осуществимую процедуру отбора проб N-метил-N-нитрозомочевины (MNU), вызванного повреждением сетчатки крысы, и многоиндексной оценкой патологических изменений. Крысам вводили внутрибрюшинно 60 мг/кг MNU однократно, чтобы вызвать повреждение сетчатки, а образцы сетчатки были получены через 7 дней. Кроме того, мы проводили окрашивание гематоксилин-эозином для оценки патологических изменений сетчатки. Определение скорости апоптоза и белка апоптоза с помощью TUNEL и вестерн-блоттинга. Эти стандартизированные протоколы забора образцов сетчатки и оценки патологических изменений полезны для содействия изучению механизма ретинопатии и открытию новых и эффективных традиционных трав.
Пигментный ретинит (РП) является наследственным заболеванием сетчатки, приводящим к слепоте1. Частота возникновения РП составляет от 1/3500 до 1/5000, влияя на зрительную функцию около 2,5 миллионов человек в мире. Это одно из наиболее известных заболеваний, приводящее к ухудшению зрения у людей, налагающее значительное бремя на все общество2. Заболевание характеризуется постепенной потерей функции пигментных эпителиальных клеток сетчатки и прогрессирующим апоптозом фоторецепторов. На ранних стадиях у пациентов возникает куриная слепота, которая проявляется в виде дефектов периферического поля зрения и в конечном итоге приводит к потерецентрального зрения3. Таким образом, ингибирование апоптоза фоторецепторов сетчатки является ключевым направлением профилактики и лечения РП.
Апоптоз клеток сетчатки является общим признаком РП человека и модельных животных4. Внутрибрюшинное введение N-метил-N-нитрозомочевины (MNU) в дозу 60 мг/кг крысам в течение 7 дней может вызвать апоптоз и потерю фоторецепторных клеток сетчатки, и это широко используемая животная модель RP 5,6. Анализ изменений патологической структуры, специфического клеточного апоптоза и связанной с апоптозом экспрессии белка ткани сетчатки у модельных животных может обеспечить эффективные экспериментальные данные и теоретическую поддержку в изучении патогенеза РП человека и скрининговых препаратах 7,8. Таким образом, качество образцов сетчатки определяет достоверность экспериментальных данных. Однако, из-за особенностей глазной ткани, существует очень мало сообщений о том, как получить сетчатку глаза крысы9.
В этой статье представлена простая, быстрая, стандартизированная и работоспособная процедура забора образцов сетчатки у крыс для преодоления вышеуказанных недостатков. Для анализа патологических изменений в повреждении тканей сетчатки и апоптозе у крыс используются окрашивание гематоксилин-эозином (HE), опосредованное терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазой дезоксиуридинтрифосфат-дигоксигенин ник-энд (TUNEL) и вестерн-блоттинг. Все методы основаны на опыте нашей исследовательской группы в конкретных операционных процессах.
Все протоколы и хирургические процедуры были одобрены Комитетом по этике Медицинского университета Нинся (номер этики: No 2020-Q066). Самцы крыс SPF Sprauge-Dawley (SD) в возрасте 7-8 недель и весом 200-220 г были приобретены в Медицинском университете Нинся с номером лицензии на животное SCXK (Ning) 2020-0001. Все животные были выращены в Центре лабораторных животных Медицинского университета Нинся. Температура и влажность были подходящими, световой цикл дня и ночи сохранялся, а пища и вода были бесплатными и достаточными.
1. Предоперационная подготовка
2. Забор проб сетчатки для определения белкового фактора
3. Забор сетчатки для патологоанатомического исследования и специфического окрашивания клеток
4. HE-окрашивание сетчатки глаза крысы
5. Определение скорости апоптоза фоторецепторных клеток сетчатки методом TUNEL
6. Вестерн-блоттинг 10
7. Статистический анализ
После окрашивания HE все слои сетчатки крыс контрольной группы имели четкую тканевую структуру, упорядоченное расположение клеток и равномерное окрашивание, при этом структура сетчатки крыс модельной группы была значительно повреждена, наружный слой сетчатки оказался тоньше, наружный ядерный слой был практически полностью интегрирован с внутренним стержневым слоем, расположение клеток в слое было крайне нарушено, Количество клеточных слоев было значительно уменьшено, а толщина фоточувствительного клеточного слоя и внешнего ядерного слоя стала значительно тоньше. Толщина наружного слоя сетчатки в контрольной и модельной группах составила 48% и 23% соответственно (p < 0,01; Рисунок 2).
Метод TUNEL показал, что в контрольной группе апоптотические клетки не были обнаружены, но в модельной группе было некоторое количество апоптотических клеток во внешнем ядерном слое крыс (p < 0,01), а положительное отношение TUNEL составило 9,6% (рис. 3).
Семейство белков каспаз является одним из основных семейств, осуществляющих апоптоз. Среди них расщепленная каспаза 3, расщепленная каспаза 7 и расщепленная каспаза 9 являются классическими индикаторами, используемыми для оценки клеточного апоптоза7. Результаты вестерн-блоттинга показали, что по сравнению с контрольной группой экспрессия расщепленной каспазы 3, расщепленной каспазы 7 и расщепленной каспазы 9 в сетчатке модельной группы была достоверно увеличена (p<0,01; Рисунок 4). Это указывает на то, что MNU может явно вызывать апоптоз клеток сетчатки.
Рисунок 1: Экспериментальный рабочий процесс. После внутрибрюшинного введения MNU в течение 7 дней (7d) была получена сетчатка сетчатки крыс, находящихся под наркозом, для окрашивания HE и TUNEL. Сокращения: MNU = N-метил-N-нитрозомочевина; HE = гематоксилин-эозин; TUNEL = терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза, опосредованная дезоксиуридинтрифосфат-дигоксигенином. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Репрезентативные гистопатологические изображения окрашивания ПЭ на 7-й день после введения МНУ. (А) Окрашивание ПЭ через 7 дней (7d) после введения МНУ. (В) Соотношение наружной сетчатки. Данные представлены в виде среднего ± SD (n=6). Статистический анализ наблюдаемых значений был выполнен с использованием одностороннего дисперсионного анализа. ** p < 0,01 против контроля. Сокращения: GCL = слой ганглиозных клеток; IPL = внутренний плексиформный слой; INL = слой ядра; OPL = наружный плексиформный слой; ONL = внешний ядерный слой; PRL = фоторецепторный слой; MNU = N-метил-N-нитрозомочевина; HE = гематоксилин-эозин. n = 6. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Анализ TUNEL показывает апоптоз фоторецепторов, индуцированный MNU у крыс. (A) Через 7 дней (7d) после введения MNU TUNEL-положительные клетки (зеленого цвета) были представлены в ONL у крыс, получавших MNU. (B) Положительное отношение TUNEL. Данные представлены в виде среднего ± SD (n=6). Статистический анализ наблюдаемых значений был выполнен с использованием одностороннего дисперсионного анализа. ** p < 0,01 против контроля. Сокращения: GCL = слой ганглиозных клеток; IPL = внутренний плексиформный слой; INL = слой ядра; OPL = наружный плексиформный слой; ONL = внешний ядерный слой; PRL = фоторецепторный слой; MNU = N-метил-N-нитрозомочевина; TUNEL = терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза, опосредованная дезоксиуридинтрифосфат-дигоксигенином. n = 6. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 4: Экспрессия расщепленной каспазы 3, расщепленной каспазы 7 и расщепленной каспазы 9 в сетчатке крыс на 7-й день после введения MNU. (A) Репрезентативные данные по экспрессии расщепленной каспазы. (В) Соотношение расщепленных каспаз 3/β-актина. (В) Соотношение расщепленных каспаз 7/β-актин. (D) Соотношение расщепленных каспаз 9/β-актина. Данные представлены в виде среднего ± SD (n=6). Статистический анализ наблюдаемых значений был выполнен с использованием одностороннего дисперсионного анализа. ** p < 0,01 против контроля. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
РП является распространенным заболеванием сетчатки в клиниках. Начало, тяжесть и прогрессирование РП связаны с генами и генетическими модусами и зависят от окружающей среды 8,11. РП включает семейный РП и эпизодический РП, из которых семейный РП составляет около 60% пациентов. Путем отслеживания семейной генетической истории на сегодняшний день было идентифицировано 83 гена, связанных с РП, в то время как случайный РП составляет около 40%, что означает, что у этого типа пациентов отсутствует семейный анамнез и имеет нерегулярныйгенетический паттерн. Несмотря на то, что апоптоз фоторецепторных клеток сетчатки, вызывающий потерю зрительной функции у пациентов с РП, является общепризнанным, основной механизм гибели фоторецепторов при РП остается неясным 12,13,14. В связи с ограниченным доступом к ткани сетчатки человека, которая в основном получается при витрэктомии, экстракция ткани сетчатки от модельных животных до сих пор является распространенным методом в фундаментальных исследованиях РП14,15.
Сетчатка представляет собой прозрачную мембрану, расположенную во внутреннем слое глазной луковицы, со стекловидным телом внутри и сосудистой оболочкой, расположенной близко к внешней стороне. Сетчатка начинается от зубчатого края спереди и заканчивается у диска зрительного нерва сзади. Это начальная часть формирования видения16. Образцы сетчатки модельных животных в основном используются для ПЦР-анализа сетчатки, выявления вестерн-блоттинга, наблюдения патологической структуры тканей, иммуногистохимического окрашивания, иммунофлуоресцентного исследования, оценки плотности микрососудов, выделения и культивирования клеток и т.д.17,18. Требования к забору проб сетчатки для разных тестовых индексов различны. Отбор проб сетчатки для определения белкового фактора у модельных животных и отбор проб сетчатки для срезов с парафином являются распространенными операционными методами скрининга препаратов на RP8. Однако из-за очень тонкого и сложного строения глазного яблока модельного животного процесс удаления мешающих тканей в глазу и получения образцов сетчатки осложняется. В процессе забора проб может наблюдаться потеря ткани сетчатки, загрязнение, деградация белка и отслойка сетчатки. Эти факторы будут оказывать влияние на качество и количество экстракции белка сетчатки, а также на эффект окрашивания срезов и результаты определения экспериментальных показателей. Поэтому необходима соответствующая процедура забора образцов сетчатки.
Крайне важно упростить сложное и уловить ключевое звено сбора для того, чтобы усовершенствовать технику сбора сетчатки у модельных животных. Быстрое воздействие на сетчатку и полное удаление сетчатки, насколько это возможно, являются ключевыми этапами отбора проб сетчатки для определения белкового фактора у модельных крыс. В этом исследовании глазные яблоки извлекались непосредственно после анестезии, чтобы сэкономить время забора проб. Хитрость для обнажения сетчатки заключается в том, чтобы повернуть наглазник над трубкой объемом 1,5 мл, что было экономически выгодно и практично и могло полностью отслаить сетчатку от склеральной стенки. Эта процедура проста, быстра, экономична и способствует практике работы экспериментального персонала, поэтому ее можно завершить за 5 минут. В процессе забора образцов сетчатки для патологического исследования и специфического окрашивания клеток сохранение свежести и структурной целостности сетчатки является ключевым этапом для получения высококачественного окрашивания. Перфузия формальдегидом из левого предсердия с последующим получением сетчатки глаза – один из методов, который часто используют исследователи, но он трудоемкий, а формальдегид плохо пахнет и доставляет дискомфорт оператору. В этом исследовании ткань вокруг глазного яблока разделяется на кольцо после анестезии для поддержания его целостности. После того, как зрительный нерв был перерезан и сохранен, отделите ткани вокруг него на заднем полюсе глазного яблока и удалите глазное яблоко. Различные отделы глазного яблока были точно расположены вместе со зрительным нервом. Наконец, с опорой на содержимое глаза был сделан разрез, роговица была отрезана кольцом, хрусталик и стекловидное тело были отслалены, а также получена наглазница, соединяющая зрительный нерв (сетчатка расположена на склеральной стенке внутри наглазника). В этом процессе операция должна быть щадящей, чтобы сохранить целостность сетчатки. Процедура операции не только значительно улучшает скорость сбора материалов, но также может поддерживать полную нормальную структуру и форму глазного яблока и может быть точно локализована в различных частях глазного яблока после извлечения глазного яблока. После умелой операции операция может быть завершена за 8 минут. Используя вышеуказанные методы забора образцов сетчатки, наша исследовательская группа получила относительно идеальные результаты детекции белкового фактора, результаты окрашивания HE и результаты окрашивания TUNEL.
Несмотря на то, что существующий метод забора образцов сетчатки имеет некоторые преимущества, он все еще нуждается в совершенствовании. В процессе забора проб сетчатки для определения белкового фактора, после обнажения сетчатки, также существует риск неполного рассечения сетчатки или потери при взятии сетчатки путем сгибания пинцета из-за ограниченной точки опоры изгибающегося пинцета. Поэтому необходимо совершенствовать инструменты для диссекции сетчатки. С другой стороны, в процессе экстракции сетчатки для патологического исследования и специфического окрашивания клеток, после изоляции глазного яблока, в процессе стриппинга хрусталика и стекловидного тела, стенка глазного яблока разрушается из-за потери поддержки со стороны глаза, что легко вызвать стриппинг сетчатки. Таким образом, операция должна быть быстрой, щадящей и соответствующей силы, а оператор должен часто практиковаться. Таким образом, наши процедуры забора образцов сетчатки все еще нуждаются в совершенствовании, чтобы в большей степени способствовать исследованиям защитного эффекта и механизма традиционной медицины против РП.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Научно-исследовательским проектом Департамента высшего образования города Нинся (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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены