Method Article
Bu protokol, sıçan retinal örneklemesi ve N-Metil-N-Nitrosourea'nın intraperitoneal enjeksiyonundan sonra retinadaki patolojik değişiklikleri ve apoptozu tespit etmek için hematoksilen-eozin boyama, TUNEL testi ve Western blot kullanımı için bir prosedürü tanımlar.
Retinopati, çoğu oküler hastalıkta ve diabetes mellitusun geç komplikasyonlarında görülebilir. Spesifik pigment epitel hücreleri ve optik hücrelerin hasar görmesi ve dejenerasyonu retinopatinin temel özellikleridir. Birçok geleneksel ilaç, retinopatinin tedavisinde önemli klinik etkinlik göstermiştir. Bir retinanın hızlı ve eksiksiz bir şekilde nasıl elde edileceği, retinopati tedavisi için geleneksel tıp araştırmalarında önemli bir adımdır. Bu çalışmada, N-metil-N-nitrosourea (MNU) ile indüklenen sıçanların retina hasarının örneklenmesi ve patolojik değişikliklerin çok indeksli değerlendirilmesi için standart ve uygulanabilir bir prosedür sağlamayı amaçladık. Sıçanlara retina hasarını indüklemek için bir kez intraperitoneal olarak 60 mg / kg MNU enjekte edildi ve retina örnekleri 7 gün sonra elde edildi. Ek olarak, retinal patolojik değişiklikleri değerlendirmek için hematoksilen-eozin boyaması yapıldı. Apoptoz oranı ve apoptoz proteininin TUNEL ve Western blot ile belirlenmesi. Retina örneklemesi ve patolojik değişikliklerin değerlendirilmesi için bu standartlaştırılmış protokoller, retinopati mekanizmasının araştırılmasında ve yeni ve etkili geleneksel bitkilerin keşfinde yardımcı olmaktadır.
Retinitis pigmentosa (RP) kalıtsal ve kör edici bir retina hastalığıdır1. RP'nin görülme sıklığı 1/3500 ile 1/5000 arasındadır ve dünyada yaklaşık 2,5 milyon kişinin görme fonksiyonunu etkilemektedir. İnsanda görme bozukluğuna yol açan, tüm topluma önemli bir yük getiren en yaygın hastalıklardan biridir2. Hastalık, retina pigment epitel hücre fonksiyonunun kademeli kaybı ve fotoreseptörlerin ilerleyici apoptozu ile karakterizedir. Erken evrede, hastalar periferik görme alanı kusurları olarak ortaya çıkan ve sonunda merkezi görme kaybına yol açan gece körlüğü yaşarlar3. Bu nedenle, retinal fotoreseptör apoptozunun inhibisyonu, RP'nin önlenmesi ve tedavisi için önemli bir noktadır.
Retinal hücreli apoptoz, insan RP ve model hayvanların ortak bir özelliğidir4. Sıçanlarda 7 gün boyunca 60 mg / kg N-Metil-N-Nitrosourea (MNU) intraperitoneal enjeksiyonu, apoptozu ve retinal fotoreseptör hücrelerinin kaybını indükleyebilir ve RP 5,6'nın yaygın olarak kullanılan bir hayvan modelidir. Model hayvanlarda retina dokusunun patolojik yapısı, spesifik hücre apoptozu ve apoptozla ilişkili protein ekspresyonundaki değişikliklerin analiz edilmesi, insan RP ve tarama ilaçlarının patogenezinin incelenmesinde etkili deneysel veriler ve teorik destek sağlayabilir 7,8. Bu nedenle, retina örneklerinin kalitesi deneysel verilerin güvenilirliğini belirler. Bununla birlikte, oküler dokunun özelliği nedeniyle, sıçan retinasının nasıl elde edileceğine dair çok az rapor vardır9.
Bu makale, yukarıdaki eksikliklerin üstesinden gelmek için sıçanlarda retina örneklemesi için basit, hızlı, standartlaştırılmış ve uygulanabilir bir prosedür sunmaktadır. Sıçanlarda retina dokusu hasarı ve apoptozdaki patolojik değişiklikleri analiz etmek için hematoksilen-eozin boyaması (HE), terminal deoksinükleotidil transferaz aracılı deoksiuridin trifosfat-digoksigenin çentik-uç etiketleme (TUNEL) boyaması ve Western blot kullanılır. Tüm yöntemler, araştırma grubumuzun belirli operasyonel süreçlerle ilgili deneyiminden türetilmiştir.
Tüm protokoller ve cerrahi prosedürler Ningxia Tıp Üniversitesi Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır (Etik numarası: NO. 2020-Q066). 7-8 haftalık ve 200-220 g ağırlığındaki SPF Sprauge-Dawley (SD) erkek sıçanlar, SCXK (Ning) 2020-0001 hayvan lisans numarası ile Ningxia Tıp Üniversitesi'nden satın alındı. Tüm hayvanlar Ningxia Tıp Üniversitesi Laboratuvar Hayvanları Merkezinde yetiştirildi. Sıcaklık ve nem uygundu, gündüz-gece ışık döngüsü korundu ve yiyecek ve su serbest ve yeterliydi.
1. Ameliyat öncesi hazırlık
2. Protein faktörü tespiti için retina örneklemesi
3. Patolojik inceleme ve spesifik hücre boyama için retina örneklemesi
4. Sıçan retinasının HE boyanması
5. Retinal fotoreseptör hücrelerin apoptoz oranının TUNEL yöntemi ile belirlenmesi
6. Batı lekesi analizi 10
7. İstatistiksel analiz
HE boyamadan sonra, kontrol grubundaki sıçanların tüm retina katmanları net doku yapısına, düzenli hücre düzenlemesine ve düzgün boyamaya sahipken, model grubundaki sıçanların retinal yapısı önemli ölçüde hasar gördü, dış retina tabakası daha inceydi, dış nükleer tabaka neredeyse tamamen iç çekirdek tabakası ile bütünleşmişti, tabakadaki hücrelerin düzeni son derece düzensizdi, Hücre katmanlarının sayısı önemli ölçüde azaldı ve ışığa duyarlı hücre katmanının ve dış nükleer katmanın kalınlığı önemli ölçüde daha inceydi. Kontrol grubunda ve model grubunda dış retina tabakasının kalınlığı sırasıyla %48 ve %23 idi (p < 0.01; Şekil 2).
TUNEL yöntemi, kontrol grubunda apoptotik hücre tespit edilmediğini, ancak model grubundaki sıçanların dış nükleer tabakasında bazı apoptotik hücrelerin bulunduğunu gösterdi (p < 0.01) ve TUNEL-pozitif oranı %9.6 idi (Şekil 3).
Kaspaz protein ailesi, apoptozu gerçekleştiren ana ailelerden biridir. Bunlar arasında, bölünmüş kaspaz 3, bölünmüş kaspaz 7 ve bölünmüş kaspaz 9, hücre apoptozu7'yi değerlendirmek için kullanılan klasik göstergelerdir. Western blot sonuçları, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, model grubunun retinasında bölünmüş kaspaz 3, bölünmüş kaspaz 7 ve bölünmüş kaspaz 9 ekspresyonunun anlamlı olarak arttığını gösterdi (p<0.01; Şekil 4). Bu, MNU'nun retinada açıkça hücre apoptozuna neden olabileceğini gösterdi.
Şekil 1: Deneysel iş akışı. 7 gün boyunca (7d) intraperitoneal MNU enjeksiyonundan sonra, anestezi uygulanmış sıçanların retinası HE ve TUNEL boyaması için elde edildi. Kısaltmalar: MNU = N-metil-N-nitrosourea; HE = hematoksilen-eozin; TUNEL = terminal deoksinükleotidil transferaz aracılı deoksiuridin trifosfat-digoksigenin nick-end etiketleme. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: MNU enjeksiyonundan 7. günde temsili histopatolojik HE boyama görüntüleri. (A) MNU uygulamasından 7 gün (7 gün) sonra HE boyama. (B) Dış retina oranı. Veriler ortalama ± SD (n=6) olarak sunuldu. Gözlenen değerlerin istatistiksel analizleri tek yönlü varyans analizi kullanılarak yapılmıştır. ** P < 0.01'e karşı kontrol. Kısaltmalar: GCL = ganglion hücre tabakası; IPL = iç pleksiform tabaka; INL = çekirdek katmanı; OPL = dış pleksiform tabaka; ONL = dış nükleer katman; PRL = fotoreseptör tabakası; MNU = N-metil-N-nitrosourea; HE = hematoksilen-eozin. n = 6 olur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: TUNEL testi, sıçanlarda MNU tarafından indüklenen fotoreseptör apoptozunu göstermektedir. (A) MNU enjeksiyonundan 7 gün (7 gün) sonra, MNU ile tedavi edilen sıçanlarda ONL'de TUNEL pozitif hücreler (yeşil) sunuldu. (B) TUNEL-pozitif oranı. Veriler ortalama ± SD (n=6) olarak sunuldu. Gözlenen değerlerin istatistiksel analizleri tek yönlü varyans analizi kullanılarak yapılmıştır. ** P < 0.01'e karşı kontrol. Kısaltmalar: GCL = ganglion hücre tabakası; IPL = iç pleksiform tabaka; INL = çekirdek katmanı; OPL = dış pleksiform tabaka; ONL = dış nükleer katman; PRL = fotoreseptör tabakası; MNU = N-metil-N-nitrosourea; TUNEL = terminal deoksinükleotidil transferaz aracılı deoksiuridin trifosfat-digoksigenin nick-end etiketleme. n = 6 olur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: MNU enjeksiyonundan sonraki 7. günde sıçan retinalarında parçalanmış kaspaz 3, bölünmüş kaspaz 7 ve bölünmüş kaspaz 9'un ekspresyonu. (A) Bölünmüş kaspaz ekspresyonu için temsili veriler. (B) Bölünmüş kaspaz 3/β-aktin oranı. (C) Bölünmüş kaspaz 7/β-aktin oranı. (D) Bölünmüş kaspaz 9/β-aktin oranı. Veriler ortalama ± SD (n=6) olarak sunuldu. Gözlenen değerlerin istatistiksel analizleri tek yönlü varyans analizi kullanılarak yapılmıştır. ** P < 0.01'e karşı kontrol. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
RP kliniklerde sık görülen bir retina hastalığıdır. RP'nin başlangıcı, şiddeti ve ilerlemesi genler ve genetik modlarla ilgilidir ve çevreden etkilenir 8,11. RP, ailesel RP ve sıklıkla RP'yi içerir ve ailesel RP hastaların yaklaşık %60'ını oluşturur. Aile genetik geçmişinin izlenmesi yoluyla, şimdiye kadar RP ile ilgili 83 gen tanımlanmışken, ara sıra RP yaklaşık %40'ını oluşturur, bu da bu tür bir hastanın aile öyküsü olmadığı ve düzensiz bir genetik paterne sahip olduğu anlamına gelir2. RP hastalarında görme fonksiyon kaybına neden olan retinal fotoreseptör hücrelerinin apoptozu genel bir kabul olmasına rağmen, RP'de fotoreseptör ölümünün altında yatan mekanizma tam olarak bilinmemektedir 12,13,14. Esas olarak vitrektomi sırasında elde edilen insan retina dokusuna sınırlı erişim nedeniyle, model hayvanlardan retina dokusunun çıkarılması, RP14,15'in temel araştırmalarında hala yaygın bir yöntemdir.
Retina, göz ampulünün iç tabakasında yer alan, vitreus boşluğu içeride ve koroid zarı dışa yakın olan şeffaf bir zardır. Retina öndeki tırtıklı kenardan başlar ve arkadaki optik diskte sona erer. Görme oluşumunun ilk kısmıdır16. Model hayvanların retina örnekleri esas olarak retinal PCR analizi, Western blot tespiti, patolojik doku yapısı gözlemi, immünohistokimyasal boyama, immünofloresan incelemesi, mikrovasküler yoğunluk değerlendirmesi, hücre izolasyonu ve kültür vb. için kullanılır.17,18. Farklı test indeksleri için retina örneklemesinin gereksinimleri farklıdır. Model hayvanlarda protein faktörü tespiti için retina örneklemesi ve parafine gömülü bölümler için retina örneklemesi, RP8 için ilaçların taranması için yaygın operasyonel tekniklerdir. Bununla birlikte, model hayvanın göz küresinin çok ince ve karmaşık yapısı nedeniyle, gözdeki enterferans yapan dokuların çıkarılması ve retina örneklerinin elde edilmesi işlemi karmaşıktır. Örnekleme işlemi sırasında retina dokusu kaybı, kontaminasyon, protein bozulması ve retina dekolmanı olabilir. Bu faktörler, retinal protein ekstraksiyonunun kalitesi ve miktarının yanı sıra kesit boyamanın etkisi ve deneysel göstergelerin tespit sonuçları üzerinde bir etkiye sahip olacaktır. Bu nedenle, uygun bir retina örnekleme prosedürüne ihtiyaç vardır.
Model hayvanlarda retina toplama tekniğini geliştirmek için kompleksi basitleştirmek ve hasadın temel bağlantısını kavramak çok önemlidir. Retinanın hızlı bir şekilde açığa çıkarılması ve retinanın mümkün olduğunca tamamen çıkarılması, model sıçanlarda protein faktörü tespiti için retina örneklemesinin temel adımlarıdır. Bu çalışmada, örnekleme süresinden tasarruf etmek için anesteziden hemen sonra göz küreleri çıkarıldı. Retinayı açığa çıkarmanın bir püf noktası, göz kabını 1.5 mL'lik bir tüp üzerinde çevirmektir, bu da uygun maliyetli ve pratiktir ve retinayı skleral duvardan tamamen soyabilir. Bu işlem prosedürü basit, hızlı, maliyet tasarrufu sağlayan ve deneysel personel işlem uygulamasına elverişlidir, bu nedenle 5 dakika içinde tamamlanabilir. Patolojik inceleme ve spesifik hücre boyama için retina örneklemesi sürecinde, retinanın tazeliğini ve yapısal bütünlüğünü korumak, yüksek kaliteli boyama elde etmek için önemli bir adımdır. Sol atriyumdan formaldehit ile perfüzyon ve ardından retinayı elde etmek, araştırmacıların sıklıkla kullandığı yöntemlerden biridir, ancak zaman alıcıdır ve formaldehit kötü kokar ve operatöre rahatsızlık verir19. Bu çalışmada göz küresinin etrafındaki doku, bütünlüğünü korumak için anestezi sonrası bir halka şeklinde ayrılır. Optik sinir kesildikten ve tutulduktan sonra, etrafındaki dokuyu göz küresinin arka kutbunda ayırın ve göz küresini çıkarın. Göz küresinin farklı kısımları optik sinir ile doğru bir şekilde yerleştirildi. Son olarak göz içeriğinin desteği ile kesi yapıldı, kornea bir halka şeklinde kesildi, lens ve vitreus soyuldu ve optik siniri bağlayan göz kapağı elde edildi (retina, göz kabının içindeki skleral duvarda bulunur). Bu süreçte, retinanın bütünlüğünü korumak için operasyon nazik olmalıdır. Operasyon prosedürü sadece malzeme toplama hızını büyük ölçüde artırmakla kalmaz, aynı zamanda göz küresinin tam normal yapısını ve şeklini koruyabilir ve göz küresini çıkardıktan sonra göz küresinin farklı kısımlarına doğru bir şekilde yerleştirilebilir. Ustaca bir operasyondan sonra operasyon 8 dakika içinde tamamlanabilir. Araştırma grubumuz yukarıdaki retinal örnekleme yöntemlerini kullanarak, nispeten ideal protein faktörü tespit sonuçları, HE boyama sonuçları ve TUNEL boyama sonuçları elde etti.
Mevcut retina örnekleme yönteminin bazı avantajları olmasına rağmen, yine de iyileştirilmesi gerekmektedir. Protein faktörü tespiti için retina örneklemesi sürecinde, retina açığa çıkarıldıktan sonra, bükme cımbızının destek noktasının sınırlı olması nedeniyle retina cımbız bükülerek alınırken eksik retina diseksiyonu veya kaybı riski de vardır. Bu nedenle, retina diseksiyonu için aletlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Öte yandan, patolojik inceleme ve spesifik hücre boyama için retina ekstraksiyonu sürecinde, göz küresi izole edildikten sonra, lens ve vitreus sıyırma işlemi sırasında, gözden destek kaybı nedeniyle göz küresi duvarı çökecektir, bu da retina sıyrılmasına neden olmak kolaydır. Bu nedenle, işlemin hızlı, nazik ve uygun güçte olması ve operatörün sık sık pratik yapması gerekir. Bu nedenle, geleneksel tıbbın RP'ye karşı koruyucu etkisi ve mekanizması üzerine yapılan araştırmaları daha fazla teşvik etmek için retina örnekleme prosedürlerimizin hala iyileştirilmesi gerekmektedir.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, Ningxia Yüksek Öğretim Departmanı (NYG2022029) Bilimsel Araştırma Projesi tarafından desteklenmiştir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır