Method Article
Identifying proteins specifically associated with Bruch’s membrane in human eyes is an important step in understanding the biochemical mechanisms behind eye diseases such as age-related macular degeneration. This protocol describes how to enrich this sheet of extracellular matrix for down-stream biochemical analysis.
الضمور البقعي (AMD) المرتبطة بالعمر هو السبب الرئيسي لضعف البصر في العالم المتقدم. المرض يظهر نفسه من خلال تدمير مركز الشبكية، وتسمى البقعة، مما أدى إلى فقدان الرؤية المركزية. يتميز AMD في وقت مبكر من وجود آفات صفراء صغيرة تسمى براريق شفافة لينة يمكن أن تقدم على أواخر AMD مثل ضمور الجغرافي (تجف AMD) أو neovascularisation (AMD الرطب). على الرغم من التغيرات السريرية وصفا جيدا، وفهم التأثيرات الجينية على منح خطر AMD هي الحصول على أي وقت مضى أكثر تفصيلا، منطقة واحدة تفتقر تقدما كبيرا هو فهم العواقب البيوكيميائية من المخاطر الجينية. ويرجع هذا جزئيا إلى صعوبات في فهم الكيمياء الحيوية للغشاء بروك، مصفوفة خارج الخلية رقيقة جدا أن تعمل كمصفاة البيولوجي من المواد في إمدادات الدم وسقالة الذي الشبكية الصبغية الطلائية (RPE) أحادي الطبقة خلية يقيم هذا. براريق شفافة ومكتب إدارة السجلات داخل غشاء بروك وجودهم يعطل تدفق المغذيات إلى الخلايا RPE. فقط من خلال التحقيق في تكوين البروتين من الغشاء بروك، بل وكيف تتفاعل البروتينات الأخرى مع ذلك، يمكن أن يأمل الباحثون لكشف الآليات البيوكيميائية التي تعزز تشكيل براريق شفافة، وتطوير AMD وفقدان الرؤية لاحقة. تفاصيل هذه الورقة منهجيات لتخصيب إما الغشاء كله بروك، أو فقط من منطقة البقعة، بحيث يمكن استخدامها لتحليل الكيمياء الحيوية المصب، وإعطاء أمثلة عن كيف أن هذا بدأ يتغير بالفعل فهم الكيمياء الحيوية غشاء بروك.
استخدام ما بعد الوفاة أنسجة العين البشرية في مجال البحث في طب العيون هو مصدرا قيما لفهم المرض والتسبب في العين. جعلت تحليل العينين المانحة الإنسان مساهمات هامة لالمميزين الآليات التي تقوم عليها، الضمور البقعي المرتبط بالعمر (AMD)، والذي هو السبب الرئيسي للعمى في العالم الغربي 1. على الصعيد العالمي، وحسابات AMD لحوالي 8.7٪ من مجموع العمى ومع شيخوخة السكان على نحو متزايد، ومن المتوقع أن تؤثر على 196 مليون شخص بحلول النتائج 2020 2. AMD في فقدان الرؤية المركزية، ولها تأثير عميق على الاستقلال المريض ونوعية الحياة 3. يتميز AMD في وقت مبكر من تشكيل براريق شفافة ويمكن ان يتطور الى ضمور الجغرافي (يشار إليها أحيانا باسم "الجاف" AMD)، أو اتساع الأوعية الدموية المشيمية (كما يشار إلى حديث التوعي أو "الرطب" AMD). بينما لمكافحة VEGF الحقن يمكن أن تستقر أو تحسين الرؤية في التوعية المستحدثة AMD هو أناليست علاجية، وفي الوقت الحاضر، لا يوجد علاج لضمور الجغرافي.
بينما ثبت بعض المتغيرات الجينية لتعديل خطر AMD 4-8، لا يعرف الكثير عن كيفية تأثير هذه المتغيرات على البقعة على مستوى الكيمياء الحيوية. موقع مهم في AMD المرضية هو غشاء بروك. وقد وفرت شكل براريق شفافة داخل هذا الهيكل والدراسات المختلفة دليل على تفعيل مكمل في وحول غشاء بروك في AMD 9. غشاء بروك هو ورقة من المصفوفة خارج الخلية الذي يفصل بين الشبكية الصبغية الطلائية (RPE) الخلايا من المشيمية، وحوالي 4 ميكرون سميكة. يندمج غشاء بروك في المشيماء الشعيرية، وطبقة من المشيمية التي تحتوي على الشعيرات الدموية منوفذة والخارجية لهذا هي طبقات تحتوي على الأوعية الدموية الكبيرة 10 (الشكل 1A).
غشاء بروك هو ورقة pentilaminar من خارجمصفوفة الخلوية (ECM)، وهذه المنهجية تفاصيل كيفية عزل غشاء بروك، جنبا إلى جنب مع ECM من المشيماء الشعيرية الأساسية (المشار إليه التخصيب غشاء بروك)، وهو decellularized إلى حد كبير وخالية من خلايا الدم الحمراء. ثم تم استخدام غشاء المخصب بروك لغرب النشاف والأنسجة التجارب. وعلاوة على ذلك، وصفت منهجية لتخصيب غشاء بروك فقط من منطقة البقعة من العين، والتي سوف تكون ذات أهمية خاصة لتلك التي تحقق في الجوانب الحيوية من AMD.
تم الحصول على أنسجة العين البشرية افقت لأغراض البحث من رويال بنك العيون مانشستر مستشفى العين بعد إزالة القرنية للزرع. كان استخدام الأنسجة البشرية لأغراض البحث وفقا للقانون الأنسجة البشرية (2004) المبادئ التوجيهية، وبموافقة لجنة أخلاقيات البحوث الجامعية (المرجع 11305).
1. إثراء غشاء بروك الجامع ل
2. ذوبان للغشاء والغربية وصمة عار تحليل الجامع المخصب بروك
3. إثراء غشاء البقعي بروك
بروتوكول المذكورة أعلاه لتنتج إثراء النتائج غشاء بروك في عزلة غشاء بروك، وECM من المشيماء الشعيرية ويزيل معظم الخلايا / الحطام الخلوي بما في ذلك جميع RPE (الشكل 2). غسل غشاء بروك المخصب في الماء هو خطوة رئيسية في أي الناشر الخلايا المشيمية المتبقية. الضغوط التي تمارس خلال تخريد المشيمية يبدو أن ضغط بعض من عدد قليل من نوى الخلايا المتبقية في المنطقة التي تعرف بأنها غشاء بروك (الشكل 2B).
وsolubilisation غشاء المخصب بروك يسمح للتحليل المصب من محتواه من البروتين. فصل العصابات البروتين من solubilised التخصيب غشاء بروك باستخدام 4-12٪ هلام التدرج SDS-PAGE، في حين ليست مفيدة في حد ذاتها لتحديد محتوى البروتين، لا تبرهن على قدرة هذه التقنية للحد من تلوث بروتينات الدم التي عالبريد غير ملزمة على وجه التحديد (الشكل 3B). في هذا الصدد، واحدة الغائب ملحوظ من تشغيل جل البروتين هي الفرقة كبيرة من ألبومين المصل البشري (~ 66 كيلو دالتون) التي قد تجعل ذلك اللاحقة الغربية النشاف من الصعب تفسير: التحليل النسيجي للغشاء المخصب بروك هو مبين في الشكل 2 أيضا الدعم هذه. في الواقع، كجزء من العمل الموصوفة سابقا 11، solubilised جرى التحقيق غشاء بروك من مجموعة من الجهات المانحة الفردية لعدد من البروتينات باستخدام أجسام مضادة محددة عن طريق ويسترن النشاف (الشكل 3C). في حالة المعروضة هنا، والأجسام المضادة (وهو ما يسمى OX23) 12 موجه ضد 155 كيلو دالتون منظم الحصانة الفطرية، ودعا عامل مكمل H (FH)، واستخدمت وأثبتت وجود انخفاض الفرقة الوزن الجزيئي في عينات غشاء بروك من ثلاثة منفصلة الجهات المانحة (الشكل 3C). هذا تحولت فيما بعد إلى أن تكون عاملا مثل H البروتين 1 (FHL-1)، وهو بروتين 49 كيلو دالتون المتعلقة FH والناشئة عن الاختلاف لصق من نفس الجين 13. FHL-1 يبدو أن الرئيس الحالي المنظم مكملا في غشاء بروك 11.
الشكل 1. تشريح العين البشرية وإثراء غشاء بروك. (A) غشاء بروك هو حاجز المصفوفة خارج الخلية. تحتوي المشيمية طبقة من الشعيرات الدموية منوفذة أن دمج باستمرار في غشاء بروك (تسمى المشيماء الشعيرية) وهذه تفصل بقية المشيمية (التي تحتوي على الأوعية الدموية الكبيرة) من الظهارة الصبغية الشبكية (RPE) أحادي الطبقة الخلية، والتي تدعم من الناحية الفسيولوجية للخلايا مستقبلة للضوء الشبكية العصبي الحسي (NSR). (ب) أربعة شقوق في فنجان العين البشرية وجعل السماح لها ليتم فتحه لخلق جبل مسطح. الويمكن إزالة الجسم الزجاجي باستخدام الملقط. وNSR قد تؤتي ثمارها مع الجسم الزجاجي ولكن يمكن أيضا إزالتها مع ملاقط. يتم استخدام مكشطة خلية لإزالة طبقة الخلايا RPE من غشاء بروك في حين انها لا تزال ترتكز على المشيمية والصلبة. مجمع غشاء / المشيمية بروك يمكن مقشر بعيدا عن الصلبة واستخدام مكشطة خلية جديدة، يمكن إزالة المشيمية الخارجي. A غسل النهائي في الماء عالى النقاء lyses أي مسألة الخلوية المتبقية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. الأنسجة من غشاء بروك والأقسام المشيمية. H & E الملون قبل (A) وبعد (B) كشط بعيدا الهياكل المشيمية الخارجي من غشاء بروك والغسيل في وا عالى النقاءثالثا لتوليد إثراء غشاء بروك. تمثل الحانات نطاق 20 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. Solubilisation من غشاء المخصب بروك لتحليل محتوى البروتين. (A) البروتين يمكن استخراجها من غشاء المخصب بروك التي يحتضنها في 8 M اليوريا لمدة 6 ساعة على RT، قبل أن dialysed ضد برنامج تلفزيوني. لتحليل الغربي، والبروتينات من كامل ديالة غشاء بروك يمكن عزلها باستخدام الخرز البروتين العزلة ومزال من قبل الغليان مع laemmli خفض العازلة تحميل عينة (B) ممثل Coomassie الأزرق الملون هلام SDS-PAGE، والتي تبين على حد سواء أنيق والمخففة solubilised غشاء بروك (BM) باستخدام طريقة د. escribed في (A) (C) لطخة غربية تمثيلية من solubilised غشاء بروك من 3 جهات مانحة فردية (الممرات 1-3). بحثها عن عامل مثل H البروتين 1 (FHL-1) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4. عزل غشاء المخصب بروك من البقعة. منطقة البقعة في شبكية العين هي منطقة 5 ملم التي يمكن تحديدها بسهولة من قبل صفرة النقرة الفوقية، وقربها من القرص البصري المجاور. استخدام النقرة كدليل، وضع 6 ملم خزعة لكمة على العين البشرية التي شنت شقة لاستئصال 6 مم البقعة كتلة الأنسجة. إزالة NSR المغطي وكشط الخلايا RPE من البقعة رفعه. مجمع غشاء / المشيمية بروك المتبقية في وسعها لن تكون مقشر بعيدا عن الصلبة وكشط جيدا لإزالة المشيمية، ليز المتبقية المواد الخلوية من قبل الغطس في الماء عالى النقاء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
نحن هنا وصف إثراء غشاء بروك لمزيد من التحليل السماح التحليلات اللاحقة بما في ذلك النشاف الغربي 11، مطياف الكتلة وخصائص انتشار غشاء بروك الاستفادة تعديل Ussing غرف 11،14. وتشمل الخطوات الحاسمة أ) تجريف شامل وغسل السطح الداخلي للعين لإزالة جميع RPE الخلايا ب) تجريف المتكررة ودقيق للالمشيمية الكامنة دون التسبب في بروك في التفكك وج) غسل في بروخ رفعه في الماء عالى النقاء لضمان تحلل الخلايا المتبقية. وعلاوة على ذلك، إذا غشاء بروك المخصب هو لاستخدامها لتحليل البروتين، واستخراج البروتين عن طريق العلاج اليوريا هو الأكثر فعالية في كسر هذا النسيج مرونة بالمقارنة مع الطرق الأخرى مثل تجانس الميكانيكية. الأنسجة من غشاء المخصب بروك يشير لا يتم إزالة ECM من المشيماء الشعيرية. هذا هو أن تكون السابقينيتم تشكيل pected والطبقة الخارجية من غشاء pentilaminar بروك التي المشيماء الشعيرية البطانية الأغشية الطابق السفلي الخلية. والواقع أنه قد يكون من المفيد أن ECM من المشيماء الشعيرية يبقى كما تحدث تغييرات في هذا في AMD بما في ذلك ترسب تكملة محطة مجمع مجمع / هجوم غشاء (MAC) 15. وتجدر الإشارة إلى أن للتحليل النسيجي مفصل لغشاء بروك، وهيكلها سيتم الحفاظ على أفضل إذا مقطوع في وجود الصلبة، المشيمية، وغشاء بروك. والواقع أن الأنسجة المعروضة في الشكل 2 يهدف فقط للتدليل على درجة تخصيب الناتجة عن تقنية الموضحة في هذه المخطوطة.
إثراء البقعي في بروخ يتطلب تشريح دقيق للفنجان العين، وضمان أن NSR وخصوصا النقرة لا تلف. خلاف ذلك تحديد وبالتالي عزل البقعة ليست ممكنة. سلامة TISSUالبريد مهم أيضا في هذه العملية، وبالتالي فمن المستحسن أن العينات تحت 48 ساعة مرة بعد الوفاة استخدامها. درجة التخصيب المطلوبة تتراوح ما بين الجهات المانحة ويمكن أن تتأثر سن المانحة، والوقت بعد الوفاة، ووجود أي أمراض العين. استخدام مصطلح المخصب متعمد في الاعتراف جود قيود على هذه التقنية، وهذا هو أن "تنقية" أو "العزلة" غشاء بروك استخدام هذا الأسلوب هو ببساطة غير ممكن. في الواقع، بالنظر إلى أن ECM من المشيماء الشعيرية يندمج غشاء بروك هناك فصل كامل غير ممكن.
فهم التغيرات البيوكيميائية للأنسجة العين منها أمر أساسي في فهم تطور المرض العين. هذا تخصيب فريد من غشاء بروك يسهل هذا الفهم. الدراسات الجارية تحقق في بروتيوم من البقعي المخصب غشاء بروك باستخدام مطياف الكتلة في مراحل مختلفة من AMDوفي العينات القادمة من الموضوعات مع الأنماط المختلفة لتحسين فهم علم الأمراض الجزيئي للAMD. إذا تم استخدام تقنية الموضحة هنا لتحديد بنجاح FHL-1 كمنظم لتكملة السائد في غشاء 11 و مزيد من الدراسات بروك على غشاء المخصب بروك من المرجح أن يؤدي إلى المزيد من الأفكار الجديدة في علم الأمراض الجزيئي للAMD.
The authors declare that they have no competing financial interests.
فإن الكتاب أن نعترف الدكتور إسحاق زامبرانو والموظفين في العين بنك مانشستر مستشفى العيون لتوريد أنسجة العين المانحة البشري، والسيد بيت ووكر كلية مرفق علوم الحياة الأنسجة للصور H & E الملون. شكر خاص يذهب إلى السيد روجر ميدوز لمساعدته مع المجهري. مجلس القضاء الأعلى هو المستفيد من مجلس البحوث الطبية زمالة التنمية (MRC) الوظيفي (MR / K024418 / 1) والكتاب كما يقر تمويل البحوث التي أجريت مؤخرا غيرها من MRC (G0900538 وK004441)، الكفاح من أجل البصر (1866) وجمعية البقعي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Auxillary objective 0.5x | GT-Vision Ltd | 3638 | Useful (but not essential) for lower magnification imaging of whole eye flat-mount |
Biopsy Punch 6mm | Oncall Medical Supplies | SCH-33-36 | 6mm Biopsy Punches |
Bovine serum albumin | Sigma - Aldrich | A3059 | |
Bromophenol Blue | Sigma - Aldrich | B0126 | |
Cell scrapers | Sarstedt | 83.183 | For membrane enrichment |
CyroPure Cyrovials | Sarstedt | 72.38 | |
Disposable Scalpels | Fisher Scientific | 12387999 | Sterile, individually wrapped Swann-Morton scalpels. |
Dual Gooseneck LED spot lights on 30cm arms | GT-Vision Ltd | 0153 | Flexible light source essential for dissection and imaging |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline | Sigma - Aldrich | D8537 | Used to prevent macula drying out and during membrane enrichment. |
(A) Forceps | Scientific Laboratory Supplies | INS4280 | (A) Fine (100mm) and straight |
(B) Forceps | Scientific Laboratory Supplies | INS4272 | (B) Broad and blunt (150mm). Useful for lifting large portions of sample |
(C) Forceps | Scientific Laboratory Supplies | INS4323 | (C) Straight fine points |
Glycerol | Sigma - Aldrich | G1345 | |
Glycine | Sigma - Aldrich | B0126 | |
GXCAM 5 digital colour camera & GT-Vision software | GT-Vision Ltd | 1122 | |
Methanol | Sigma - Aldrich | M/4000/17 | |
Nitrocellulose membrane | Life Technologies | NP0007 | |
NuPAGE Novex 4-12% Bis-Tris Protein Gels | Life Technologies | NP0322BOX | |
Petri dish | Sterilin | 101VR20 | 90mm, used as a dish for samples |
Protein isolation beads (Strataclean resin) | Agilent | 400714-61 | |
SDS | Bio-Rad | 161-0301 | |
Stereozoom microscope GXMXTL3T (magnification range 7x-45x) | GT-Vision Ltd | 5595 | Stereozoom microscope attached to boom stand for ease of use during dissection |
Tris-HCl | Sigma - Aldrich | T3253 |
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