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.
ניוון מקולרי (AMD) הקשורות לגיל הוא גורם מוביל לפגיעה בראייה בעולם המפותח. המחלה באה לידי ביטוי על ידי ההרס של מרכז הרשתית, הנקרא המקולה, וכתוצאה מכך אובדן הראייה מרכזית. AMD מוקדם מאופיין על ידי הנוכחות של נגעים קטנים, צהבהבים הנקראים דרוזן הרך שיכול להתקדם על AMD מאוחר כגון ניוון גיאוגרפי (יבש AMD) או neovascularisation (AMD הרטוב). למרות השינויים הקליניים מתוארים היטב, וההבנה של השפעות גנטיות על הענקת סיכון AMD מקבלים יותר ויותר מפורטת, אזור אחד חסר התקדמות עיקרית הוא הבנה של ההשלכות של סיכון גנטי ביוכימיים. זה נובע בחלקו קשיים בהבנת הביוכימיה של קרומו של ברוך, מטריקס דק מאוד שפועל כמסנן ביולוגי של חומר מאספקת הדם ופיגום שעליו monolayer תא אפיתל הפיגמנט ברשתית (RPE) מתגורר. דרוזן וORM בתוך הקרום של ברוך ונוכחותם מפריע לזרימה תזונתית לתאי הרשתית. רק על ידי חקירת הרכב החלבון של קרומו של ברוך, ואכן כמה חלבונים אחרים אינטראקציה עם זה, יכול חוקרים מקווים לפענח את המנגנונים ביוכימיים בבסיס היווצרות דרוזן, פיתוח של AMD ואובדן ראייה שלאחר מכן. מאמר זה מפרט שיטות להעשרת או קרום של כל ברוך, או רק מאזור המקולה, כך שהוא יכול לשמש לאנליזה ביוכימית במורד הזרם, ולספק דוגמאות כיצד זה כבר משנה את ההבנה של הביוכימיה קרומו של ברוך.
השימוש בנתיחה שלאחר מות רקמות העין אנושית במחקר עיניים הוא מקור רב ערך להבנה של הפתוגנזה מחלת עיניים. ניתוח עיני תורם אנושיים תרם תרומות חשובות להבחנת המנגנונים שבבסיס ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD), המהווה את הגורם המוביל לעיוורון בעולם המערבי 1. בעולם, AMD מהווה כ 8.7% מכל העיוורון ועם הזדקנות אוכלוסייה יותר ויותר, זה צפוי להשפיע 196 מיליון אנשים על ידי תוצאות 2,020 2. AMD באובדן הראייה מרכזית ויש לו השפעה עמוקה על עצמאות ואיכות החיים מטופל 3. AMD מוקדם מאופיין בהיווצרות של דרוזן וזה יכול להתקדם לניוון גיאוגרפי (המכונה לעתים AMD 'היבש'), או ניאו-וסקולריזציה choroidal (המכונה גם neovascular או "רטוב" AMD). בעוד אנטי VEGF זריקות יכולות לייצב או לשפר את הראייה באני זה AMD neovascularזה לא מרפא, וכיום, אין טיפול קיים לניוון גיאוגרפי.
בעוד ריאנטים גנטיים מסוימים הוכחו לשנות סיכון AMD 4 - 8, פחות ידוע על איך גרסאות אלה משפיעות על המקולה ברמה ביוכימית. אתר חשוב בפתוגנזה של AMD הוא קרומו של ברוך. טופס דרוזן בתוך המבנה הזה ומחקרים שונים סיפק ראיות להפעלה משלימות ובסביב הקרום של ברוך ב9 AMD. הקרום של ברוך הוא גיליון של מטריקס שמפריד בין תאי אפיתל הפיגמנט ברשתית (RPE) מדמו העין, ועומד על כ 4 מיקרומטר עבה. הקרום של ברוך מתמזג choriocapillaris, שכבה דמית העין שמכילה נימים וחיצוניות לזה fenestrated שכבות המכילות כלי דם גדולים יותר 10 (איור 1 א).
הקרום של ברוך הוא גיליון pentilaminar של נוסףמטריצה סלולרית (ECM), ומתודולוגיה זו מפרטים כיצד לבודד קרומו של ברוך, יחד עם ECM של choriocapillaris הבסיס (להלן מכונים מועשרים קרומו של ברוך), שהוא במידה רבה decellularized וחופשי מתאי דם אדומים. הקרום של ברוך מועשר שמש לאחר מכן לניסויים סופג והיסטולוגיה מערביים. יתר על כן, המתודולוגיה להעשרת הקרום של ברוך אך ורק מאזור המקולה של העין מתוארת, אשר יהיו בעלי עניין מיוחד לאלה חוקרים את ההיבטים ביוכימיים של AMD.
רקמת העין אנושית הסכימה למטרות מחקר התקבלה מבנק מנצ'סטר רויאל בית החולים לעיניים העיניים לאחר הסרת הקרנית להשתלה. השימוש ברקמות אנושיות למחקר היה בהתאם לחוק אדם רקמות (2004) הנחיות, ובאישור ועדת אתיקה למחקר באוניברסיטה (אסמכתא 11,305).
1. העשרה של ממברנה של כל הפריטים ברוך
2. solubilization של ניתוח ממברנה והמערבי כתם של כל הפריטים מועשר ברוך
3. העשרה של ממברנה של קולרים ברוך
הפרוטוקול שתואר לעיל לתוצרת מועשר תוצאות הקרום של ברוך בבידוד של קרומו של ברוך, ECM של choriocapillaris ומסיר את רוב התאים / הפסולת הסלולרית כולל כל הרשתית (איור 2). הכביסה של הקרום של ברוך המועשרת במים היא צעד מפתח בlysing כל תאי choroidal שנותרו. הלחץ המופעל במבטל של דמית העין מופיע קומפקטי חלק מכמה גרעיני תאים שנותרו לאזור המוגדר כקרום של ברוך (איור 2).
Solubilisation של הקרום של ברוך מועשר מאפשר ניתוח במורד הזרם של תכולת החלבון שלו. ההפרדה של להקות חלבון מsolubilised מועשרים הקרום של ברוך השתמשתי 4 - 12% ג'ל SDS-PAGE שיפוע, ואילו לא שימושי בזכות עצמו לזהות את תכולת חלבון, עושה להדגים את היכולת של טכניקה זו כדי למזער חלבוני דם זיהום שarלא במיוחד קשורים (איור 3) דואר. בהקשר זה, נפקד בולט אחד מריצת ג'ל החלבון היא להקה גדולה למדי של אלבומין בסרום אדם (~ 66 KDA) שאחרת עשויה להפוך סופג יותר קשה לפרש מערבי הבא: הניתוח היסטולוגית של הקרום של ברוך מועשרות שמוצג באיור 2 תומכים גם ב זֶה. ואכן, כחלק מהעבודה מתואר בעבר 11, solubilised הקרום של ברוך מסדרה של תורמים פרטיים נבדקו למספר החלבונים באמצעות נוגדנים ספציפיים באמצעות מערבי סופג (איור 3 ג). במקרה שמוצג כאן, נוגדנים (המכונים OX23) 12 מכוונים נגד רגולטור kDa 155 של חסינות מולדת, H גורם משלים שנקרא (FH), שימש והפגינו הנוכחות של להקת משקל מולקולרית נמוכה בדגימות הקרום של ברוך משלוש נפרדים תורמים (איור 3 ג). זה התברר לאחר מכן להיות חלבון כמו H-1 גורם (FHL-1), חלבון 49 kDa הקשורים לFH ונובע מוריאצית אחוי של אותו הגן 13. FHL-1 נראה נוכחי רגולטור משלים העיקרי בקרום של ברוך 11.
איור 1. Dissection של העין האנושית וההעשרה של ממברנה של ברוך. () הקרום של ברוך הוא מחסום מטריקס. דמית העין מכילה שכבה של נימי fenestrated שברציפות למזג לתוך הקרום של ברוך (בשם choriocapillaris) ואלה להפריד את שאר דמית העין (המכילים כלי דם גדולים) מאפיתל הפיגמנט ברשתית (RPE) monolayer תא, אשר מבחינה פיזיולוגית תומך בתאי קולטי האור של רשתית נוירו (NSR). (ב) ארבעה חתכים לעיינית האדם עשויים שמאפשרים לו להיפתח ליצירת הר שטוח.זגוגי ניתן להסיר בשימוש בפינצטה. NSR עשוי לרדת יחד עם הזגוגית אך ניתן גם להסיר עם פינצטה. מגרד תא משמש להסרת שכבת תאי הרשתית מהקרום של ברוך בזמן שהוא עדיין מעוגן לדמה העין ולובן עין. מורכב קרום / דמית העין של ברוך ניתן התקלף מלובן העין ובאמצעות מגרד תא חדש, ניתן להסיר דמית העין החיצונית. לשטוף סופי במי ultrapure lyses כל עניין סלולארי שנותר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. היסטולוגיה של ממברנה של ברוך והחלקים דמית העין. H & E המוכתמות לפני () ואחרי (B) גירוד מבני choroidal החיצוניים מהקרום של ברוך והשטיפה בwa ultrapureter ליצור מועשר קרומו של ברוך. ברים סולם מייצגים 20 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. Solubilisation של ממברנה של מועשרת ברוך לניתוח תוכן חלבון. חלבון () ניתן לחלץ מהקרום של ברוך מועשר על ידי דוגרים ב 8 M אוריאה ל6 שעות ב RT, לפני שdialysed נגד PBS. לניתוח מערבי, חלבונים מכל dialysate הקרום של ברוך יכולים להיות מבודדים באמצעות חרוזים בידוד החלבון וeluted ידי רותח עם Laemmli צמצום מאגר טעינת מדגם. (ב) נציג Coomassie הכחול מוכתם ג'ל SDS-PAGE, מראה שני מסודרים ומדולל solubilised הקרום של ברוך (ע) באמצעות השיטה ד. Escribed ב() כתם מערבי נציג של הקרום של ברוך solubilised מ 3 תורמים פרטיים (C) (נתיבי 1 - 3). חקר לחלבון גורם כמו H-1 (FHL-1) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 4. בידוד של ממברנה של מועשרת ברוך מהמקולה. אזור המקולה של הרשתית הוא אזור 5 מ"מ שיכול להיות מזוהה בקלות על ידי colouration הצהוב של הגומה שמעליה, וקרבתה לדיסק האופטי הסמוך. שימוש בגומה כמדריך, מקום ביופסית 6 מ"מ בעין האנושית רכובה שטוחה לבלו גוש רקמת המקולה 6 מ"מ. הסר את NSR שמעליה ולגרד את תאי הרשתית מהמקולה נכרת. מורכב קרום / דמית העין של ברוך שנותר יכולn להיות התקלף מלובן העין וגירד ביסודיות כדי להסיר דמית העין, lyse נותר חומר תאי על ידי טבילה במי ultrapure. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
כאן אנו מתארים את ההעשרה של הקרום של ברוך לניתוח נוסף המאפשר ניתוחים שלאחר מכן, כולל מערבי סופג 11, ספקטרומטר מסה ומאפייני דיפוזיה של הקרום של ברוך ניצול שונה Ussing תאי 11,14. שלבים קריטיים כוללים) הגירוד והשטיפה היסודי של פני השטח הפנימיים של העין כדי להסיר את כל תאי הרשתית ב) גירוד חזר וזהיר של דמית העין הבסיסית ללא גרימתו של ברוך להתפורר וג) שטיפת ברוך נכרת של במי ultrapure כדי להבטיח תמוגה של תאי שיורי. יתר על כן, אם הקרום של ברוך המועשר הוא להיות מנוצל לניתוח proteomic, מיצוי חלבון על ידי טיפול אוריאה הוא יעיל ביותר בפירוק רקמה גמישה זה בהשוואה לשיטות אחרות כגון homogenisation המכני. היסטולוגיה של הקרום של ברוך מועשר מציינת ECM של choriocapillaris לא הוסר. זה להיות לשעברpected כשכבת החיצונית של הקרום של pentilaminar ברוך נוצר על ידי קרומי מרתף תא האנדותל choriocapillaris. ואכן זה יכול להיות יתרון שECM של choriocapillaris נותר שינויים להתרחש בזה בAMD כוללים התצהיר של מורכב השלמה מסוף התקפה מורכבת / קרום (MAC) 15. יש לציין כי לניתוח היסטולוגית מפורט של קרומו של ברוך, המבנה שלה יהיה טוב יותר אם נשמר מחולק בנוכחות לובן העין, דמית העין, וקרומו של ברוך. ואכן, היסטולוגיה מוצגת באיור 2 נועדה אך ורק כדי להדגים את מידת ההעשרה כתוצאה מהטכניקה שתוארה בכתב היד הזה.
העשרה ברוך של קולרים דורשת נתיחה זהירה של עיינית, להבטיח כי NSR ובמיוחד הגומה אינם פגומות; אחרת הזדהות ובכך בידוד של המקולה אינה אפשריות. שלמות tissuדואר הוא גם חשוב לתהליך זה ולכן מומלץ שתשמשנה דגימות תחת זמן שלאחר המוות 48 שעות. מידת ההעשרה הנדרשת משתנה בין תורמים ויכולה להיות מושפעת מגיל תורם, זמן שלאחר מוות, והנוכחות של כל פתולוגיה עין. השימוש במונח המועשר הוא מכוון בהכרת הגבלה של הטכניקה, זה להיות ש'טיהור 'או' בידוד 'של הקרום של ברוך השתמשתי בשיטה זו פשוט אינה אפשרית. ואכן, בהתחשב בכך שECM של choriocapillaris מתמזג הקרום של ברוך שם הפרדה מוחלטת היא לא ריאלי.
הבנת השינויים ביוכימיים של רקמות העין בהתאמה חיונית בהבנת התקדמות מחלת עיניים. העשרה ייחודית זה של קרומו של ברוך, מסייעת להבנה זו; מחקרים מתמשכים חוקרים proteome של הקרום של ברוך מקולרי מועשרות באמצעות ספקטרומטר מסה בשלבים שונים של AMDובדגימות שמקורן בנושאים עם גנוטיפים שונים כדי לשפר את ההבנה של פתולוגיה המולקולרית של AMD. כבר הטכניקה המתוארת כאן נעשתה שימוש כדי לזהות בהצלחה FHL-1 כרגולטור השלמה הבולט במחקרי הקרום 11 ועוד של ברוך על קרומו של ברוך מועשרות עשויים לגרום ליותר תובנות חדשות פתולוגיה המולקולרית של AMD.
The authors declare that they have no competing financial interests.
המחברים רוצים להכיר ד"ר יצחק Zambrano והעובדים בבנק בית החולים עין מנצ'סטר העיניים לאספקה של רקמת העין תורם אנושי, ומר פיט ווקר מהפקולטה למדעי החיים מתקן היסטולוגיה לתמונות H & E המוכתמות. תודה מיוחדת למר רוג'ר Meadows על עזרתו עם מיקרוסקופ. SJC הוא נמען של מועצה למחקר רפואי (MRC) פיתוח קריירה מלגה (MR / K024418 / 1) והמחברים גם להכיר מימון מחקר האחרון אחרים מMRC (G0900538 וK004441), להילחם עבור Sight (1866) והחברה מקולרי.
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