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Method Article
Questo protocollo descrive metodi sia in vivo che ex vivo per visualizzare e caratterizzare completamente i vasi ialoidi, un modello di regressione vascolare negli occhi del topo, utilizzando la tomografia a coerenza ottica e l'angiografia fundus fluorescein per l'imaging dal vivo e l'ex vivo isolamento e successivo montaggio piatto di iauide per l'analisi quantitativa.
Nell'occhio, i vasi ialidi embrionali nutrono la lente e la retina in via di sviluppo e regrediscono quando i vasi retinici si sviluppano. La regressione persistente o fallita dei vasi ialidi può essere osservata in malattie come il vitreo primario iperplastico persistente (PHPV), che porta a un percorso luminoso ostruito e a una compromissione della funzione visiva. Comprendere i meccanismi alla base della regressione dei vasi ialoidi può portare a nuove intuizioni molecolari sul processo di regressione vascolare e a potenziali nuovi modi per gestire le malattie con vasi ialidi persistenti. Qui descriviamo le procedure per l'imaging dello ialoide nei topi vivi con tomografia a coerenza ottica (OCT) e fundus fluorescein angiografia (FFA) e un protocollo tecnico dettagliato di isolamento e ialoide flat-mount ex vivo per l'analisi quantitativa. I topi da knockout 5 (LRP5) correlati al recettore della lipoproteina a bassa densità sono stati utilizzati come modello sperimentale di vasi ialidi persistenti, per illustrare le tecniche. Insieme, queste tecniche possono facilitare una valutazione approfondita dei vasi ialoidi come modello sperimentale di regressione vascolare e studi sul meccanismo dei vasi ialoidi persistenti.
L'afflusso di sangue nell'occhio è essenziale per garantire il normale sviluppo della retina e dei tessuti oculari circostanti e per dotare una corretta funzione visiva. Ci sono tre letti vascolari nell'occhio: la vascolatura retinica, la choroide e una rete circolatoria embrionale transitoria di vasi ialoidi. Lo sviluppo della vascolatura oculare richiede una coordinazione spaziale e temporale durante l'embriogenesi e la maturazione dei tessuti. Tra i tre letti vascolari, la vascolatura ialoide è il primo sistema funzionale di approvvigionamento del sangue a fornire nutrizione e ossigeno alla lente embrionale appena formata e alla retina in via di sviluppo. I vasi ialoidi regrediscono nello stesso momento in cui le vaslazioni della retina si sviluppano e maturano1. La regressione della vascolatura iatalide è fondamentale per consentire un chiaro percorso visivo per lo sviluppo della funzione visiva; quindi, questo processo di regressione vascolare è importante quanto la crescita della vascolatura retinica. La regressione ialidea alterata può portare a malattie oculari. Inoltre, la regressione dei vasi ialoidi fornisce un sistema modello per studiare i meccanismi cellulari e molecolari coinvolti nella regolazione della regressione vascolare, che possono avere implicazioni per la regolazione angiogenica anche in altri organi.
La vascolatura ialoide, derivata dall'arteria iataloide (HA), è composta da vasa hyaloidea (VHP), tunica vasculosa lentis (TVL) e membrana pupillare (PM). Fornisce nutrimento alla retina in via di sviluppo, alla vitrea primaria e alla lente durante lo sviluppo embrionale2. A sorgere dall'HA, VHP si dirama anteriormente attraverso la vetrezia fino alla lente. La TVL coppa la superficie posteriore della capsula lente, e anastomosi al PM, che si collega alle arterie ciliari anteriori, coprendo la superficie anteriore della lente2,3, con conseguente formazione di una rete di vasi nel PM 3 (COM del nome , 4 DEL psu' , 5. È interessante notare che non ci sono vene nella vascolatura iatilla, e il sistema fa uso di vene conoidali per realizzare il drenaggio venoso.
Nell'embrione umano, la vascolatura ialoide è quasi completa alla nona settimana di gestazione e inizia a regredire quando compaiono i primi vasi retinici, durante il quarto mese di gestazione2. A partire dall'atrofia del VHP, regressione delle reti capillari del TVL, il PM, e, infine, l'HA avviene successivamente2,3. Nel frattempo, iniziano a formarsi le ritrazioni vitree primarie e il vitreoso secondario, composto dai componenti della matrice extracellulare, comprese le fibre di collagene. Entro il sesto mese di gestazione, il vitreoprimario primario è ridotto a un piccolo canale trasparente che si estende dal disco nervoso ottico all'obiettivo, chiamato canale o canale ialio del Cloquet, e il vitreo secondario diventa il componente principale del segmento posteriore 2 Il nome del sistema , 3. La circolazione ialidea svanisce per lo più a 35-36 settimane di gestazione, poco prima della nascita3.
A differenza degli esseri umani, in cui la vascolatura ialoide è completamente regredita alla nascita, il sistema vascolare ialoide del topo inizia a regredire dopo la nascita. Poiché la retina del topo nasce vasi avascolari e retinici si sviluppano postnatmente, i vasi ialoidi regrediscono contemporaneamente dal giorno postnatale (P) 4 e sono per lo più completamente regrediti da P216 (Figura 1). Il PM scompare prima tra P10 e P12, e il VHP scompare tra P12 e P16, mentre un piccolo numero di cellule TVL e HA rimangono anche a P16, e da P21 il sistema di regressione vascolare ialoide è quasi completo6. Nel frattempo, la vascolatura della retina inizia a svilupparsi dopo la nascita. Lo strato superficiale del plesso vascolare si estende completamente alla retina periferica a P7–P8, lo strato profondo (situato nello strato plexiforme esterno) si sviluppa da P7-P12 e, infine, il plesso intermedio nello strato plexiforme interno si sviluppa tra P12 e P157 . Man mano che la vascolatura retinica si sviluppa, sostituisce gradualmente la funzione di regredire concomitante i vasi ialoidi, fornendo nutrizione e ossigeno all'occhio in via di sviluppo. L'occorrenza postnatale della regressione dei vasi ialoidi nei topi fornisce un modello sperimentale facilmente accessibile per osservare e studiare la vascolatura ialoide, nonché la base molecolare che regola i processi di regressione vascolare sia fisiologici che patologiche8.
Il fallimento della regressione ialoide può essere visto in malattie come il PHPV, che è una rara anomalia congenita dello sviluppo dell'occhio risultante da una regressione non riuscita o incompleta della vascolatura embrionale, vitreos primaria e ialoide9. I meccanismi che regolano il processo di regressione della vascolatura ialoide sono complicati e ampiamente studiati. Una delle principali vie molecolari essenziali per la normale regressione dei vasi ialidi è la via di segnalazione Wnt10, poiché le mutazioni genetiche in questa via che interessano sia il ligando Wnt che i recettori sono state collegate con PHPV nell'uomo9. Studi sperimentali hanno identificato un ligando Wnt, Wnt7b, che è prodotto dai macrofagi intorno ai vasi ialoidi nell'occhio in via di sviluppo per mediare questo processo di regressione. Wnt7b attiva la segnalazione wnt legandosi con i recettori frizzled4 (F-D4)/LRP5 nelle cellule endoteliali adiacenti per avviare l'apoptosi cellulare, portando alla regressione dei vasi ialoidi10. Di conseguenza, i topi carenti di Wnt7bmostrano una persistenza di vasi ischemidi10. Allo stesso modo, un ligando Wnt non convenzionale, Norrin (codificato dal gene Ndp), si lega anche all'F-D4/LRP5 per indurre la regressione del vaso iadilido durante lo sviluppo. Ndpy/-, Lrp5-/-e Fzd4-/- visualizzano tutti la regressione della nave ialoide posticipata, sostenendo un ruolo normativo critico della segnalazione Wnt11,12, 13,14,15,16. Inoltre, un altro corecettore Wnt LRP6 si sovrappone a LRP5 nella loro funzione di modulazione del percorso di segnalazione Wnt nelle cellule endoteliali vascolari ialoidi17. Altri fattori che possono anche contribuire alla regressione ialoide includono il fattore ipossia-inducibile18,19, fattore di crescita endoteliale vascolare20,21, collagene-1822, 23, Arf24, angiopoietin-225e proteina morfogenetica ossea-426. In questo articolo, utilizziamo i topi Lrp5-/- come modello di vasi ialidi persistenti per dimostrare le tecniche di valutazione e caratterizzazione della vascolatura ialidea attraverso metodi sia in vivo che ex vivo.
La visualizzazione della vascolatura iatloide in vivo ed ex vivo è essenziale per studiare i meccanismi di regressione della nave ialoide. Gli attuali metodi per osservare la vascolatura iataide si concentrano principalmente sulla visualizzazione e l'analisi di VHP e HA, attraverso immagini dello OCT e FFA, sezioni trasversali oculari e il supporto piatto ialoide. Oct e FFA sono potenti strumenti di imaging in vivo, consentendo l'osservazione longitudinale negli animali vivi dopo che hanno aperto gli occhi. Inoltre, il supporto piatto ialoide isolato fornisce la visualizzazione dell'intera vascolatura ialoide e un mezzo per ottenere una quantificazione accurata del numero di navi. Eppure la natura delicata e fragile delle navi ialoidi e le conseguenti difficoltà tecniche del suo isolamento possono averne limitato l'uso nella ricerca oculistica un po'10,17,27. In questo articolo, forniamo un protocollo dettagliato della visualizzazione dei vasi ialidi, combinando sia l'imaging della retina viva in vivo che il supporto piatto ialoide isolato ex vivo per migliorare la fattibilità di queste tecniche. Questo protocollo è stato adattato con la modifica e l'espansione da pubblicazioni precedenti sul metodo in vivo di imaging live fundus e OCT28 e sul metodo ex vivo del supporto piatto ialoide isolato11.
Tutti gli animali sono stati trattati in conformità con la dichiarazione dell'Associazione per la ricerca in visione e oftalmologia (ARVO) per l'uso degli animali in Oftalmic e Vision Research per esperimenti sugli animali, seguendo le Linee guida degli Istituti Nazionali di Salute ( NIH) per quanto riguarda la cura e l'uso degli animali per le procedure sperimentali e le norme stabilite dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) del Boston Children's Hospital. Lrp5-/- topi (stock n. 005823; Jackson Laboratory) e il suo controllo wild-type (WT) Topi C57BL/6J (stock n. 000664; Jackson Laboratory) sono stati utilizzati per questo studio.
1. Parte I: Immagini in vivo di vasi ialoidi utilizzando un sistema di imaging della retina dei roditori
2. Parte II: Visualizzazione ex vivo di vasi ialoidi
Immagini in vivo di vasi ialidi in topi vivi
Figura 3 A rivela viste trasversali delle immagini dello OCT per i tessuti retina e ialoidi nei topi WT e Lrp5-/-di 3 mesi, un modello animale con ipoteride persistente. L'occhio WT mostra l'assenza di tessuto ialoide, mentre l'occhio Lrp5-/-mostra due vasi ialoidi persistenti derivati dalla testa del nervo ottico. Figura 3 B...
Le tecniche per valutare e caratterizzare i vasi ialidi sono procedure intuitive e necessarie per osservare la regressione dei vasi ialidi nei modelli animali, per consentire studi sui meccanismi alla base della regressione vascolare durante lo sviluppo. Mentre l'imaging retinico in vivo consente l'osservazione longitudinale della regressione ialidea nello stesso animale, l'accesso a un sistema di imaging del reddito dei roditori per OCT e FFA può essere un fattore limitante. Inoltre, l'imaging in vivo nei topi vivi non...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato supportato dalle sovvenzioni del National Institutes of Health (NIH) (R01 EY024963 ed EY028100) a J.C. . La procedura di isolamento degli ialoidi descritta in questo studio è stata adattata con la modifica da protocolli generosamente condivisi dai dottori Richard Lang, Toshihide Kurihara e Lois Smith, di cui gli autori sono grati.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AK-Fluor (fluorescein injection, USP) | Akorn | 17478-253-10 | |
Anti-CD31 antibody | Abcam | ab28364 | |
Antifade mounting medium | Thermo Fisher | S2828 | |
Antifade Mounting Medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | |
Artificial tear eyedrop | Systane | N/A | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A2058 | |
C57BL/6J mice | The Jackson Laboratory | Stock NO: 000664 | |
Calcium chloride (CaCl2) | Sigma-Aldrich | C1016 | |
Cryostat | Leica | CM3050S | |
Cryostat | Leica | CM3050 S | |
Cyclopentolate hydrochloride and phenylephrine hydrochloride eyedrop | Cyclomydril | N/A | |
Gelatin | Sigma-Aldrich | G9382 | |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | ThermoFisher Scientific | A-11008 | |
Heating board | Lab-Line Instruments Inc. | N/A | |
Isolectin GS-IB4, 594 conjugate | ThermoFisher Scientific | I21413 | |
Ketamine hydrochloride injection | KetaVed | NDC 50989-996-06 | |
Lrp5-/- mice | The Jackson Laboratory | Stock NO. 005823 | Developed by Deltagen Inc., San Mateo, CA |
Micron IV and OCT | Phoenix Research Labs | N/A | Imaging software: InSight |
Microscope | Zeiss | discovery v8 | |
Microsurgery forceps | Scanlan International | 4004-05 | |
Microsurgery scissors | Scanlan International | 6006-44 | |
Optimal cutting temperature compound | Tissue-Tek | 4583 | |
Optimal cutting temperature compound | Agar Scientific | AGR1180 | |
Paraformaldehyde (16%) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Peel-A-Way disposable embedding molds (tissue molds) | Fisher Scientific | 12-20 | |
Phosphate-buffered saline (PBS) buffer (10X) | Teknova | P0496 | |
Slide cover glass | Premiere | 94-2222-10 | |
Superfrost microscope slides | Fisherbrand | 12-550-15 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
Xylazine sterile solution | Akorn: AnaSed | NDC: 59399-110-20 |
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