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Method Article
* これらの著者は同等に貢献しました
この原稿は、げっ歯類の眼球からのスライドの組織学的調製のためのプロトコルを提示します。提案手法により、内側の網膜を光学顕微鏡で容易に可視化し、評価することができる。この手順は、マウスとラットの眼球に提示されます。
げっ歯類の眼球は、緑内障、高血圧性網膜症など、多くの眼科疾患の病態メカニズムを研究するための強力なツールです。前臨床試験により、研究者は新薬の有効性を調べたり、新しい治療法を開発したり、病気の発症や進行に関与する新しい病態メカニズムを探したりすることができます。組織学的検査は、実施された実験の影響を評価するために必要な多くの情報を提供し、変性、組織リモデリング、浸潤、およびその他の多くの病状を明らかにすることができます。臨床研究では、組織学的検査に適した眼組織が得られる可能性はほとんどないため、研究者はげっ歯類の眼球の検査によって提供される機会を利用する必要があります。この原稿は、げっ歯類の眼球切片の組織学的調製のためのプロトコルを提示します。この手順は、マウスおよびラットの眼球に対して提示され、(i)眼球の採取、(ii)さらなる分析のための眼球の保存、(iii)パラフィンでの組織の処理、(iv)スライドの調製、(v)ヘマトキシリンおよびエオシンによる染色、(vi)光学顕微鏡下での組織の評価。提案手法により、網膜を容易に可視化し、詳細に評価することができます。
眼球は、視覚器官を構成する球体のような構造です。眼球の内部は、角膜、虹彩、毛様体、水晶体、前房、および後房を含む前眼部と、硝子体、網膜、脈絡膜、強膜、視神経乳頭を含む後眼部の2つのセグメントに分けることができます。前房は角膜と虹彩1,2の間に位置しています。虹彩は、瞳孔と呼ばれる中央に開口部がある円形の構造です。角膜と虹彩の接合部には、小柱の特殊なシステムが眼球から静脈系に房水を排出するドレナージ角度があります。後房は、虹彩、毛様体、水晶体、および水晶体を所定の位置に保持する懸垂靭帯によって結合されています。レンズの後ろには、眼球の最大の構造である硝子体が配置されています。硝子体は網膜に付着し、その位置を安定させます。網膜は脈絡膜と強膜に囲まれています1。眼球の解剖学的構造を図1にまとめます。
眼球壁は3つの層で構成されています。最も外側の層は強膜で、眼球を怪我から守り、その形状を保ちます。眼球の前極で、強膜は透明な角膜に変わります。強膜の下には、ブドウ膜と呼ばれる血管構造があり、その主な機能は目の構造に栄養を与えることです。ブドウ膜は脈絡膜を形成し、前極内では毛様体と虹彩を形成します1。最も内側の層は網膜であり、これはニューロン、グリア細胞、色素上皮細胞で構成される目の高度に特殊化された構造です。網膜ニューロンには、視細胞(桿体および錐体)、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、および網膜神経節細胞(RGC)が含まれます。これらの細胞は複雑な層に組織化されており、その役割は光刺激を受け取って処理することです2,3。網膜のグリア細胞は、網膜のすべての層に存在するミュラー細胞、星状細胞、およびミクログリアで構成されています。グリア細胞の多くの機能には、ニューロンの栄養、血液網膜関門のサポート、網膜の層状構造を維持するためのニューロンの構造的サポート、ニューロンの代謝の調節、ニューロンの機能、成長、生存を調節する生物学的に活性なタンパク質の分泌、および網膜内の免疫学的プロセスの調節が含まれます4.色素上皮細胞は網膜の最外層を構成し、脈絡膜と視細胞の間のバリアとして機能します。これらの細胞は、老廃物や栄養素の双方向輸送を調節するとともに、光エネルギーを吸収し、光で生成された活性酸素種を中和することで、網膜を過度の光による損傷から保護します5。
網膜は、(i)網膜色素上皮、(ii)視細胞セグメント層(桿体および錐体)、(iii)外部制限膜(ELM)、(iv)外部核層(ONL)、(v)外側網状層(OPL)、(vi)内部核層(INL)、(vii)内側網状層(IPL)、(viii)神経節細胞層(GCL)、(ix)網膜神経線維層(RNFL)、 (x)内部制限膜(ILM)2。網膜の核層には、ONL、INL、およびGCLが含まれ、細胞間のシナプス結合を有する層には、OPLおよびIPLが含まれます6。桿体と錐体の核はONLを形成し、それらの軸索はOPLに伸び、そこで双極細胞と水平細胞の樹状突起に接続します。INL内には、水平細胞、双極細胞、およびアマクリン細胞の核があります。IPL内では、バイポーラ細胞およびアマクリン細胞の軸索終末は、RGCの樹状突起とシナプスを形成します。GCL内では、RGCが細胞体の大部分を占めていますが、脱臼したアマクリン細胞もそこに見られます。RGCの軸索はRNFLを形成し、さらに視神経7,8,9を形成します。
網膜の神経変性疾患など、多くの眼科疾患は、不可逆的で不治の失明につながります10。視覚は最も重要な感覚の11つと考えられており11、永久的な失明は患者の生活の質を著しく低下させます。多くの疾患の病態メカニズムの理解をさらに進めるために、細胞培養や動物モデルを用いた前臨床研究が広く行われています。実験動物を用いた前臨床試験は、眼疾患の病態メカニズムを評価し、新たな治療戦略を開発する機会を提供します。眼疾患は、大型動物 (サル、ウシ、イヌ、ネコ) と小動物 (ウサギ、ラット、マウス、ゼブラフィッシュ) の両方でモデル化できます。より大きな動物を使用すると、そのサイズのために目へのアクセスが容易になります。一方、げっ歯類を用いて行われた実験は、その比較的急速な繁殖のために、特定の疾患に対する感受性を特徴とする近交系の繁殖を可能にする12,13。
動物モデルでは、眼球の組織病理学的検査を行い、疾患の発症中に眼の特定の構造に現れる軽度の病状を評価することで、眼球の詳細な組織病理学的検査を行うことが可能であり、これはヒトでは非常にまれにしか行われない検査である。病理組織学的評価は、眼疾患の病態メカニズムを研究する上で非常に貴重なツールです。発表された文献では、眼球の組織学的検査の方法論の説明は非常に限られており、ステップバイステップのガイドが不足しているため、初心者が再現することは困難です。この研究は、組織学的スライドを準備し、ラットとマウスの網膜を評価するためのシンプルで簡潔な方法を提供することを目的としています。
この研究は、機関のガイドラインに準拠して実施されました。この研究で使用された眼球は、ポーランドのワルシャワにあるワルシャワ生命科学大学の第2回地方 倫理委員会が発行した研究承認番号WAW2/122/2020に基づいて実施された実験に含まれる動物から採取されました。私たちのプロトコルは、11週齢と44週齢のマウス、および6週齢、12週齢、16週齢のラットを調べることによって開発されました。
1.マウスの眼球の調製
注:このプロトコルは、マウスの眼球の切片を調製する方法を示し、11週齢の雌C57Bl/6マウス(平均重量21g)、44週齢の雌C57Bl/6マウス(平均重量25g)、11週齢の雌DBA/2マウス(平均重量21.5g)、および緑内障の44週齢の雌DBA/2マウス(平均重量25g)から採取した眼球を使用して開発されました。
2. ラット眼球切片の作製とスライド取付
注:このプロトコルは、ラットの眼球の切片を準備する方法を示し、以下から採取した眼球を使用して開発されました:6週齢の雄SHRラット(平均重量115.5g)、動脈性高血圧症の12週齢の雄SHRラット(平均重量262.5g)、6週齢の雄WKYラット(平均重量143.5g)、12週齢の雄WKYラット(平均重量265g)、 12週齢の雄ルイスラット(平均体重310g)、および糖尿病誘発性糖尿病を有する16週齢の雄ルイスラット(平均体重259g)。
3. 眼球部分の評価
提示されたプロトコルの使用により、眼球の特定の構造の解剖学的構造および形態を詳細に評価することができる。当チームでは、緑内障、糖尿病性網膜症、高血圧性網膜症などの網膜疾患における神経変性の病態解明に取り組んでいます。網膜の神経変性の特徴を評価するために、RT(マウス眼球-図2、ラット眼球-図3)、O...
マウスとラットの眼球の組織学的検査は、実験眼科の分野で強力なツールです。眼科疾患の経過に伴う眼の構造の変化に関連する新しい情報を提供できますが、これは臨床現場では観察されません。記載されたプロトコルは、網膜の組織学的分析を行う簡単な方法を提示する。角膜などの前部組織を処理するために必要な手順の微妙な点については、ここでは説明し...
著者は、利益相反を宣言しません。
ラットを含むこの研究は、プロジェクトTIME 2 MUW - 2014-2020年の運用プログラム知識教育開発の下で欧州社会基金が共同出資したワルシャワ医科大学の発展の機会としての卓越性教育の一環として資金提供されました。協調融資契約の番号:POWR.03.05.00-00-Z040/18-00。マウスを含むこの研究は、2020年から2022年にかけて実施されたプロジェクトの一環として実施され、ワルシャワ医科大学が取得した科学への補助金によって資金提供されました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Chempur | 111024800 | |
Dumont Tweezers #5, 11cm, 0.05 x 0.01mm Tips | World Precision Instruments | 14095 | small, microsurgical forceps |
Eosin | Mar-Four | 4P.05.2001/L | Aqueous solution |
Ethyl alcohol 96 % | Chempur | CH.ET.AL.96%CZDA.CH | |
Ethyl alcohol 99.9 % | Chempur | CH.ETYL.ALK.99,9%BW | Use to prepare 70% and 80% solutions of EtOH |
Glacier - 86 °C Ultralow Temperature Freezer NU-9483E | NuAire | 13027D0034 | Freezing temperature - 80 °C |
Glass slides | Mar-Four | MI.15.01673 | Ground glass slides with a double-sided matte field for description |
Leica CV5030 Fully Automated Glass Coverslipper | Leica Biosystems | 14,04,78,80,101 | Automated slide sealer |
Mayer's hematoxylin | Chempur | 124687402 | |
Metal base molds 15 mm x 15 mm | Leica Biosystems | 3803081 | |
Microme HM 340 E | Thermo Scientific | 90-519-0 | Microtome |
Microtome razor blades | Mar-Four | HI.N.35 | Cutting angle 35° |
Micro-Twin biopsy cassette | Mar-Four | LN.13874550 | |
Microwave Hybrid Tissue Processor | Milestone | ||
Multistainer Leica ST5020 | Leica Biosystems | Automated slide stainer | |
NanoZoomer 2.0-HT slide scanner | Hamamatsu | C9600 | Histopathological slide scanner |
NDP.view2 Image viewing software | Hamamatsu | U12388-01 | Image viewing software |
Paraffin Pathowax Plus | Mar-Four | 4P.PWP.010 | Melting temperature 56 °C - 58 °C |
Paraformaldehyde | Sigma - Aldrich | 441244-1KG | Prepare a 4% solution in PBS |
PBS Tablets | Merck Millipore | 524650-1EA | Use to prepare a solution of phosphate buffer saline, per manufacturer's instructions |
Pierce Microcentrifuge Tubes, 1.5 mL | Thermo Scientific | 69715 | |
Refrigerator-freezer EN14000AW | Electrolux | 925032562-00 | refrigeration 4 °C |
Scalpel blade | Swann-Morton | T.OST.SKAL00.024 | |
Sucrose | Chempur | 427720906 | |
SuperCut Spring Scissors, 12.5cm, Curved | World Precision Instruments | 501925 | curved, small microsurgical scissors |
Tape for automatic sealers | Mar-Four | KP-3020/SMRH001 | |
Xylene | Chempur | CH.KSYL.5l.METAL.OP |
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