이 원고는 arterioles, electrophysiological 칼슘 이미징 및 압력 myography 연구에 사용 될 수 있는 쥐 망막에서의 격리에 대 한 간단한 프로토콜을 설명 합니다.
망막은 상당한 혈액 공급을 필요로 하는 높은 metabolically 활성 조직. 망막 순환 안 배는 대뇌를 공급 하는 동안 내부 망막을 지원 합니다. 당뇨병 성 망막 증을 포함 하 여 수많은 시력을 위협 하는 장애에 기여 하는 망막 관류에 변경, 녹 내장 및 망막 정 맥 않기. 망막이 안구 질병 동안 변경 되는 방법을 통해 혈액 흐름의 제어에 관련 된 분자 메커니즘을 이해 이러한 조건의 치료에 대 한 새로운 목표의 식별 될 수 있습니다. 망막 arterioles, 망막의 주요 저항 혈관 이며 따라서 luminal 직경에서 변화를 통해 망막 hemodynamics 조절에 핵심적인 역할을 담당할. 최근 몇 년 동안, 우리는 다양 한 세포 생리학 연구를 포함 하는 응용 프로그램에 대 한 적당 한 쥐 망막에서 arterioles 격리 하기 위한 방법을 개발 했습니다. 이 준비는 이미 혈은 망막에 제어 방법과 눈 질병 중 발생 하는 주요 변경 사항 중 일부를 식별 하기 위해 우리 수 있다에 새로운 통찰력을 얻을 시작 됩니다. 이 문서에서는, 우리는 쥐 망막 arterioles의 고립 위한 방법을 설명 하 고 패치 클램프 전기 생리학, 칼슘 이미징 및 압력 myography 연구에 그들의 사용에 대 한 프로토콜을 포함. 이러한 혈관 PCR-서 부 럽 고 immunohistochemistry-기반 연구에 사용 하기 위해 의무가 있습니다.
비정상적인 혈 시력을 위협 하는 다양 한의 병 인에 연루 되어 이후 중요 한 목표는 망막에 혈액 흐름을 제어 하는 방법을 이해 망막 질병1,2,3, 4. 제공 안 망막 신경 그리고 glial 세포, 망막 순환 arterioles 망막 venules 그리고 마지막으로 혈관5모 세관을 통과 하 고 망막 동맥에서 혈액의 모든 최종 동맥 배열을, 있다. 망막에 혈액 흐름의 망막 동맥, arterioles 톤 후 모 세관 venules6,7, 및 망막 모세 혈관의 벽에 있는 pericytes의 수축 성 활동에 의해 통제 된다 8. 망막 혈관 음색의 제어는 복잡 하 고 다양 한 분자와 호르몬, 순환 혈액 가스를 포함 한 주변 망막 조직 하 고 순환 시스템에서 입력에 의해 변조 및 vasoactive 물질에서 발표는 망막 혈관 내 피와 macroglia9,,1011. 망막 arterioles 망막의 작은 동맥 가지 단일 층의 혈관 평활 근 세포의 구성와의 내부 안 감 경도 배열 내 피 세포12,13, 14. 이러한 혈관 망막 순환 내 혈관 저항의 주요 사이트를 형성 하 고 따라서 망막 혈액 흐름의 로컬 제어에서 중요 한 역할. 망막 arterioles dilating 또는 변화 혈관 평활 근 수축10,15,16에 의해 중재 luminal 그들의 직경을 constricting에 의해 망막에 모 세관 혈액의 흐름을 조절 합니다. Arterioles 규제는 망막을 통해 망막 관류 필요 준비 arteriolar 평활 근 세포를 액세스할 수 있으며 가능한 생리 적 조건에 가깝게에서 공부 하는 분자 메커니즘을 이해.
고립 된 망막 혈관의 비보 전 준비 아직도 그들의 기능 및 기본 피와 상호를 유지 하는 동안 혈관 평활 근 세포에 대 한 액세스를 제공 합니다. 격리 된 용기를 사용 하 여 현재까지 대부분의 연구는 큰 소 또는 돼지 동맥 혈관 (60-150 µ m)에 집중 했다. 이러한 상용 와이어 또는 혈관 평활 근 세포 수축 메커니즘17,18의 약리 심문 수 있도록 압력 myograph 시스템에 장착할 수 있습니다. 이러한 준비 정상적인 조건에서 망막 혈관 생리학의 우리의 지식에 크게 기여 했다. 몇 가지 연구는 그들의 작은 직경으로 작은 실험실 동물에서 분리 된 망막 arterioles 사용 (~ 8-45 µ m) 기존의 myography 시스템19,20,,2122에 그들의 사용을 방지. 그러나 중요 한 이점,, 작은 실험 동물에서 혈관을 사용 하 여 유전자 변형, 유전자 변형 및 망막 질환 모델의 넓은 가용성 이다. 작은 실험실 동물 개입 연구 비보에 대 한 더 많은 의무가 있습니다.
여기 우리는 분리 하 고 압력 myography 실험 쥐 망막 arterioles cannulating에 대 한 간단한 프로토콜을 설명 합니다. 캘리포니아2 + 이미징 및 전기 생리학 프로토콜 사용 하 여 이러한 혈관도 자세히 나와 있습니다. 이러한 추가 혈관 평활 근 수축 및 망막에 혈액 흐름의 규칙으로 통찰력을 제공할 수 있습니다.
위에서 설명한 프로토콜 연습을 필요로 하지만 최소한의 문제 해결 달성 되어야 합니다. 평균 하루에 우리 6-8 사용할 arterioles 고립에서 얻을 것이 고 3-4 성공적인 실험을 달성. 그러나 문제가 발생 하는 경우, 성공률을 개선 하기 위해 취할 수 있는 몇 가지 단계가 있습니다. 때때로 우리는 발견, 어린 쥐 (< 8 주)를 사용 하는 경우에 특히 arterioles의 수익률 낮은 될 수 있습니다. 이 문제를 회피, 단계 1.12-1.14 단계는 분쇄의 각 사이 망막 조직 (500g x 10-30 s) centrifuging 좋습니다 것 이다. 이 종종 혈관의 수율을 개선 하는 데 도움이 하지만 준비 내 세포 파편의 양을 증가.
때 혈관 압력 myography 연구에 대 한 cannulating arterioles 수 분기 가까운 죽 습 되었습니다가지고 있는 모든 사이드 지점에 대 한 신중 하 게 확인 하기 중요 하다. 이 실험 동안 누설의 일반적인 원인 및 압력의 손실을 나타냅니다. [캘리포니아2 +]나 프로토콜 함께 발생할 수 있는 주요 문제는 염료 로드의 수준 이다. 불 쌍 한 염료 로드 일반 Ca2 + 항상성 장애에 결과 오버 로드 하는 동안 낮은 신호 대 잡음 비율, 리드. 이러한 문제 중 하나에의 가능성을 줄이기 위해, 망막 homogenate의 작은 약 수를 제거할 수 있습니다, 하 고 격리 된 선박 로드 프로토콜 동안 정기적으로 검사 합니다. 사업 패치 클램프 실험, gigaseal 형성의 성공률도 높은 방법에 의존 하는 경우 기저 lamina 소화 되어 있다. 때 처음이 프로토콜 테스트 또는 사용 하 여 새로운 많은 효소의 효소 소화 농도/기간 조정 필요할 수 있습니다. 충분히 기초를 제거 하는 충분 한 소화 보장 한다 내 피 및 평활 근 층의 분리를 신중 하 게 모니터링 액세스 laminal. 주의 깊은 모니터링 하는 것은 또한 혈관 수축 시작으로 매니 페스트 수 있습니다-소화를 방지 하는 데 필요한입니다. 이 경우, 평활 근 세포는 종종 패치 클램프 기록에 대 한 너무 약 합니다. 효소를 적용할 때 그것은 DNAse를 포함 하는 것이 중요 내가 DNA에서 해방의의 제거를 보장 하기 위해 손상 된 세포 격리 과정. DNA 파편은 끈 적 원인과 (4.4 단계), 청소 과정의 최종 단계는 되에 고착을 겸 종종 선박 손실의 결과로. 혈관 청소 기술적으로 어려운 이며 가장 높은 최고의 가능한 팁 직경의 닫힌된 집게의 부드러운 연소 움직임 확대 (20 X)에서 수행 됩니다. 스윕, 사이 랩 롤과 집게 청소.
강조,이 원고에 설명 된 프로토콜의 개발 뒤에 주요 동기 망막 혈관 질환 중 혈 중단 왜 이해를 했다. 날짜를 우리의 작품의 대부분은 당뇨병 안구 질환28,33에 집중 했다. Arterioles 섹션 1에에서 설명 된 방법을 사용 하 여 당뇨병의 실험적인 설치류 모델의 망막에서 격리 될 수 있습니다. 실험에서 당뇨병 동물에서 분리 된 망막 arterioles 때 그것은 밀접 하 게 비보에혈관에 의해 경험 hyperglycemic 조건 복제 하려고 하는 것이 중요. 이러한 이유로, 우리가 일반적으로 우리의 절연 및 25 m m 실험적인 솔루션에서 D-포도 당 수준을 인상 것입니다. 혈관 지하실 막 두껍게 당뇨병34,35동안 망막 혈관에 잘 인식 된 현상입니다. 동물을 사용 하 여 장기간 당뇨병 (> 1 개월 질병 기간) 때 증가 효소 농도 또는 소화 시간 종종 필요 패치 클램프 기록 방법의 응용 프로그램을 활성화 합니다.
비보 전 을 사용 하 여 중요 한 제한 절연 망막 arterioles 망막 혈관 생리학을 공부 하 고 이상 주변 망막 neuropile의 손실 이다. 망막 폐해 및 신경 세포의 제거는 세포 생리학 연구에 대 한 망막 혈관 평활 근 세포에 쉽게 액세스할 수 있습니다,. 비록 vasoactive 중재자에 대 한 혈관의 응답 부재 및 망막의 존재에서 극적으로 변경할 수 있습니다. 조직입니다. 아데노신 트라이-인산 염 (ATP)의 작업은 예를 들어이 포인트의 좋은 그림을 제공합니다. 고립 된 쥐 망막 arterioles, ATP 트리거의 추가 선박36의 강력한 수축, 그대로 neuropile의 존재에 혈관 팽창37. 따라서, 가능 하다 면, 우리가 일반적으로 시도 비보 전 망막 전체 마운트 및 선박 직경 및 혈액 흐름16,37 의 측정 vivo에서 를 사용 하 여 우리의 고립된 되 준비에서 주요 연구 결과 유효성을 검사 하 . 주의 새로운 방법을 최근 작은 arterioles38,39 비보 전전체 끼얹는다 돼지 망막 모세 혈관을 공부 하 고 대 한 나왔다. 이러한 준비 크게 망막 neuropile 망막 arteriolar 및 모 세관 톤을 조절 하는 방법 및 망막 haemodynamics에 변화 망막에 신경 활동을 조절 하는 어떻게의 우리의 이해를 향상 시킬 가능성이 있다.
이 문서에서 설명 하는 절차는 이해 arteriolar 부드러운 근육 세포 생리학에 대 한 고립 된 쥐 망막 arterioles의 사용에 초점을 맞추고 있다, 하지만 우리는 현재 프로토콜에 내 피 세포 기능 연구 활성화를 개발합니다 이러한 선박입니다. 예비 작업에서 우리는 캘리포니아2 + 이미징 및 연구 기록 patchclamp 의무가 가능한 내 피 세포 튜브를 망막 arteriolar 세그먼트의 효소 소화 수정에 성공 되었습니다. Intraluminal 배달, 약물의 사용, 양쪽 끝에 격리 arterioles cannulation 수도 미래에 이러한 선박에 조사를 사용 피 종속 vasodilatory 응답.
The authors have nothing to disclose.
이 문서에서 설명 하는 프로토콜의 개발은 다음 자금 지원 기관에서 교부 금에 의해 지원 되었다: BBSRC (BB/I026359/1), 시력 (1429와 1822), 소아 당뇨병 연구 재단 (2-2003-525), Wellcome 신뢰 (074648/Z/04)에 대 한 싸움 영국 심장 재단 (PG/11/94/29169), HSC R & D 부문 (STL/4748/13) 및 MRC (MC_PC_15026).
Beakers | Fisherbrand | 15409083 | Or any equilavent product |
Curved Scissors | Fisher Scientific | 50-109-3542 | Or any equilavent product |
Disposable plastic pipette/ transfer | Sarstedt | 86.1174 | 6mL is best but other sizes are acceptable; remove tip to widen aperture |
Dissecting microscope | Brunel Microscopes LTD | Or any equilavent product | |
Forceps | World Precision Instruments | Dumont #5 14095 | Any equivalent fine forceps |
Pasteur pipette | Fisherbrand | 11546963 | Fire polished to reduce friction but not enough to narrow the tip |
Petri dish | Sigma-Aldrich | P7741 | Or any equilavent 10cm product |
Pipette teat | Fisherbrand | 12426180 | Or any equilavent product |
Purified water supply | Merek | Milli-Q Integral Water Purification System | Or any equilavent system |
Round bottomed test tube | Fisherbrand | 14-958-10 B | 5 mL; any equilavent product |
Seratted forceps | Fisher Scientific | 17-467-230 | Or any equilavent product |
Single edge blades | Agar Scientific | T585 | Or any equilavent product |
Sylgard | Dow Corning | 184 | Or any pliable surface |
Testtube rack | Fisherbrand Derlin | 10257963 | Or any equilavent product |
Pressure myography | |||
3-axis mechanical manipulator | Scientifica | LBM-7 | x2 (or any equilavent product) |
3-way taps | Cole-Parmer | UY-30600-02 | Or any equilavent product |
Air table | Technical Manufacturing Corporation | Clean Bench | Or any equilavent product |
Analysis software | Image J | https://downloads.imagej.net/fiji/ | Free imaging software |
Analysis plugin | Myotraker | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0091791.s002 | Custom plugin for imageJ Freely available for download |
Cannulation pipette glass | World Percision instruments | TW150F-4 | Or any equilavent product |
Computer | Dell | Optiplex 7010 | Or any equilavent product |
Digital Thermometer | RS | 206-3722 | Or any equilavent product |
Fluo-4-AM | Thermo Fisher Scientific | F14201 | Make 1 mM stock in DMSO |
Forceps | World Precision Instruments | Dumont #7 14097 | Any equivalent fine forceps |
Fura-2-AM | Thermo Fisher Scientific | F1221 | Make 1 mM stock in DMSO |
Glass bottomed recording chamber | Warner Instruments | 64-0759 | Or any equilavent product |
Helper pipette glass | World Percision instruments | IB150F-3 | Or any equilavent product |
In-line heater | Custom made | Commerical equilavent SH-27B Solution In-Line Heater from Harvard Apparatus | |
Inverted microscope | Nikon | Eclypse TE 300 | Or any equilavent product |
Manometer | Riester | LF1459 | Or any equilavent product |
Microelectrode puller | Sutter instruments | P97 | Or any equilavent product |
Microforge + Olympus CX 31 microscope | Glassworks | Fine Point F-550 | Or any equilavent product |
Micromanipulator | Sutter instruments | MP-285 | Or any equilavent product |
Multi-channel delivery manifold | Automate Scientific | Perfusion Pencil | Or any equilavent product |
Pipette filler | BD Plastipak | 1mL | Syringe heated and pulled to internal diameter of pipette |
Pipette holder | Molecular Devices | 1-HL-U | Or any equilavent product |
Suction pump | Interpet | AP1 | Converted aeration pump by reversing bellows |
Syringe | BD Plastipak | 20mL Luer-lok | Or any equilavent product |
Tungsten wire | Advent | W558818 | 75μm diameter |
Tygon Tubing | VWR | miscellaneous sizes | Or any equilavent product |
USB camera | Logitech | HD Pro Webcam C920 | Or any equilavent product |
Video capture software | Hypercam | version 2.28.01 | Or any equilavent product |
Water bath | Grant | Sub Aqua 12 Plus | Or any equilavent product |
x20 lens | Nikon | 20x/0.40 WD 3.8, ∞/0.17 | Or any equilavent product |
x4 lens | Nikon | 4x/0.10, WD 30, ∞/- | Or any equilavent product |
Y-connectors | World Percision Instruments | 14012 | Or any equilavent product |
Patch clamping | |||
3-way taps | Cole-Parmer | UY-30600-02 | Or any equilavent product |
3-axis mechanical manipulator | Scientifica | LBM-7 | Or any equilavent product |
Air table | Technical Manufacturing Corporation | Clean Bench | Or any equilavent product |
Amphotericin B | Sigma-Aldrich | A2411 | 3 mg disolved daily in 50 μL of DMSO (sonicate to dissolve) |
Amplifier | Molecular Devices | Axopatch 200a | Or any equilavent product |
Analogue digital converter | Axon | Digidata 1440A | Or any equilavent product |
Collagenase Type 1A | Sigma-Aldrich | C9891 | 0.1mg/mL in LCH |
Computer | Dell | Optiplex 7010 | Or any equilavent product |
Digital Thermometer | RS | 206-3722 | Or any equilavent product |
DNAse I | Millipore | 260913 | Working stock 1 MU mL-1 (10 MU diluted in 10 mL LCH) |
Faraday cage | Custom made | Any equilavent commerical product | |
Fine forceps | Dumont | No. 7 | Any superfine forcep |
Glass bottomed recording chamber | Warner Instruments | 64-0759 | Or any equilavent product |
Headstage | Molecular Devices | CV203BU | Or any equilavent product |
In-line heater | Custom made | Commerical equilavent SH-27B Solution In-Line Heater from Harvard Apparatus | |
Inverted microscope | Nikon | Eclypse TE 300 | Or any equilavent product |
Microelectrode puller | Sutter instruments | P97 | Or any equilavent product |
Microforge + Olympus CX 31 microscope | Glassworks | Fine Point F-550 | Or any equilavent product |
Micromanipulator | Sutter instruments | MP-285 | Or any equilavent product |
Multi-channel delivery manifold | Automate Scientific | Perfusion Pencil | Or any equilavent product |
Patching software | Molecular Devices | Pclamp v10.2 | Or any equilavent product |
Pipette filler | BD Plastipak | 1mL | Syringe heated and pulled to internal diameter of pipette |
Pipette holder | Molecular Devices | 1-HL-U | Or any equilavent product |
Protease Type XIV | Sigma-Aldrich | P5147 | 0.01mg/mL in LCH |
Single channel pipette glass | World Percision instruments | IB150F-3 | Or any equilavent product |
Suction pump | Interpet | AP1 | Converted aeration pump by reversing bellows |
Syringe | BD Plastipak | 20mL Luer-lok | Or any equilavent product |
Tungsten wire | Advent | W557418 | 50μm diameter |
Tygon Tubing | VWR | miscellaneous sizes | Any equilavent product to fit |
USB camera | Logitech | HD Pro Webcam C920 | Or any equilavent product |
Water bath | Grant | Sub Aqua 12 Plus | Or any equilavent product |
Whole cell pipette glass | Warner Instruments | GC150TF-7.5 | Or any equilavent product |
x20 lens | Nikon | 20x/0.40 WD 3.8, ∞/0.17 | Or any equilavent product |
x4 lens | Nikon | 4x/0.10, WD 30, ∞/- | Or any equilavent product |
x40 lens | Nikon | 40x/0.55, WD 2.1, ∞/1.2 | Or any equilavent product |
Y-connectors | World Percision Instruments | 14012 | Or any equilavent product |
Ca2+ imaging | |||
3-way taps | Cole-Parmer | UY-30600-02 | Or any equilavent product |
3-axis mechanical manipulator | Scientifica | LBM-7 | Or any equilavent product |
Acquisition software | Cairn Research Ltd. | Acquisition Engine V1.1.5 | Or any equilavent product; microfluorimetry |
Air table | Technical Manufacturing Corporation | Clean Bench | Or any equilavent product |
Analysis software for confocal imaging | Image J | https://downloads.imagej.net/fiji/ | Free imaging software |
Computer | Dell | Optiplex 7010 | Or any equilavent product |
Confocal microscope | Leica Geosystems | SP5 | Or any equilavent product; confocal |
Digital Thermometer | RS | 206-3722 | Or any equilavent product |
Fine forceps | Dumont | No. 7 | Any superfine forcep |
Glass bottomed recording chamber | Warner Instruments | 64-0759 | Or any equilavent product |
In-line heater | Custom made | Commerical equilavent SH-27B Solution In-Line Heater from Harvard Apparatus | |
Inverted microscope | Nikon | Eclipse TE2000 | Or any equilavent product; microfluorimetry |
Monochromator | Cairn Research Ltd. | Optoscan | Or any equilavent product; microfluorimetry |
Multi-channel delivery manifold | Automate Scientific | Perfusion Pencil | Or any equilavent product |
Pipette filler | BD Plastipak | 1mL | Syringe heated and pulled to internal diameter of pipette |
Software for confocal microscope | Leica Geosystems | LAS-AF version 3.3. | Or any equilavent product; confocal |
Suction pump | Interpet | AP1 | Converted aeration pump by reversing bellows |
Syringe | BD Plastipak | 20mL Luer-lok | Or any equilavent product |
Tungsten wire | Advent | W557418 | 50μm diameter |
Tygon Tubing | VWR | miscellaneous sizes | Any equilavent product to fit |
Water bath | Grant | Sub Aqua 12 Plus | Or any equilavent product |
x100 lens | Nikon | x100 N.A. 1.3 oil | Or any equilavent product; microfluorimetry |
x20 lens | Nikon | 20x/0.40 WD 3.8, ∞/0.17 | Or any equilavent product; microfluorimetry |
x20 lens | Leica Geosystems | HCX PL FLUOTAR, 20x/0.50, ∞/0.17/D | Or any equilavent product; confocal |
x4 lens | Nikon | 4x/0.10, WD 30, ∞/- | Or any equilavent product; microfluorimetry |
x4 lens | Leica Geosystems | C PLAN, 4x/0.10, ∞/-/✝ | Or any equilavent product; confocal |
x63 lens | Leica Geosystems | HCX PL APO, 63x/1.40 – 0.60 OIL CS ∞/0.17/E | Or any equilavent product; confocal |
Y-connectors | World Percision Instruments | 14012 | Or any equilavent product |
Pipettes | Specifications and settings for fabrication of pipettes for experimentation | ||
Helper pipette | World Percision instruments | IB150F-3 | Inner diameter: 0.86 mm Ramp: 261 Pressure: 300 Heat: 280 Pull : 0 Velocity: 56 Time: 250 No of cycles: 4 Tip diameter: 0.5-2 μm Polishing: yes Final Resistance: >10 MΩ |
Cannulation pipette | World Percision instruments | TW150F-4 | Inner diameter: 1.17 mm Ramp: 290 Pressure: 300 Heat: 280 Pull : 0 Velocity: 58 Time: 150 No of cycles: 4 Tip diameter: 3-10 μm Polishing: no Final Resistance: <1 MΩ |
On-cell patching | World Percision instruments | IB150F-3 | Inner diameter: 0.86 mm Ramp: 261 Pressure: 300 Heat: 280 Pull : 0 Velocity: 56 Time: 250 No of cycles: 4 Tip diameter: 0.5-2 μm Polishing: yes Final Resistance: >5 MΩ |
Whole-cell patching | Warner Instruments | GC150TF-7.5 | Inner diameter: 1.17 mm Ramp: 296 Pressure: 200 Heat: 287 Pull : 0 Velocity: 50 Time: 250 No of cycles: 4 Tip diameter: 2-3 μm Polishing: helpful but not necessary Final Resistance: 1-2 MΩ |