Burada, Yetişkin tg(fli:EGFP) Zebra balığı retina damarlara kolay bir analizini neoangiogenesis ve yapısal değişiklikler bağlantılı uzun vadeli vasküler patolojiler ayarlarında bir hızlı okuma olarak sağlayacak bir yöntem protokol tartışmak.
Diyabetik retinopati körlüğü orta yaşlı yetişkinler arasında önde gelen nedenidir. Diyabet dünya çapında artan yaygınlığı diyabetik mikrovasküler komplikasyonlar önlenmesi önümüzdeki on yıl anahtar araştırma alanlarından birini yapacak. Özel, hedeflenen tedavisi ve yeni tedavi ilaçlar hastaların görme kaybı riski artan sayıda yönetmek için ihtiyaç vardır. Zebra balığı gelişimsel araştırma soruları artan metabolik multifaktöriyel hastalık süreçlerini modelleme için alaka ile kurulan bir hayvan modelidir. Bu tür avantajları en iyi görselleştirme ve yüksek işlem hacmi uyuşturucu yaklaşımlar, faiz genlerin vurmak için güçlü yetenek ile birlikte eleme için izin verir. Burada, biz kolay yetişkin tg(fli:EGFP) Zebra balığı retina damarlara analizini neoangiogenesis veya gemi zarara yol bağlı uzun vadeli vasküler patolojiler ayarlarında bir hızlı okuma olarak olanak tanıyan bir iletişim kuralı tanımlamak. Bu Zebra balığı retina diseksiyon ve bütün-doku montajı elde edilir. Görselleştirme maruz gemilerin sonra Yetişkin retina damarlara ifade yeşil EGFP muhabiri confocal mikroskobu ile elde edilir. Doku doğru işlenmesi için daha iyi sonuçlar ve daha az iç gemi kırılma değiştirilmemiş damar yapısı görselleştirme temin ederim sağlayacaktır. Yöntem gemi mimarisi hem de neoangiogenesis değişikliklere bağlı retina vaskülopati, Zebra balığı modellerinde kullanılabilir.
Diabetes mellitus işlevsel olmayan insülin salgılanması veya yetersiz doku yanıt salgılanan insülin kaynaklanan hiperglisemi tarafından tanımlanan bir metabolik hastalıktır. DSÖ tahminleri 422 milyon yetişkin diyabet 20141 ile yaşıyordu ve diyabet dünya çapında yaygınlık diyabet bir anahtar araştırma alanlarında yapım nüfus 20352kadar 8-10 oranında artırması bekleniyor önümüzdeki on yıl. Kronik yüksek kan şekeri ile yaşayan diabetik retinopati, nefropati ve polinöropati gibi uzun vadeli mikrovasküler komplikasyonlara yol açar. Yönetimi ve bu komplikasyonların önlenmesi zordur; Nitekim, diyabet diyaliz2‘ ye uzanan son aşama böbrek hastalığı (ESRD), en sık nedeni haline geliyor ve şeker hastalığı körlüğü orta yaşlı yetişkin3arasında önde gelen nedenidir.
İlk mikrovasküler hasarı diyabetik gözünde kronik hiperglisemi, metabolik değişiklikler gibi bazı risk faktörleri (örneğin, hipertansiyon, dislipidemi), nedenleri vasküler endotel disfonksiyonu, pericyte çıkarma, önde gelen ve acellular vasküler kollu sonucunda kapiller regresyon. Elde edilen retinal iskemi neovaskülarizasyon ve proliferatif Diyabetik retinopati (PDR)4gelişimi teşvik artan vasküler geçirgenliği nedeni. Diabetik retinopati diabetik retinopati görme tehdit filtrelenmiş beyaz Avrupa kohort UKADS çalışma%512’si olarak tespit ederken, Diyabet hastalarının % 37’genel olarak tespit edilmiştir. Güncel tedavi sadece daha fazla komplikasyonları önlemek ve zaten indüklenen zarar tümüyle geri yüklemek mümkün değildir. Glisemik kontrol, ek olarak Panretinal photocoagulation proliferatif Diyabetik retinopati (PDR) için standart terapi ama bitişik sağlıklı doku de etkiler. Anti-VEGF müdahaleler lazer tedavisi6,7, ama sonunda, özel, hedeflenen terapi alternatif olarak umut verici sonuçlar göstermek ve yeni ilaçlar hastaların görme kaybı riski giderek artan sayıda yönetmek için ihtiyaç vardır.
Diyabetik retinopati kurulan hayvan araştırma modellerinin her yönüyle insan patofizyolojisi paylaşmayın. Bilimsel araştırma soru belirli gereksinimlerini karşılayacak şekilde doğru tür kullanımı deneysel kurulumunun en önemli parçalarından biridir. Zebra balığı embriyo (Danio rerio) zaten yaygın gelişimsel araştırmalarında kullanılan ve en iyi pratik arka plan morpholinos veya CRISPR/Cas9 teknik8üzerinden devirme veya nakavt belirli genler için sağlar. Bu yöntemler belirli mekanizmaları hastalık ilerleme ve duyarlılık9anlayışlar üreten büyük ölçekli genom çapında dernek çalışmaları (GWAS), tarafından tespit edilmiştir genler araştırmak için Zebra balığı içinde kolayca yararlı olabilir. Kısa kuşak zaman, çoluk çocuk, kolay büyük miktarlarda ve düşük maliyetli taşıma ve tahlil destek büyüyen özellikle büyük potansiyel metabolik hastalık modelleme için verilen Zebra balığı modelinin uygunluğunu artmıştır. Zebra balığı biyolojik mekanizmaları korunması farmakolojik tedavi geliştirme için bir temel olarak gösterilmiştir. Örneğin, antidiyabetik ilaç metformin ve kolesterol düşürücü simvastatin “kampı/deksametazon-indüklenen yüksek PEPCK ifade ve yüksek kolesterol diyet kaynaklı hiperkolesterolemi10 modellerinde koşulları tedavi etmek için” gösterilmiştir , 11 , 12. korunmuş metabolik mekanizmalar kapsamlı içine ilerleyen bu fikir daha fazla deneyler yoluyla Zebra balığı diyabet modelleri, artan sayıda gibi desteklenmektedir: kuluçka glikoz çözümlerinde, alternatif Streptozotocin kaynaklı ablasyon beta hücrelerinin prodrug Metronidazol, monogenic diyabet artmış insülin direnci iskelet kas modellerinin yanı sıra pdx1 gen nakavt veya nakavt üzerinden aracılı kullanarak beta hücre nitroreductase-aracılı ablasyon 12. bunlar zaten kurulan iletişim kuralları, türlerin, yukarıda belirtilen özellikleri ve verimli bir şekilde çok sayıda örnekleri tüm genom işleme yeteneği göstermek mekanizmaları eğitim için Zebra balığı avantajları farmakolojik müdahaleler için ekran için karmaşık hastalık işlemleri yanı sıra yetenek sürüş.
Temel Zebra balığı göz anatomisi (şekil 1) genel bir anlayış Zebra balığı retina angiopathy için bir model olarak kullanmak için tetkik için gereklidir. Zebra balığı göz altı Ekstraoküler kaslar, dört rektus ve eklemek iki oblik kaslar sklera13dünya dışındaki vardır. Kornea objektif kapsayan saydam doku ve gözün Dış kabuğunu oluşturan doğrudan sklera, devam ediyor. Sklera saydam olmayan, kısmen Işık yansıtıcı yüzey vardır ve güçlü Pigmentli. Kendini daha insan muadili top şeklinde camdır. Süre sağlayan oksijen retina damarlara iç ganglion hücre katmanı ile yakından ilişkilidir ama subretinal bir ağ oluşturmak değil retina nöronal hücre üç nükleer katmandan oluşur. Choroidal gemiler, buna ek olarak, sklera ve retina arasında yalan ve retina Pigmentli epitel (RPE) ile ilişkilidir. Bu kılcal ağ oksijen retina14dış bölümlerine sağlar.
Şekil 1: Yetişkin Zebra balığı göz şematik tasviri. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Retina damarlara doğru sözlü görselleştirme transgenik tg(fli:EGFP) Zebra balığı satır15kullanımı ile elde edilebilir. FLI promotor damarlara endotel hücrelerinde kontrolü altında ifade edilen yeşil floresan mikroskop sonraki adımda tarama bir lazer ile canlandırma için temel proteindir. Bu Zebra balığı retina diseksiyon ve bütün-doku montajı elde edilir. Transgenik bu modeli herhangi bir uygulama damar içi etiketleme veya bütün Dağı immünhistokimya olmadan hızlı vasküler bir okuma sağlar. Zebra balığı diabetik retinopati analiz etmek için bir adım adım ve standart hazırlık rutin her tetkik tarafından kullanılmalıdır.Aşağıdaki hazırlık iletişim kuralı diğer araştırma grupları kolayca yetişkin Zebra balığı göz maruz damarlarının damar değişiklikleri değerlendirin ve Zebra balığı retina için bir en iyi duruma getirilmiş diseksiyon rutin kurmak için bir kılavuz sağlamak için seçeneği sağlar.
Retina neoangiogenesis hipoksi indüklenen modellerinin dallanma noktaları, artan sayıda anjiogenik filizlenir, toplam vasküler alan ve intercapillary mesafe Zebra balığı20azalma gösterir. Bu bulgular önemli bulgular Diyabetik retinopati daha sonra kuvvetle VEGF ifadeye bağlı hipoksi-aracılı neoangiogenesis dahil gibi Zebra balığı diyabetik mikrovasküler komplikasyonlar21‘ e, duyarlı fikir destekler. Zebra balığı retina değişiklikleri hiperglisemi kaynaklı gemilerin artan kalınlık için yol ama22biçimlenme genel korumak. Glikoz çözümlerinde daldırma 30 gün için alternatif de IPL ve INL23kalınlığı azalır. Zebra balığı içinde glikoz metabolitleri vaskülopati metabolik savunucuları olarak doğrudan etkisi de zaten gösterildi. Ek vasküler hyperbranching Zebra balığı embriyo gövde Pres’teki methylglyoxal24ile kuluçka sonra gözlendi. Şu anda, diabetik retinopati tüm anahtar kriterleri sağlayan hiçbir hayvan modeli vardır. Erken değişiklikleri genellikle bulunur, ama ilerleme proliferatif Diyabetik retinopati için25eksik. Sadece hipoksi-aracılı neoangiogenesis ya da hiperglisemi kaynaklı değişiklikler şu ana kadar gördüğümüz gibi Zebra balığı da bu tanım düşüyor. Mevcut bulgular Zebra balığı hiperglisemi aracılı vasküler değişikliklere açıktır ve bir hayvan modeli olarak potansiyel proliferatif Diyabetik retinopati bir ilerleme gösterebilir fikri destekler. Gücü ve hiperglisemi aracılı etkisi maruz bağlı olarak, şu deneysel model iskemi bazı alanlarda Zebra balığı retinanın yol ve neoangiogenesis proliferatif Diyabetik retinopati anahtar ölçüt olarak teşvik. Ancak, Zebra balığı uzun vadeli mikrovasküler patolojiler modelleme alanında nispeten yeni bir oyuncu olarak, Zebra balığı modellerinde yaklaşan diyabet daha fazla bilgi sağlamak ve diğer modelleri ve onların patolojiler önemini açıklamak. Örneğin, haç tg(gata1a:DsRed) Zebra balığı kırmızı etiketli eritrositler tg(fli:EGFP) hattı ile’bir içinde aynı anda potansiyel göz içi kanamaları gelecekte microaneurysms bir tahmin gösterilen Zebra balığı modelleri görmenize için kullanılabilir PDR ilerleme.
Retina damarlara bir arkaya pasajlar ilerledikçe beri intervascular mesafe, dallanma noktaları sayısı ve toplam vasküler alan ilgili uzaklık Merkez optik arterin. Biçilen vasküler parametreleri içinde önyargı önlemek için bir nokta yönünün gereklidir. IOC böyle bir yapıdır ve vasküler faaliyet alanları içinde kayma yakındır yalan bu yana son derece uygundur. Tutarlı bir değerlendirmeye, retina taraması IOC için tutarlı bir mesafe ile birden fazla dikdörtgen görüntü bölümlere bölünmüş olmalıdır. Görüntüleri sayısal olarak simetrik olarak dağıtılan ve tüm retina analiz edilmelidir. Zebra balığı retina alanları ile yüksek ve düşük kapiller yoğunluk gösterir ve görüntü bölümleri eşitsiz dağılımı ek sapmaya yol açabilir.
Şekil 12: vasküler parametreleri örnek sunuyu okuma retina damarlara görselleştirme olarak. Ölçüm iç optik yakınındaki intervascular mesafe (kırmızı çift ok) (IOC) (A)daire içine alın. Üç dallanma noktaları (kırmızı daireler) IOC (B)yakın. Çimlenme gemi (C)gösterilen görselleştirme Zebra balığı retina damarlara büyütülmüş bir alan (kırmızı bir kutu). Damar çapı ölçülen üzerinde belirli bir uzaklıkta (beyaz çift ok) santral arter (beyaz haç) (D). Gemi yoğunluğudur retina alan kaplar (çapraz kırmızı çizgiler) overlaying tarafından işgal yüzdesi (E). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
İntervascular mesafe ölçmek için bir belli bir mesafe için IOC (şekil 12A, beyaz çift ok) standart olarak ayarla ve hayali bir yatay çizgi (şekil 12A, yatay beyaz çizgi) IOC paralel çizmek gerekiyor. Yukarıya ekledi ve arithmetically ortalama olarak bu satırdaki gemiler arasındaki mesafe intervascular mesafe eşittir. Dallanma noktaları içindeki her resmin her bir gemi böler ve birden fazla vasküler Lümen devam başlangıç noktası sayılır. Bu da kılcal damarlar arasındaki yatay bağlantıları içerir. Analizi ile tutarlı kalmak ve saymak ve bu kurallar gereksiz varyasyon azaltmak için bütün deneyin boyunca tutmak için hangi dallanma noktaları karar vermek önemlidir. Vasküler çimlenme, şekil 12 ciçinde gösterildiği gibi retina damarlara etkisi değerlendirmek için her görüntüden sayılır başka bir parametresi olarak belirtilir. Anjiogenik lahanası arcade benzeri veraset santral arter ve IOC ve odak retinanın dış parçalarını yakınındaki arasında takip etmez. Bazı damar çapı değerlendirmek için yönlendirme amacı her zaman hangi gereklidir ayarlanan uzaklık ölçümü spot işaretler. Santral arter’ın kökeni retina içinde ana kök tekneler (şekil 12 d, çapraz beyaz) için tür rehberlik sağlar. Alan bütün retina alanı yüzdesi olarak (şekil 12E, çapraz kırmızı çizgiler) gemiler tarafından işgal damar yoğunluğu ve dolaylı olarak avasküler bölgesine karşılıklı olarak ilişkilendirir.
Bir örnek tam bir confocal tarama görselleştirme küçük kılcal hypersprouting izin vermek için birden çok yüksek detay resimlerini oluşan. Zaman ve kaynak bu basamakta harcanan en iyi duruma getirmek için bir otomatik tilling işlemi her döşeme için bir genel tarama derinliği ile kullanılmalıdır. Retina düzensiz montaj Pres’teki confocal mikroskopla taramak için harcanan zamanı önemli ölçüde artırır. Biri sadece vasküler Katmanı (şekil 13B, beyaz kutu) ama un kısmi dahil inceden inceye gözden geçirmek ister misiniz bir en uygun yaklaşım genellikle gereklidir.Kesme, hem de çok kısa olması düz montaj ulaşmak için kesim sonra Optik siniri aşırı bir uzunluğu bırakarak düzensiz montaj için yol açabilir.
Şekil 13: karşılaştırma o boyama ve yetişkin Zebra balığı retina autofluorescence. Retina damarlara Focus un (A)yukarıda. Retina damarlara (beyaz kutu) gösterilen yeşil bir EGFP sinyal ve retina sergileri güçlü autofluorescence (B)Katmanlar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Zebra balığı retina damarlara doğru hazırlanması önceden eğitim ihtiyacı olduğu bir küçük örnek boyutu eğitimsiz dissectors ve şiddetle değişen hazırlama sonuçları ile teknik ana bir sınırlama vardır. Tg(fli:EGFP) Zebra balığı gözleri hazırlanması damarlara durumunu hızlı fikir verir iken, tekniği için deneyimli bir araştırmacı yaklaşık 20 dk çalışma süresinin her retina hala kullanır. Tüm bu hazırlık adımları için retina damarlara diseksiyon mikroskop altında yapılması gerekiyor ve dikkatsiz bir adım potansiyel olarak gemi kırılması neden olabilir gibi dissectors ihtiyaç kalmak her zaman konsantre. Uzun süreli hazırlık yokluğu gemi bütünlüğünü korumak bir tetkik’ın olasılığı indirgeyerek tetkik düzenli olarak çalışmalısın.
Az sayıda insan ve kemirgen doku üzerinde doğrulanmış antikorlar Zebra balığı ile çalışıyoruz gibi Ayrıca, immünhistokimya (IHC) üzerinden ek okuma hala sınırlıdır. Denemecileri IHC içinde baktılar Zebra balığı özel antikorlar için özellikle yeni hedefler ile çalışırken aramak için tavsiye edilir. Alternatif olarak, bu hücreleri Pres’teki gözüne ötesinde çalışmak yararlı olan ek Zebra balığı muhabir çizgiler kullanmak için tavsiye edilir. Bu strateji, ancak, birden çok transgenik gazetecilere taşımak yetişkin Zebra balığı satırları oluşturmak için birkaç ay gerektiği zaman alıcı, bu.
Yine de, Zebra balığı avantajları eşsiz bir dizi teşkil etmektedir. Onlar nispeten küçük ve kolayca yeniden. Onlar yetişkin aşamaları için hızlı bir şekilde büyüyebilir ve onların embriyo uyuşturucu tarama için en iyi durumda. Alan kolayca büyüyor ve daha fazla edebiyat erişilebilir hale gelmektedir. Gen knockouts hızlı hızlı ve transgene Floresans muhabir satırları bir bolluk oluşturma yeteneği ile Zebra balığı için seçim yalnızca seçilen araştırma soru tarafından kontrol altında.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Katrin Bennewitz ve Marlene Hausner Zebra balığı yetiştiriciliği ve teknik yardım için teşekkür etmek istiyorum. Yazarlar çekirdek tesis canlı hücre Imaging Mannheim adlı Merkezi Biyomedikal ve tıbbi teknoloji Mannheim (DFG INST 91027/9-1) için destek kabul etmiş oluyorsunuz. Bu çalışmada Deutsche Forschungsgemeinschaft tarafından desteklenmiştir (proje Uluslararası Araştırma eğitim grup 1874/1 “DIAMICOM”, SP5 ve SP9; Ortak Araştırma Merkezi SFB1118, proje B1 ve ortak araştırma merkezi SFB/TR23 proje Z5).
NaOH | Roth | 6771.3 | |
KCl | Merck | 1.04936 | |
CaCl2*6H20 | Roth | 5239.2 | |
MgSO4*7H20 | Merck | 1.05886.0500 | |
Paraformaldehyd | Roth | 0335.3 | |
Sodium dihydrogen phosphate | Roth | 2370.1 | |
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (MS-222,Tricaine) | Sigma | A5040 | |
PBS | Roth | 9143.1 | |
Agarose | Roth | 2267.3 | |
Fluoromount-G | Thermo-Fischer | 00-4958-02 | |
Petri dish | Greiner Bio one | 633180 | |
Six-well plate | StarLab | CC7682-7506 | |
Needle | MSG Praxisbedarf | BD 300900 | |
Micro Tweezer | World Precision Instruments | 14095 | |
Microdissection Scissor | World Precision Instruments | 501778 | |
Glass slide | Carl Roth | H872.1 | |
Coverslip 22mmx22mm | neoLab | 103512222 | |
Scalpel | MSG Praxisbedarf | FEA111 | |
Epi-Illumination | Leica | 10446389 | |
Fluorescence stereomicroscope MZ10 F | Leica | NA | |
Confocal laser-scanning microscope SP5 DS | Leica | NA | |
Stereomicroscope M80 | Leica | NA | |
Zebrafish line: Tg(fli:EGFP), ABTL wildtype | NA | NA | see Reference 15 |
Mayer’s hematoxylin | Dr. K. Hollborn & Söhne | 0088663 | |
0.5% eosin | Dr. K. Hollborn & Söhne | NA | |
99,9% ethanol | Roth | 9065.2 | |
Paraffin | Merck | 1,071,501,000 | |
Xylol | Roth | 4436.2 | |
Acetone | Emsure | 606-001-00-8 | |
Microtome RM 2165 | Leica | NA |