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.
Degeneração macular (AMD) relacionada à idade é a principal causa de deficiência visual no mundo desenvolvido. A doença manifesta-se pela destruição do centro da retina, chamado a mácula, o que resulta na perda da visão central. No início AMD é caracterizada pela presença de lesões pequenas, amareladas chamados drusas moles que pode progredir para DMRI tardia, tais como atrofia geográfica (secar AMD) ou neovascularização (DMRI úmida). Embora as alterações clínicas estão bem descritos, ea compreensão das influências genéticas sobre conferindo risco AMD estão ficando cada vez mais detalhada, uma área carente grande progresso é uma compreensão das conseqüências bioquímicas de risco genético. Isto é em parte devido à dificuldade em compreender a bioquímica da membrana de Bruch, uma matriz extracelular muito fino que funciona como um filtro biológico do material a partir do fornecimento de sangue e um andaime sobre o qual o pigmento retiniano epitelial (EPR) monocamada de células reside. Drusas form dentro de membrana de Bruch e sua presença perturba o fluxo de nutrientes para as células RPE. Só por investigar a composição de proteína de membrana de Bruch, e de fato como outras proteínas interagem com ele, pode pesquisadores esperam desvendar os mecanismos bioquímicos que sustentam a formação de drusas, desenvolvimento da AMD e perda de visão subsequente. Este artigo apresenta metodologias para o enriquecimento de qualquer membrana de Bruch conjunto, ou apenas a partir da região da mácula, para que ele possa ser utilizado para análise bioquímica jusante, e proporcionam exemplos de como isto já está a mudar a compreensão da bioquímica membrana de Bruch.
O uso de post mortem tecido ocular humano na investigação oftalmológica é um recurso inestimável para a compreensão da patogênese da doença do olho. Análise de doadores olhos humanos tem feito importantes contribuições para discernir os mecanismos subjacentes relacionadas com a idade degeneração macular (AMD), que é a principal causa de cegueira no mundo ocidental 1. Globalmente, a AMD é responsável por aproximadamente 8,7% de toda a cegueira e com uma população cada vez mais envelhecida, prevê-se a afectar 196 milhões de pessoas por resultados de 2020 2. AMD na perda da visão central e tem um profundo impacto sobre a independência ea qualidade de vida do paciente 3. Cedo AMD é caracterizada pela formação de drusas e pode progredir para atrofia geográfica (por vezes referido como "seco" AMD), ou a neovascularização coroidal (também referido como neovascular ou "húmida" AMD). Enquanto anti-VEGF injeções pode estabilizar ou melhorar a visão em DMRI neovascular que iNão é curativa, e no presente, não existe nenhum tratamento para a atrofia geográfica.
Embora certas variantes genéticas têm sido mostrados para modificar a AMD risco 4 – 8, pouco é conhecido sobre como essas variantes afectam a mácula a um nível bioquímico. Um local importante na patogênese AMD é a membrana de Bruch. Forma drusas dentro desta estrutura e vários estudos têm fornecido evidências de ativação do complemento e em torno de membrana de Bruch em 9 AMD. Membrana de Bruch é uma folha de matriz extracelular, que separa as células do epitélio pigmentado da retina (RPE) da coróide, e é de aproximadamente 4 mm de espessura. Membrana de Bruch se funde com as coriocapilar, uma camada da coróide que contém capilares fenestradas e externo a este são camadas que contêm vasos sanguíneos maiores 10 (Figura 1A).
Membrana de Bruch é uma folha pentilaminar de extrasmatriz celular (ECM), e esta metodologia detalhes como isolar a membrana de Bruch, juntamente com o ECM dos coriocapilares subjacentes (doravante referida membrana de Bruch enriquecido), o qual é em grande parte descelularizado e livre de células vermelhas do sangue. Enriquecido membrana de Bruch foi então usado para secar e histologia experimentos ocidentais. Além disso, a metodologia para enriquecer a membrana de Bruch unicamente a partir da região macular do olho é descrito, que será de particular interesse para aqueles investigar os aspectos bioquímicos da AMD.
Aqui descrevemos o enriquecimento da membrana de Bruch, para posterior análise permitir análises subsequentes, incluindo Western blotting 11, espectrometria de massa e as propriedades de difusão da membrana de Bruch, utilizando câmaras de Ussing modificada 11,14. As etapas críticas incluem: a) a raspagem completa e a lavagem da superfície interior do olho para remover todas as células RPE b) a raspagem repetida e cuidadosa da coroideia subjacente sem causar o de Bruch a desintegrar-se e c) lavagem do Bruch excisado do em água ultrapura para assegurar a lise das células residuais. Além disso, se a membrana de Bruch enriquecido é para ser utilizado para análise proteómica, extracção da proteína por tratamento com ureia é o mais eficaz na quebra deste tecido resiliente, em comparação com outros métodos, como a homogeneização mecânica. Histologia de membrana de Bruch enriquecido indica no ECM do coriocapilar não é removido. Isso é para ser exrados como a camada externa da membrana de Bruch, a pentilaminar é formado por coriocapilar membranas basais de células endoteliais. Com efeito, pode ser vantajoso que a ECM do coriocapilar permanece quando ocorrem alterações nesta em AMD, incluindo a deposição do complexo terminal do complemento complexo de ataque / membrana (MAC) 15. Deve notar-se que, para análise histológica detalhada da membrana de Bruch, a sua estrutura seria melhor preservada se seccionado na presença da esclerótica, coróide e a membrana de Bruch. Com efeito, a histologia apresentado na Figura 2 destina-se apenas para demonstrar o grau de enriquecimento resultante da técnica descrita neste manuscrito.
Enriquecimento de Bruch do macular requer dissecção cuidadosa do ocular, assegurando que o RSN e particularmente a fóvea não são danificadas; outra forma de identificação e, assim, o isolamento da mácula não são possíveis. A integridade do tissue também é importante para o presente processo e, por conseguinte, recomenda-se que as amostras com menos de 48 horas de tempo de pós-mortem ser utilizado. O grau de enriquecimento requerido varia entre dadores e pode ser afectada pela idade do doador, tempo post-mortem, e a presença de qualquer patologia do olho. O uso do termo enriquecido é deliberada em reconhecer uma limitação da técnica, sendo que esta "purificação" ou "isolamento" de membrana de Bruch usando este método não é simplesmente possível. Com efeito, dado que a ECM do coriocapilar se funde com a membrana de Bruch há separação completa não é viável.
Compreender as alterações bioquímicas dos respectivos tecidos oculares é essencial para compreender a progressão da doença ocular. Este enriquecimento única de membrana de Bruch facilita esse entendimento; estudos em curso estão a investigar o proteoma de macular enriquecido membrana de Bruch utilizando espectrometria de massa em diferentes fases da AMDe em amostras provenientes de indivíduos com diferentes genótipos para melhorar a compreensão da patologia molecular da AMD. Já a técnica descrita aqui foi usada com sucesso para identificar FHL-1 como o regulador de complemento predominante na membrana 11 e mais estudos sobre membrana de Bruch enriquecido de Bruch são susceptíveis de resultar em mais novas perspectivas sobre a patologia molecular da AMD.
The authors have nothing to disclose.
Os autores gostariam de agradecer Dr. Isaac Zambrano e a equipe do Manchester Eye Hospital Banco de Olhos para o fornecimento de tecido ocular doador humano, e Mr. Pete Walker da Faculdade de Ciências da Vida Histologia facilidade para as imagens H & E manchados. Um agradecimento especial vai para o Sr. Roger Meadows por sua ajuda com a microscopia. SJC é um receptor de um Conselho de Investigação Médica de Desenvolvimento (MRC) Carreira Fellowship (MR / K024418 / 1) e os autores reconhecem também outras fontes de financiamento recente pesquisa da RMC (G0900538 e K004441), Luta pela Sight (1866) e A Sociedade Macular.
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 |