眼球レンズの皮質および核からの束および単線維細胞の調製および免疫蛍光染色

水晶体は、眼の前房にある透明な卵形組織で、上皮細胞^と線維細胞1の2種類の細胞で構成されています(図1)。水晶体の前半球を覆う上皮細胞の単層があります。線維細胞は上皮細胞から分化し、水晶体の大部分を占めています。高度に特殊化された線維細胞は、伸長、分化、および成熟プログラミングを受け、水晶体周辺部から水晶体中心までの細胞膜形態の明瞭な変化を特徴とする2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 は、水晶体核とも呼ばれます。さまざまな距離から網膜に来る光を細かく焦点を合わせるレンズの機能は、剛性や弾力性などの生体力学的特性に依存します¹³、^14、15、16、¹⁷、^18、19。レンズファイバーの複雑なインターディジテーションは仮説が立てられており^20,21、最近ではレンズの剛性^22,23に重要であることが示されています。

図1:レンズの解剖図と、レンズファイバーからの代表的な走査型電子顕微鏡(SEM)画像。この漫画は、上皮細胞の前部単層(水色で網掛け)と水晶体線維細胞のバルクマス(白)の縦方向(上から下への前方から後方)の図を示しています。水晶体の中心(ピンク色)は核と呼ばれ、高度に圧縮されたファイバーセルで構成されています。右の断面図は、ハニカム状に詰め込まれたレンズファイバーの細長い六角形のセル形状を示しています。ファイバーセルには、2つの広い辺と4つの短辺があります。下部の代表的なSEM画像は、レンズの異なる深さにあるレンズファイバーセル間の複雑な膜インターディジテーションを示しています。右から、レンズ周辺部に新たに形成されたレンズファイバーは、短辺に沿って小さな突起があり、幅広側に沿ってボールとソケットがあります(赤枠)。成熟の過程で、レンズ繊維は短辺に沿った小さな突起(青いボックス)によって装飾された大きなパドルドメインを発達させます。成熟したファイバーセルは、小さな突起で示される大きなパドルドメインを持っています。これらの連動ドメインは、レンズの生体力学的特性にとって重要です。水晶体核の線維細胞は、短辺に沿った小さな突起が少なく、複雑な舌状溝の指間(紫色のボックス)を持っています。細胞の広い側面は球状膜の形態を示します。漫画は^22,32から変更され、縮尺に合わせて描かれませんでした。スケールバー = 3 μm。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

水晶体は、前世代の繊維の上に新しい線維細胞の殻を重ねることによって成長する^24,25。ファイバーセルは、2つの広い辺と4つの短辺を持つ細長い六角形の断面形状をしています。これらの細胞は水晶体の前極から後極まで伸びており、種によっては水晶体線維の長さが数ミリメートルになることがあります。これらの細長い細胞の構造をサポートするために、広辺と短辺に沿った特殊なインターディジテーションがインターロッキング構造を作成し、レンズの形状と生体力学的特性を維持します。線維細胞の分化および成熟中の細胞膜形状の変化は、電子顕微鏡(EM)研究によって広く記録されています2,3,4,5,6,7,8,9,10,20,26,27,28,29 .新しく形成されたファイバーセルは、その広い側面に沿ってボールとソケットを持ち、短辺に沿って非常に小さな突起を持っていますが、成熟したファイバーは短辺に沿って連動する突起とパドルを持っています。核線維は、舌状および溝状の歯状および球状膜形態を示す。これらの複雑なインターロッキングメンブレンに必要なタンパク質についてはほとんど知られていません。線維細胞におけるタンパク質の局在に関するこれまでの研究は、複雑な細胞構造を明確に可視化することができない水晶体組織切片に依存していました。

この研究は、複雑な形態を維持し、細胞膜および細胞質内のタンパク質の免疫染色を可能にするために、レンズ線維細胞の単一および束を固定する新しい方法を作成し、完成させました。この方法は、EM研究のデータに匹敵する細胞膜構造を忠実に保持し、特定のタンパク質の一次抗体で染色することができます。我々は以前、分化と成熟を経る皮質水晶体線維を免疫染色したことがある^22,23。このプロトコルでは、水晶体核から繊維細胞を汚す新しい方法もあります。このプロトコルは繊維のセル成熟および水晶体の核の圧縮の間に膜のinterdigitationsの形成そして変更のためのメカニズムを理解することへの扉を開ける。