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.
Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist eine führende Ursache für Sehbehinderung in der entwickelten Welt. Die Krankheit manifestiert sich durch die Zerstörung der Mitte der Retina, Makula genannt, was zum Verlust der zentralen Sehschärfe. Frühen AMD ist durch die Anwesenheit von kleinen, gelblichen Läsionen genannt weiche Drusen, dass der Fortschritt auf späten AMD wie geographische Atrophie (trockene AMD) oder Gefäßneubildung (feuchte AMD) gekennzeichnet. Obwohl die klinischen Veränderungen sind gut beschrieben, und das Verständnis der genetischen Einflüsse auf verleiht AMD Risiko werden immer detaillierter, ist ein Bereich, fehlen wichtige Fortschritte das Verständnis der biochemischen Auswirkungen der genetischen Risiko. Dies ist teilweise auf Grund von Schwierigkeiten beim Verständnis der Biochemie der Bruch-Membran, einer sehr dünnen extrazellulären Matrix, als biologischer Filter von Material von der Durchblutung und ein Gerüst, auf dem retinalen Pigmentepithel (RPE) Zellmonoschicht liegt dient. Drusen form im Bruch-Membran und ihre Anwesenheit stört Nährstofffluss in den RPE-Zellen. Nur durch die Untersuchung der Proteinzusammensetzung der Bruch-Membran, und in der Tat, wie andere Proteine mit ihm interagieren, können die Forscher hoffen, dass die biochemischen Mechanismen zugrunde Drusen Bildung, Entwicklung von AMD und anschließende Verlust der Sehkraft zu entwirren. Dieses Papier Details Methoden zur Anreicherung von entweder ganzen Bruch-Membran, oder einfach von der Makula Region, so dass es für nachfolgende biochemische Analyse verwendet werden, und Beispiele dafür, wie diese ändert sich bereits das Verständnis der Bruch-Membran Biochemie.
Der Einsatz von post mortem menschliche Auge Gewebe in der Augenforschung ist eine unschätzbare Ressource für das Verständnis der Pathogenese Augenkrankheit. Analyse von menschlichen Spenderaugen hat wichtige Beiträge, um die Mechanismen zugrunde altersbedingten Makuladegeneration (AMD), die die Hauptursache für Erblindung in der westlichen Welt 1 anspruchsvollen gemacht. Weltweit entfallen AMD für rund 8,7% aller Blindheit und mit einer zunehmend alternden Bevölkerung wird vorhergesagt, bis 196 Millionen Menschen bis zum Jahr 2020 2. AMD führt zum Verlust des zentralen Sehvermögens beeinträchtigen und hat eine tief greifende Auswirkungen auf die Patienten Unabhängigkeit und Lebensqualität 3. Frühen AMD wird durch die Bildung von Drusen gekennzeichnet und es kann zu geographische Atrophie (manchmal als "trockene" AMD bezeichnet) oder CNV (auch als neovaskulären oder "nasse" AMD bezeichnet) fortschreiten. Während Anti-VEGF-Injektionen können stabilisieren oder Sehvermögen von neovaskulärer AMD es is nicht heilende und derzeit für geographische Atrophie existiert keine Behandlung.
Während bestimmte genetische Varianten haben gezeigt, dass AMD Risiko 4 ändern – 8 wird weniger darüber, wie diese Varianten beeinflussen die Makula bei einer biochemischen Ebene bekannt. Ein wichtiger Standort in AMD Pathogenese ist der Bruch-Membran. Drusen Form innerhalb dieser Struktur und verschiedene Studien haben Beweise der Komplementaktivierung in und um Bruch-Membran in AMD 9 vorgesehen. Bruch-Membran ist ein Blatt von der extrazellulären Matrix, die die retinale Pigmentepithel (RPE) Zellen aus der Aderhaut trennt, und ist etwa 4 & mgr; m dick. Bruch-Membran geht in die Aderhaut, einer Schicht aus der Aderhaut, die gefensterte Kapillaren und extern zu diesem enthält, sind Schichten mit größeren Blutgefäße 10 (Figur 1A).
Bruch-Membran ist ein pentilaminar Blatt Extrazellulären Matrix (ECM), und diese Methode beschreibt, wie der Bruch-Membran zu isolieren, zusammen mit der ECM der zugrunde liegenden Choriokapillaris (nachfolgend bezeichnet Bruch-Membran angereichert), die weitgehend dezellularisierte und frei von roten Blutkörperchen ist. Enriched Bruch-Membran wurde dann für die Western-Blot und Histologie Experimente verwendet. Weiterhin Methode zur Anreicherung der Bruch-Membran allein aus der Makula Bereich des Auges beschrieben, die von besonderem Interesse für die Untersuchung der biochemischen Aspekte des AMD sein wird.
Hier beschreiben wir die Bereicherung der Bruch-Membran für die weitere Analyse ermöglicht nachfolgenden Analysen einschließlich Western-Blot 11, Massenspektrometrie und die Diffusionseigenschaften der Bruch-Membran unter Verwendung von modifizierten Ussing-Kammern 11,14. Kritischer Schritte umfassen a) die gründliche Abschaben und Waschen der inneren Oberfläche des Auges um alle RPE-Zellen b) die wiederholte und vorsichtiges Abkratzen der darunterliegenden Aderhaut, ohne dass das Bruch-zu zerfallen zu entfernen, und c) Waschen des entfernten Bruch'sche in Reinstwasser zur Lyse von Rest Zellen sicherzustellen. Außerdem, wenn der Bruch-Membran angereichert ist, für Proteomanalyse verwendet werden, Proteinextraktion durch die Harnstoff-Behandlung ist am wirksamsten in der Aufteilung dieses elastischen Gewebes im Vergleich zu anderen Verfahren, wie mechanische Homogenisierung. Histologie von angereichertem Bruch-Membran zeigt das ECM des Choriokapillaris nicht entfernt. Dies ist ex seinsichtlichen als äußere Schicht der pentilaminar Bruch-Membran wird durch Choriokapillaris Endothelzellen Basalmembranen gebildet. Tatsächlich kann es vorteilhaft sein, dass das ECM des Choriokapillaris bleibt als Änderungen dies auftreten in AMD einschließlich der Ablagerung von terminalen Komplementkomplex / Membran-Angriffskomplex (MAC) 15. Es sollte beachtet werden, dass für eine detaillierte histologische Analyse der Bruch-Membran, ihre Struktur besser erhalten, wenn in Gegenwart von der Sklera, Aderhaut, und Bruch-Membran geschnitten werden kann. Tatsächlich ist die Histologie di 2 präsentiert ausschließlich zur Deckung der Anreicherungsgrad von der in dieser Handschrift beschriebenen Technik resultierenden demonstrieren.
Anreicherung von Makula Bruchs erfordert eine sorgfältige Präparation der Augenmuschel, sicherzustellen, dass der NSR und insbesondere die Fovea nicht beschädigt werden; andernfalls Identifikation und somit die Isolierung des Makula nicht möglich. Die Integrität der tissue ist auch wichtig, zu diesem Prozess und es wird daher empfohlen, alle Proben unter 48 Stunden post mortem Zeit verwendet werden. Der Grad der Anreicherung erforderlich variiert zwischen Gebern und durch Spenderalter, Post-mortem-Zeit, und die Anwesenheit von jedem Auge Pathologie betroffen sein. Die Verwendung des Begriffs angereichert ist gewollt in Anerkennung einer Einschränkung der Technik, wobei dies, dass "Reinigung" oder "Trennung" der Bruch-Membran mit dieser Methode ist einfach nicht möglich. Aufgrund der Tatsache, dass der ECM des Choriokapillaris geht in Bruch-Membran gibt es eine vollständige Trennung nicht möglich ist.
Das Verständnis der biochemischen Veränderungen der jeweiligen Augengewebe ist von wesentlicher Bedeutung für das Verständnis Augenfortschreiten der Krankheit. Diese einzigartige Bereicherung der Bruch-Membran erleichtert dieses Verständnis; laufende Studien untersuchen das Proteom von angereichertem Makula-Bruch-Membran unter Verwendung von Massenspektrometrie in verschiedenen Stadien der AMDund in Proben von Patienten mit verschiedenen Genotypen Ursprung um das Verständnis der molekularen Pathologie von AMD zu verbessern. Bereits die hier beschriebene Technik wurde verwendet, um FHL-1 erfolgreich zu identifizieren als die vorherrschende Ergänzung Regler in Membran 11 und weitere Studien Bruchs auf angereicherten Bruch-Membran sind wahrscheinlich in mehr neue Einblicke in die molekulare Pathologie von AMD führen.
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren danken Dr. Isaac Zambrano und das Personal an der Manchester-Augenklinik Eye Bank für die Lieferung von menschlichen Spender Augengewebes, und Mr. Pete Walker der Fakultät für Lebenswissenschaften Histologie Anlage für die H & E gefärbten Bildern erkennen. Besonderer Dank geht an Herrn Roger Meadows für seine Hilfe bei der Mikroskopie. SJC ist ein Empfänger einer Medical Research Council (MRC) Career Development Fellowship (MR / K024418 / 1), und die Autoren auch andere aktuelle Forschungsförderung von MRC (G0900538 und K004441) anzuerkennen, Fight for Sight (1866) und der Makula Society.
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 |