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.
Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) является ведущей причиной нарушения зрения в развитых странах мира. Болезнь проявляется в разрушении центре сетчатки, называемой пятном, что приводит к потере центрального зрения. В начале AMD характеризуется наличием мелких желтоватых, поражений мягких друз называемых, которые могут прогрессировать на конце AMD, такие как географическое атрофии (сухой драмов) или неоваскуляризации (мокрый AMD). Хотя клинические изменения хорошо описано, и понимание генетических влияний на присвоении AMD риск становятся все более подробно, одна область не хватает значительного прогресса является понимание биохимических последствий генетического риска. Это отчасти из-за трудностей в понимании биохимии мембраны Бруха, очень тонкой внеклеточной матрицы, которая действует как биологический фильтр материала из кровоснабжения и эшафот, на котором сетчатки пигментного эпителия (РПЭ) монослой клеток проживает. Друзы еORM в мембране Бруха и их присутствие разрушает поток питательных веществ к ПЭС клеток. Только исследуя белковый состав мембраны Бруха, и действительно, как другие белки взаимодействуют с ним, может исследователи надеются разгадать механизмы, лежащие в основе биохимических образование друз, развитие AMD и последующее потерю зрения. В этом документе подробно методики для обогащения либо мембрану целый Бруха, или просто из области макулы, так что он может быть использован для последующего биохимического анализа, и привести примеры того, как это уже меняется понимание биохимии мембран Бруха.
Использование посмертного человеческого глаза ткани в офтальмологической исследований является бесценным ресурсом для понимания патогенеза заболевания глаз. Анализ донорских глаз человека внесла важный вклад в взыскательных механизмы, лежащие в основе возрастной макулярной дегенерации (AMD), которая является ведущей причиной слепоты в западном мире 1. Во всем мире, компания AMD составляет примерно 8,7% от всех случаев слепоты и более стареющего населения, по прогнозам, влияют 196 миллионов человек по результатам 2020 2. AMD к потере центрального зрения и имеет глубокое влияние на независимость и качество жизни пациента 3. Раннее AMD характеризуется образованием друз и может прогрессировать до географической атрофии (иногда именуемой «сухого» AMD), или хориоидеи неоваскуляризации (также называемый неоваскулярной или «влажной» ВМД). Несмотря на то, анти-VEGF инъекции могут стабилизировать или улучшить зрение в неоваскулярной AMD это яS не является лечебным, и в настоящее время, никакое лечение не существует для географической атрофии.
Несмотря на то, некоторые генетические варианты, как было показано, чтобы изменить AMD риск 4 – 8, меньше известно о том, как эти варианты влияют на макулы на биохимическом уровне. Важный объект в патогенезе AMD является мембрана Бруха. Друзы форма в этой структуре и различных исследований предоставили доказательства активации комплемента и вокруг мембраны Бруха в 9 драмов. Мембрана Бруха представляет собой лист внеклеточного матрикса, который отделяет сетчатки пигментного эпителия (РПЭ) клеток из сосудистой оболочки, и приблизительно 4 мкм. Мембрана Бруха сливается в choriocapillaris, слой сосудистой оболочки, которая содержит капилляры и Фенестрированные внешний этому слои, содержащие больших кровеносных сосудов (10 Рис. 1А)
Мембрана Бруха является pentilaminar лист дополнительнаяматрикса (ЕСМ), и эта методика подробно описано, как изолировать мембрану Бруха, наряду с ECM, лежащих в основе choriocapillaris (далее именуемый обогащенный мембраны Бруха), которая в значительной степени decellularized и свободной от красных кровяных клеток. Мембрана Бруха, обогащенный затем использовали для Вестерн-блоттинга и гистологии экспериментов. Кроме того, методология для обогащения мембраны Бруха исключительно из макулы области глаз описано, который будет представлять особый интерес для тех, кто расследует биохимические аспекты AMD.
Здесь мы опишем обогащение мембраны Бруха для дальнейшего анализа позволяет последующие анализы, включая вестерн-блоттинга 11, масс-спектрометрии и диффузии свойств мембраны Бруха, используя модифицированный Ussing камер 11,14. Критические шаги включают в себя: а) тщательное выскабливание и промывка внутренней поверхности глаза, чтобы удалить все клетки ПЭС б) повторить и осторожны скребковые подстилающей сосудистой оболочки, не вызывая Бруха распадаться и в) стиральная из вырезали Бруха в особо чистой воды для обеспечения лизиса остаточных клеток. Кроме того, если мембрана обогащенного Бруха будет использоваться для протеомного анализа, экстракции белка путем обработки мочевины является наиболее эффективным в разрушении этого упругий ткани по сравнению с другими методами, такими как механическое гомогенизации. Гистология мембраны Бруха, обогащенных указывает ЕСМ в choriocapillaris не удаляется. Это будет эксожидаемому в наружном слое мембраны Бруха pentilaminar формируется choriocapillaris эндотелиальных клеток базальных мембран. Действительно это может быть выгодно, чтобы ЕСМ из choriocapillaris остается по мере изменения этого в том числе AMD осаждения терминал комплекса комплемента / мембрана атаки комплекса (MAC) 15. Следует отметить, что для детального гистологического анализа мембраны Бруха, его структура будет лучше сохранить, если срезы в присутствии склеры, сосудистой оболочки и мембраны Бруха. В самом деле, гистологическое исследование представлено на фиг.2, предназначены исключительно для демонстрации степень обогащения в результате методике, описанной в этой рукописи.
Обогащение макулярной Бруха требует тщательного вскрытия наглазник, гарантируя, что СМП и, в частности ямка не повреждены; в противном случае идентификация и, таким образом, изоляция макулы не возможно. Целостность Tissuе Также важно этом процессе, и поэтому рекомендуется, что образцы под 48 ч время посмертного быть использованы. Степень обогащения требуемой варьирует между донорами и может зависеть от доноров в возрасте, времени посмертном, и присутствие любого глазной патологии. Использование термина обогащенного является преднамеренным в признании ограничение технике, это в том, что "очистка" или "выделение" мембраны Бруха с помощью этого метода просто невозможно. Действительно, учитывая, что ЕСМ на choriocapillaris сливается мембраны Бруха есть полное разделение не представляется возможным.
Понимание биохимических изменений соответствующих глазных тканях является существенным для понимания прогрессирования заболевания глаз. Этот уникальный обогащение мембраны Бруха облегчает это понимание; текущие исследования расследует протеом обогащенного макулярной мембраны Бруха с помощью масс-спектрометрии на разных этапах AMDи в образцах, происходящих из субъектов с разными генотипами, чтобы улучшить понимание молекулярной патологии AMD. Уже Техника, описанная здесь была использована успешно идентифицировать FHL-1 в качестве основного регулятора комплемента в мембранных 11 и дальнейших исследований Бруха на мембране Бруха, обогащенные, скорее всего, приведет к более новому взглянуть на молекулярной патологии драмов.
The authors have nothing to disclose.
Авторы хотели бы выразить признательность доктору Исаака Самбрано и сотрудников в Манчестер глазной больнице банка глаз на поставку человек доноров тканей глаза, и г-н Пит Уокер факультета наук о жизни гистологии комплекс для H & E окрашенных изображений. Особая благодарность г-н Роджер Meadows за помощь в микроскопии. ГАК является получателем Медицинского исследовательского совета (MRC) Карьера стипендий развития (MR / K024418 / 1), и авторы также признают Другие недавние исследования финансирование от MRC (G0900538 и K004441), Борьба за зрение (1866) и макулярной общества.
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 |