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.
Leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD) is een belangrijke oorzaak van de visuele handicap in de ontwikkelde wereld. De ziekte manifesteert zich door de vernietiging van het midden van het netvlies, de macula, wat resulteert in het verlies van het centrale gezichtsvermogen. Vroege AMD wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van kleine, geelachtige letsels soft droesem welke vooruitgang op late AMD zoals geografische atrofie (droge AMD) of neovascularisatie (natte AMD). Hoewel de klinische veranderingen goed beschreven, en het begrijpen van de genetische invloeden op overdracht AMD kans krijgt steeds gedetailleerder, een gebied ontbreekt belangrijke vooruitgang inzicht in de biochemische consequenties van genetisch risico. Dit is deels te wijten aan problemen bij het begrijpen van de biochemie van Bruch's membraan, een zeer dunne extracellulaire matrix die fungeert als een biologisch filter materiaal uit de bloedtoevoer en een steiger waarop het retinale pigmentepitheel (RPE) cellen monolaag bevindt. Drusen fORM binnen Bruch's membraan en hun aanwezigheid verstoort voedingsstoffen stroom naar de RPE cellen. Alleen door het onderzoeken van de eiwitsamenstelling van Bruch's membraan, en inderdaad hoe andere eiwitten interageren met het, kan de onderzoekers hopen de biochemische mechanismen die ten grondslag liggen drusen vorming, de ontwikkeling van AMD en de daaropvolgende verlies van het gezichtsvermogen te ontrafelen. Deze paper Gegevens methoden voor het verrijken hetzij geheel Bruch's membraan, of alleen van de macula gebied, zodat het kan worden gebruikt voor downstream biochemische analyse, en voorbeelden van hoe dit reeds het begrip van Bruch's membraan biochemie veranderen.
Het gebruik van de post mortem menselijk oogweefsel in oogheelkundig onderzoek is een bron van onschatbare waarde voor het begrip van oogziekte pathogenese. Analyse van humane donorogen heeft een belangrijke bijdrage aan de mechanismen van leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD), die de belangrijkste oorzaak van blindheid in de westerse wereld 1 onderscheiden gemaakt. Wereldwijd AMD goed voor ongeveer 8,7% van alle blindheid en een toenemende vergrijzing, wordt voorspeld te beïnvloeden 196 miljoen mensen in 2020 2. AMD resulteert in het verlies van centrale visie en heeft een grote invloed op de patiënt de onafhankelijkheid en kwaliteit van leven 3. Vroege AMD wordt gekenmerkt door de vorming van drusen en kan ontwikkelen tot geografische atrofie (soms aangeduid als "droge" AMD) of choroïdale neovascularisatie (ook wel neovasculaire of natte AMD). Terwijl anti-VEGF injecties kan stabiliseren of verbetering van het gezichtsvermogen in neovasculaire AMD het iks niet curatief, en momenteel bestaat geografische atrofie geen behandeling.
Hoewel bepaalde genetische varianten bleken AMD risico wijzigen 4 – 8, minder bekend over hoe deze varianten beïnvloeden de macula op biochemisch niveau. Een belangrijke plaats in AMD pathogenese is Bruch's membraan. Drusen vorm binnen deze structuur en diverse onderzoeken hebben bewijs van complementactivering die in en rond Bruch's membraan 9 AMD. Bruch membraan een vel van extracellulaire matrix die het retinale pigmentepitheel (RPE) cellen scheidt van de choroidea, en is ongeveer 4 urn dik. Bruch's membraan overgaat in de choriocapillaris, een laag van de choroidea die gefenestreerde capillairen en buiten deze bevat zijn lagen met grotere bloedvaten 10 (Figuur 1A).
Bruch membraan is een pentilaminar vel extracellulaire matrix (ECM), en deze methodologie beschreven hoe u Bruch's membraan isoleert, samen met de ECM van de onderliggende choriocapillaris (hierna te Bruch's membraan verrijkt), die grotendeels gedecellulariseerde en vrij van rode bloedlichaampjes. Verrijkt Bruch's membraan werd vervolgens gebruikt voor western blotting experimenten en histologie. Bovendien methoden voor het verrijken van Bruch's membraan uitsluitend uit de macula gebied van het oog beschreven, die van bijzonder belang die het onderzoeken van de biochemische aspecten van AMD.
Hier beschrijven we de verrijking van Bruch's membraan voor verdere analyse waardoor de daaropvolgende analyses met inbegrip van western blotting 11, massaspectrometrie en de diffusie-eigenschappen van Bruch's membraan met behulp van gemodificeerde Ussing kamers 11,14. Kritische stappen omvat a) het grondig schrapen en wassen van de binnenkant van het oog om alle RPE cellen b) het herhaaldelijk en voorzichtig schrapen van het onderliggende choroidea verwijderen zonder dat de Bruch's te desintegreren en c) het wassen van de uitgesneden Bruch in ultrazuiver water lysis van resterende cellen te verzekeren. Indien daarenboven verrijkte Bruch's membraan wordt gebruikt voor proteoomanalyse, eiwitextractie ureum behandeling het meest effectief in het afbreken van dit verende weefsel in vergelijking met andere werkwijzen zoals mechanische homogenisatie. Histologie verrijkte Bruch's membraan geeft de ECM van de choriocapillaris niet verwijderd. Dit is af tewachte als buitenlaag van pentilaminar Bruch's membraan wordt gevormd door choriocapillaris endotheliale basale membranen. Inderdaad kan het voordelig zijn dat de ECM van de choriocapillaris blijft veranderingen optreden in deze AMD inbegrip van de depositie van terminale complement complex / membraan attack complex (MAC) 15. Opgemerkt zij dat voor gedetailleerde histologische analyse van Bruch's membraan, de structuur zou beter behouden als gesegmenteerd in aanwezigheid van sclera, choroidea en Bruch's membraan. Inderdaad wordt de histologie de Figuur 2 uitsluitend bedoeld om de verrijking gevolg van de in dit manuscript beschreven techniek tonen.
Verrijking van macula Bruch's vereist een zorgvuldige dissectie van de oogschelp, zodat de NSR en in het bijzonder de fovea niet beschadigd; anders identificatie en daarmee isolering van het macula niet mogelijk. De integriteit van de Tissue is ook belangrijk om dit proces en het wordt daarom aanbevolen dat de monsters onder 48 uur post mortem tijd worden gebruikt. De mate van verrijking vereist varieert tussen donoren en kan worden beïnvloed door donorleeftijd, post-mortem tijd en de aanwezigheid van elke oog pathologie. Het gebruik van de term verrijkte opzettelijk in het erkennen beperking van de techniek, zijnde dat "zuivering" of "isolatie" van het membraan van Bruch met deze methode gewoonweg niet mogelijk. Inderdaad, aangezien de ECM van de choriocapillaris overgaat in de membraan van Bruch er volledige scheiding niet haalbaar.
Inzicht in de biochemische veranderingen van de respectievelijke oculaire weefsel is essentieel bij het begrijpen oog ziekteprogressie. Deze unieke verrijking van Bruch's membraan faciliteert dit begrip; lopende studies onderzoeken de proteoom verrijkte macula membraan van Bruch met massaspectrometrie in verschillende stadia van AMDen in monsters afkomstig van patiënten met verschillende genotypes beter inzicht in de moleculaire pathologie van AMD verbeteren. Al de hier beschreven techniek werd met succes gebruikt FHL-1 te identificeren als voornaamste complement regulator Bruch's membraan 11 en bestudeerd verrijkt Bruch's membraan waarschijnlijk leiden tot nieuwe inzichten in de moleculaire pathologie van AMD.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen graag Dr Isaac Zambrano en het personeel van de Manchester Eye Oogziekenhuis Bank voor de levering van de menselijke donor oogweefsel, en Mr. Pete Walker van de faculteit Life Sciences Histologie faciliteit voor de H & E gekleurde beelden te erkennen. Speciale dank gaat uit naar de heer Roger Meadows voor zijn hulp bij de microscopie. SJC is een ontvanger van een Medical Research Council (MRC) Career Development Fellowship (MR / K024418 / 1) en de auteurs erkennen ook andere recente financiering van onderzoek van MRC (G0900538 en K004441), Vecht voor Sight (1866) en The Macula 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 |