Dit protocol biedt een uitgebreide dissectie en analyse gids voor het gebruik van diep oogbeschadigingen en/of bezienswaardigheden, s-opsin immunohistochemistry, Retistruct en aangepaste code nauwkeurig en betrouwbaar oriënteren het netvlies geïsoleerde muis in anatomische ruimte.
Nauwkeurig en betrouwbaar identificatie van ruimtelijke oriëntatie van het netvlies geïsoleerde muis is belangrijk voor vele studies in visuele neurowetenschappen, met inbegrip van de analyse van de dichtheid en gradiënten van de grootte van de retinale celtypes, de afstemming van de richting van richting-selectieve ganglion cellen, en het onderzoek van topografische degeneratie patronen in sommige retinale ziekten. Echter, er zijn vele verschillende oogbeschadigingen en/of dissectie methoden die worden gemeld in de literatuur en die worden gebruikt voor het identificeren en label retinale oriëntatie in het netvlies van de muis. Terwijl de methode van oriëntatie gebruikt in dergelijke studies vaak vergeten wordt, geen rapportage hoe retinale oriëntatie wordt bepaald kan leiden tot verschillen in de literatuur en de verwarring wanneer u probeert om gegevens tussen studies te vergelijken. Oppervlakkige oogbeschadigingen en/of bezienswaardigheden zoals hoornvlies brandwonden worden vaak gebruikt, maar onlangs is gebleken dat minder betrouwbaar dan dieper bezienswaardigheden zoals de spieren van de musculus rectus, de choroideus horizontalis of de s-opsin verloop. Hier, bieden wij een uitvoerige gids voor het gebruik van diep oogbeschadigingen en/of bezienswaardigheden nauwkeurig ontleden en vastleggen van de ruimtelijke oriëntatie van een geïsoleerde muis netvlies. Wij hebben ook in vergelijking van de effectiviteit van twee s-opsin antilichamen en een protocol voor s-opsin immunohistochemistry opgenomen. Omdat de richting van het netvlies volgens het verloop van de s-opsin retinale wederopbouw met Retistruct software en rotatie met aangepaste code vereist zijn, hebben we de belangrijke stappen vereist voor het gebruik van beide programma’s gepresenteerd. Globaal, is het doel van dit protocol is het leveren van een betrouwbare en herhaalbare set methoden voor nauwkeurige retinale oriëntatie die is aangepast aan de meest experimentele protocollen. Een overkoepelend doel van dit werk is op de standaardisering van de retinale oriëntatie methoden voor toekomstige studies.
Een belangrijk en soms onderbelicht aspect van retinale neurowetenschappen is de goede richting en de analyse van het geïsoleerde geheel-mount netvlies, of het nu de richting van een netvlies in een electrofysiologie opname kamer of op een histologische dia. Dit is vooral belangrijk voor studies waarbij het netvlies van de muis, die momenteel het meest gebruikte model voor onderzoek van de zoogdieren visuele systeem. Recente ontdekkingen laten zien dat het netvlies muis geen ruimtelijk uniforme is maar dichtheid en grootte gradiënten van functioneel-verschillende retinale celtypen, zoals melanopsin peesknoopcellen, voorbijgaande OFF-alpha peesknoopcellen en kegel opsins1,2 heeft ,3,4,5. Bijgevolg, de gebruikte methode voor het bepalen van de richting van het netvlies van invloed kan zijn op de experimentele resultaten met betrekking tot cel type of opsin distributies2,3,6, richting afstemming van richting-selectieve ganglion cellen7,8,9, en topografische patronen van Retina degeneratie10,11,12,13,14 . In feite niet rapporteren hoe retinale oriëntatie is gemeld kan leiden tot verschillen in de literatuur en de verwarring wanneer u probeert om gegevens tussen studies te vergelijken. Daarom is het essentieel dat onderzoekers de methode melden voor de identificatie van de oriëntatie van het netvlies, zodat de resultaten van dergelijke onderzoeken nauwkeurig kunnen worden geïnterpreteerd.
Netvlies oriëntatie wordt vaak aangeduid met scoren het dorsale, ventrale, nasale of tijdelijke hoornvlies vóór oogbeschadigingen en/of enucleation1,3,12,15,16,17 19 18, ,of door snijden of kleuring diep anatomisch oog monumenten zoals de extraocular spieren6,7, het vaatvlies horizontalis20,21, of de s-opsin kleurovergang2,3. De spieren van de musculus rectus kunnen worden gebruikt voor identificatie de dorsale, ventrale, nasale en temporele netvlies door een diep verlichten verlaging inhouden die snijdt hoofdbundel van de bijlage van het of de superieure rectus, inferieur rectus, mediale rectus of laterale rectus spier, respectievelijk. Voor de meeste experimenten is met behulp van één Musculus rectus echter voldoende kunt u het netvlies22. De choroideus horizontalis, oftewel een overblijfsel van de ontwikkeling van het oog, kan worden beschouwd als een vage horizontale lijn op de achterkant van het oog. Elk einde van deze lijn eindigt in de neus of de temporele pool van de wereld-23. Tot slot, s-opsin expressie wordt asymmetrisch verdeeld aan de ventrale netvlies in muizen, en s-opsin antilichamen te onthullen het ventrale netvlies in immunohistochemische experimenten1kunnen worden gebruikt.
Recent werk van Stabio, et al.. 22 aangetoond dat oppervlakkige oogbeschadigingen en/of bezienswaardigheden zoals hoornvlies brandwonden een minder betrouwbare methode zijn kunt u het netvlies in anatomische ruimte, meest waarschijnlijk te wijten aan menselijke fouten en variabiliteit in het maken van het hoornvlies branden bij het gebruik van de temporele en mediale canthi als referentiepunten. Daarentegen is diepe oriëntatiepunten, zoals de musculus rectus superior, choroideus horizontalis en het verloop van de s-opsin, gebleken te zijn meer betrouwbare en nauwkeurige bezienswaardigheden kunt u het netvlies22. De identificatie van deze anatomische bezienswaardigheden vereist echter unieke dissectie stappen die niet in detail in de literatuur beschreven zijn. Het doel van dit protocol is dus om een uitgebreide tutorial over het gebruik van de musculus rectus superior, choroideus horizontalis en s-opsin verloop nauwkeurig identificeren de ruimtelijke oriëntatie van het netvlies van de muis. Daarnaast hebben we een vergelijking van de doeltreffendheid van de twee s-opsin antilichamen, evenals een protocol voor s-opsin immunohistochemistry opgenomen.
Een extra uitdaging aan studies te vertrouwen op precieze retinale oriëntatie is de grote verlichten bezuinigingen nodig om plat wholemount netvlies op een opname kamer, een schotel, of een dia. Dit kan leiden tot uitdagingen voor de analyse van wat natuurlijk een driedimensionale structuur is wanneer het image is gemaakt als een platte tweedimensionale structuur. Een programma genaamd Retistruct24 kan worden gebruikt op een vlakke wholemount netvlies terugkomen met de driedimensionale structuur, voordat de gegevens verzameld uit het wordt geanalyseerd. Dus, een deel van dit protocol is gewijd aan het markeren van de stappen die nodig zijn voor het gebruik van de software van de Retistruct te reconstrueren s-opsin immunostained muis netvlies. We hebben ook een sectie van protocol voor het gebruik van onze aangepaste MATLAB-script, dat werd ontwikkeld om nauwkeurig roteren en orient muis netvlies gekleurd met s-opsin opgenomen.
Er is geen omvattende, gestandaardiseerde protocol voor het bepalen en het labelen van de oriëntatie van het netvlies van de geïsoleerde muis in anatomische ruimte. Het protocol gedetailleerde hier pogingen om deze leemte opvullen door te standaardiseren en detaillering van het gebruik van diep anatomische bezienswaardigheden zoals referentiepunten aan betrouwbaar identificeren retinale oriëntatie. Het is aangetoond dat de diep anatomische bezienswaardigheden in dit protocol een meer accurate en betrouwbare methode bieden kunt u het netvlies van de muis dan oppervlakkige bezienswaardigheden zoals hoornvlies brandwonden22. Dus, kunnen op studies die hebben vertrouwd op hoornvlies brandwonden voor retinale oriëntatie meer fouten in oriëntatie dan studies die hebben vertrouwd op bezienswaardigheden zoals de spieren van de musculus rectus en choroideus horizontalis hebben gehad. Deze discrepantie benadrukt de behoefte aan en de betekenis van dit gestandaardiseerde protocol met betrekking tot de interpretatie van resultaten en het maken van vergelijkingen tussen studies die afhangen van nauwkeurige retinale oriëntatie. Over het geheel genomen zorgt een gestandaardiseerde protocol voor een gemeenschappelijke methode voor visie onderzoekers te volgen, waardoor de aanwezigheid van een storende variabele in data-acquisitie die zich kan voordoen met het gebruik van niet-gestandaardiseerde methoden voor de identificatie van de retinale oriëntatie.
De hier gepresenteerde methoden zijn gemakkelijk herhaalbaar en toepasbaar is in vele soorten experimentele protocollen. In feite, is een van de grootste voordelen van dit protocol zijn aanpassingsvermogen. Omdat de choroideus horizontalis, s-opsin expressie en rectus spier bezienswaardigheden allemaal retinale oriëntatie22 de mijlpaal die het best past bij de experimentele parameters kan worden gekozen gebleken zijn voor het optimaliseren van de data-acquisitie (tabel betrouwbaar te identificeren 1). Daarnaast methoden van dissectie kunnen worden gecombineerd teneinde te verduidelijken op de oriëntatie van het netvlies. Bijvoorbeeld choroideus horizontalis bezuinigingen kunnen worden gecombineerd met s-opsin immunohistochemistry om te oriënteren alle vier stokken van het netvlies: nasale en temporele hemisferen kunnen worden geïdentificeerd door de choroideus horizontalis bezuinigingen, en s-opsin immunohistochemistry kan identificeren ventrale en dorsale hemisferen. Nog, het aanpassingsvermogen van dit protocol kan worden beperkt door de tijd-gevoelige aard van fysiologie experimenten. Omdat de tijd die nodig is om te identificeren een mijlpaal, een hoornvlies brandwond maken en uitvoeren van een verlichten knippen in aanzienlijke weefsel dood in ex vivo experimenten resulteren kan, is het mogelijk dat sommige van deze methoden dissectie minder dan optimaal. Gelukkig, zodra een dissector vertrouwd te met de choroideus horizontalis of superieure rectus spier dissectie methode, raken heeft identificatie van de diepe bezienswaardigheden en het maken van het verlichten van de bezuinigingen snel een deel van de dissectie routine geworden en geen aanzienlijk toevoegt aan de lengte van de dissectie. Hoewel we erkennen dat de hier gedetailleerde stappen op tijd aan zeer tijd-gevoelige experimenten toevoegen kunnen, raden we u aan het verloop van de s-opsin voor post hoc retinale oriëntatie wanneer de levensvatbaarheid van het weefsel niet langer een probleem (Figuur 3 is ). Kleuring van het netvlies, voor s-opsin een effectieve manier om zich te oriënteren op het netvlies, is zoals het alle vier Polen identificeren kan: s-opsin kleuring verdeelt het netvlies in dorsale en ventrale Polen en maakt het mogelijk voor de identificatie van de nasale en temporele palen naargelang het netvlies is van een oog van rechts of links (Figuur 3). Daarom vinden wij dat dit protocol biedt een betrouwbare en herhaalbare set methoden voor nauwkeurige retinale oriëntatie die kan voldoen aan eventuele experimentele parameters.
Als met een gewijzigde retinale dissectie, wordt de geldigheid van de dissectie-methode beperkt door de nauwkeurigheid van de dissector en de kwaliteit van het weefsel dat geïsoleerd is. Als een weefsel verloren tijdens dissectie is of een netvlies is te vervormd voor nauwkeurige wederopbouw, zal Retistruct en de MATLAB-programma niet zitten kundig betrouwbaar reconstrueren of oriënteren op het netvlies. Daarom is het belangrijk naar de praktijk van de dissectie-methode voor te gebruiken voor het verzamelen van gegevens experimenten. Terwijl de soorten dissecties uitgelegd hier zijn niet moeilijk, moeten ze worden beoefend om ervoor te zorgen de herhaalbaarheid van de identificatie van de retinale oriëntatie met een bijzondere mijlpaal. Bovendien is het essentieel dat de praktijk van de dissector visueel identificeren de anatomische bezienswaardigheden voorafgaand aan begin van gegevensverzameling om zorg ervoor dat de juiste landmark wordt gebruikt. Unidirectioneel om te controleren van de juistheid van een bepaalde dissector is om beide choroideus horizontalis snijdt of Musculus rectus superior snijdt en vergelijk de locatie van de bezuinigingen op het verloop van de s-opsin, omdat het een vaste markering en dus niet afhankelijk van de nauwkeurigheid van dissectio is n. potentiële dissectors kunnen ook vergelijken hun gereconstrueerde netvlies naar de voorbeelden van gereconstrueerde netvlies met nauwkeurige landmark bezuinigingen zijn afgebeeld in Figuur 1 pt Figuur 2. In wezen, een potentiële dissector moet worden uitgevoerd door de stappen in dit protocol voor een bepaalde dissectie-type, of het nu de musculus rectus superior of vaatvlies horizontalis methode, en vergelijken de resultaten op het verloop van de s-opsin om de geldigheid van een bijzondere dissector. Omdat als de dissector is niet zeker over de locatie van de bezienswaardigheid, kan dit resulteren in een onjuiste stand van het netvlies dat zal, standaard, invloed op gegevensverzameling en interpretatie.
The authors have nothing to disclose.
We zouden graag bedanken Bretagne dag en Jessica Onyak voor hun technische bijstand en Dr. Liu voor kandidatuur laten gebruiken zijn epifluorescerende Microscoop. Met dank aan steun: NIH R15EY026255-01 en de Karl Kirchgessner Stichting.
0.1 M Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich | P5244 | |
Axioplan2 Epifluorescent Microscope | Zeiss | N/A | |
Clear Nailpolish | N/A | N/A | |
Corning LSE Low Speed Orbital Shaker | Sigma-Aldrich | CLS6780FP | |
Costar TC-Treated 24-well Plates | Sigma-Aldrich | CLS3524 | |
Dissection Microscope | Olympus | SZ51 | |
Donkey anti-Goat Alexa 594 | Life Technologies | A11058 | |
Donkey anti-Rabbit Alexa 594 | Life Technologies | A21207 | |
Donkey Normal Serum | Millipore | 566460 | Use at 5.2% (52 μL with 86 μL of 20% Triton X-100 and 863 μL of 0.1M PBS for 1 mL of blocking solution) |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Goat anti-s-opsin | Santa Cruz Biotechnologies | sc-14363 | Not commerically available as of 2017 |
Graefe Curved Forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | |
ImageJ or FIJI | National Institute of Health | N/A | Freely available software |
Low Temperature Cautery Ophthalmic Fine Tip Cauterizer | Bovie Medical Corporation | AA00 | |
MATLAB | MathWorks | N/A | At least version 2007b or later |
Micro Cover Glasses | VWR International | 48393-241 | |
Micro Slide Trays | VWR International | 82020-913 | |
Moira Ultra Fine Forceps | Fine Science Tools | 11370-40 | |
Nitrocellulose membrane | Millipore | HAWP04700 | |
Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | Use at 4% (25 μL and 875 μL of 0.1 M PBS for 1 mL of fixative) |
PrecisionGlide Needle 20G (0.90mm x 25mm) | BD PrecisionGlide | 305175 | |
Pyrex Glass Petri Dish | Sigma-Aldrich | CLS3160152 | |
R | The R Project for Statistical Computing | N/A | Freely available software; version 3.4.3 or later |
Rabbit anti-s-opsin | Millipore | ABN1660 | |
Retiga R3 Microscope Camera | Qimaging | 01-RET-R3-R-CLR-14-C | |
Retistruct | N/A | N/A | Freely available software compatiable with Windows 7 or Windows 10 |
Shandon Aqua-Mount Slide Mounting Media | Fisher Scientific | 14-390-5 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Use 1.7% (86 μL of 20% Triton-X with 52 μL of Donkey Normal Serum and 863 μL of 0.1 M PBS for 1 mL of blocking solution) |
Vannas Spring Dissection Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
5MP USB Microscope Digital Camera | AmScope | MU500 | To be used with the Olympus Dissection Microscope |