Denne protokollen gir en omfattende disseksjon og analyse guide for bruk av dypt okulær landemerker, s-opsin immunohistochemistry, Retistruct og egendefinerte koden nøyaktig og pålitelig orientere isolert musen netthinnen i anatomiske plass.
Nøyaktig og pålitelig identifiserer romlig orientering av netthinnen som isolert mus er viktig for mange studier i visuell nevrovitenskap, inkludert analyse av tetthet og størrelse graderinger retinal celletyper, retning tuning av retning-selektiv ganglieceller, og behandlingen av topografiske degenerasjon mønstre i noen retinal sykdommer. Men det er mange forskjellige okulær disseksjon metoder rapportert i litteraturen som brukes til å identifisere og merke retinal orientering i musen netthinnen. Mens metoden for papirretning brukes i slike studier er ofte oversett, kan ikke rapportere hvordan retinal retning bestemmes føre til avvik i litteratur og forvirring når prøver å sammenligne data mellom studier. Overfladisk okulær landemerker som hornhinnen burns er brukt, men har nylig vist seg å være mindre pålitelig enn dypere landemerker som rectus musklene, choroid sprekken eller s-opsin graderingen. Her gir vi en omfattende guide for bruk av dypt okulær landemerker til nøyaktig analysere og dokumentere den romlig orienteringen av en isolert musen netthinnen. Vi har også sammenlignet effekten av to s-opsin antistoffer og inkludert en protokoll for s-opsin immunohistochemistry. Fordi retningen på netthinnen ifølge graderingen som s-opsin krever retinal gjenoppbygging med Retistruct programvare og rotasjon med egendefinert kode, har vi presentert viktig trinn kreves for å bruke begge disse programmene. Samlet er mål denne protokollen å levere en pålitelig og repeterbare sett med metoder for nøyaktig retinal orientering som tilpasses mest protokoller. En overordnede målet med dette arbeidet er å standardisere retinal retning metoder for fremtidige studier.
En viktig og noen ganger oversett del av netthinnens nevrovitenskap er riktig retning og analyse av isolerte hele-mount netthinnen, enten det er retningen for en netthinnen i en elektrofysiologi opptak kammer eller på en histologiske lysbildet. Dette er spesielt viktig for studier med musen netthinnen, som er den mest brukte modellen for undersøkelser av pattedyr visuelle systemet. Nyere funn avsløre at musen netthinnen er ikke romlig uniform men har tetthet og størrelse graderinger funksjonelt forskjellige retinal celletyper, for eksempel melanopsin ganglieceller og forbigående OFF-alfa ganglieceller membran opsins1,2 ,3,4,5. Følgelig metoden brukes til å bestemme retningen på netthinnen kan påvirke de eksperimentelle resultatene som involverer celle type eller opsin distribusjoner2,3,6, retning tuning av retning-selektiv Ganglion celler7,8,9og topografiske mønstre retinal degenerasjon10,11,12,13,14 . Faktisk kan ikke rapportering hvordan retinal retning rapporteres føre til avvik i litteratur og forvirring når prøver å sammenligne data mellom studier. Det er derfor viktig at forskere rapporterer metoden for å identifisere retningen på netthinnen slik at resultatene av slike studier nøyaktig kan tolkes.
Netthinnen orientering er vanligvis identifisert av scoring dorsal, ventral, nese eller temporal hornhinnen før okulær enucleation1,3,12,15,16,17 ,18,19 eller ved skjæring eller flekker dypt anatomiske øye landemerker som extraocular musklene6,7, akkord sprekken20,21, eller s-opsin gradient2,3. Rectus musklene kan brukes til å identifisere dorsal, ventral, nese, og tidsmessige netthinnen ved å gjøre en dyp lindrende kutt som bisects feste enten den overlegen rectus, dårlig rectus, mediale rectus eller lateral rectus muskelen, henholdsvis. Men for de fleste eksperimenter er bruker en rectus muskel tilstrekkelig for å orientere det Netthinne22. Choroid kom ut, som er en levning av øye utvikling, kan ses som en svak vannrett linje på baksiden av øyet. Hver ende av denne linjen avslutter en nasal eller temporal pole verden23. Endelig, s-opsin uttrykk fordeles asymmetrisk ventrale netthinnen i mus, og s-opsin antistoffer kan brukes å avsløre ventrale netthinnen i immunohistochemical eksperimenter1.
Siste verk av Stabio, et al. 22 vist at overfladisk okulær landemerker som hornhinnen burns er mindre pålitelig metode for orientere netthinnen i anatomiske plass, mest sannsynlig skyldes menneskelige feil og variasjon i å gjøre korneal brenne når du bruker timelige og mediale canthi som referansepunkter. Derimot vist dyp landemerker, som overlegen rectus muskelen, choroid sprekken og s-opsin gradient, seg å være mer pålitelig og nøyaktig landemerker for å rette inn de Netthinne22. Identifikasjon av disse anatomiske landemerker krever imidlertid unik disseksjon trinn som ikke er beskrevet i detalj i litteraturen. Dermed er målet med denne protokollen å gi en omfattende opplæring om hvordan du bruker overlegen rectus muskel, choroid sprekken og s-opsin gradering å nøyaktig identifisere den romlig orienteringen av netthinnen som musen. I tillegg har vi inkludert en sammenligning av effektiviteten av to s-opsin antistoffer, samt en protokoll for s-opsin immunohistochemistry.
En ekstra utfordring å studies stole på presis retinal orientering er store lindrende kutt nødvendig å flate wholemount Netthinne i innspillingen kammer, rett eller lysbilde. Dette kan presentere utfordringer for analyse av hva er naturligvis en tredimensjonal struktur når det er avbildet som en flat, todimensjonal struktur. Et program kalt Retistruct24 kan brukes til å returnere en flat wholemount netthinnen til tredimensjonale strukturen før data samlet fra det er analysert. Dermed er en del av denne protokollen dedikert til fremheving trinnene som er nødvendig for å bruke Retistruct programvaren for å rekonstruere s-opsin immunostained mus netthinne. Vi har også inkludert en del av protokollen for bruk våre egendefinerte MATLAB script, som ble utviklet for å nøyaktig rotere og orientere musen Netthinne med s-opsin.
Det er ingen omfattende, standardisert protokoll for fastsettelse og merking retningen på isolerte musen netthinnen i anatomiske plass. Protokollen finnesher forsøk på å fylle dette tomrommet ved standardisering og detaljering hvordan du bruker dypt anatomiske landemerker som referansepunkter pålitelig identifisere retinal orientering. Det har vist at dypt anatomiske landemerkene i denne protokollen gir en mer nøyaktig og pålitelig metode for å orientere musen netthinnen enn overfladiske landemerker som hornhinnen burns22. Studier som har stolt på hornhinnen burns for retinal orientering kan dermed ha hatt større feil i retning enn studier som har stolt på rectus muskler og choroid sprekken. Dette avviket understreker behovet for og betydningen av denne standardisert protokollen forhold til tolke resultatene og foreta sammenligninger mellom studier som er avhengige av nøyaktig retinal orientering. Overall, en standardisert protokoll vil gi en vanlig måte visjon forskere å følge, dermed eliminere tilstedeværelsen av en forvirrende variabel i datainnsamling som kan oppstå med bruk av ikke-standardiserte metoder for å identifisere retinal orientering.
Metodene presenteres her er lett repeterbare og gjelder for mange typer eksperimentelle protokoller. Faktisk er en av de største fordelene med denne protokollen tilpasningsdyktighet sin. Fordi de choroid sprekken, s-opsin uttrykk og rectus muskel landemerker er funnet for å identifisere pålitelig retinal retning22 landemerket som best passer eksperimentelle parameterne kan velges å optimalisere datainnsamling (tabell 1). dessuten metoder for disseksjon kan kombineres for å ytterligere å klargjøre retningen på netthinnen. For eksempel choroid sprekken kutt kan kombineres med s-opsin immunohistochemistry for å orientere alle fire stolper av netthinnen: nese og tidsmessige halvkuler kan identifiseres ved choroid sprekken kutt og s-opsin immunohistochemistry kan identifisere ventrale og dorsal halvkuler. Likevel, tilpasningsevne denne protokollen kan være begrenset tid-følsom natur fysiologi eksperimenter. Fordi tiden det tar å identifisere et landemerke, gjøre en hornhinnen brenne og utfører en lindrende kutt kan føre til betydelig vev død ex vivo eksperimenter, kan det hende noen av metodene disseksjon optimalt. Heldigvis, når en dissector har blitt kjent med choroid sprekk eller overlegen rectus muskel disseksjon metoden, identifisere de dype landemerkene og gjør den lindrende kutt raskt bli en del av rutinen disseksjon og adderer ikke betydelig lengden på disseksjon. Selv om vi erkjenner at trinnene beskrevet her kan legge tidsnok til ekstremt tidssensitivt eksperimenter, foreslår vi bruke s-opsin graderingen for post hoc retinal orientering når levedyktigheten til vev er ikke lenger et problem (Figur 3 ). Flekker på netthinnen for s-opsin er en effektiv måte å orientere netthinnen, som det kan identifisere alle fire stolper: s-opsin flekker deler netthinnen i rygg- og ventrale polakker og tillater for identifikasjon av nese og tidsmessige stenger avhengig av om netthinnen er en høyre eller venstre øye (Figur 3). Derfor tror vi denne protokollen gir et pålitelig og repeterbare sett med metoder for nøyaktig retinal orientering som kan oppfylle eksperimentelle parametere.
Som med alle endrede retinal disseksjon, er gyldigheten av metoden disseksjon begrenset av nøyaktigheten i dissector og kvaliteten på vev som er isolert. Hvis noen vev går tapt under disseksjon eller en netthinnen er også lemlestede nøyaktig gjenoppbygging, kan Retistruct og MATLAB programmet ikke pålitelig rekonstruere eller orientere netthinnen. Det er derfor viktig å praktisere metoden disseksjon før bruker den for data-innsamling eksperimenter. Mens typene disseksjoner forklart her ikke er vanskelig, må de bli praktisert for å sikre repeterbarhet identifisere retinal retning og med et bestemt landemerke. Det er viktig at dissector praksis visuelt identifiserer anatomiske landemerkene før begynnelsen datainnsamling for å forsikre deg om at riktig landemerket brukes. En måte å sjekke nøyaktigheten av en bestemt dissector er å enten choroid sprekken kutt eller overlegen rectus muskler kutt og sammenlign plasseringen av kutt til s-opsin gradient, siden det er en fast og dermed er ikke avhengig av nøyaktigheten av dissectio n. potensielle dissectors kan også sammenligne deres rekonstruert Netthinne eksemplene av rekonstruert Netthinne med nøyaktig landmark kutt er vist i figur 1 og figur 2. I hovedsak en potensiell dissector skal utføre fremgangsmåten i denne protokollen for en bestemt disseksjon, enten det er overlegen rectus muskel eller akkord sprekken metoden, og sammenligner resultatene til s-opsin graderingen å etablere gyldigheten av en bestemt dissector. Fordi hvis dissector er usikker på om stedet av landemerke, det kan resultere i en feil retning av netthinnen som vil, som standard påvirker innsamling og tolkning.
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gjerne takke Brittany dag og Jessica Onyak for deres kundestøtte og Dr. Liu for vennlige la oss bruke hans epifluorescent mikroskop. Takk for støtte: NIH R15EY026255-01 og Karl Kirchgessner Foundation.
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 |