Detta protokoll ger en omfattande dissektion och analys guide för användning av djupt okulär sevärdheter, s-opsin immunohistokemi, Retistruct och anpassad kod att korrekt och tillförlitligt sätt orientera isolerade mus näthinnan i anatomiska utrymme.
Exakt och tillförlitligt identifiera rumslig orientering av isolerade mus näthinnan är viktig för många studier i visuell neurovetenskap, inklusive analys av täthet och storlek övertoningar retinal celltyper, riktning trimning av riktning-selektiv ganglionceller, och granskning av topografiska degeneration mönster i några retinala sjukdomar. Det finns dock många olika okulära dissektion metoder som rapporterats i litteraturen som används för att identifiera och märka retinal orientering i mus näthinnan. Medan metoden läggning används i sådana studier är ofta förbises, kan inte rapportering hur retinal orientering bestäms orsaka avvikelser i litteratur och förvirring när du försöker jämföra data mellan studier. Ytlig okulär sevärdheter såsom hornhinnan brännskador används ofta men har nyligen visat sig vara mindre tillförlitliga än djupare sevärdheter såsom rectus musklerna, den koroidea sprickan eller s-opsin övertoningen. Här, erbjuder vi en heltäckande guide för användning av djupt okulär sevärdheter noggrant dissekera och dokumentera rumsliga orienteringen av en enstaka mus näthinnan. Vi har också jämfördes effekten av två s-opsin antikroppar och ingår ett protokoll för s-opsin immunohistokemi. Eftersom orientering av näthinnan enligt s-opsin övertoningen kräver retinal rekonstruktion med Retistruct programvara och rotation med anpassad kod, har vi presenterat de viktiga steg som krävs för att använda båda dessa program. Sammantaget är målet med detta protokoll att leverera en pålitlig och repeterbar uppsättning metoder för korrekt retinal orientering som är anpassningsbar till mest experimentella protokoll. Ett övergripande mål med detta arbete är att standardisera retinal orientering metoder för framtida studier.
En viktig och ibland förbisedd aspekt av retinal neurovetenskap är rätt orientering och analys av isolerade hela-mount näthinnan, oavsett om det är en näthinnan i en elektrofysiologi inspelning kammare eller på en histologisk bild orientering. Detta är särskilt viktigt för studier på mus näthinnan, som för närvarande är den mest använda modellen för undersökningar av däggdjur visuella systemet. Senaste upptäckter avslöja att musen näthinnan är inte rumsligt enhetlig men har täthet och storlek övertoningar funktionellt distinkta retinal celltyper, såsom melanopsin ganglionceller, övergående OFF-alpha ganglionceller och kon opsins1,2 ,3,4,5. Följaktligen, den metod som används för att bestämma inriktningen på näthinnan kan påverka experimentella resultat som omfattar cell typ eller opsin distributioner2,3,6, riktning trimning av riktning-selektiv ganglion celler7,8,9, och topografiska mönster av retinal degeneration10,11,12,13,14 . I själva verket kan inte rapportering hur retinal orientering rapporteras orsaka avvikelser i litteratur och förvirring när du försöker jämföra data mellan studier. Det är därför viktigt att forskare rapporterar metoden för att identifiera orienteringen på näthinnan så att resultaten av sådana studier kan tolkas korrekt.
Retinal orientering identifieras vanligen genom poängsättning dorsala, ventrala, nasal eller temporal hornhinnan före okulär enucleation1,3,12,15,16,17 ,18,19 eller genom att skära eller färgning djupt anatomiska öga sevärdheter såsom extraocular muskler6,7, åderhinnan spricka20,21, eller s-opsin lutning2,3. Rectus musklerna kan användas för att identifiera dorsala, ventrala, nasal och tidsmässiga näthinnan genom att göra en djup lindra snitt som bisects fastsättning av antingen den överlägsna rectus, sämre rectus, mediala rectus eller laterala rectus musklerna, respektive. Men för de flesta experiment är använder en rectus musklerna tillräckligt för att orientera den näthinna22. Den koroidea spricka, som är en kvarleva av ögat utveckling, kan ses som en svag horisontell linje på baksidan av ögat. Varje ände av raden avslutar vid antingen en nasal eller temporal stången av globe23. Slutligen, s-opsin uttryck är asymmetriskt fördelad på ventrala näthinnan hos möss, och s-opsin antikroppar kan användas för att avslöja den ventrala näthinnan i immunhistokemisk experiment1.
Senaste arbete av Stabio, o.a. 22 visat att ytlig okulär sevärdheter såsom hornhinnan burns är en mindre tillförlitlig metod för att orientera näthinnan i anatomiska utrymme, troligen på grund av mänskliga fel och variabilitet att göra hornhinnan Bränn när du använder temporal och mediala canthi som referenspunkter. Djupa sevärdheter, till exempel överlägsna rectus musklerna och åderhinnan spricka s-opsin övertoningen, har däremot visat sig vara mer tillförlitliga och korrekta sevärdheter för att orientera den näthinna22. Identifiering av dessa anatomiska landmärken kräver dock unika dissektion steg som inte beskrivs i detalj i litteraturen. Således, målet med detta protokoll är att tillhandahålla en omfattande handledning om hur man använder den överlägsna rectus musklerna och åderhinnan spricka s-opsin lutning att korrekt identifiera den rumsliga orienteringen mus näthinnan. Dessutom har vi inkluderat en jämförelse av effektiviteten av två s-opsin antikroppar, samt ett protokoll för s-opsin immunohistokemi.
En ytterligare utmaning till studier förlitar sig på exakt retinal orientering är stor lindra nedskärningarna krävs att platta wholemount näthinnor på en inspelning kammare, maträtt eller bild. Detta kan innebära utmaningar för analys av vad som är naturligt en tredimensionell struktur när det är avbildad som en platt tvådimensionell struktur. Ett program som heter Retistruct24 kan användas att återvända en platt wholemount retina till dess tredimensionella struktur innan de insamlade från det analyseras. Således är en del av detta protokoll tillägnad belyser de steg som är nödvändiga för att använda programvaran Retistruct för att rekonstruera s-opsin immunostained mus näthinnor. Vi har även inkluderat ett avsnitt av protokoll för att använda våra egna MATLAB script, som utvecklades till korrekt rotera och orient mus näthinnor färgas med s-opsin.
Har man inget omfattande, standardiserade protokoll för fastställande och märkning orienteringen av isolerade mus näthinnan i anatomiska utrymme. Protokollet beskrivs här försök att fylla detta tomrum genom att standardisera och beskriver hur man använder djupt anatomiska landmärken som referenspunkter att tillförlitligt identifiera retinal orientering. Det har visat att djupt anatomiska landmärken i detta protokoll ger en mer exakt och tillförlitlig metod för att orientera mus näthinnan än ytliga sevärdheter såsom hornhinnan brännskador22. Således, studier som har förlitat sig på hornhinnans brännskador för retinal orientering kan ha haft större fel i orientering än studier som har förlitat sig på landmärken som rectus musklerna och åderhinnan spricka. Denna diskrepans belyser behovet och betydelsen av detta standardiserade protokoll med avseende på tolkningen av resultaten och göra jämförelser mellan studier som är beroende av korrekt retinal orientering. Sammantaget kommer att ett standardiserat protokoll ge en gemensam metod för vision forskare att följa, vilket eliminerar förekomsten av en förbryllande variabel i datainsamling som kan uppstå med icke-standardiserade metoder för att identifiera retinal läggning.
De metoder som presenteras här är enkelt repeterbara och gäller för många typer av experimentella protokoll. I själva verket är en av de största fördelarna med detta protokoll dess anpassningsförmåga. Eftersom den koroidea fissur, s-opsin uttryck och rectus muskler sevärdheter har alla visat sig tillförlitligt identifiera retinal orientering22 kan landmärket som bäst passar de experimentella parametrarna väljas att optimera datainsamling (tabell 1). Dessutom metoder för dissektion kan kombineras för att ytterligare klargöra orientering på näthinnan. Till exempel koroidea fissur nedskärningar kan kombineras med s-opsin immunhistokemi för att orientera alla fyra stolpar av näthinnan: nasal och tidsmässiga hjärnhalvorna kan identifieras av koroidea fissur nedskärningarna och s-opsin immunohistokemi kan identifiera ventrala och dorsala halvklot. Ännu, anpassningsförmåga i detta protokoll kan begränsas av den känsliga naturen i fysiologi experiment. Eftersom den tid det tar att identifiera ett landmärke, göra en hornhinnan bränna och köra ett befriande snitt kan leda till betydande vävnadsdöd i ex vivo -experiment, kan vissa av metoderna dissektion vara mindre än optimal. Lyckligtvis, när en DISSEKTOR har blivit bekant med antingen koroidea spricka eller överlägsna rectus muskler dissektion metod, att identifiera de djupa landmärkena och att göra den lindra nedskärningar snabbt bli en del av rutinen dissektion och Lägg inte avsevärt med längden av dissektion. Även om vi erkänner att de steg som beskrivs här kan lägga tid till extremt tidskänsliga experiment, föreslår vi att du använder s-opsin övertoningen för post hoc retinal orientering när livskraften i vävnaden är inte längre ett problem (figur 3 ). Färgning näthinnan för s-opsin är ett effektivt sätt att orientera näthinnan, som den kan identifiera alla fyra stolpar: s-opsin färgning delar näthinnan i rygg- och ventrala polacker och möjliggör identifiering av nasal och temporal stolpar beroende på om näthinnan är från en höger eller vänster öga (figur 3). Därför anser vi detta protokoll ger en tillförlitlig och repeterbar uppsättning metoder för korrekt retinal orientering som kan uppfylla alla experimentella parametrar.
Som med alla modifierade retinal dissektion begränsas giltigheten av metoden dissektion av riktigheten i DISSEKTOR och kvaliteten på den vävnad som har isolerats. Om någon vävnad förloras under dissektion eller en näthinnan är alltför sargade för korrekt återuppbyggnad, kommer Retistruct och programmet MATLAB inte att kunna tillförlitligt rekonstruera eller orient näthinnan. Det är därför viktigt att öva metoden dissektion innan använder den för data-samla experiment. Medan typerna av dissektioner förklarade här inte är svårt, måste de praktiseras för att säkerställa repeterbarheten identifiera retinal läggning med ett särskilt landmärke. Dessutom är det viktigt att DISSEKTOR praxis att visuellt identifiera de anatomiska landmärkena före början datainsamling för att se till att den rätta landmärket används. Ett sätt att kontrollera riktigheten av en viss DISSEKTOR är att göra antingen koroidea fissur nedskärningar eller överlägsna rectus musklerna skär och sedan jämföra placeringen av nedskärningarna på s-opsin övertoningen, eftersom det är en fast markör och därmed inte är beroende av noggrannheten i dissectio n. potentiella analysera kan också jämföra deras rekonstruerade näthinnor att exemplen på rekonstruerade näthinnor med korrekt landmark nedskärningar visas i figur 1 och figur 2. I huvudsak en potentiell DISSEKTOR bör utföra stegen som beskrivs i detta protokoll för en viss dissektion typ, oavsett om det är den överlägsna rectus musklerna eller åderhinnan spricka metod, och jämföra resultaten på s-opsin övertoningen att fastställa giltigheten av en särskilt DISSEKTOR. Eftersom om DISSEKTOR är osäker på platsen för stadens landmärke, det kan resultera i en felaktig orientering av näthinnan som kommer att, som standard, påverka datainsamling och tolkning.
The authors have nothing to disclose.
Vi vill tacka Bretagne dag och Jessica Onyak för deras tekniska bistånd och Dr Liu för vänligt låter oss använda hans epifluorescerande Mikroskop. Bekräftelser av stöd: NIH R15EY026255-01 och stiftelsen Karl Kirchgessner.
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 |