Summary

Purification à grande échelle d'origine porcine ou bovine photorécepteur Outer Segments pour phagocytose essais sur les cellules épithélium pigmentaire rétinien

Published: December 12, 2014
doi:

Summary

This article describes the protocol for the purification of photoreceptor outer segment fragments (POS) via ultracentrifugation from porcine/bovine retinae using homogenization and sucrose gradient centrifugation. This protocol allows the preparation of large stocks of POS aliquots, labeled or unlabeled, that can then be stored at -80 °C.

Abstract

Analyse de l'une des fonctions vitales de l'épithélium rétinien pigmentaire (RPE) des cellules, la phagocytose des fragments passés distales âgées de segments externes des photorécepteurs (OP) peut être effectuée in vitro. Photoréceptrices segments extérieurs avec des piles de disques membraneuses contenant les machines de phototransduction sont constamment renouvelés dans la rétine. POS usés sont éliminés quotidiennement par des cellules RPE. Rongeur, porcin / bovin et cellules RPE humaines reconnaître POS partir de diverses espèces d'une manière similaire. Pour faciliter l'exécution grande série d'expériences avec peu de variabilité, un stock important de POS peut être isolé de yeux porcins et conservé congelé en aliquotes. Ce protocole prend avantage de la caractéristique de photopigments qui affichent une couleur orange lorsqu'il est maintenu dans l'obscurité. Sous une lumière rouge sombre, rétines sont collectés dans un tampon d'œilletons ouverts coupées en deux. La suspension de cellules de la rétine est homogénéisé, filtré et chargé sur un gradient de sucrose continu. Après centrifugation, POS sont situés dans une bande distincte dans la partie supérieure de la pente qui a une couleur orange caractéristique. POS sont ensuite collectés, filés, remises en suspension séquentielle dans des tampons de lavage, comptés et aliquotés. POS obtenus de cette manière peuvent être utilisées pour des essais et l'analyse de l'activation des protéines, la localisation ou l'interaction à différents moments après la provocation POS phagocytose. Alternativement, POS peut être étiqueté avec des fluorophores, e. G., FITC, avant aliquotage pour la fluorescence ultérieure quantification des POS de liaison ou engloutissement. Autres applications possibles comprennent l'utilisation de défi POS ou POS modifié combiné à des conditions de stress pour étudier l'effet du stress oxydatif ou de vieillissement sur les cellules de l'EPR.

Introduction

Dans la rétine, la vision est provoquée par isomérisation des molécules photosensibles appelées opsines, avant d'être transformé en un signal qui peut être transmis entre les neurones jusqu'à des zones visuelles du cerveau. Ces molécules sont intégrées dans des piles de disques membraneuses ressemblant à crêpes qui constituent les parties de segments extérieurs des cellules photoréceptrices (PR). Être soumis à une exposition constante à des niveaux considérables donc du stress oxydatif et de la lumière, les PR renouveler continuellement leurs segments extérieurs à limiter les dommages oxydatifs potentiel. Photoréceptrices segments extérieurs sont en contact étroit avec microvillosités apicale des cellules voisines épithélium pigmentaire rétinien (EPR). Cellules RPE constitue la partie extérieure de la barrière hémato-rétinienne et assurent de nombreuses tâches qui sont cruciaux pour photorécepteurs santé et de la fonction 1, telles que la trempe des rayons lumineux par l'intermédiaire de pigments mélaniques, re-isomérisation du photoréactif rétine de composante de opsine, fournissant des nutriments et de gCROISSANCE facteurs, en participant à l'élimination PR métabolite.

En outre, les cellules RPE éliminent passé POS et recyclent leurs composants, une occupation quotidienne qui est réglementée par le rythme circadien dans la rétine des mammifères 2,3. La clairance du hangar POS est absolument nécessaire pour la survie de PR. Quand il est complètement abrogée, les débris se accumulent POS et PRS dégénèrent provoquant rapide de 4,5 perte de vision. Si le profil rythmique est perdu et remplacé par une activité constante, PR et RPE défauts se accumulent avec l'âge de 6. Par conséquent, il est très important de caractériser la régulation moléculaire d'un EPR phagocytose in vitro afin de comprendre phénotypes liés à son dysfonctionnement. Fait intéressant, la machinerie moléculaire dans les cellules RPE est très similaire à celle utilisée par les macrophages pour effacer les cellules apoptotiques et les deux dépendent de la reconnaissance de la phosphatidylsérine exposée sur les débris phagocytaire 9.7. Pourtant, les cellules macrophages et RPE réguler le pHagocytosis différemment, comme les macrophages optent pour l'élimination immédiate de cellules apoptotiques au moment de la rencontre tandis que les cellules RPE engloutir rythmiquement POS seulement une fois par jour en dépit de leur contact permanent avec des segments extérieurs. Cela suggère des mécanismes de régulation spécifiques qui ne sont pas encore bien compris.

Un grand nombre de molécules impliquées dans le mécanisme de phagocytose RPE ont été identifiés validé ou grâce à l'utilisation de POS isolé et culture de cellules tests de phagocytose. Le récepteur d'intégrine alphavbeta5 située à la surface apicale des cellules RPE, en coordination avec son ligand MFG-E8, se lie spécifiquement à POS 10-12, qui sont ensuite internalisée par l'intermédiaire du récepteur de kinase de tyrosine MerTK 13-15. Le récepteur scavenger CD36 a été montré pour participer à la prise de point de vente et d'influer sur sa vitesse 16,17 et peut servir de capteur de phospholipides oxydés à la surface de 18 points de vente. L'internalisation doit le recrutement de F-cytosquelette d'actine-assdes protéines telles que l'annexine ociated 2 19, la myosine II 20 et de la myosine VIIA 21,22. POS native ou oxydée in vitro sont également utilisés pour comprendre le vieillissement phénotypes de cellules RPE in vivo liés à l'accumulation de mal digéré POS oxydé 23-28. La génération de cellules RPE dérivées de cellules souches a lancé une nouvelle application pour POS isolé qui sont utilisés pour prouver la fonctionnalité des cellules avant qu'elles sont transplantées à des animaux ou patients 29,30,27.

Première décrit par Molday et ses collègues en 1987 31, le protocole pour l'isolement de POS bovine combine une étape d'ultracentrifugation d'homogénats rétiniennes sur des gradients de saccharose continues avec l'observation de l'apparition d'orange caractéristique de la rétine photopigment écrus (portant 11- rétinien cis). Au cours des 10 dernières années, en raison de précautions prises afin de minimiser le risque de maladie de la vache folle, l'utilisation des yeux porcins est devenu increasingly important. Le protocole décrit ici montre comment obtenir de grandes quantités de POS de porc ou les yeux bovins qui peuvent être aliquotés et conservés pendant de longues périodes de temps. Ceci élimine la nécessité de préparer POS des regards de rongeurs, ce qui nécessite l'aide d'un grand nombre d'animaux par la préparation de POS et le dosage 32,33,21,22. En outre, des détails concernant l'étiquetage POS avant stockage en utilisant des molécules fluorescentes sont données, pour quantifier et visualiser POS de manière simplifiée et comparables pour certaines applications par rapport à l'étiquetage POS après l'essai de phagocytose 32,10. Par conséquent, ces stocks importants pour permettre la reproductibilité et la facilité d'utilisation dans de nombreux types d'expériences.

Protocol

Cette expérience de l'isolement de POS prend du temps et peut nécessiter jusqu'à 12 heures pour compléter si POS sont étiquetés avant le stockage. Le protocole a été adapté à partir d'un document publié par RS Molday et ses collègues en 1987 31 et modifié par SC Finnemann et ses collègues en 1997 10. Les animaux ont été traités selon l'Association pour la recherche en vision et ophtalmologie (ARVO) Déclaration pour l'utilisation d&#…

Representative Results

La combinaison du gradient de saccharose linéaire et l'ultracentrifugation permet la séparation des différents composants de la suspension de la rétine par densité. Les cellules RPE et les débris plus grande rétiniennes lourds tombent au ou près du bas de la pente (figure 2A). POS plus léger et plus légers des cellules individuelles ou des débris de cellules de la rétine migrent bandes distinctes pour atteindre la moitié supérieure de la pente d'ici la fin de la période de centrif…

Discussion

Trois étapes ou conditions sont cruciales pour une purification optimisé: qualité de gradient coulée et délicate manipulation des tubes de gradient, en gardant les tissus frais et dans l'obscurité jusqu'à l'étape de la collecte, de la force de la secousse d'homogénats rétiniennes pour obtenir l'isolement de POS bon du reste de la PR cellule. Si certaines questions se posent à voir la bande orange correctement, ils sont très probablement due à l'une des trois raisons ci-dessus (voir ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (Jeunes Chercheuses / Jeunes Chercheurs à EFN), Fondation Voir et Entendre et la Fondation Bettencourt Schueller (subventions pour jeunes chercheurs à EFN), Centre national de la recherche scientifique (CNRS, poste permanent pour l'EFN) et Le National Eye Institute des National Institutes of Health (R01-EY13295 à EFC). En outre, l'Institut de la Vision est financé par l'Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, Centre national de la recherche scientifique et le département de Paris.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Specific Material/Equipment
2-chamber gradient maker gradient maker with 30-ml chambers
3-mm diameter silicone tubing tubing for gradient casting
small size magnetic stir bar stir bar fitting the gradient maker chamber
red safelight lamp inactinic lamp for dissection in the dark
Ultra Clear 25×89 cm tubes Beckman 344058 ultracentrifugation tubes
PP Oak Ridge tubes Nalgene 3119-0050 30-mL centrifugation tubes 
Optima LE-80K  Beckman Coulter  365668 ultracentrifuge
SW 32Ti swing rotor Beckman Coulter  369694 swing rotor for ultracentrifuge
Avanti J-26 XP Beckman Coulter  393124 centrifuge
JA-25.50 rotor Beckman Coulter  363058 rotor for Avanti J-26 XP centrifuge
FITC Isomer I Life Technologies  F-1906 fluorescent dye
Other Material/Equipment
counting chamber (such as Neubauer or Malassez)
dark ice buckets with lids
scales
magnetic stirrer and upholding pole
refrigated microcentrifuge
37 °C water bath
-80 °C freezer
Consumables
labcoat Health and safety
gloves
sleeve protectors
googles
absorbent pads
biohazard trash bags and bins
Weck-Prep blades (60-mm/2.25-in wide razor blades) Dissection
15-cm plastic dish
sterile gauze sheets
15- and 50-mL tubes Common consumables
microtubes
aluminum foil

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Parinot, C., Rieu, Q., Chatagnon, J., Finnemann, S. C., Nandrot, E. F. Large-Scale Purification of Porcine or Bovine Photoreceptor Outer Segments for Phagocytosis Assays on Retinal Pigment Epithelial Cells. J. Vis. Exp. (94), e52100, doi:10.3791/52100 (2014).

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