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.
Análise de uma das funções vitais do pigmento epitelial da retina (RPE) células, a fagocitose de fragmentos distais envelhecido gasto de segmentos externos de fotorreceptores (POS) pode ser realizado in vitro. Fotorreceptoras segmentos externos com pilhas de discos membranosos que contêm as máquinas phototransduction é continuamente renovado na retina. Passado POS são eliminados diariamente por células RPE. Roedor, suíno / bovino e células RPE humanas reconhecem POS a partir de várias espécies de um modo semelhante. Para facilitar a realização de uma grande série de experiências com pouca variabilidade, um grande stock de POS podem ser isolados a partir de olhos de porcos e armazenado congelado em alíquotas. Este protocolo tira proveito da característica de photopigments que exibem uma cor laranja quando mantidos no escuro. Sob a luz vermelha ofuscante, retinae são coletados em um buffer de viseiras abertas cortadas em metades. A suspensão de células da retina é homogeneizada, filtrada e carregado num gradiente de sacarose contínuo. Após centrifugation, POS estão localizados em uma banda discreta na parte superior do gradiente que tem uma cor laranja característica. POS são então recolhidas, centrifugadas, ressuspensas em tampões de lavagem sequencialmente, contadas e aliquotadas. POS obtidos deste modo podem ser utilizadas para ensaios de fagocitose e análise de activação da proteína, localização ou interacção em vários momentos após o desafio POS. Alternativamente, POS podem ser marcados com fluoróforos, e. G., FITC, antes de alíquotas para posterior quantificação de fluorescência de ligação de POS ou imersão. Outras aplicações possíveis incluem o uso de POS ou POS desafio modificado combinado com condições de estresse para estudar o efeito do estresse oxidativo ou envelhecimento sobre células RPE.
Na retina, a visão é desencadeada por isomerização de moléculas fotossensíveis chamados opsinas, antes de ser transformado em um sinal que pode ser transmitido entre os neurónios para cima para as áreas visuais no cérebro. Estas moléculas são incorporados em pilhas de discos que se assemelham panquecas membranosas que constituem as partes segmentares exterior de células fotorreceptoras (RP). Sendo submetido a constante exposição à luz e, portanto, os níveis consideráveis de estresse oxidativo, PRs renovar continuamente os seus segmentos externos para limitar o dano oxidativo potencial. Segmentos externos fotorreceptoras estão em contato próximo com microvilosidades apical das células do epitélio pigmentado da retina vizinhos (RPE). Células RPE constituem a parte exterior da barreira hemato-retiniana e garantir inúmeras tarefas que são cruciais para fotorreceptores saúde e função 1, como o que extingue os raios de luz através de pigmentos de melanina, re-isomerização do retinal componente opsina fotorreactivo, fornecendo nutrientes e gCRESCIMENTO fatores, participando de eliminação PR metabólito.
Além disso, as células de RPE eliminam gasto POS e reciclar seus componentes, uma ocupação diária, que é regulada pelo ritmo circadiano na retina de mamíferos 2,3. A folga de galpão POS é absolutamente necessário para a sobrevivência PR. Quando ele está completamente revogada, POS detritos se acumulam e PRs degenerar causando 4,5 perda de visão rápida. Se o perfil rítmico é perdida e substituída por uma actividade constante, defeitos PR e RPE acumular com 6 anos de idade. Portanto, é muito importante para caracterizar a regulação molecular de EPR fagocitose in vitro, a fim de compreender fenótipos ligados à sua disfunção. Curiosamente, a maquinaria molecular em células RPE é muito semelhante à utilizada pelos macrófagos para eliminar as células apoptóticas e ambos dependem do reconhecimento de fosfatidilserina exposta em detritos fagocítica 7-9. Ainda, as células de RPE e macrófagos regular o pHagocytosis de forma diferente, como macrófagos optar pela eliminação imediata das células em apoptose em tempo de encontro, enquanto as células RPE ritmicamente engolfar POS apenas uma vez por dia, apesar de estarem em contato permanente com segmentos externos. Isto sugere mecanismos de regulação específicos que ainda não são totalmente compreendidos.
Muitas das moléculas envolvidas na maquinaria de EPR fagocítica foram identificados e validados graças à utilização de POS isolado e ensaios de fagocitose de cultura de células. O receptor de integrina alphavbeta5 localizado na superfície apical de células RPE, em coordenação com o seu ligando MFG-E8, liga-se especificamente ao POS 10-12, que são então internalizado através do receptor tirosina-quinase MerTK 13-15. O scavenger receptor CD36 tem sido mostrado para participar na ingestão de POS e influenciar a sua velocidade de 16,17, e poderá servir como um sensor de fosfolípidos oxidados na superfície POS 18. Internalização precisa o recrutamento de F-citoesqueleto de actina-assproteínas, tais como a anexina ociated 2 19, 20 e miosina II miosina VIIA 21,22. POS Native ou oxidado in vitro também são utilizados para entender o envelhecimento fenótipos de células RPE in vivo ligados ao acúmulo de mal digeridos POS oxidado 23-28. A geração de células epiteliais pigmentares derivadas de células-tronco deu início a uma nova aplicação para o isolado POS que são usados para provar a funcionalidade das células antes de serem transplantadas para animais ou pacientes 29,30,27.
Descrita pela primeira vez por Molday e colegas em 1987, 31, o protocolo para o isolamento de POS bovina combina um passo ultracentrifugação de homogeneizados de retina em gradientes de sacarose contínuas com observação da aparência laranja característico de fotopigmento retinal crus (levando 11- retinal cis). Nos últimos 10 anos, devido a precauções tomadas, a fim de minimizar o risco de doença da vaca louca, o uso de olhos de porco tornou-se increasingly proeminente. O protocolo aqui descrito mostra como obter grandes quantidades de POS de porcina ou bovina olhos que podem ser distribuídos em alíquotas e armazenados por longos períodos de tempo. Isto elimina a necessidade de preparar a partir de POS de roedores olhos, o que exige a utilização de um grande número de animais em cada preparação e ensaio de POS 32,33,21,22. Além disso, detalhes sobre rotulagem POS antes de armazenamento utilizando moléculas fluorescentes são dadas, para quantificar e visualizar POS de uma forma simplificada e comparáveis para algumas aplicações, em comparação com a rotulagem POS após o ensaio de fagocitose 32,10. Portanto, estes grandes existências permitir a reprodutibilidade e facilidade de utilização, em muitos tipos diferentes de experiências.
Três degraus ou condições são cruciais para uma purificação optimizado: qualidade da carcaça de gradiente e manipulação delicada tubos de gradiente, mantendo tecidos refrigerada e no escuro até que o passo de recolha, a força de agitação de homogenatos da retina para se obter o isolamento POS adequado do restante da PR célula. Se algumas questões surgem em ver a banda laranja corretamente, eles são provavelmente devido a uma das três razões acima (ver também o segundo parágrafo da seção Res…
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pela Agence Nationale de la Recherche (Jeunes Chercheuses / Jeunes Chercheurs a EFN), Fondation Voir et Entendre e Fondation Bettencourt Schueller (Grants Jovem investigador EFN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, posição permanente para EFN) e The National Eye Institute dos Institutos Nacionais de Saúde (R01-EY13295 para SCF). Além disso, o Institut de la Visão é financiado pelo Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, Centre National de la Recherche Scientifique e do departamento de Paris.
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 |