وهنا نحن نناقش بروتوكول أسلوب الذي سوف تسمح بإجراء تحليل سهلة tg(fli:EGFP) الكبار الزرد المفرج الشبكية كقراءة سريعة في الإعدادات لأمراض الأوعية الدموية الطويلة الأجل المرتبطة بالتغييرات الهيكلية ونيوانجيوجينيسيس.
اعتلال الشبكية السكري هو السبب الرئيسي للعمى بين البالغين متوسطي العمر. ارتفاع معدل انتشار مرض السكري في جميع أنحاء العالم سيجعل الوقاية مضاعفات السكري microvascular واحدة من المجالات الرئيسية للبحوث للعقود القادمة. العلاج المتخصصة، مستهدفة والعقاقير العلاجية رواية مطلوبة لإدارة عدد متزايد من المرضى المعرضين لخطر فقدان البصر. الزرد نموذج حيوان الراسخة لشؤون البحوث الإنمائية مع تزايد أهمية لنمذجة العمليات الأيضية الأمراض المتعددة العوامل. مزايا للأنواع تسمح للتصور الأمثل والمخدرات إنتاجية عالية فحص النهج، جنبا إلى جنب مع القدرة القوية لضرب الجينات للفائدة. هنا، يمكننا وصف بروتوكول الذي سيسمح تحليل سهلة tg(fli:EGFP) الكبار الزرد المفرج الشبكية كقراءة سريعة في الإعدادات لأمراض الأوعية الدموية الطويلة الأجل المرتبطة بالأضرار نيوانجيوجينيسيس أو سفينة. ويتحقق هذا عن طريق تشريح الشبكية الزرد وتركيب كل من الأنسجة. ثم يتحقق التصور الأوعية المكشوفة عن طريق الفحص المجهري [كنفوكل] مراسل اجفب الخضراء في المفرج الشبكية الكبار. المعالجة الصحيحة للأنسجة يؤدي إلى نتائج أفضل وأقل الكسر السفينة الداخلية أؤكد للتصور من دون تغيير بنية الأوعية الدموية. ويمكن استخدام الأسلوب في نماذج الزرد vasculopathy الشبكية المرتبطة بالتغيرات في هيكل السفينة، فضلا عن نيوانجيوجينيسيس.
داء السكري أمراض ايضية يعرف بفرط سكر الدم الناتجة عن إفراز الأنسولين المختلة وظيفيا أو عدم كفاية الأنسجة استجابة للأنسولين يفرز. منظمة الصحة العالمية تقدر أن 422 مليون من البالغين مصابون بمرض البول السكري في 20141 ، ومدى انتشار مرض السكري في جميع أنحاء العالم من المتوقع أن يزداد إلى 8-10% السكان حتى 20352، مما يجعل مرض السكري واحد من مجالات البحوث الرئيسية في العقود القادمة. العيش مع المزمن ارتفاع نسبة السكر في الدم يؤدي إلى مضاعفات microvascular طويلة الأجل، بما في ذلك حدوث اعتلال الشبكية السكري واعتلال. إدارة ومنع هذه المضاعفات صعبة؛ وفي الواقع، أصبح مرض السكري السبب الأكثر تواترا لنهاية مرحلة المرض الكلوي (المسببات)، الأمر الذي يؤدي إلى غسيل الكلي2، ومرض السكري هو السبب الرئيسي للعمى بين البالغين متوسطي العمر3.
الأسباب الأولية للأضرار ميكروفاسكولار في العين السكري هي فرط سكر الدم المزمن، والتغيرات الأيضية، فضلا عن بعض عوامل الخطر (مثل، ارتفاع ضغط الدم، دسليبيدميا)، مما يؤدي إلى خلل الأوعية الدموية غشائي، بيريسيتي التسرب من المدارس، و انحدار الشعرية التي ينتج عنها اللاخلوي الأكمام الأوعية الدموية. الاسكيمية الشبكية الناتجة هي قضية نيوفاسكولاريزيشن وزيادة نفاذية الأوعية الدموية تعزيز التنمية لاعتلال الشبكية السكري التكاثري (PDR)4. تم الكشف عن اعتلال الشبكية السكري عموما بنسبة 37 في المائة مرضى السكري، بينما تأكدت مما يهدد البصر في اعتلال الشبكية السكري في 12% الفوج الأوروبي الأبيض فرزهم في دراسة أوكادس5. المعاملة الحالية يمكن فقط منع المزيد من المضاعفات، وليست قادرة على استعادة كامل الأضرار العمدي فعلا. بانريتينال الضوئي، بالإضافة إلى مراقبة نسبة السكر في الدم، هو العلاج القياسي لاعتلال الشبكية السكري التكاثري (PDR) ولكن يؤثر على الأنسجة السليمة المجاورة كذلك. تدخلات مكافحة VEGF تظهر نتائج واعدة كبدائل للعلاج الليزر6،7، ولكن في نهاية المطاف، العلاج المتخصصة، مستهدفة وعقاقير جديدة مطلوبة لإدارة عدد متزايد من المرضى المعرضين لخطر فقدان الرؤية.
نماذج الأبحاث الحيوانية من اعتلال الشبكية السكري لا نشارك في كل جانب من جوانب الإنسان الفيزيولوجيا المرضية. الاستفادة من الأنواع الصحيحة لمعالجة الاحتياجات المحددة لمسألة البحث العلمي أحد الأجزاء الأكثر جوهرية لبرنامج الإعداد التجريبية. ويستخدم على نطاق واسع في البحوث الإنمائية الجنين الزرد (دانيو rerio) ويوفر إلى خلفية عملية مثلى لجينات محددة ضربة قاضية أو الضربة القاضية عن طريق مورفولينوس أو الأسلوب Cas9 كريسبر/8. يمكن بسهولة استخدام هذه الأساليب في الزرد للتحقيق في الجينات، والذي تم تعريفه بواسطة واسعة النطاق على نطاق الجينوم جمعية الدراسات (جواس)، توليد الأفكار إلى آليات خاصة لتطور المرض وقابلية9. الأجيال بوقت قصير، وكميات كبيرة من ذرية، سهلة والمناولة منخفضة التكلفة، والمقايسة الدعم المتزايد ازدادت أهمية النموذج الزرد، ولا سيما في ضوء إمكاناتها كبيرة لنمذجة الأمراض الأيضية. وقد تبين المحافظة على الآليات البيولوجية في الزرد كأساس لتطوير العلاج الدوائي. على سبيل المثال، قد ثبت الميتفورمين أنتيديابيتيك المخدرات والكولسترول سيمفاستاتين “معالجة” الأوضاع في نماذج من مخيم/الديكساميتازون-فعل عالية بيبك التعبير والكوليسترول العالية الناجمة عن النظام الغذائي الكوليستيرول10 , 11 , 12-هذا تقدم نظرة ثاقبة شاملة آليات التمثيل الغذائي يحافظ يتم اعتماد مزيد من العدد المتزايد من نماذج السكري الزرد، ومن خلال تجارب مثل: التناوب حضانة في حلول الجلوكوز، الاجتثاث الناجمة عن بالستريبتوزوتوسين من خلايا بيتا، الاجتثاث nitroreductase بوساطة خلايا بيتا باستخدام ميترونيدازول برودروج، مونوجينيك السكري بوساطة عبر pdx1 الجينات ضربة قاضية أو خروج المغلوب، فضلا عن نماذج للمقاومة الأنسولين زيادة في الهيكل العظمى والعضلات 12-هذه المنشأة بالفعل البروتوكولات، التفاصيل المذكورة أعلاه من الأنواع، وإثبات القدرة على كفاءة التعامل مع الجينوم في عدد كبير من العينات كل مزايا الزرد لدراسة الآليات يقود عمليات الأمراض المعقدة، فضلا عن القدرة على الشاشة للتدخلات الدوائية.
فهم عام لتشريح العين الزرد الأساسية (الشكل 1) ضروري ديسيكتور من أجل الاستفادة من الزرد كنموذج أنجيوباثي الشبكية. وقد العين الزرد ستة extraocular العضلات والمستقيمة الأربعة، وهما العضلات المائلة التي إدراج في الخارج من أنحاء العالم في الصلبة العينية13. القرنية هي النسيج الشفاف تغطي العدسة ولا يزال مباشرة في الصلبة العينية، التي تشكل الغلاف الخارجي للعين. الصلبة العينية غير شفافة، ولديه سطح عاكس ضوء جزئيا، وهي مصطبغة بشدة. العدسة نفسها أكثر من شكل الكرة من نظيره البشري. الشبكية تتألف من ثلاث طبقات النووي من الخلايا العصبية، بينما المفرج الشبكية توفير الأوكسجين يرتبط ارتباطاً وثيقا بطبقة خلايا العقدة الداخلية ولكن لا تشكل شبكة سوبريتينال. وفي المقابل، سفن تشورويدال، تقع بين الصلبة والشبكية وترتبط مع ظهارة المصطبغة الشبكية (RPE). هذه الشبكة الشعرية إمدادات الأوكسجين إلى الأجزاء الخارجية من شبكية العين14.
رقم 1: تصوير تخطيطي للعين الزرد الكبار- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
ويمكن تحقيق التصور مباشرة من المفرج الشبكية باستخدام خط الزرد tg(fli:EGFP) المعدلة وراثيا15. البروتين الفلورية الخضراء أعرب تحت سيطرة مروج fli في خلايا بطانية للمفرج هو أساس التصور عبر ليزر المسح مجهر في خطوات لاحقة. ويتحقق هذا عن طريق تشريح الشبكية الزرد وتركيب كل من الأنسجة. يوفر هذا النموذج المعدلة وراثيا قراءات سريعة والأوعية الدموية دون أي تطبيق التسمية داخل الأوعية أو الجامعة-جبل إيمونوهيستوتشيميستري. تحليل اعتلال الشبكية السكري في الزرد، ينبغي استخدام روتين إعداد خطوة بخطوة وموحدة بكل ديسيكتور.ينص البروتوكول على الإعداد التالية مجموعات بحثية أخرى الخيار لتقييم التغيرات الأوعية الدموية في الأوعية المكشوفة للعين الزرد الكبار بسهولة وتوفير التوجيه لإنشاء روتين تشريح أمثل للشبكية الزرد.
نماذج نيوانجيوجينيسيس الشبكية التي يسببها نقص تظهر زيادة في إعداد النقاط المتفرعة، الأوعية براعم، إجمالي مساحة الأوعية الدموية وتقلص المسافة إينتيركابيلاري في الزرد20. هذه النتائج تدعم الفكرة القائلة بأن الزرد عرضه لمضاعفات microvascular السكري21، كما تتضمن النتائج الرئيسية لاعتلال الشبكية السكري في وقت لاحق نيوانجيوجينيسيس نقص بوساطة، الذي يرتبط بقوة بالتعبير VEGF. التغيرات المستحثة بفرط سكر الدم في الشبكية الزرد تؤدي إلى زيادة سمك الأوعية ولكن الحفاظ على مجمل الزخرفة22. الغمر في حلول الجلوكوز لمدة 30 يوما بالتناوب يقلل أيضا من سمك الشعيرات والمكتب23. وأبدى أيضا الفعل التأثير المباشر الأيض الجلوكوز في الزرد كأنصار vasculopathy الأيضية. ولوحظ هايبربرانتشينج وعائية إضافية في المفرج جذع أجنة الزرد بعد الحضانة مع ميثيلجليوكسال24. في هذه اللحظة، هناك لا يوجد نموذج الحيوان الذي يوفر جميع المعايير الرئيسية لاعتلال الشبكية السكري. غالباً ما توجد تغييرات مبكرة، ولكن الانتقال إلى اعتلال الشبكية السكري التكاثري يفتقد25. كما يندرج الزرد هذا التعريف، كما فقط شهدنا تغييرات الناجم عن فرط سكر الدم أو نقص بوساطة نيوانجيوجينيسيس حتى الآن. النتائج الحالية ندعم فكرة أن الزرد هي عرضه للتغيرات الوعائية فرط سكر الدم بوساطة كنموذج لحيوانات قد يحتمل أن إظهار تقدم إلى اعتلال الشبكية السكري التكاثري. اعتماداً على قوتها والتعرض لتأثير ارتفاع السكر في الدم بوساطة، يمكن أن تؤدي إلى الاسكيمية في مناطق معينة من الشبكية الزرد النموذج التجريبي الحق وتعزيز نيوانجيوجينيسيس كمعايير رئيسية لاعتلال الشبكية السكري التكاثري. كما الزرد لاعب جديد نسبيا في مجال نمذجة الأمراض microvascular طويلة الأجل، نماذج السكري القادمة في الزرد سوف تقديم مزيد من المعلومات وتوضيح أهميتها فيما يتعلق بنماذج أخرى، وهذه الأمراض. على سبيل المثال، يمكن استخدامها في يب الزرد tg(gata1a:DsRed) مع الأحمر المسمى الكريات الحمراء في خط tg(fli:EGFP) في نفس الوقت تصور عيونهم توتر محتمل في المستقبل نماذج الزرد عرض ميكروانيوريسمس منبئ الانتقال إلى الديمقراطية.
حيث يتقدم المفرج الشبكية في سلسلة متعاقبة أروقة، تقييم المسافة إينتيرفاسكولار وعدد من النقاط المتفرعة وإجمالي مساحة الأوعية الدموية ترتبط بالمسافة من الشريان الألياف البصرية المركزية. تجنب التحيز في معلمات الأوعية الدموية المقررة، مطلوب نقطة الاتجاه. اللجنة الأولمبية الدولية مثل هذا هيكل وهو وثيق الصلة نظراً لمجالات نشاط الأوعية الدموية تكمن في القرب المكاني المباشر. للتقييم متسقة، مسح الشبكية يجب أن تقسم إلى مقاطع صورة مستطيلة متعددة مع مسافة متسقة للجنة الأولمبية الدولية. يجب أن يتم تحليل كامل الشبكية وتوزيع الصور رقمياً شكل متناظر. الشبكية الزرد تبين المناطق ذات الكثافة العالية والمنخفضة الشعرية وتوزيع غير متكافئ لأقسام الصورة يمكن أن يؤدي إلى تحيز إضافية.
الشكل 12: عرض المثال المعلمات الأوعية الدموية كقراءات تصور المفرج الشبكية. دائرة قياس المسافة إينتيرفاسكولار (سهم أحمر مزدوج) قرب البصرية الداخلية (IOC) (A). بالقرب من ثلاث نقاط التفريع (دوائر حمراء) اللجنة الأوقيانوغرافية الحكومية الدولية (ب). التصور من الزرد المفرج الشبكية مع منطقة موسع (المربع الأحمر) تظهر سفينة تبرعم (ج). سفينة القطر يقاس على مسافة معينة (سهم مزدوج أبيض) من الشريان المركزي (الصليب الأبيض) (د). كثافة السفينة هو النسبة المئوية للشبكية المنطقة المحتلة التي تتراكب السفن (خطوط حمراء قطرية) (ه). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
لقياس المسافة إينتيرفاسكولار، يحتاج المرء مسافة معينة إلى اللجنة الأولمبية الدولية كمعيار (الرقم 12A، سهم مزدوج أبيض) ورسم خط أفقي تخيلي (الرقم 12A، خط أبيض أفقي) موازية للجنة الأولمبية الدولية. يساوي المسافة بين السفن على هذا الخط إضافة وحسابيا متوسط المسافة التي إينتيرفاسكولار. يتم حساب النقاط المتفرعة داخل كل صورة كلما انشقاقات سفينة ويستمر التجويف الأوعية الدموية أكثر من نقطة المنشأ. وهذا يشمل أيضا الاتصالات الأفقية بين الشعيرات الدموية. من المهم أن تبقى متسقة مع التحليل وتقرر فيه النقاط المتفرعة للاعتماد والحفاظ على هذه القواعد خلال التجربة كلها إلى تقليل التباين غير الضرورية. تنتشر الأوعية الدموية، كما هو موضح في الشكل 12، هو معلمة أخرى يمكن أن تحسب في كل صورة تقييم تأثير على المفرج الشبكية. لا تتبع براعم الأوعية خلافة مثل الممرات بين الشريان المركزي واللجنة الأوقيانوغرافية الحكومية الدولية وتركيز قرب الجزء الخارجي من الشبكية. لتقييم بعض أقطار السفينة، نقطة اتجاه مطلوب دائماً من خلالها مسافة تعيين علامات القياس الموضعي. المنشأ الشريان الرئيسي لداخل الشبكية هذه توجيهات للسفن الجذع الرئيسي (12D الشكل، بيضاء عبر). منطقة تحتلها السفن (الرقم 12E، خطوط حمراء قطرية) كنسبة مئوية من منطقة الشبكية كله هو كثافة الأوعية الدموية ويرتبط غير مباشرة بمنطقة أفاسكولار.
ينبغي أن تتألف بمسح كامل [كنفوكل] من عينة واحدة من العديد من الصور عالية من التفصيل للسماح لتصور هايبرسبروتينج الشعرية الصغيرة. لتحسين الوقت والموارد التي تنفق على هذه الخطوة، ينبغي استخدام إجراء تيلينج الآلي مع عمق مسح عام لكل بلاطة. يمكن زيادة تصاعد التفاوت الشبكية إلى حد كبير الوقت المستغرق لإتمام عملية المسح المفرج مع مجهر [كنفوكل]. في نهج أمثل يود المرء أن تفحص فقط في طبقة الأوعية الدموية (الشكل 13B، مربع أبيض)، ولكن إدراج الجزئي جكل ضروري غالباً.ترك طول الزائد للعصب البصري بعد اقتطاع، فضلا عن التخفيضات لتحقيق المسطحة-جبل كونها قصيرة جداً، يمكن أن يؤدي إلى تصاعد التفاوت.
الشكل 13: مقارنة بين أنه يلطخ وأوتوفلوريسسينسي في الشبكية الزرد الكبار- المفرج الشبكية في التركيز أعلاه جكل (A). المفرج الشبكية (مربع أبيض) عرض الأخضر إشارة اجفب وطبقات الشبكية العارضة أوتوفلوريسسينسي قوية ((ب)). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
كالتحضير السليم للمفرج الشبكية الزرد الاحتياجات التدريبية السابقة، هي حجم عينة صغيرة مع dissectors غير مدربين ونتائج إعداد متباينة بشدة القيد الرئيسي من هذا الأسلوب. أثناء إعداد tg(fli:EGFP) الزرد عيون يعطي فكرة سريعة في حالة المفرج، يستخدم التقنية لا يزال حوالي 20 دقيقة من وقت العمل لكل الشبكية للباحثين ذوي خبرة. يجب أن يتم تنفيذ كل خطوة من هذه الخطوات إعداد للمفرج الشبكية تحت مجهر تشريح وتتركز dissectors الحاجة إلى البقاء طوال الوقت كخطوة إهمال يمكن أن يستحث يحتمل أن تكون سفينة الكسر. يجب ممارسة ديسيكتور بانتظام كما الغياب المطول من إعداد يقلل احتمال ديسيكتور الحفاظ على سلامة السفينة.
وعلاوة على ذلك، لا تزال محدودة، كما تعمل سوى عدد قليل من الأجسام المضادة للتحقق من صحة على الأنسجة البشرية والقوارض مع الزرد قراءات إضافية عن طريق إيمونوهيستوتشيميستري (المدينة). وينصح المجربون المهتمة في المدينة للبحث عن الأجسام المضادة الزرد محددة، لا سيما عند العمل مع الأهداف الجديدة. وبدلاً من ذلك، من المستحسن استخدام خطوط مراسل الزرد إضافية ومفيدة لدراسة الخلايا خارج المفرج في العين. بيد أن هذه الاستراتيجية، مضيعة للوقت، كما يستغرق بضعة أشهر لإنشاء خطوط الزرد الكبار التي تحمل العديد من الصحفيين المحورة وراثيا.
ومع ذلك، يطرح الزرد مجموعة فريدة من المزايا. فهي صغيرة نسبيا وسهولة استنساخها. يمكن أن تنمو على مراحل الكبار بسرعة، وهذه الأجنة الأمثل لفحص المخدرات. المجال يتزايد بسهولة والأدب أكثر أصبح موجوداً. مع القدرة على توليد الجينات بالضربة القاضية سرعة ووفرة من خطوط مراسل fluorescence التحوير، اختيار الزرد مقيدة فقط بالسؤال البحثي الذي تم اختياره.
The authors have nothing to disclose.
المؤلف يود أن يشكر كاترين بينيويتز ومارلين هاوسنير لتربية الزرد، وتقديم المساعدة التقنية. الكتاب تقر دعم “الأساسية مرفق يعيش خلية التصوير مانهايم” في المركز للطب الحيوي والتكنولوجيا الطبية مانهايم (DFG أنست 91027/9-1). أيد هذه الدراسة الألمانية الأوقيانوغرافية (المشروع الدولي بحوث التدريب الفريق 1874/1 “دياميكوم”، حزمة الخدمة SP5 و SP9؛ SFB1118 مركز البحوث التعاونية، ومشروع B1 ومشروع مركز البحوث التعاونية SFB/TR23 Z5).
NaOH | Roth | 6771.3 | |
KCl | Merck | 1.04936 | |
CaCl2*6H20 | Roth | 5239.2 | |
MgSO4*7H20 | Merck | 1.05886.0500 | |
Paraformaldehyd | Roth | 0335.3 | |
Sodium dihydrogen phosphate | Roth | 2370.1 | |
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (MS-222,Tricaine) | Sigma | A5040 | |
PBS | Roth | 9143.1 | |
Agarose | Roth | 2267.3 | |
Fluoromount-G | Thermo-Fischer | 00-4958-02 | |
Petri dish | Greiner Bio one | 633180 | |
Six-well plate | StarLab | CC7682-7506 | |
Needle | MSG Praxisbedarf | BD 300900 | |
Micro Tweezer | World Precision Instruments | 14095 | |
Microdissection Scissor | World Precision Instruments | 501778 | |
Glass slide | Carl Roth | H872.1 | |
Coverslip 22mmx22mm | neoLab | 103512222 | |
Scalpel | MSG Praxisbedarf | FEA111 | |
Epi-Illumination | Leica | 10446389 | |
Fluorescence stereomicroscope MZ10 F | Leica | NA | |
Confocal laser-scanning microscope SP5 DS | Leica | NA | |
Stereomicroscope M80 | Leica | NA | |
Zebrafish line: Tg(fli:EGFP), ABTL wildtype | NA | NA | see Reference 15 |
Mayer’s hematoxylin | Dr. K. Hollborn & Söhne | 0088663 | |
0.5% eosin | Dr. K. Hollborn & Söhne | NA | |
99,9% ethanol | Roth | 9065.2 | |
Paraffin | Merck | 1,071,501,000 | |
Xylol | Roth | 4436.2 | |
Acetone | Emsure | 606-001-00-8 | |
Microtome RM 2165 | Leica | NA |