Summary

Netzhaut Cryo-Abschnitte, ganze-Reittiere und hypotone isoliert Gefäßsystem Vorbereitungen für immunhistochemische Visualisierung von Mikrovaskulären Perizyten

Published: October 07, 2018
doi:

Summary

Wir führen drei verschiedene Gewebe Vorbereitung Techniken für immunhistochemische Visualisierung der Ratte retinalen mikrovaskuläre perizyten, d. h. Cryo-Abschnitte, ganze-Reittiere und hypotone Isolierung des vaskulären-Netzes.

Abstract

Netzhaut perizyten spielen eine wichtige Rolle bei vielen Erkrankungen des Auges. Immunhistochemische Färbung Techniken der Netzhautgefäße und mikrovaskuläre prägen perizyten ophthalmologischen Forschung. Es ist wichtig, eine geeignete Methode zur Visualisierung der mikrovaskulären perizyten wählen. Wir beschreiben retinalen mikrovaskuläre Pericyte immunhistochemische Färbung in Cryo-Abschnitte, ganze-Reittiere und hypotone isoliert Gefäßsystem mit Antikörpern für Platelet-derived Wachstumsfaktor-Rezeptor β (PDGFRβ) und Nerven/Glia Antigen 2 (NG2). Dies ermöglicht es uns, vor- und Nachteile jeder der drei Gewebe Vorbereitungen für die Visualisierung von der Netzhaut mikrovaskulären perizyten hervorzuheben. Cryo-Abschnitte enthalten nur ein paar gelegentliche Quere Schnitten von den Microvasculature aber Transsectional Visualisierung aller Schichten der Netzhaut. Ganz-Mount bietet eine Übersicht über die gesamte Netzhaut Gefäßsystem, aber Visualisierung von den Microvasculature kann lästig sein. Hypotone Isolierung bietet eine Methode, um die gesamte Netzhaut Gefäßsystem durch den Abbau von Nervenzellen zu visualisieren, aber das macht das Gewebe sehr zerbrechlich.

Introduction

Netzhaut perizyten stehen im Mittelpunkt von vielen Forschungslabors, wie diese Zellen eine wichtige Rolle in die Integrität des Gefäßsystems spielen. Pathologische Zuständen wie Diabetische Retinopathie1, Ischämie2und Glaukom3 haben vaskuläre Merkmale, die die Funktion der perizyten beinhalten. Perizyten befinden sich in der inneren retinalen Kapillaren Plexi. Der zentralen Netzhautarterie, die die inneren Netzhaut liefert verzweigt sich in zwei Schichten der Kapillare Plexi. Die innere vaskuläre Bett befindet sich zwischen dem Ganglion Zelle und nukleare Innenlagen. Die tiefere Schicht ist dicht und komplex und ist zwischen der inneren und äußeren nuclear Layer4,5lokalisiert. Darüber hinaus enthalten einige Teile der Netzhaut auch eine dritte Netz bezeichnet die radiale Parapapillary Kapillaren. Dies sind lange, gerade Kapillaren, die unter die Nervenfasern und selten liegen anastomosieren mit einander oder die anderen beiden Plexi-6. Innerhalb der Kapillare Wand perizyten sind eingebettet in die Basalmembran und Linie die abluminalen Seite des vaskulären endothelialen Zellen.

Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine einzigartige biologische Marker für diese perizyten, die sie von anderen vaskulären Zellen unterscheiden kann. Platelet-derived Wachstumsfaktor-Rezeptor β (PDGFRβ) und Nerven/Glia Antigen 2 (NG2) sind häufig verwendete Markierungen die perizyten aber auch andere vaskulären Zellen zu präsentieren. Identifizierung von perizyten wird weiter erschwert durch das Vorhandensein von Pericyte Teilmengen, deren Morphologie und Protein Ausdruck7variiert. Derzeit setzt die besten Identifizierung auf eine Kombination aus Protein-Marker und die charakteristischen Positionierung des Pericyte in der Gefäßwand. Wir zeigen hier drei verschiedene Gewebe Präparationstechniken für immunhistochemische Färbung PDGFRβ/NG2 Ratte retinalen mikrovaskuläre perizyten, d. h., Cryo-Abschnitte, ganze-Halterungen und hypotone Isolierung des vaskulären-Netzes.

Mit Cryo-Abschnitten werden die Netzhaut und Sklera durch den Sehnerv geschnitten. Dies ermöglicht die Visualisierung aller geschichteten Strukturen von Neuronen. Die deutlichen zehn Schichten der Netzhaut sind offensichtlich als Vertauschung Kern- und axonalen/dendritischen Strukturen, die mit Flecken wie Hämatoxylin/Eosin oder fluoreszierende nuklearen 4′, 6-Diamidino-2-Phenylindole (DAPI)8visualisiert werden können. Die metabolischen Anforderungen unterscheiden sich zwischen den Schichten9 und es bietet eine Methode, um festzustellen, das dicke oder insgesamt Fehlen einer bestimmten Ebene (z. B.der Verlust von retinalen Ganglienzellen ist eines der Markenzeichen von retinale Ischämie10, 11). Das Gefäßsystem ist klar, wie quer der Netzhaut durchschneidet, die es ermöglichen, die Kapillare Plexi innerhalb der jeweiligen Netzhaut Schichten12,13separat zu studieren.

Eher traditionell sind die Untersuchungen des retinalen Gefäßsystem Netzwerks in retinalen ganze-Halterungen durchgeführt. Gewebe vorbereitet ist die Netzhaut schneiden und flach wie eine Blume-förmige Struktur. Die Methode ist eine relativ schnelle Gewebe Präparationstechnik, die das gesamte Architektur retinalen Gefäßsystem hervorheben kann und es wird daher oft in der Untersuchung der Neovaskularisation in der murinen Netzhaut angewendet. Erfolgreiche Visualisierung von Microvasculature im gesamten montierte Netzhaut wird auch in die Entwicklung Neugeborener Maus und Ratte Netzhaut14,15,16,17,18, berichtet. 19. diese Studien zeigen eine definierte Pericytic-Aktivität mit größeren Kapillar-freie Flächen bei Erwachsenen im Vergleich zu den Neugeborenen Netzhaut14.

Eine weitere Möglichkeit der Visualisierung ist die Netzhaut Microvasculature nach hypotone Isolierung. Dieses Gewebe Präparationstechnik führt Netzhautgefäße und Kapillaren der neuronalen Zellen freigegeben wird. Diese Art von zweidimensionalen Bildgebung des retinalen Gefäße inselnetzes ist in der Regel nach retinalen Trypsin Verdauung20 durchgeführt und zur Beurteilung der vaskulären Anomalien der diabetischen Retinopathie einschließlich Pericyte Verlust und Kapillare Degeneration20,21,22. Die hypotone Isolationsmethode bietet die Untersuchungen der retinalen Gefäße gen und Protein regulatorischen Reaktionen mit RT-PCR und westlichen befleckenden23,24,25getan wurde. Wir bieten hier ein Protokoll für die free-Float-immunhistochemische Färbung des das hypotone isoliert retinalen Gefäßsystem als Alternative zu Trypsin-Verdauung, mikrovaskulären perizyten zu untersuchen.

Protocol

Das Protokoll wurde optimiert und an erwachsenen männlichen Albino Ratten gezeigt. In allen experimentellen Verfahren wurden Tiere gemäß den Bestimmungen in der ARVO-Anweisung für den Einsatz von Tieren in Ophthalmic und Vision Forschung behandelt. Tiere wurden durch Kohlendioxid und anschließende zervikale Dislokation eingeschläfert. 1. Rat Netzhautgewebe Vorbereitungen Cryo-Abschnitt Machen Sie hinteren und vorderen ~0.5 cm Schlitze des in der Ratt…

Representative Results

Die erfolgreiche Protokolle bieten drei verschiedene retinalen Präparate zur Visualisierung von mikrovaskulärer perizyten. Jede dieser Methoden verwendet, die PDGFRβ und NG2 Immunoreactivity Co-Lokalisierung und die einmalige Lage der perizyten, die wrap-around der Kapillaren Endothel Foridentification. Mit Cryo-Abschnitte die neuronalen Schichten durch die fluoreszierenden Dichte des DAPI gekennzeichnet Kernen und inneren id…

Discussion

Wir präsentieren Ihnen drei retinalen Vorbereitung Techniken, die in der Studie von mikrovaskulären retinalen perizyten angewendet werden können. Unten, wir bieten einen Vergleich zwischen den einzelnen Methoden und wichtige Schritte in den Protokollen zu markieren.

Mit Cryo-Schnitt, die Netzhaut ist in sagittaler Abschnitte geschnitten und daher ist es möglich, zahlreiche Exemplare von der gleichen Netzhaut zu erhalten. Die Bezugszeichen Abschnitte aus dieser Methode machen es ideal für …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Forschung wurde finanziert durch die Lundbeck Foundation, Dänemark.

Materials

Geletin from porcine skin Sigma-Aldrich G2625-500G
Albumin from chicken egg white Sigma-Aldrich A5253-500G
Deoxyribonuclease (DNAse) I from bovine pancreas Sigma-Aldrich D5025-15KU Dissolved in 0.15 M NaCl
Bovine serum albumin (BSA) VWR 0332-100G
Normal donkey serum Jackson ImmunoResearch 017-000-121, lot 129348
Rabbit anti-PDGFRβ Santa Cruz sc-432 1:100
Mouse anti-NG2 Abcam ab50009 1:500
Alexa Fluor 594 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG Jackson ImmunoResearch 711-585-152 1:100
Fluorescein (FITC) AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch 715-095-151 1:100
Cy2 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch 711-225-152 1:100
Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Mouse IgG (H+L) Jackson ImmunoResearch 715-165-150 1:100
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) Sigma-Aldrich D9542-1MG Dissolved in DMSO
Anti-fading mounting medium Vector Laboratories H-1000
Anti-fading mounting medium with DAPI Vector Laboratories H-1200
Nunc Lab-Tek II 4-well chamber slide Thermo Fisher Scientific 154526

Referenzen

  1. Eshaq, R. S., Aldalati, A. M. Z., Alexander, J. S., Harris, N. R. Diabetic retinopathy: Breaking the barrier. Pathophysiology. , (2017).
  2. Cai, W., et al. Pericytes in Brain Injury and Repair After Ischemic Stroke. Translational Stroke Research. , (2016).
  3. Trost, A., et al. Brain and Retinal Pericytes: Origin, Function and Role. Frontiers in Cellular Neuroscience. 10, 20 (2016).
  4. Ramos, D., Lagali, N., et al. The Use of Confocal Laser Microscopy to Analyze Mouse Retinal Blood Vessels. Confocal Laser Microscopy – Principles and Applications in Medicine, Biology, and the Food Sciences. , (2013).
  5. Moran, E. P., et al. Neurovascular cross talk in diabetic retinopathy: Pathophysiological roles and therapeutic implications. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiolog. 311, H738-H749 (2016).
  6. Henkind, P. Microcirculation of the peripapillary retina. Transactions – American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. 73, 890-897 (1969).
  7. Attwell, D., Mishra, A., Hall, C. N., O’Farrell, F. M., Dalkara, T. What is a pericyte?. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 36, 451-455 (2016).
  8. Fernandez-Bueno, I., et al. Histologic Characterization of Retina Neuroglia Modifications in Diabetic Zucker Diabetic Fatty Rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58, 4925-4933 (2017).
  9. Yu, D. -. Y., Yu, P. K., Cringle, S. J., Kang, M. H., Su, E. -. N. Functional and morphological characteristics of the retinal and choroidal vasculature. Progress in Retinal and Eye Research. 40, 53-93 (2014).
  10. Allen, R. S., et al. Severity of middle cerebral artery occlusion determines retinal deficits in rats. Experimental Neurology. 254, 206-215 (2014).
  11. Kyhn, M. V., et al. Acute retinal ischemia caused by controlled low ocular perfusion pressure in a porcine model. Electrophysiological and histological characterisation. Experimental Eye Research. 88, 1100-1106 (2009).
  12. Blixt, F. W., Radziwon-Balicka, A., Edvinsson, L., Warfvinge, K. Distribution of CGRP and its receptor components CLR and RAMP1 in the rat retina. Experimental Eye Research. 161, 124-131 (2017).
  13. Sarlos, S., Wilkinson-Berka, J. L. The renin-angiotensin system and the developing retinal vasculature. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 46, 1069-1077 (2005).
  14. Wittig, D., Jaszai, J., Corbeil, D., Funk, R. H. W. Immunohistochemical localization and characterization of putative mesenchymal stem cell markers in the retinal capillary network of rodents. Cells Tissues Organs. 197, 344-359 (2013).
  15. Tual-Chalot, S., Allinson, K. R., Fruttiger, M., Arthur, H. M. Whole mount immunofluorescent staining of the neonatal mouse retina to investigate angiogenesis in vivo. Journal of Visualized Experiments. , e50546 (2013).
  16. Park, D. Y., et al. Plastic roles of pericytes in the blood-retinal barrier. Nature Communications. 8, 15296 (2017).
  17. Hughes, S., Chan-Ling, T. Characterization of smooth muscle cell and pericyte differentiation in the rat retina in vivo. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45, 2795-2806 (2004).
  18. Lange, C., et al. Intravitreal injection of the heparin analog 5-amino-2-naphthalenesulfonate reduces retinal neovascularization in mice. Experimental Eye Research. 85, 323-327 (2007).
  19. Higgins, R. D., et al. Diltiazem reduces retinal neovascularization in a mouse model of oxygen induced retinopathy. Current Eye Research. 18, 20-27 (1999).
  20. Chou, J. C., Rollins, S. D., Fawzi, A. A. Trypsin digest protocol to analyze the retinal vasculature of a mouse model. Journal of Visualized Experiments. , e50489 (2013).
  21. Hazra, S., et al. Liver X receptor modulates diabetic retinopathy outcome in a mouse model of streptozotocin-induced diabetes. Diabetes. 61, 3270-3279 (2012).
  22. Zhang, L., Xia, H., Han, Q., Chen, B. Effects of antioxidant gene therapy on the development of diabetic retinopathy and the metabolic memory phenomenon. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 253, 249-259 (2015).
  23. Dagher, Z., et al. Studies of rat and human retinas predict a role for the polyol pathway in human diabetic retinopathy. Diabetes. 53, 2404-2411 (2004).
  24. Navaratna, D., McGuire, P. G., Menicucci, G., Das, A. Proteolytic degradation of VE-cadherin alters the blood-retinal barrier in diabetes. Diabetes. 56, 2380-2387 (2007).
  25. Gustavsson, C., et al. Vascular cellular adhesion molecule-1 (VCAM-1) expression in mice retinal vessels is affected by both hyperglycemia and hyperlipidemia. PLoS One. 5, e12699 (2010).
  26. Kornfield, T. E., Newman, E. A. Regulation of blood flow in the retinal trilaminar vascular network. Journal of Neuroscience. 34, 11504-11513 (2014).
  27. Puro, D. G. Retinovascular physiology and pathophysiology: new experimental approach/new insights. Progress in Retinal and Eye Research. 31, 258-270 (2012).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Dreisig, K., Blixt, F. W., Warfvinge, K. Retinal Cryo-sections, Whole-Mounts, and Hypotonic Isolated Vasculature Preparations for Immunohistochemical Visualization of Microvascular Pericytes. J. Vis. Exp. (140), e57733, doi:10.3791/57733 (2018).

View Video