Bir lazer kaynaklı retina dejenerasyonu, Zebra balığı rejenerasyon modelini Müller Glia hücre aktivasyonu
Summary
Zebra balığı retina dejenerasyonu/rejenerasyon omurgalılarda mekanizmaları incelemek için popüler bir hayvan modelidir. Bu iletişim kuralı yerelleştirilmiş yaralanma dış retina iç retina en az hasar ile kesintiye neden yöntemi açıklanır. Daha sonra in vivo retina morfoloji ve Müller glia yanıt retina yeniden oluşturma işlemi boyunca izliyoruz.
Abstract
Teleost ve memeliler arasında büyüleyici bir fark teleost retina retina neurogenesis ve yeniden oluşturma tamamlandıktan sonra ciddi hasar için ömür boyu potansiyelidir. Zebra balığı rejenerasyon yollar soruşturma memelilerde retina dejeneratif hastalıkları tedavisi için yenilikçi stratejiler geliştirmek için yeni anlayışlar getirebilir. Burada, biz Fokal lezyon yetişkin Zebra balığı dış retinada için indüksiyon yoluyla 532 nm diode lazer odaklı. Yerelleştirilmiş bir yaralanma retina dejenerasyonu ve hasar alan, doğrudan rejenerasyon sırasında gerçekleşecek biyolojik süreçlerin soruşturma sağlar. Non-invaziv optik Koherens tomografi (OCT) kullanarak, biz were güçlü-e doğru bozuk alan ve monitör sonraki rejenerasyon konumunu tanımlamak içinde vivo. Gerçekten de, OCT görüntüleme histolojik analizler ile daha önce yalnızca bilgi veren Zebra balığı retina, yüksek çözünürlüklü, kesitsel görüntüler üretir. Gerçek zamanlı OCT verilerden onaylamak için histolojik kesitler gerçekleştirilen ve retina yaralanma indüksiyon sonra rejeneratif yanıt immünhistokimya tarafından araştırıldı.
Introduction
Vizyon muhtemelen insanın en temel anlamda ve onun bozulma bir yüksek sosyo-ekonomik etkisi vardır. Sanayileşmiş dünyada retina dejeneratif hastalıkları görme kaybı ve körlük arasında1yetişkin nüfusun çoğunluğu için hesap. Retinitis pigmentosa (RP) körlüğü yaklaşık 1.5 milyon kişi dünya çapında2,3etkileyen 60 ve 20 yaşları arasındaki kişilerde en sık devralınan nedenidir. Kalıtsal retina bozuklukları dejenerasyonu retina pigment epiteli ve daha sonra gliosis tarafından takip ve iç nöronlar4remodeling ilerici kaybı photoreceptors (PRs) tarafından karakterize heterojen bir ailedir. Hastalığın seyrini genellikle çubuklar, loş ışık ve renk görme ve görme keskinliği5için gerekli olan, koniler akromatik vizyon için sorumlu olan ile başlayan iki PR hücre tipleri, artımlı kaybı açıklanabilir. RP neden için yeterli bir tek gen kusurdur. Defa 130’dan fazla 45’in üzerinde genlerdeki mutasyonlar hastalığı6ile ilişkili bulunmuştur. Bu değişen hastalığı fenotipleri yol açar ve gen tedavisi olmayan genelleştirilebilir bir neden ve böylece karmaşık bir tedavi yaklaşımı. Bu nedenle, hastalıklar kör olarak retina dejenerasyonlar tedavisinde yeni genel tedavi yaklaşımları geliştirmek için acil bir ihtiyaç vardır.
Retina dejenerasyonu kez PR kaybı içerir; Bu nedenle, PR hücre ölümü dejeneratif süreçleri retina7özelliğidir. Zaten PR hücre ölümü Müller glia hücre (MC)8harekete geçirmek ve nükleer silahların yayılmasına karşı uyarır gösterilmiştir. MCs, omurgalı retina büyük gliyal hücre tipinde bir kez kabul “yapıştırıcı” başka bir şey olmak arasında retina sinir hücreleri. Son yıllarda, birçok çalışma daha fazla sadece yapısal9çekmek gibi MCs hareket göstermiştir. Farklı fonksiyonları arasında MCs da neurogenesis içinde katılmak ve10onarmak. Nitekim, karşılık diffusible faktörler degenerating retina, MCs önemli ölçüde gliyal fibrillary asidik protein (GFAP’nin) ifade artırın. Bu nedenle, retina hasarı ve dejenerasyon11ikincil bir tepki olarak MC harekete geçirmek için bir işaret olarak GFAP’nin etiketleme kullanılabilir.
Son zamanlarda, Zebra balığı (Danio rerio) retinal dejenerasyon ikna etmek için bir lazer kullanarak odak yaralanma bir roman uyarlaması geliştirdik. Odak yaralanma hücre yaralı siteye geçiş ve retina rejenerasyon12sırasında gerçekleşen olayların hassas zamanlama gibi bazı biyolojik süreçlerin eğitimi için avantajlıdır. Ayrıca, Zebra balığı onun görsel sistem ve bu diğer omurgalıların arasındaki benzerlikleri nedeniyle görsel araştırma önemli hale gelmiştir. İnsan ve teleost retinae brüt morfolojik ve histolojik özellikleri bazı farklılıklar görüntüler. Buna göre insan ve Zebra balığı retinae retina projeksiyon nöronlar, ganglion hücrelerinin en içteki içinde ikamet ederken nerede ışık algılama photoreceptors en dış katmanı işgal aynı katmanlı model düzenlenen aynı büyük hücre sınıfları içerir nöronal katmanı, lens proksimal. Retina interneurons, amacrine, bipolar ve yatay hücreler, photoreceptor ve ganglion hücre katmanları13arasında yerelleştirilmesine. Ayrıca, Zebra balığı retina koni egemen olduğu ve bu nedenle daha, örneğin, çalışılmış kemirgen retina insan retina için yakın olduğunu. Büyüleyici bir fark teleost ve memeliler arasında balık retina ve retina yeniden oluşturma tamamlandıktan sonra hasar kalıcı neurogenesis vardır. Zebra balığı, MCs dedifferentiate ve rejenerasyon yaralı retina14,15dakika sonra arabuluculuk. Tavuk, MCs aynı zamanda hücre döngüsü yeniden girmek için ve dedifferentiate için bazı kapasitesine sahiptir. Retina yaralanma yetişkin balık MCs Dede ve kök hücre belirli özellikleri kabul, hasarlı retina dokusu ile göç ve yeni nöronlar16üretmek. Gen ifadesi memeli MCs profil oluşturma retina ataları beklenmeyen benzerlikler ortaya ve MCs içsel Nörojenik potansiyelini tavuk, kemirgen ve insan bile retina için kanıt17büyüyor. Yine de, neden kuşlar ve memeliler rejeneratif yanıtta düşük güçlü yanıt olarak balık ile karşılaştırıldığında henüz anlaşılamamıştır. Bu nedenle, Zebra balığı endojen tamir mekanizmaları anlama stratejileri uyarıcı retina rejenerasyon memeliler ve insanlar için önerebilir miyim? MCs retina dejenerasyonu olan hastaların tedavisi için endojen onarım mekanizması bir tedavi aracı olarak istihdam bizim toplum için olağanüstü bir etkisi olurdu.
Burada, biz göze ait araştırma dejenerasyon/rejenerasyon modelinde istihdam için gerekli adımları sağlar. Biz ilk neurosensory retina görüntüleme yaralanma site ve son olarak görüntülenmesi bitişik MCs katılımı gelişen olayların ardından üzerinde odak hasar inducing üzerinde duruldu. Genel iletişim kuralı gerçekleştirmek nispeten kolay ve çok çeşitli retina daha sonra değerlendirmek için olanaklar açar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Zebra balığı retina rejenerasyon/dejenerasyon Sitotoksin aracılı hücre ölüm22, mekanik yaralanma23ve termal yaralanma24gibi farklı yaklaşımlarla incelemeye gittim. Zebra balığı retina hasar için 532 nm diode lazer çalıştırmaya başladık. Böylece, bizim modeli birçok avantaj sunar. Örneğin, biz hızla PRs katmanındaki özellikle dış retina lokalize yaralanma iyi tanımlanmış bir alan oluşturdu. Ayrıca, bu deneysel kurulu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz Martin Zinkernagel, MD, PhD ve Miriam Reisenhofer, doktora Federica Bisignani ve model onun mükemmel teknik yardım için kurulması, onun bilimsel giriş için teşekkür ederiz.
Materials
| Acid hematoxylin solution | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | 2852 | |
| Albumin | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | A07030 | |
| Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | 5470 | |
| Dako Pen | Dako, Glostrup, Danmark | S2002 | |
| DAPI mounting medium | Vector Labs, Burlingame, CA, USA | H-1200 | |
| Eosin G aqueous solution 0.5% | Carl Roth, Arlesheim, Switzerland | X883.2 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | 2860 | |
| Ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | ED | |
| Eukitt | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | 3989 | |
| Goat anti-rabbit IgG H&L Alexa Fluor® 488 | Life Technologies, Zug, Switzerland | A11008 | |
| Goat anti-mouse IgG H&L Alexa Fluor® 594 | Life Technologies, Zug, Switzerland | A11020 | |
| Goat normal serum | Dako, Glostrup, Danmark | X0907 | |
| Hydrogel contact lens | Johnson & Johnson AG, Zug, Switzerland | n.a. | 1-Day Acuvue Moist |
| Hydroxypropylmethylcellulose 2% | OmniVision, Neuhausen, Switzerland | n.a. | Methocel 2% |
| Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | A5040 | Tricaine, MS-222 |
| Visulas 532s | Carl Zeiss Meditec AG, Oberkochen, Germany | n.a. | 532 nm laser |
| Mouse anti-GS monoclonal antibody | Millipore, Billerica, MA, USA | MAB302 | |
| HRA + OCT Imaging System | Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany | n.a. | Spectralis |
| Heidelberg Eye Explorer | Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany | n.a. | Version 1.9.10.0 |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | P5368 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | P5368 | |
| Rabbit anti-GFAP polyclonal antibody | Invitrogen, Waltham, MA, USA | 180063 | |
| Silicone pin holder | Huco Vision AG Switzerland | n.a. | Cut by hand from silicone pin mat of the sterilization tray accordingly. |
| Slit lamp BM900 | Haag-Streit AG, Koeniz, Switzerland | n.a. | |
| Slit lamp adapter | Iridex Corp., Mountain View, CA, USA | n.a. | |
| Superfrost Plus glass slides | Gehard Menzel GmbH, Braunschweig, Germany | 10149870 | |
| TgBAC (gfap:gfap-GFP) zf167 (AB) strain | KIT, Karlsruhe, Germany | 15204 | http://zfin.org/ZDB-ALT-100308-3 |
| Tris buffered saline (TBS) | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | P5912 | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | P1379 | |
| 78D non-contact slit lamp lens | Volk Optical, Mentor, OH, USA | V78C | |
| Xylene | Sigma-Aldrich, Buchs, Switzerland | 534056 | |
| Ocular fundus laser lens | Ocular Instruments, Bellevue, WA, USA | OFA2-0 | |
| 2100 Retriever | Aptum Biologics Ltd., Southampton, United Kingdom | R2100-EU | Steamer |
References
- Haddad, S., Chen, C. A., Santangelo, S. L., Seddon, J. M. The genetics of age-related macular degeneration: a review of progress to date. Surv. Ophthalmol. 51 (4), 316-363 (2006).
- Stefano Ferrari, S., Di Iorio, E., Barbaro, V., Ponzin, D., Sorrentino, F. S., Parmeggiani, F. Retinitis Pigmentosa: Genes and Disease Mechanisms. Curr Genomics. 12 (4), 238-249 (2011).
- Berson, E. L. Retinitis pigmentosa. The Friedenwald Lecture. Invest Ophthalmol Vis Sci. 34 (5), 1659-1676 (1993).
- Strettoi, E. A Survey of Retinal Remodeling. Front Cell Neurosci. 9, 494 (2015).
- Hartong, D. T., Berson, E. L., Dryja, T. P. Retinitis pigmentosa. Lancet. 368, 1795-1809 (2006).
- Wang, D. Y., Chan, W. M., Tam, P. O., Baum, L., Lam, D. S., Chong, K. K., Fan, B. J., Pang, C. P. Gene mutations in retinitis pigmentosa and their clinical implications. Clin Chim Acta. 351 (1-2), 5-16 (2005).
- Pierce, E. A. Pathways to photoreceptor cell death in inherited retinal degenerations. BioEssays. 23, 605-618 (2001).
- Tackenberg, M. A., Tucker, B. A., Swift, J. S., Jiang, C., Redenti, S., Greenberg, K. P., Flannery, J. G., Reichenbach, A., Young, M. J. Muller cell activation, proliferation and migration following laser injury. Mol. Vis. , 1886-1896 (2009).
- Newman, E., Reichenbach, A. The Müller cell: a functional element of the retina. Trends Neurosci. 19 (8), 307-312 (1996).
- Kubota, R., Hokoc, J. N., Moshiri, A., McGuire, C., Reh, T. A. A comparative study of neurogenesis in the retinal ciliary marginal zone of homeothermic vertebrates. Brain Res Dev Brain Res. 134, 31-41 (2002).
- Zhao, T. T., Tian, C. Y., Yin, Z. Q. Activation of Müller cells occurs during retinal degeneration in RCS rats. Adv Exp Med Biol. 664, 575-583 (2010).
- DiCicco, R. M., Bell, B. A., Kaul, C., Hollyfield, J. G., Anand-Apte, B., Perkins, B. D., Tao, Y. K., Yuan, A. Retinal Regeneration Following OCT-Guided Laser Injury in Zebrafish. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55 (10), 6281-6288 (2014).
- Bilotta, J., Saszik, S. The zebrafish as a model visual system. Int. J. Dev. Neurosci. , 621-629 (2001).
- Fausett, B. V., Goldman, D. A role for alpha1 tubulin-expressing Müller glia in regeneration of the injured zebrafish retina. J Neurosci. 26 (23), 6303-6313 (2006).
- Yurco, P., Cameron, D. A. Responses of Müller glia to retinal injury in adult zebrafish. Vision Res. 45, 991-1002 (2005).
- Ashutosh, P. J., Roesch, K., Cepko, C. L. Development and neurogenic potential of Müller gial cells in the vertebrate retina. Prog Retin Eye Res. 28 (4), 249-262 (2009).
- Xia, X., Ahmad, I. Unlocking the Neurogenic Potential of Mammalian Müller Glia. Int J Stem Cells. 9 (2), 169-175 (2016).
- Brand, M., Granato, M., Nüsslein-Volhard, C., Nüsslein-Volhard, C., Dahm, R. Keeping and raising zebrafish. Zebrafish: A Practical Approach. , 7-38 (2002).
- Riepe, R. E., Norenburg, M. D. Müller cell localisation of glutamine synthetase in rat retina. Nature. 268 (5621), 654-655 (1977).
- Derouiche, A., Rauen, T. Coincidence of L-glutamate/L-aspartate transporter (GLAST) and glutamine synthetase (GS) immunoreactions in retinal glia: evidence for coupling of GLAST and GS in transmitter clearance. J Neurosci Res. 42 (1), 131-143 (1995).
- Bignami, A., Dahl, D. The radial glia of Müller in the rat retina and their response to injury. An immunofluorescence study with antibodies to the glial fibrillary acidic (GFA) protein. Exp Eye Res. 28 (1), 63-69 (1979).
- Sherpa, T., Fimbel, S. M., Mallory, D. E., Maaswinkel, H., Spritzer, S. D., Sand, J. A., Li, L., Hyde, D. R., Stenkamp, D. L. Ganglion cell regeneration following whole-retina destruction in zebrafish. Dev Neurobiol. 68 (2), 166-181 (2008).
- Cameron, D. A., Carney, L. H. Cell mosaic patterns in the native and regenerated inner retina of zebrafish: implications for retinal assembly. J Comp Neurol. 416 (3), 356-367 (2000).
- Raymond, P. A., Barthel, L. K., Bernardos, R. L., Perkowski, J. J. Molecular characterization of retinal stem cells and their niches in adult zebrafish. BMC Dev Biol. 6, 36 (2006).
- Bailey, T. J., Davis, D. H., Vance, J. E., Hyde, D. R. Spectral-domain optical coherence tomography as a noninvasive method to assess damaged and regenerating adult zebrafish retinas. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53 (6), 3126-3138 (2012).
- Koinzer, S., Saeger, M., Hesse, C., Portz, L., Kleemann, S., Schlott, K., Brinkmann, R., Roider, J. Correlation with OCT and histology of photocoagulation lesions in patients and rabbits. Acta Ophthalmol. 91 (8), e603-e611 (2013).
- Wan, J., Zheng, H., Chen, Z. L., Xiao, H. L., Shen, Z. J., Zhou, G. M. Preferential regeneration of photoreceptor from Müller glia after retinal degeneration in adult rat. Vision Res. (2), 223-234 (2008).
- Thomas, J. L., Thummel, R. A novel light damage paradigm for use in retinal regeneration studies in adult zebrafish. J Vis Exp. (80), e51017 (2013).
