Ex Vivo Choroid Прорастание анализ глазного микрососудистого ангиогенеза
Summary
Этот протокол представляет собой анализ прорастания хороидов, ex vivo модель микрососудистого пролиферации. Этот анализ может быть использован для оценки путей, участвующих в распространении хороидных микро-сосудов и оценки лечения наркотиков с использованием дикого типа и генетически модифицированных тканей мыши.
Abstract
Патологический хороидный ангиогенез, характерная черта возрастной макулярной дегенерации, приводит к ухудшению зрения и слепоте. Эндотелиальные клетки (EC) пролиферации анализы с использованием человеческой сетчатки микрососудистых эндотелиальных клеток (HRMECs) или изолированных первичных ЭК сетчатки широко используются в пробирке модели для изучения ангиогенеза сетчатки. Тем не менее, изоляция чистого мурина сетчатки эндотелиальных клеток является технически сложной задачей и сетчатки ЭК может иметь различные реакции распространения, чем хороидные эндотелиальные клетки и различные клетки / клетки взаимодействия. Разработан высокоразвратный анализ хороидного прорастания ex vivo в качестве модели хороидного микрососудистого пролиферации. Эта модель включает в себя взаимодействие между хороидной сосудов (EC, макрофаги, перициты) и эпителия пигмента сетчатки (RPE). Мышь RPE / choroid / scleral explants изолированы и инкубируются в рост-фактор-уменьшенный экстракт базальной мембраны (BME) (день 0). Средний изменен через день и прорастание хороидов количественно на 6-й день. Изображения отдельных choroid explant взяты с перевернутым фазовым микроскопом, а область прорастания количественно оценивается с помощью полуавтоматического макро плагина к программному обеспечению ImageJ, разработанному в этой лаборатории. Это воспроизводимое ex vivo хороидного прорастания анализ может быть использован для оценки соединений для потенциального лечения и для исследования микрососудистых заболеваний для оценки путей, участвующих в распространении хороидных микро сосудов с использованием дикого типа и генетически модифицированных тканей мыши.
Introduction
Дисрегуляция хороидного ангиогенеза связана с неоваскулярной возрастной макулярной дегенерацией (AMD)1. Хороид представляет если вылазки, присутствующие под эпителием пигмента сетчатки (RPE). Было показано, что снижение кровотока в хороиде связано с прогрессированием AMD2. Замысловатая связь между сосудистым эндотелием, RPE, макрофагами, перицитами и другими клетками отвечает за гомеостазткани 3,4,5. Таким образом, воспроизводимый анализ моделирования хороидной микроокноронности имеет решающее значение для изучения неоваскулярных AMD.
Ex vivo ангиогенез анализы и в пробирке эндотелиальных клеточных культур может дополнять исследования микрососудистого поведения in vivo, для тестирования новых препаратов и для исследований патогенеза. Эндотелиальные клетки, такие как микрососудистые эндотелиальные клетки сетчатки человека (HRMECs), человеческие пупочные вены эндотелиальных клеток (HUVEC), изолированных первичного мозга животных или сетчатки ECs часто используются в исследованиях in vitro для исследованияглазного ангиогенеза 6,7,8. HRMECs, в частности, широко используются в качестве модели в пробирке хороидной неоваскуляризации (CNV) 9 путемоценки эндотелиального пролиферации, миграции, трубчатого образования и сосудистой утечкидля оценки вмешательств 6,10. Тем не менее, ЭК в культуре ограничены в качестве модели CNV из-за отсутствия взаимодействия с другими типами клеток, найденных в хороиде и потому, что большинство EC, используемых в этих анализах, не происходят из хороида. Мышь хороидных ECs трудно изолировать и поддерживать в культуре.
Анализ аортического кольца широко используется в качестве модели макросудистого пролиферации. Сосудистые ростки из аорты explants включают ЭК, перициты и макрофаги11. Аортическое кольцо анализ моделей большого сосуда ангиогенезхорошо 12,13,14. Тем не менее, он имеет ограничения в качестве модели хороидной неоваскуляризации, как аортальные кольца макрососудистой ткани не хватает характерной хоровой микрососудистой среды, и ростки из крупных сосудов может отличаться от ростков из капиллярных сетей, участвующих в микрососудистой патологии. Недавно группа опубликовала экс-Виво сетчатки анализ15,16. Хотя, он подходит для неоваскулярных заболеваний сетчатки, это не так подходит для хороидной неоваскуляризации, как видно из AMD.
Анализ прорастания хороидов с использованием мыши RPE, хороида и склеральной эксплантационной ткани был разработан для лучшей модели CNV. Ткань может быть легко изолирована от мыши (или других видов) глаза17. Этот анализ позволяет воспроизводимую оценку про- и антиангиогенного потенциала фармакологических соединений и оценку роли конкретных путей в хороидной неоваскуляризации с использованием тканей генетически модифицированных мышей иконтроля 18. Этот анализ прорастания хороидов упоминается во многихпоследующих публикациях 9,10,18,19,20. Здесь демонстрируется метод, участвующий в использовании этого анализа.
Protocol
Representative Results
Discussion
Анализ прорастания хороидов помогает исследованиям в неоваскулярной AMD9,10,18,19,20. Хороидные экспланты могут быть изолированы от мышей, а также крыс илюдей 17,21. Choroid explant…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа была поддержана грантами от Manpei Suzuki Diabetic Foundation (YT), Бостонской детской больницы OFD/BTREC/CTREC Faculty Development Grant, Бостонской детской больницы Ophthalmology Foundation, BCH Pilot Award, BCH Manton Center Fellowship, и Little Giraffe Foundation (КФ), Немецкого исследовательского фонда (DFG; до н.э. (CA1940/1-1), NIH R24EY024868, EY017017, R01EY01717-13S1, EY030904-01, BCH IDDRC (1U54HD0090255), Массачусетс Lions Eye Foundation (LEHS).
Materials
| AnaSed (Xylazine) | AKORN | 59339-110-20 | |
| Basal membrane extract (BME) Matrigel | BD Biosciences | 354230 | |
| Cell culture dish | NEST | 704001 | 10cm |
| Complete classic medium with serum and CultureBoost | Cell systems | 4Z0-500 | |
| Ethyl alcohol 200 Proof | Pharmco | 111000200 | use for 70% |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 06-666 | |
| Microscope | ZEISS | Axio Observer Z1 | |
| Penicillin/Streptomycin | GIBCO | 15140 | 10000 U/mL |
| Tissue culture plate (24-well) | Olympus | 25-107 | |
| VetaKet CIII (Ketamine) | AKORN | 59399-114-10 |
References
- Zarbin, M. A. Current concepts in the pathogenesis of age-related macular degeneration. Arch Ophthalmol. 122 (4), 598-614 (2004).
- Pemp, B., Schmetterer, L. Ocular blood flow in diabetes and age-related macular degeneration. Canadian Journal of Ophthalmology. 43 (3), 295-301 (2008).
- Murakami, Y., Ishikawa, K., Nakao, S., Sonoda, K. H. Innate immune response in retinal homeostasis and inflammatory disorders. Progress in Retinal and Eye Research. 74, 100778 (2020).
- Fu, Z., et al. Dyslipidemia in retinal metabolic disorders. EMBO Molecular Medicine. 11 (10), 10473 (2019).
- Daruich, A., et al. Mechanisms of macular edema: Beyond the surface. Progress in Retinal and Eye Research. 63, 20-68 (2018).
- Tomita, Y., et al. Long-Acting FGF21 Inhibits Retinal Vascular Leakage in In Vivo and In Vitro Models. International Journal of Molecular Sciences. 21 (4), 21041188 (2020).
- Maisto, R., et al. ARPE-19-derived VEGF-containing exosomes promote neovascularization in HUVEC: the role of the melanocortin receptor 5. Cell Cycle. 18 (4), 413-424 (2019).
- Mazzoni, J., et al. The Wnt Inhibitor Apcdd1 Coordinates Vascular Remodeling and Barrier Maturation of Retinal Blood Vessels. Neuron. 96 (5), 1055-1069 (2017).
- Fu, Z., et al. Adiponectin Mediates Dietary Omega-3 Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acid Protection Against Choroidal Neovascularization in Mice. Investigative Ophthalmology and Visual Sciences. 58 (10), 3862-3870 (2017).
- Gong, Y., et al. Cytochrome P450 Oxidase 2C Inhibition Adds to omega-3 Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids Protection Against Retinal and Choroidal Neovascularization. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 36 (9), 1919-1927 (2016).
- Nicosia, R. F., Zorzi, P., Ligresti, G., Morishita, A., Aplin, A. C. Paracrine regulation of angiogenesis by different cell types in the aorta ring model. International Journal of Developmental Biology. 55 (4-5), 447-453 (2011).
- Bellacen, K., Lewis, E. C. Aortic ring assay. Journal of Visulaized Experiments. (33), e1564 (2009).
- Masson, V. V., et al. Mouse Aortic Ring Assay: A New Approach of the Molecular Genetics of Angiogenesis. Biological Procedures Online. 4, 24-31 (2002).
- Katakia, Y. T., et al. Ex vivo model for studying endothelial tip cells: Revisiting the classical aortic-ring assay. Microvascular Research. 128, 103939 (2020).
- Rezzola, S., et al. In vitro and ex vivo retina angiogenesis assays. Angiogenesis. 17 (3), 429-442 (2014).
- Rezzola, S., et al. A novel ex vivo murine retina angiogenesis (EMRA) assay. Experimental Eye Research. 112, 51-56 (2013).
- Shao, Z., et al. Choroid sprouting assay: an ex vivo model of microvascular angiogenesis. PLoS One. 8 (7), 69552 (2013).
- Tomita, Y., et al. Free fatty acid receptor 4 activation protects against choroidal neovascularization in mice. Angiogenesis. 23, 385-394 (2020).
- Li, J., et al. Endothelial TWIST1 promotes pathological ocular angiogenesis. Investigative Ophthalmology and Vision Science. 55 (12), 8267-8277 (2014).
- Liu, C. H., et al. Endothelial microRNA-150 is an intrinsic suppressor of pathologic ocular neovascularization. Proceedings of the National Academy of Science U. S. A. 112 (39), 12163-12168 (2015).
- Zhou, Q., et al. LncEGFL7OS regulates human angiogenesis by interacting with MAX at the EGFL7/miR-126 locus. Elife. 8, 40470 (2019).
- Kobayashi, S., Fukuta, M., Kontani, H., Yanagita, S., Kimura, I. A quantitative assay for angiogenesis of cultured choroidal tissues in streptozotocin-diabetic Wistar and spontaneously diabetic GK rats. Japanese Journal of Pharmacology. 78 (4), 471-478 (1998).
- Kobayashi, S., et al. Inhibitory effects of tetrandrine and related synthetic compounds on angiogenesis in streptozotocin-diabetic rodents. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 22 (4), 360-365 (1999).
- Kobayashi, S., Shinohara, H., Tsuneki, H., Nagai, R., Horiuchi, S. N(epsilon)-(carboxymethyl)lysine proliferated CD34(+) cells from rat choroidal explant in culture. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 27 (9), 1382-1387 (2004).
- Kobayashi, S., et al. Overproduction of N(epsilon)-(carboxymethyl)lysine-induced neovascularization in cultured choroidal explant of streptozotocin-diabetic rat. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 27 (10), 1565-1571 (2004).
- Bergers, G., Song, S. The role of pericytes in blood-vessel formation and maintenance. Neuro-Oncology. 7 (4), 452-464 (2005).
- Browning, A. C., Stewart, E. A., Amoaku, W. M. Reply to: Phenotypic plasticity of human umbilical vein endothelial cells. British Journal of Ophthalmology. 96 (9), 1275-1276 (2012).
