كله جبل تلوين مناعي للشبكية الفأر حديثي الولادة المعنية بالتحقيق في الأوعية الدموية<em> في الجسم الحي</em
Summary
يوفر شبكية العين الفئران حديثي الولادة نموذجا الفسيولوجية تتميز كذلك من الأوعية الدموية، والذي يسمح التحقيقات عن دور الجينات المختلفة أو الأدوية التي تعدل الأوعية الدموية في<em> في الجسم الحي</em> السياق. تلوين مناعي لتصور بدقة الضفيرة الوعائية هي محوريا في نجاح هذه الأنواع من الدراسات.
Abstract
الأوعية الدموية هي عملية معقدة من جديد تشكيل الأوعية الدموية التي يحددها تنتشر الأوعية الدموية الجديدة من شبكة الأوعية الموجودة من قبل. الأوعية الدموية تلعب دورا رئيسيا ليس فقط في التطور الطبيعي للأعضاء وأنسجة، ولكن أيضا في كثير من الأمراض التي تشكل الأوعية الدموية هو dysregulated، مثل السرطان والعمى والأمراض الدماغية. في حياة الكبار، والأوعية الدموية هي هادئة عموما حتى الأوعية الدموية هو هدف هام لتطوير العقاقير الرواية في محاولة لتنظيم تشكيل السفينة الجديدة وتحديدا في المرض. من أجل فهم أفضل الأوعية الدموية، ووضع استراتيجيات ملائمة لتنظيم ذلك، يطلب من النماذج التي تعكس بدقة الخطوات البيولوجية المختلفة التي ينطوي عليها. يوفر شبكية العين حديثي الولادة الماوس نموذجا ممتازا من الأوعية الدموية بسبب الشرايين والأوردة والشعيرات الدموية تطوير لتشكيل الضفيرة الوعائية خلال الأسبوع الأول بعد الولادة. يحتوي هذا النموذج أيضا الاستفادة من وجود اثنين من ديmensional (2D) هيكل صنع تحليل بسيط مقارنة مع التشريح المعقدة 3D من شبكات الأوعية الدموية الأخرى. من خلال تحليل الشبكية الوعائية الضفيرة في أوقات مختلفة بعد الولادة، فمن الممكن لمراقبة مراحل مختلفة من الأوعية الدموية تحت المجهر. توضح هذه المقالة إجراءات واضحة لتحليل الأوعية الدموية من شبكية العين باستخدام الماوس تلطيخ الفلورسنت مع الأجسام المضادة المحددة isolectin والأوعية الدموية.
Introduction
الأوعية الدموية هي عملية معقدة التنموية التي حددها تشكيل الأوعية الدموية الجديدة من شبكة الأوعية الموجودة مسبقا ويتم تنظيمها من قبل عدة مسارات الإشارات. وأبرز هذه هو الطريق VEGF. يتم تحريرها من قبل خلايا VEGF الدماغية ويؤدي إلى بدء عائية تنتشر في الأوعية الدموية المجاورة. الخلية البطانية الرائدة من الأوعية الدموية الجديدة تنبت هو 'غيض' الخلية، التي تنتج أرجل كاذبة خيطية التي تصل إلى نحو مصدر VEGF، وتبعتها تكاثر الخلايا البطانية "ساق". في هذه الطريقة، تنشيط الخلايا البطانية وتهاجر تتكاثر نحو المنطقة اوعائية حيث أنها تشكل أنابيب الأوعية الدموية الجديدة. من أجل تحقيق الاستقرار في هذه الأنابيب لدعم تدفق الدم، والخلايا البطانية التفاعل مع pericytes وخلايا العضلات الملساء، التي تحيط الأوعية الدموية الجديدة 1. تكوين الأوعية الدموية ضروري لالأوعية الدموية للجنين والأنسجة المتنامية. ومع ذلك، فإنه يساهم أيضا في العديد من pathologiاضطرابات كال مثل السرطان، في حين ترتبط عيوب في الأوعية الدموية مع الأمراض الدماغية. وبالتالي فإن تطوير علاجات فعالة المخدرات لتنظيم الأوعية الدموية كوسيلة لعلاج المرض هو من مصلحة كبيرة. على سبيل المثال، سوف العوامل المضادة للعائية فعالة لحد من نمو السرطان، في حين استراتيجيات الموالية للعائية يمكن أن تستخدم لعلاج الأمراض الدماغية. وهكذا، ونماذج من الأوعية الدموية ضرورية لفهم أفضل لتنظيم تشكيل سفينة جديدة وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة لتعزيز نمو الأوعية الدموية أو نقصان.
ومن العناصر الأساسية للبحث الأوعية الدموية هو اختيار نموذج الأوعية الدموية المناسبة. وقد تم العديد من نماذج في المختبر يهدف إلى إعادة إنتاج الخطوات الأساسية لتكوين الأوعية الدموية مثل هجرة الخلايا البطانية، وانتشار وبقاء 2،3. A المستخدمة بشكل متكرر في المختبر فحص هو تشكيل شبكة متفرعة من الخلايا البطانية على مصفوفة Matrigel، على الرغم من ربلاده ليست محددة لخلايا بطانة الأوعية الدموية، كما أنها لا تتضمن عادة بدعم من pericytes أو خلايا العضلات الملساء. تقييم تنتشر الأوعية الدموية خارج الجسم باستخدام الماوس ثقافة الجهاز مثل فحص الجسم مضغي الشكل، ومقايسة حلقة الأبهر وفحص مشط القدم الجنين يسمح للتحليل من الأوعية الدموية من الخلايا البطانية في سياق خلايا داعمة إضافية. ومع ذلك، فإن القيود الرئيسية من هذه المقايسات تشمل نقص تدفق الدم والانحدار من السفن على مر الزمن، وإعطاء نافذة محدودة للتحليل. لذلك، لفهم تنظيم الأوعية الدموية على نحو أدق، في النماذج الحية مطلوبة مثل تلك التي وضعت في الماوس باستخدام الإسفنج مزروع تحت الجلد أو المقابس matrigel، وكذلك هند أطرافهم نموذج نقص التروية. ومع ذلك، فإن هذه النماذج تشكل تحديا لتحليل ويرجع ذلك إلى بنية معقدة 3D من neovessels. في المقابل، فقد ثبت أن الجنين الزرد نموذجا ممتازا لتصور الأوعية الدموية في كاملالكائن الحي 4. ومع ذلك، فإن الفأر هو متعلق تطويريا أكثر من ذلك بكثير عن كثب إلى الإنسان من الزرد، مما يجعل الماوس على النموذج المفضل في كثير من الحالات. وبالتالي تكوين الأوعية الدموية في شبكية العين الماوس بعد الولادة يمثل طريقة تتسم جيدا من خيار للأبحاث الأوعية الدموية. لأنه لا يوفر بيئة الفسيولوجية، ولكن أيضا 2D الضفيرة الوعائية التي يمكن تصور بسهولة باستخدام البقع الفلورسنت المناسب. الهندسة المعمارية للشبكة سفينة، وانتشار البطانية، تبرعم، تجنيد خلية حول الأوعية وإعادة عرض السفينة يمكن لجميع يتم التحقيق باستخدام هذه التقنية.
في شبكية العين الماوس حديثي الولادة، وتطوير الأوعية الدموية في شبكية العين يحدث في الأسبوع الأول من الحياة بعد الولادة. الفئران، على عكس البشر، ولدوا مكفوفين وشبكية العين تصبح أوعية دموية فقط بعد الولادة. تنشأ الأوعية الشبكية من وسط إغلاق الشبكية إلى العصب البصري في يوم ما بعد الولادة 0 (P0)، وتطوير من قبل الأوعية الدموية لتشكيل تنظيم للغايةد الضفيرة الوعائية التي تصل إلى محيط الشبكية بنحو P8 5. الأوعية الدموية تطوير بطريقة مميزة مع الضفيرة الشعرية متزايد تدريجيا نحو الخارج من القرص البصري نحو المحيط الخارجي لتوليد نمط بالتناوب العادية من الشرايين والأوردة مع شبكة الشعرية التدخل. يوفر الأوعية الدموية في شبكية العين وهو نموذج مثالي لدراسة الأوعية الدموية والأوعية ويمكن التعرف عليها بسهولة لأنها تنمو في ما هو في الأساس طائرة 2D، مما يجعل من السهل نسبيا لفحص الأوعية الدموية في شبكية العين في الاستعدادات مسطحة جبل 5. وتم الإبلاغ عن طريقة لعزل شبكية العين الولدان الماوس لتحليل استجابات الخلايا البطانية طرف على مدى عدة ساعات خارج الجسم 6. بدلا من ذلك، تحقيقا أكثر تفصيلا من الأوعية الدموية في شبكية العين بأكملها وعلامات الأوعية الدموية المرتبطة بها يتطلب المناعية من العينات الشبكية الثابتة في مراحل مختلفة من التنمية.
هنا نقدموصفا مفصلا لطريقة موثوقة وتقنيا على التوالي إلى الأمام التي نستخدمها لكامل تلطيخ جبل من الفئران الشبكية الوعائية الضفيرة، من قلع الأولي من العين بعد الولادة (انظر أيضا 7) من خلال بروتوكولات تلطيخ إلى التصوير النهائية تحت المجهر.
Protocol
Representative Results
Discussion
الطريقة المعروضة هنا يوفر وسيلة بسيطة وفعالة للحصول على صور من التحضيرات الملون جبل بأكمله من شبكية العين الماوس حديثي الولادة، مما يجعلها نموذجا للقياس الكمي بسهولة وذات الصلة من الناحية الفسيولوجية من الأوعية الدموية. في البداية، يمكن للعين الماوس يكون من الصعب ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل ويلكوم ترست ومؤسسة القلب البريطانية.
Materials
| Material | |||
| Plastic pipettes 3 ml | Scientific Laboratory Supplies | PIP4210 | Remove tip with scissors to create a wide bore |
| BD Falcon 24-well plates | Scientific Laboratory Supplies | 353226 | |
| Select Petri dishes TV 90 mm | Scientific Laboratory Supplies | SLS2002 | |
| Histobond slides | VWR | 631-0624 | |
| Coverslips 22 x 22 mm | VWR | 631-1336 | |
| Dumont Tweezers #5 | World precision instruments | 14095 | |
| Spring scissors 10.5 cm long, with straight 8 mm blades | World precision instruments | 501235 | Used for enucleation |
| Vannas scissors 8.5 cm long, with straight 7 mm blades, and 0.025 x 0.015 mm superfine tips | World precision instruments | 500086 | Used for dissecting retina |
| Superfine vannas scissors 8 cm long with straight 3 mm blades, and 0.015 x 0.015 mm superfine tips | World precision instruments | 501778 | Used for dissecting retina |
| crystal clear’ tubes 2 ml | Starlab | E1420-2000 | |
| Reagents | |||
| Sodium phosphate dibasic | Sigma | S0876 | PBS reagent |
| Potassium phosphate monobasic | Sigma | P5655 | PBS reagent |
| Sodium chloride | Sigma | S9625 | PBS reagent |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Make up in 2x PBS and store at -20 °C |
| BSA | Sigma | A7638 | |
| Triton X-100 | Sigma | T9284 | |
| Donkey serum | Sigma | D9663 | |
| Goat serum | Vector | S-1000 | |
| Prolong Gold anti-fade reagent | Invitrogen | P36930 | Mounting reagent |
| Isolectin GS-IB4-alexa 594 | Invitrogen | I21413 | Use at 1:200 dilution |
| Isolectin GS-IB4-alexa 488 | Invitrogen | I21411 | Use at 1:200 dilution |
| Primary Antibodies | |||
| Anti-NG2 (rabbit polyclonal ) | Millipore | AB5320 | Detects pericytes |
| Anti-GFAP (clone GA5, mouse monoclonal) | Millipore | MAB360 | Detects astrocytes |
| Anti-Desmin (clone Y66, rabbit monoclonal) | Millipore | 04-585 | Detects pericytes |
| Anti-Collagen IV (rabbit polyclonal ) | Chemicon | AB756P | Detects vascular basement membrane |
| Anti-alpha smooth muscle actin-Cy3 (clone 1A4, mouse monoclonal) | Sigma | C6198 | Detects vascular smooth muscle cells. |
| Anti-Endoglin (clone MJ7/18, rat monoclonal) | BD Pharmingen | 550546 | Detects endothelial cells |
| Anti-CD31 (clone MEC13.3, rat monoclonal) | BD Pharmingen | 553370 | Detects endothelial cells |
| Anti-VE-Cadherin (clone 11D4.1, rat monoclonal) | BD Pharmingen | 550548 | Detects endothelial cell junctions |
| Anti-Alk1 (goat polyclonal) | R&D Systems | AF770 | Detects endothelial cells |
| Secondary Antibodies | |||
| Goat anti-rabbit-Alexa594 | Invitrogen | A11012 | All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C. |
| Goat anti-rat-Alexa488 | Invitrogen | A11006 | All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C. |
| Goat anti-rat-Alexa594 | Invitrogen | A11007 | All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C. |
| Goat anti-mouse-Alexa488 | Invitrogen | A11029 | All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C. |
| Donkey anti-goat-Alexa594 | Invitrogen | A11058 | All secondary antibodies are aliquoted immediately on arrival and stored at -20 °C. |
| Microscopes | |||
| Dissection microscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
| Camera | Zeiss | Axiocam HRc | Camera for dissection microscope |
| Epifluorescent Microscope | Zeiss | Axioimager with Apotome | |
| Camera | Zeiss | Axiocam HRm | Camera for Axioimager |
| Confocal Microscope | Nikon | A1R |
References
- Carmeliet, P., Jain, R. K. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature. 473 (7347), 298-307 (2011).
- Staton, C. A., et al. Current methods for assaying angiogenesis in vitro and in vivo. Int J. Exp. Pathol. 85 (5), 233-248 (2004).
- Goodwin, A. M. In vitro assays of angiogenesis for assessment of angiogenic and anti-angiogenic agents. Microvasc. Res. 74 (2-3), 172-183 (2007).
- Lawson, N. D., Weinstein, B. M. In vivo imaging of embryonic vascular development using transgenic zebrafish. Dev. Biol. 248 (2), 307-318 (2002).
- Fruttiger, M. Development of the retinal vasculature. Angiogenesis. 10 (2), 77-88 (2007).
- Sawamiphak, S., Ritter, M., Acker-Palmer, A. Preparation of retinal explant cultures to study ex vivo tip endothelial cell responses. Nat. Protoc. 5 (10), 1659-1665 (1038).
- Mahajan, V. B., Skeie, J. M., Assefnia, A. H., Mahajan, M., Tsang, S. H. Mouse eye enucleation for remote high-throughput phenotyping. J. Vis. Exp. (57), e3184 (2011).
- Pitulescu, M. E., Schmidt, I., Benedito, R., Adams, R. H. Inducible gene targeting in the neonatal vasculature and analysis of retinal angiogenesis in mice. Nat. Protoc. 5 (9), 1518-1534 (2010).
- Allinson, K. R., Lee, H. S., Fruttiger, M., McCarty, J., Arthur, H. M. Endothelial expression of TGFbeta type II receptor is required to maintain vascular integrity during postnatal development of the central nervous system. PLoS One. 7 (9), e39336 (2012).
- Mahmoud, M., et al. Pathogenesis of arteriovenous malformations in the absence of endoglin. Circ. Res. 106 (8), 1425-1433 (2010).
- Lebrin, F., et al. Thalidomide stimulates vessel maturation and reduces epistaxis in individuals with hereditary hemorrhagic telangiectasia. Nat. Med. 16 (4), 420-428 (2010).
- Pi, L., et al. Role of connective tissue growth factor in the retinal vasculature during development and ischemia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52 (12), 8701-8710 (2011).
- Powner, M. B., et al. Visualization of gene expression in whole mouse retina by in situ hybridization. Nat. Protoc. 7 (6), 1086-1096 (2012).
