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L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

1,2, 3, 1,2

1Omics Laboratory, University of Iowa, 2Ophthalmology and Visual Sciences, University of Iowa, 3Harkness Eye Institute, Columbia University College of Physicians and Surgeons

 

Video Article Chapters

Cite this Article: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Skeie, J. M., Tsang, S. H., Mahajan, V. B. Evisceration of Mouse Vitreous and Retina for Proteomic Analyses. J. Vis. Exp. (50), e2795, doi:10.3791/2795 (2011).

Abstract: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Alors que la rétine de souris a émergé comme un modèle important génétique pour la maladie rétinienne héréditaire, le vitré de la souris reste à explorer. Le vitré est une matrice extracellulaire fortement aqueux recouvrant la rétine où intraoculaire ainsi que des protéines extra s'accumuler pendant la maladie. 1-3 interactions anormales entre vitré et la rétine sous-tendent plusieurs maladies telles que le décollement de la rétine, rétinopathie diabétique proliférative, l'uvéite et vitréorétinopathie proliférante 1. , 4 Le volume relatif du vitré de la souris est nettement plus petit que le corps vitré de l'homme (figure 1), puisque l'objectif de souris occupe près de 75% de ses yeux. 5 Cela a fait des études biochimiques du corps vitré de souris défi. Dans cet article, vidéo, nous présentons une technique de disséquer et d'isoler le corps vitré de la rétine de souris, ce qui permettra l'utilisation de modèles de souris transgéniques pour définir plus clairement le rôle de cette matrice extracellulaire dans le développement de maladies vitréo-rétinienne.

Protocol: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

1. Une dissection du segment antérieur.

  1. Tissus scléral en arrière du limbe est saisi avec une pince de 0,22 et le globe (globe oculaire) est stabilisé.
  2. Une lame de microchirurgie est utilisé pour faire une incision linéaire dans la cornée de limbe à limbe.
  3. A 0,12 Colibri pince est ensuite utilisé pour saisir la cornée à l'incision.
  4. Le fluide de la chambre antérieure est alors absorbée par une lance Weck-Cel chirurgicale.

2. L'éviscération Lens.

  1. Une pince 0,12 Colibri saisissant la cornée est utilisé pour stabiliser le monde.
  2. Un porte-aiguille fine courbe (ou courbes pinces à pansement) est inséré derrière la lentille vers la face postérieure de la planète. Le porte-aiguille est partiellement fermée, et tiré vers l'avant. La pression est appliquée à l'aide de la pince sur la surface externe de la sclérotique, qui pousse la lentille vers l'avant dans l'incision cornéenne, tout en laissant le mur oeil intact. Le vitré apparaît comme un gel translucide et est partiellement adhérente à la lentille.
  3. Le tissu lentille vitreuse est ensuite placé dans un tube de centrifugation filtrée contenant 20 microlitres de cocktail inhibiteur de protéase (Roche) dissous dans du PBS.

3. L'éviscération rétine.

  1. Continuer à stabiliser le globe avec une pince Colibri 0,12 saisir l'incision cornéenne.
  2. Un porte-aiguille fine courbe (ou courbes pinces à pansement) est placé aussi loin postérieure à la planète que possible, à proximité du nerf optique. Le porte-aiguille est partiellement fermée, et tiré vers l'avant. La pression est appliquée à l'aide de la pince sur la surface externe de la sclérotique, qui pousse vers l'avant de la rétine à travers l'incision cornéenne. Le vitré apparaît comme un gel translucide adhérente à la rétine. La rétine est visualisé comme une jaune, tissu vascularisé. Tout bandes de tissu pigmentées peuvent être décollées avec une pince.
  3. Le tissu rétine vitreuse est ensuite placé dans le tube à centrifuger filtrée contenant le tissu lentille vitreuse.

4. Filtrée par centrifugation.

  1. Le tube de centrifugeuse filtré est placé dans une centrifugeuse de paillasse. Centrifuger à 14000 g pendant 12 minutes.
  2. Aspirer l'éluant de la chambre inférieure, qui est le corps vitré. La rétine reste dans la chambre supérieure. Ces échantillons peuvent être utilisées pour les études des protéines.

5. Les résultats représentatifs

Échantillons vitrifiée été analysées par SDS-PAGE (figure 2). Des échantillons ont également été utilisés pour un test d'activité enzymatique (figure 3).

Figure 1
Figure 1. Diagramme de l'œil de la souris. Transversale schématique de l'œil humain et de la souris indique le volume vitré relativement petite dans l'oeil de la souris en raison de sa grande lentille.

Figure 2
Figure 2. Unidimensionnelle SDS-PAGE de la souris vitrée et la rétine. Profils protéiques du corps vitré de la souris, 13,6 mg / ml (voie 1), et de la rétine, 11,35 mg / mL (piste 2). L'électrophorèse sur gel a été réalisée à 150 kV pendant 45 minutes, colorées avec du gel Flamingo tache fluorescente et visualisées à l'aide d'un système d'imagerie VersaDoc (BioRad, Hercules, CA).

Figure 3
Figure 3. Enzyme superoxyde dismutase activité (SOD) chez la souris et du vitré humain. Mesure de l'activité SOD totale (SOD activité colorimétrique aasay kit, # AB65354, Abcam, Inc, Cambridge, MA) a été réalisée sur vitré et la rétine recueillies par l'éviscération des souris DBA et albinos. Ceci a été comparé à l'activité de la SOD dans le noyau du vitré humain et rétine humaine recueillies post-mortem yeux donneur humain pour déterminer l'activité relative. Non dilué des échantillons de carottes ont été manuellement vitreuse aspiration avec une aiguille de calibre 23, 11 et de la rétine ont été recueillies par la floraison, les yeux et couper le tissu loin du complexe RPE / choroïde. Bien que l'essai ne fait pas de distinction entre les isoformes de SOD, l'activité SOD vitré est susceptible de refléter SOD3, puisque c'est la seule isoforme extracellulaire 12 L'activité de la SOD rétine est susceptible de refléter toutes les isoformes de SOD trois:. Intracellulaires SOD1, mitochondriale SOD2 et extracellulaire SOD3. 12 Pour très sensible dosages enzymatiques, y compris ce test SOD, la possibilité de contamination croisée des protéines est possible et nécessite une étude plus approfondie. Les barres d'erreur représentent SEM.

Discussion: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Les souris transgéniques sont un modèle important pour étudier les maladies de la rétine et vitréo-rétinienne. 6-10 Le corps vitré de la souris, cependant, comporte une proportion significativement plus faible de l'œil en comparaison avec le corps vitré humaine en raison de la grande lentille dans l'oeil de la souris. Cela fait 5 il est difficile d'isoler et de purifier le corps vitré de la souris. Comprendre les changements associés à la protéine du vitré au cours des maladies telles que la rétinopathie diabétique proliférative, la dégénérescence maculaire liée à l'âge, l'uvéite et décollement de la rétine va donner un aperçu des mécanismes par lesquels ils progressent. Ce protocole expérimental visualisés fournit un moyen d'obtenir et de purifier le corps vitré de la souris, tout en maximisant le rendement de protéines pour les analyses enzymatiques et protéomiques.

Disclosures: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Expériences sur les animaux ont été effectuées en conformité avec l'Association pour la Recherche et de la Vision dans la déclaration d'ophtalmologie pour l'utilisation d'animaux à la recherche ophtalmique et Vision.

Acknowledgements: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Le financement a été fourni par Fight for Sight et de la recherche pour prévenir la cécité.

Materials: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

Name Company Catalog Number Comments
15°, BD Beaver Microsurgical Blade BD Biosciences 374881
PBS, pH 7.4 Invitrogen 70011-044
0.22 Fine-Castroviejo Suturing Forceps Storz Ophthalmics E1805
0.12 Colibri forceps Storz Ophthalmics 2/132
Microcon Centrifugal FilterUltracel YM-100 or YM-50 EMD Millipore 42412, 42415
SOD Activity Colorimetric Assay Kit Abcam Ab65354
Weck-Cel surgical spears Medtronic Inc. 0008680
Protease inhibitor cocktail Roche Group 11 836 170 001
Flamingo fluorescent gel stain Bio-Rad 161-04910

References: L'éviscération des corps vitré et la rétine de la souris pour les analyses protéomiques

  1. Bishop, P. N. Structural macromolecules and supramolecular organisation of the vitreous gel. Prog. Retin. Eye Res. 19, 323-344, doi:S1350-9462(99)00016-6 [pii] (2000).
  2. Gao, B. B., Chen, X., Timothy, N., Aiello, L. P. & Feener, E. P. Characterization of the vitreous proteome in diabetes without diabetic retinopathy and diabetes with proliferative diabetic retinopathy. J. Proteome Res. 7, 2516-2525, doi:10.1021/pr800112g (2008).
  3. Izuta, H. et al. Extracellular SOD and VEGF are increased in vitreous bodies from proliferative diabetic retinopathy patients. Mol. Vis. 15, 2663-2672 (2009).
  4. Sebag, J. Molecular biology of pharmacologic vitreolysis. Trans. Am. Ophthalmol. Soc. 103, 473-494 (2005).
  5. Smith, R. S. in Systematic evaluation of the mouse eye: Anatomy, pathology, and biomethods eds R.S. Smith, S.W.M. John, P.M. Nishina, & J.P. Sundberg) 161-195 (CRC Press, 2002).
  6. Ihanamaki, T., Metsaranta, M., Rintala, M., Vuorio, E. & Sandberg-Lall, M. Ocular abnormalities in transgenic mice harboring mutations in the type II collagen gene. Eur. J. Ophthalmol. 6, 427-435 (1996).
  7. Kaarniranta, K. et al. A mouse model for Stickler's syndrome: ocular phenotype of mice carrying a targeted heterozygous inactivation of type II (pro)collagen gene (Col2a1). Exp. Eye Res. 83, 297-303, doi:10.1016/j.exer.2005.11.027 (2006).
  8. Marneros, A. G. & Olsen, B. R. Age-dependent iris abnormalities in collagen XVIII/endostatin deficient mice with similarities to human pigment dispersion syndrome. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 44, 2367-2372 (2003).
  9. Martin, A. C. et al. Pathogenesis of persistent hyperplastic primary vitreous in mice lacking the arf tumor suppressor gene. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 45, 3387-3396, doi:10.1167/iovs.04-0349 (2004).
  10. Song, B. J., Tsang, S. H. & Lin, C. S. Genetic models of retinal degeneration and targets for gene therapy. Gene. Ther. Mol. Biol. 11B, 229-262 (2007).
  11. Skeie, J.M. and Mahajan, V.B. Dissection of Human Vitreous Body Elements for Proteomic Analysis http://www.jove.com/details.stp?id=2455 doi: 10.3791/2455. J Vis Exp. 47 (2011).
  12. Ciechanowski, K. et al. Impaired synthesis is not the reason for decreased activity of extracellular superoxide dismutase in patients with diabetes. Arch Med Res 36, 148-153, doi:S0188-4409(04)00121-3 [pii]10.1016/j.arcmed.2004.11.002 (2005).

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8 Comments

very nice! very useful!
What is the average protein concentration of vitreous from one eye?

1

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Posted by: KevinApril 11, 2011, 1:54 AM

The average concentration per eye is 1.5 mg/mL.

2

Reply

Posted by: Vinit M.April 20, 2011, 6:05 PM

could I use this method of isolation lens and retina to culture for 1 week in media? Will there be any adverse effects I.e. bacterial contamination?

3

Reply

Posted by: Barbara SummersJuly 8, 2011, 9:29 AM

You can use this method for the dissection. Bacterial contamination is always an issue with primary cultures. Use sterile instruments under a hood and cleanse the surfaces of the eye as much as possible with a solution of betadine or alcohol before cutting the cornea. First culture medium should contain antibiotics and fungizone to prevent contamination. I usually discontinue the use of fungizone after first passage but continue the use of the antibiotics with primary cultures.

3.1

Reply

Posted by: Vinit M.July 8, 2011, 9:36 AM

To sterilize the ocular surface before dissection, you can apply a few drops of betadine (ophthalmic) to the cornea and then rinse with sterile PBS x6. Let us know how it works :-)

3.2

Reply

Posted by: Vinit M.July 12, 2011, 11:42 AM

Can you first isolate the lens, and then go back and isolate the retina or do you have to do them both at one time?
I have tried using a #11 belly blade disposable scalpel and I find it hard to tell if I have successfully made a good cut across the cornea because the eye is black. I do use an enlarging lens with a light to work under but I still find it difficult to tell if I have cut the cornea. Sometimes, if the cut totally across the cornea, i squeeze they eye and end upd squishing the lens- it never comes out. Will the opthalmic blace make th e difference in being successful

4

Reply

Posted by: Barbara S.December 1, 2011, 1:14 PM

Can you first isolate the lens, and then go back and isolate the retina or do you have to do them both at one time?
I have tried using a #11 belly blade disposable scalpel and I find it hard to tell if I have successfully made a good cut across the cornea because the eye is black. I do use an enlarging lens with a light to work under but I still find it difficult to tell if I have cut the cornea. Sometimes, if the cut totally across the cornea, i squeeze they eye and end upd squishing the lens- it never comes out. Will the opthalmic blace make th e difference in being successful
Can you first isolate the lens and then go back and isolate the retina or do you have to do both at one time?
Also, I have tried cutting the cornea using a disposable #11 belly blade but most of the time I am unsuccessful- hard to make a good cut. Will using the blade you recommend make a big difference?

5

Reply

Posted by: Barbara S.December 1, 2011, 1:19 PM

1.There are two maxims for microsurgery: adequate illumination and adequate magnification. To complete the procedure, you really need to see the tissue well under a good binocular dissecting microscope to allow for stereo. A bright and sometimes eccentric (rather than coaxial) light from a goose neck source can sometimes highlight the tissues better.

2. I would probably recommend a flat #11 blade. It will be easier to apply the very sharp tip to the tissue compared to a curved blade.

3. When making the incision you should see a small amount of anterior chamber fluid efflux from the wound. This indicates that you have penetrated the full thickness of the cornea.

4. Make the incision from one end of the limbus to the other. This should give an adequate wound size to allow the full lens to pass. To avoid crushing the lens, make sure that your forceps are far back enough to get behind the lens, and don’t close them completely before pulling anteriorly. The lens and retina can be isolated separately, but sometimes they stick together.

5.1

Reply

Posted by: Vinit M.December 4, 2011, 12:10 PM

Hello
Could we harvest some hyalocytes by using this method( vitroues evisceration) and culture those? I need to find a way of generating hyalocyte cell line from mouse eye.
Thanks

6

Reply

Posted by: MamedMarch 15, 2012, 9:58 AM

I think this is possible but challenging. Our filter was selected to separate any cells (from the retina) from the vitreous. In your case, you don't want to filter the vitreous and remove cells. I would consider eviscerating the lens with the vitreous, which often sticks to the lens. Then skip the filtration step and plate the lens and vitreous. The vitreous should solubilize in culture medium after a short time, and then you can remove the lens from the dish. Hopefully any hyalocytes would grow on the dish. Good luck and let us know how it works!

7

Reply

Posted by: Vinit M.March 22, 2012, 10:07 PM

Hi,
Vitreous evisceration from mouse is a tough task and your video article has made it look very simple.

You are using a cut-off centrifugation column to separate vitreous from lens and retina. If you are using 100kD column then one would only able to get protein in vitreous that are below 100kD. But if my protein of interest is above 100kD, what is the best way of separating vitreous from lens ?

Any advise ?

Thanks

8

Reply

Posted by: Imran M.February 6, 2013, 3:10 PM

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