يصف هذا البروتوكول طريقة اختبار التوربنت المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) المحسنة للكشف وقياس 17β-إستراديول والتستوستيرون في سائل الدموع البشري الذي يجمع عبر أنابيب الشعيرات الدموية الدقيقة. يتيح هذا النهج قياسا طفيفا للتوغل لمستويات هرمون الدموع.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول طريقة اختبار التوربنت المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) المحسنة للكشف وقياس 17β-إستراديول والتستوستيرون في سائل الدموع البشري الذي يجمع عبر أنابيب الشعيرات الدموية الدقيقة. يتيح هذا النهج قياسا طفيفا للتوغل لمستويات هرمون الدموع.
طبقة الدموع هي سائل معقد متعدد الطبقات ضروري للحفاظ على صحة سطح العين، ووضوح البصر، والحماية من مسببات الأمراض والضغوط البيئية. يتكون بشكل أساسي من الدهون والسائل المائي والبروتينات الذائبة والمخاطات، ولا يعمل فقط على تشحيم وحماية العين، بل كوسيلة تشخيصية قيمة لاضطرابات سطح العين مثل مرض جفاف العين. تعرف هرمونات الجنس، بما في ذلك الأندروجينات والإستروجينات، بتأثيرها على تركيب أفلام الدموع، لكن قياس هذه الهرمونات في سائل الدموع محدود بسبب انخفاض حجم العينات والتحديات التقنية. يصف هذا البروتوكول طريقة خطوة بخطوة لتكييف مجموعات اختبار المناعة المرتبطة بالإنزيمات (ELISA) المتاحة تجاريا للكشف عن 17β-إستراديول والتستوستيرون في الدموع القاعدية التي تم جمعها باستخدام أنابيب الشعيرات الدموية الدقيقة. يتضمن سير العمل استراتيجيات مثالية لجمع العينات، والتخفيف، وتحضير الاختبارات لتمكين تحليل عينات الدموع منخفضة الحجم. يثبت البروتوكول إمكانية وتكرار اكتشاف الهرمونات في سائل الدموع باستخدام طرق ELISA المعدلة. تستمد النتائج التمثيلية من عينات تجريبية مجمعة وتهدف إلى توضيح أداء الاختبارات بدلا من الفروق البيولوجية. قد يدعم هذا النهج الدراسات المستقبلية التي تحقق في سائل الدموع كمصفوفة لقياس الهرمونات في أبحاث سطح العين.
يلعب فيلم الدموع أدوارا حيوية في حماية وتغذية وتزييت سطح العين1. سمكه تقريبا بين 2–5.5 ميكرومتر وحجمه 3–10 ميكرولتر، مع معدل دوران يبلغ 1–2 ميكرولتر في الدقيقة على عين سليمة 2,3. تفرز الغدد الدمعية المكون المائي من الدموع، الغني بالماء والإلكتروليتات والبروتينات والعوامل المضادة للميكروبات، بينما تنتج غدد ميبوميان دهونا تبطئ تبخر طبقة الدموع، وتطلق خلايا الكأس الملتحمة المخاط الذي يدعم تزييت سطح العين4. يحدث إنتاج الدموع بطريقتين رئيسيتين: 1) الإفراز القاعدي، الذي يحافظ على طبقة دمعة مستقرة على سطح عين سليم، و2) الإفراز الانعكاسي، الذي يتم تحفيزه بواسطة محفزات مثل التهيج أو المشاعر أو الأضواء الساطعة. التركيب الكيميائي الحيوي يختلف بين الاثنين، مما يمكن أن يؤثر في النهاية على الطريقة المستخدمة لجمع الدموع للتحليل 5,6. عادة ما تحتوي التمزقات القاعدية على تركيزات أعلى من البروتينات والدهون التي تدعم استقرار طبقة الدموع وصحة القرنية، بينما تميل الدموع الانعكاسية إلى أن تكون ذات حجم مائي أعلى وأكثر تخفيفا لطرد المهيجات وحماية سطح العين 7,8,9.
نظرا لأن الدموع تعمل على تنظيم الالتهاب، والدفاع ضد مسببات الأمراض، وتزويد القرنية الوعائية بالعناصرالغذائية، فقد أصبحت نقطة محورية لأبحاث المؤشرات الحيوية10. توفر الدموع بديلا طفيف التوغل وفعالا نسبيا من حيث التكلفة لأخذ عينات الدم لمراقبة التغيرات الفسيولوجية، خاصة تلك التي تحدث بالقرب من موقع المرض8. لجمع هذه البيانات بدقة، من الضروري جمع البيانات بشكل صحيح10. تستخدم أنابيب الشعيرات الدموية الدقيقة الزجاجية على نطاق واسع لأخذ عينات من التمزقات القاعدية لأنها تسمح بجمعها مع تهيج قليل وتخفيف الدموع5. تقلل هذه الطريقة من خطر تحفيز التمزق الانعكاسي، الذي يمكن أن يغير تركيب التمزق 9,11، من خلال وضع الأنبوب بعناية لتجنب ملامسة الملتحمة البلبرية وحافة الجفن. باستخدام هذا النهج، يمكن للباحثين الحصول على تمزقات قاعدية غير مخففة تعكس الحالة الفسيولوجية لسطح العين. هذا يضمن بقاء العينة وسطا موثوقا لقياس التحليلات الحساسة، مثل هرمونات الجنس10،12. ومع ذلك، فإن الحجم المحدود الذي تم الحصول عليه يشكل تحديات تحليلية للاختبارات الكيميائية الحيوية في المراحل النهائية. عادة ما ينتج جمع التمزق القاعدي باستخدام أنابيب الشعيرات الدقيقة عدة ميكرولترات لكل عينة، مما يحد من التوافق مع الاختبارات القياسية.
السطح العيني البشري يعرف بشكل متزايد كنسيج مستهدف للهرمونات الجنسية13،14. تشمل الأدلة الداعمة ذلك الكشف عن نسخ mRNA لمستقبلات الأندروجين (AR)، ومستقبلات الإستروجين (ER)، ومستقبلات البروجستيرون (PR) في الخلايا الحارة في الغدد الدمعية والميبومية، وكذلك في خلايا الظهارة في القرنية والملتحمة وكأس الملتحمة15. علاوة على ذلك، تم تحديد mRNA التي تشفر الإنزيمات الستيرويدية في هذه الأنسجة، مما يشير إلى القدرة على تحويل السلف الستيرويد إلى هرمونات جنسية نشطة بيولوجيا محليا16. يشير هذا إلى إمكانية تصنيع هرمونات في الموقع على سطح العين ويثير سؤالا حاسما حول ما إذا كانت هذه الهرمونات تفرز في طبقة الدموع بمستويات يمكن اكتشافها.
تشير الأدلة الحالية إلى أن هرمونات الجنس جزء لا يتجزأ من الحفاظ على توازن سطح العين، رغم أن الآليات الجزيئية الدقيقة لا تزال قيد التحقيق13,14. يبدو أن الأندروجينات، مثل التستوستيرون، تحفز إفراز الدهون وتثبط الالتهاب؛ وبالتالي، يعتبر نقص الأندروجين على نطاق واسع سببا لجفاف العين التبخري 13,14,17. على النقيض من ذلك، دور الإستروجينات أكثر تعقيدا ويعتمد على السياق 13,14,18. وأثناء مشاركتها في تعديل تركيب وحجم الدموع، غالبا ما ترتبط تقلبات الإستروجين، مثل تلك التي تحدث أثناء سن اليأس أو الحمل أو استخدام وسائل منع الحمل الفموية، بضعف الإفراز المائي، وانخفاض استقرار طبقة الدموع، والتهاب سطح العين19,20. وبالتالي، يمثل الأفراد الذين يعانون من هذه الاختلالات الهرمونية فئة معرضة لخطر مرتفع للإصابة بمرض جفاف العين (DED)13,14,20.
على الرغم من هذه الأدلة، لا تزال مراقبة الحالة الهرمونية لدى مرضى DED تحديا. على وجه التحديد، لم يتم تحديد ما إذا كانت مستويات هرمونات المصل الجهازي تعكس بدقة مستويات الهرمونات المحليةفي العين. هذا التمييز مهم جدا لأن أنسجة سطح العين ثبت أنها تمتلك مستقبلات هرمونات جنسية وتعبير إنزيمات ستيرويدية تدعم التخليق المحلي والتمثيل الغذائي للستيرويدات الجنسية16. تشير هذه القدرة داخل الكريك إلى أن تركيزات الهرمونات المحلية في طبقة الدموع قد تختلف بشكل كبير عن مستويات المصل المتداولة13. لذلك، فإن القياس المباشر لتركيز الهرمونات في سائل الدموع ضروري لفهم التأثيرات الهرمونية المحلية على سطح العين. ومع ذلك، فإن هذه الإجراءات تشكل تحديا تقنيا بسبب قلة حجم عينات الدموع المتاحة للتحليل. تم استخدام تقنيات تحليلية متقدمة مثل الكروماتوغرافيا السائلة-مطيافية الكتلة (LC-MS) لقياس الهرمونات في الدم وسوائل الدموع ذات الحساسية العالية، لكن هذه الطريقة تتطلب أجهزة متخصصة وخبرة تقنية قد لا تكون متاحة بسهولة لجميع الباحثين21,22.
اختبار العضلات المناعية المرتبطة بالإنزيم (ELISA) هو تقنية معروفة على نطاق واسع للكشف عن البروتينات والأجسام المضادة والهرمونات وقياسها. لتحليل الجزيئات الصغيرة مثل المنشطات الجنسية، يستخدم هذا البروتوكول تنسيق ارتباط تنافسي. في هذه الطريقة، يتنافس الهرمون غير الموسوم الموجود في عينة الدمعة مع نظير هرموني موسوم بالإنزيم على عدد محدود من مواقع ارتباط الأجسام المضادة. بسبب هذا التنافس، فإن شدة الإشارة، التي تقاس ككثافة بصرية، تتناسب عكسيا مع تركيز الهرمون في العينة؛ فعليا، تشير الإشارة المنخفضة إلى تركيز أعلى من الهرمون المستهدف 23,24.
تقدم ELISA عدة مزايا عملية للقياس الموجه. إنه فعال من حيث التكلفة وسهل الوصول تقنيا، مما يسمح بتطبيقه في بيئات مختبرية قياسية دون الحاجة إلى أجهزة متخصصة. علاوة على ذلك، تسهل ELISA الفحص عالي الإنتاجية في صيغ ألواح 96 بئر مع تحضير عينات قليل، مما يوفر كفاءة زمنية وقابلية تكرار عالية23. ومع ذلك، عادة ما تكون مجموعات ELISA المتوفرة تجاريا محسنة للعينات البيولوجية ذات الحجم الأكبر مثل المصل أو البلازما، وأدائها في عينات التمزق منخفضة الحجم غير محدد بشكل جيد. لمعالجة هذا القيد، يدمج البروتوكول استراتيجيات مخففة ومناولة للعينات لتحسين الكشف عن الهرمونات ضمن نطاق حساسية الاختبار.
في هذه الدراسة، نقدم بروتوكولا مرئيا يكيف مجموعات ELISA المتوفرة تجاريا للكشف وقياس 17β-إستراديول والتستوستيرون في عينات دمعة بشرية منخفضة الحجم تم جمعها باستخدام أنابيب شعيرات دقيقة زجاجية. يركز هذا البروتوكول على التعديلات العملية في جمع العينات، والمعالجة، وتحضير الاختبارات لتمكين قياس هرموني قابل للتكرار من خلال أحجام دمعة محدودة. يركز هذا العمل على إنشاء سير عمل عملي لتطبيق منهجية ELISA الحالية على تحليل سائل التمزق. قد يكون هذا النهج أساسا للدراسات المستقبلية التي تبحث في مستويات الهرمونات المحلية على سطح العين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس مراجعة المؤسسات بجامعة إنديانا (IRB#1908362633)، وتم الحصول على موافقة مكتوبة مستنيرة من جميع المشاركين قبل جمع العينات.
1. مجموعة أفلام الدموع
2. اختبار التستوستيرون
3. اختبار الإستراديول
4. تحليل البيانات باستخدام R و RStudio
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
دراسة فيلم دمر التيارين
تم تضمين ما مجموعه 20 امرأة (45–63 سنة) في هذه الدراسة. تصنيف DED كان يعتمد على الأعراض وعلى الأقل علامة سريرية واحدة لدي. على وجه التحديد، كان لدى جميع المشاركين في DED درجة مؤشر أمراض سطح العين (OSDI) > 12 وعين واحدة على الأقل مع وقت تفكك دموع الفلورسين (TBUT) < 5 ثوان أو درجة تلوين فلوريساين القرنية (CFSS) > 3 (مقياس NEI25). كان لدى المشاركين المصنفين كغير ممرضين لمرض نقص المناعة العصبية (DED)...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتيح جمع الدموع والتحليل وصولا سهلا للتقييم العلمي لصحة سطح العين وتحديد العلامات الحيوية المحتملة10،22. يصف بروتوكولنا التكيف الناجح لطرق ELISA الشائعة لتحليل عينات أفلام الدموع بحثا عن هرمونات الجنس. طورنا هذه الطريقة لمعالجة القيد الأساسي لتحليل التمزق، وهو الحجم الصغير نسبيا من التمزقات المتاحة. من خلال تحسين سير العمل لاستيعاب هذه القيود على الحجم الصغير، نضمن الكشف الموثوق دون التأثير على الحساسية المطلوبة لقياس دقيق للهرمو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
NP: لا توجد إفصاحات.
AAT: ألكون (تمويل بحثي)، أبفي (استشاري)، لومينيس (متحدث)، وتارسوس (متحدث). لا يوجد تضارب مصالح مع العمل المعروض هنا.
وقد تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل EY027845 NIH K23 وجائزة تمويل البذور من برنامج دعم أبحاث أعضاء هيئة التدريس في جامعة إنديانا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 17 بيتا استراديول كيت ELISA | Abcam | ab108667 | |
| رقائق الألمنيوم | Reynolds Wrap | 10900000154 | أي رقائق ألومنيوم متاحة للمطبخ لحماية المواد الكيميائية من الضوء |
| أنبوب دقيق 3.33 ميكرولتر | Drummond | 1-000-0033 | يتضمن لمبة ضغط لنقل السوائل |
| أنبوب دقيق 5 ميكرولتر | Drummond | 1-000-0050 | يتضمن لمبة ضغط لنقل السوائل |
| جهاز الطرد المركزي الصغير | Benchmark Scientific | C1012 | |
| أنبوب طرد مركزي صغير 1.5 مل | Fisher | 05-408-129 | |
| قارئ الألواح الدقيقة | Promega | GM3000 | |
| هزاز الألواح الدقيقة المداري | Labnet International Inc. | S2030-1000-B | |
| لغة الكمبيوتر R | Posit Software, PBC (المعروفة سابقًا باسم RStudio Inc.) | R الإصدار 4.5.1 | قم بتنزيل لغة R قبل Rstudio من خلال https://cran.r-project.org/ |
| برنامج RStudio | Posit Software, PBC (المعروفة سابقًا باسم RStudio Inc.) | RStudio 2023.06.1 Build 524 "Mountain Hydrangea" | https://posit.co/downloads/ |
| حزم R "drc" و "ggplot2" و "patchwork" و "ggpp" و "dplyr" و "readr" و "tidyr" و "writexl" | Posit Software, PBC (المعروفة سابقًا باسم RStudio Inc.) | قم بتثبيت الحزمة في Rstudio | |
| مجموعة التحكم في هرمون التستوستيرون | R&D Parameter | QC165 | يباع بشكل منفصل عن كيت ELISA (KGE010) |
| كيت ELISA لهرمون التستوستيرون | R&D Parameter | KGE010 |