RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
zh_CN
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
该协议提供了一个全面的解剖和分析指南, 使用深眼地标, s-视蛋白免疫组化, Retistruct 和自定义代码, 以准确和可靠地定向孤立的小鼠视网膜在解剖空间。
准确、可靠地识别孤立的小鼠视网膜的空间方向对于许多视觉神经科学的研究都是很重要的, 包括视网膜细胞的密度和大小梯度的分析, 方向选择方向的调整。神经节细胞和一些视网膜疾病的地形退化模式的检查。然而, 文献中还有许多不同的眼部解剖方法, 用于鉴别和标记小鼠视网膜方向。虽然这种研究中使用的定位方法常常被忽视, 但如果不报告视网膜定向是如何确定的, 则在试图比较研究数据时, 可能会导致文学上的差异和混淆。表面的眼部地标, 如角膜烧伤, 通常使用, 但最近被证明是不可靠的比更深层次的标志, 如直肌, 脉络膜裂, 或 s 视蛋白梯度。在这里, 我们提供了一个全面的指导, 使用深眼地标, 以准确地解剖和记录的空间方向的孤立的小鼠视网膜。我们还比较了两种 s-视蛋白抗体的有效性, 并包括了视蛋白免疫组化的协议。因为视网膜的方向根据 s-视蛋白梯度要求视网膜重建与 Retistruct 软件和自转以自定义代码, 我们已经提出了使用这两个程序所需的重要步骤。总的来说, 本议定书的目标是提供一套可靠和可重复的方法, 用于精确的视网膜定向, 这是适应大多数实验性协议的。这项工作的一个首要目标是标准化视网膜定向方法, 以供将来研究之用。
视网膜神经科学的一个重要的, 有时被忽视的方面是正确的定位和分析孤立的全视网膜, 无论是视网膜的方向在电生理记录室或组织学幻灯片。这对于涉及老鼠视网膜的研究尤其重要, 这是目前最广泛使用的哺乳动物视觉系统调查模型。最近的发现表明, 小鼠视网膜不是空间上的均匀的, 而是有功能上不同的视网膜细胞类型的密度和大小梯度, 如黑视素神经节细胞, 瞬态的非α神经节细胞, 锥 opsins1,2 ,3,4,5。因此, 用于确定视网膜方向的方法可能会影响细胞类型或视蛋白分布2、3、6、方向选择性方向调谐的实验结果。神经节细胞7,8,9, 和地形模式视网膜变性10,11,12,13,14.事实上, 没有报告视网膜定向是如何报告的, 可能会导致文学的差异和混淆时, 试图比较数据之间的研究。因此, 研究人员要报告视网膜定位的方法是非常重要的, 这样可以准确地解释这些研究的结果。
视网膜定向通常是指在眼球摘除1、3、12、15、16、17 前, 在背、腹、鼻或颞部角膜上评分. ,18,19或通过切割或染色深解剖眼睛的地标, 如眼外肌6,7, 脉络膜裂20,21, 或s-视蛋白梯度2,3。直肌可用于鉴别背, 腹, 鼻和颞部视网膜通过做一个深的缓解切口, 平分的附件的上级直肌, 下直肌, 内侧直肌, 或侧直肌, 分别。然而, 对于大多数实验, 使用一个直肌是足够的定向视网膜22。脉络膜裂是眼睛发育的残余物, 可以被看作是眼睛背面的一条微弱的水平线。这条线的每个末端在鼻子或地球23的世俗极性终止。最后, 视蛋白表达不对称分布于小鼠腹侧视网膜, 视蛋白抗体可用于在免疫组化实验中揭示腹壁视网膜1。
最近的工作由 Stabio,等等。22表明, 浅表眼地标如角膜烧伤是一种较不可靠的方法定位视网膜在解剖空间, 很可能是由于人的错误和变异, 使角膜烧伤时, 使用的时间和内侧canthi 作为参考点。相反, 深的地标, 如直肌, 脉络裂, 和 s-视蛋白梯度, 已被证明是更可靠和准确的地标定向视网膜22。然而, 鉴定这些解剖地标需要独特的解剖步骤, 在文献中没有详细描述。因此, 本议定书的目的是提供一个全面的教程, 如何使用上直肌, 脉络膜裂, 和 s-视蛋白梯度, 以准确地识别的空间方向的小鼠视网膜。此外, 我们还包括了两种 s-视蛋白抗体的有效性的比较, 以及视蛋白免疫组化的协议。
依靠精确的视网膜方向进行研究的另一个挑战是在录音室、盘子或滑梯上压扁 wholemount 视网膜所需的大的减压切口。这可以为分析三维结构, 当它被成像为平面二维结构时, 引入挑战。一个名为 Retistruct24的程序可以用来返回一个平坦的 wholemount 视网膜到它的三维结构, 然后从它收集的数据进行分析。因此, 本协议的一节专门强调了使用 Retistruct 软件重建视蛋白 immunostained 小鼠视网膜所需的步骤。我们还包括了使用我们的自定义 MATLAB 脚本的一部分协议, 这是开发, 以准确地旋转和东方的老鼠视网膜染色的视蛋白。
这里描述的所有方法都已获得阿克伦大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 的批准。
1. 使用上直肌的标志性识别视网膜方向
注: 高级直肌是背视网膜的标志性 (表 1)。如果实验不需要背视网膜的标记, 跳过步骤1并继续步骤2。
2. 利用脉络膜裂隙标志识别视网膜方向
注: 脉络膜裂隙存在于眼睛背面的巩膜上, 从颞极到鼻极 (图 2B和2C;表 1)。
3. 在小鼠视网膜上标记 S-视蛋白梯度
注意: s-视蛋白光敏表达不对称地分布于腹面视网膜1, 使其成为视网膜腹半部分的极好标记。这种方法只适用于固定和 immunostained 组织 (表 1)。以下步骤可应用于使用上述任何方法解剖的视网膜。
4. 用视蛋白重建的视网膜 Immunostained 识别视网膜方向
单一的减压切口, 平分的直肌, 准确和可靠地识别背侧视网膜 (图 1)。脉络膜裂准确、可靠地识别鼻、颞部视网膜, 并沿颞、鼻脉络膜裂深泄切口 (图 2)。在这个例子中, 在背视网膜上也做了一个减压切口, 以确定视网膜的背侧/腹轴 (图 2D, 垂直箭头)。这些过程的步骤显示为将来 dissectors 复制的目的。视蛋白免疫组化 (图 3A 和3D), 重建与 Retistruct 软件 (3B, 3E) 和精确旋转的自定义 MATLAB 代码 (3C, 3F) 允许确定视网膜的腹侧和背半部分, 以及鼻腔和颞极, 如果它是已知的视网膜是从右或左眼 (图 3)。我们还比较了两种常用的 s-视蛋白抗体, 以有效地标记 s-视蛋白锥 (图 4A D): 山羊抗 s-视蛋白原抗体和兔抗 s-视蛋白原抗体有效标签视蛋白锥 (图 4E) 在同一鼠标。
在视蛋白 immunostained 重建的视网膜上确定了减压切口, 并将其位置与视蛋白梯度确定的定位进行了比较。使用我们的自定义 MATLAB 代码 (参见补充材料), 视网膜被准确地旋转, 以便最高浓度的 s-视蛋白染色位于腹部, 从而放置真正的背部在 90° (为上级直肌), 真正的鼻在 0° (鼻脉络裂) 和真颞在 180° (颞脉络膜裂)。根据视蛋白梯度对视网膜进行旋转后, 用 ImageJ 角工具确定各切口角的值。计算每个减压切口类型的平均角度, 然后在极图上绘制每个减压切口类型的平均值 (图 6)。平均来说, 直肌切开后的 96.3 4.3° (n = 11) 的背极被确定 (图 6)。鼻脉络膜裂为 6.7 5.8°, 颞脉络膜裂为 172.0 4.4° (n = 9) 的颞极;图 6)。

图 1: 使用上位直肌, 准确地识别右眼的背视网膜.(A) 在角膜巩膜边界附近用烧灼笔尖笔 (白色箭头) 制成的背角膜烧伤的例子。在这个视图 (白色箭头) 也可以看到优越的直肌。(B) 以平分上直肌为例, 通过在背视网膜上进行减压切口的全安装视网膜。箭头描绘了由平分上直肌的背部视网膜所做的深层减压切口。视网膜染原抗体山羊抗 s-视蛋白 (见材料表) 和二级抗体驴抗山羊 Alexa 594 (见材料表; 励磁: 590 nm; 发射: 620 nm) (青色)。视网膜被成像与一个 epifluorescent 显微镜与得克萨斯红色过滤器 (595 毫微米)。(C) 在 Retistruct 中重建的视网膜, 并以自定义的 MATLAB 代码旋转 (参见补充材料) 与上直肌减压切口可见 (白色箭头)。背, V: 腹侧, T: 颞, 鼻。刻度条 = 1 毫米.请点击这里查看这个数字的大版本.

图 2: 利用脉络膜裂缝准确识别右眼视网膜的鼻腔和颞极.(A) 在角膜巩膜边界附近用烧灼笔尖笔进行的背角膜烧伤的例子。(B) 在巩膜上的眼睛背面可见脉络裂 (白色箭头)。背角膜烧伤也可见, 在这个观点, 位于90°从颞脉络膜裂。(C) 在巩膜上眼睛背面可见的脉络裂, 从视神经到角膜巩膜边界。(D) 带有山羊抗 s-视蛋白的视网膜 (见材料表) 和二级抗体驴抗山羊 Alexa 594 (见材料表; 励磁: 590 nm; 发射: 620 nm) (青色), 脉络膜裂伤 (水平箭头) 和背部减压切口 (垂直箭头)。视网膜被成像与一个 epifluorescent 显微镜与得克萨斯红色过滤器 (595 毫微米)。(E) 在 Retistruct 中重建的视网膜, 并用自定义的 MATLAB 代码 (见补充材料) 进行旋转, 背部减压切口和鼻腔和颞脉络膜裂隙切割可见 (白色箭头)。背, V: 腹侧, T: 颞, 鼻。刻度条 = 1 毫米.请点击这里查看这个数字的大版本.

图 3: 使用 s-视蛋白梯度来识别视网膜的所有四个极.(a) 从右眼中 immunostained 的视网膜的一个例子, 它已被标记为视蛋白, 并用 epifluorescent 显微镜与德州红色过滤器 (595 nm) 进行成像。这种视网膜的切口是任意的, 因为地形方向是由 s-视蛋白梯度决定的。(B) 用 Retistruct 重建视网膜的结果。请注意, 视蛋白渐变没有正确对齐, 因为视网膜尚未通过自定义的 MATLAB 代码运行 (请参阅补充材料)。(C) 将视网膜与自定义代码旋转的结果。视网膜已经旋转, 使最高浓度的 s-视蛋白染色位于底部, 并确定为腹侧视网膜。因为视网膜是从右眼, 颞极位于90°逆时针从背极和鼻杆位于90°顺时针从背极。(D) 从左眼中 immunostained 的视网膜的一个例子, 它已被标记为视蛋白, 并以德州红色过滤器 (595 nm) 进行成像。这种视网膜的切口是任意的, 因为地形方向是由 s-视蛋白梯度决定的。(E) 用 Retistruct 数字重建视网膜 D 的结果。请注意, 视蛋白渐变没有正确对齐, 因为该视网膜尚未由自定义代码旋转。(F) 在 D 中用自定义代码旋转视网膜的结果。视网膜已经旋转, 使最高浓度的 s-视蛋白染色位于底部, 并确定为腹侧视网膜。因为视网膜是从左眼, 鼻杆位于90°逆时针从背极和颞极位于90°顺时针从背极。背, V: 腹侧, T: 颞, 鼻。刻度条 = 1 毫米.请点击这里查看这个数字的大版本.

图 4: 标记视蛋白锥的两种主要 s-视蛋白抗体的比较.(a) 视网膜上沾有山羊抗 s-视蛋白原抗体 (见材料表)。 (B) 同一老鼠的另一视网膜上沾有兔抗 s-视蛋白的原抗体 (见材料表)。(C) 一个具有代表性的区域 (0.1 x 0.1 毫米2), 其视网膜上沾有山羊抗 s-视蛋白的原发性抗体。在 epifluorescent 显微镜下拍摄的40X 放大图像。(D) 一个具有代表性的区域 (0.1 x 0.1 毫米2), 其视网膜上沾有兔抗 s-视蛋白 (见材料表), 是一种主要的抗体替代品。图像是在 epifluorescent 显微镜下拍摄的, 比例为40X。(E) 两种抗体都标有相同数量的 s 锥外段, 因为在任何经测试的视网膜上, 山羊抗 s-视蛋白和兔抗 s-视蛋白染色的阳性 s 锥数没有显著差异怪癖 (n = 2;方差分析与后Bonferroni 试验;p > 0.05)。刻度条 = 1 毫米 (A B);25µm (C D)。请单击此处查看此图的较大版本.

图 5: 使用 Retistruct 软件重建视网膜 immunostained 与视蛋白的视觉指南.(a) 在 Retistruct 中打开的视网膜, 轮廓可见, 并添加了 "撕裂"。"泪花" 的点用叠加的白色箭头表示。所有切口在这视网膜是任意的, 因为没有特别地标被用于标记视网膜方向在解剖期间。重要按钮用红色勾勒出来。(B) 视网膜上有 "泪", 视网膜边缘有 "D" 的背视网膜。请注意, "重建视网膜" 按钮现在可见。重要按钮用红色勾勒出来。(C) 重建视网膜的过程。重建后的视网膜的极图将出现在右侧, 显示出青色的减轻切口 (叠加在澄清切口位置的蓝色箭头)。(D) 通过 Retistruct 运行视网膜的最终结果。原 wholemount 视网膜留在左侧, 重建的视网膜出现在右侧。解除削减是可见的青色 (白色箭头叠加, 以澄清切割位置)。请单击此处查看此图的较大版本.

图 6: 直肌和脉络膜裂可用于准确定位小鼠视网膜.从上腹直肌减压切口或脉络膜裂隙中获得的从 Retistruct 重建的视网膜上的角度的极图。在视蛋白 immunostained 重建的视网膜上发现了减轻切口, 并将其位置与 s-视蛋白梯度的位置进行了比较。使用自定义的 MATLAB 代码准确地旋转视网膜, 使视蛋白染色的最高浓度位于腹部, 真正的背 (90°为优越的直肌), 真正的鼻 (为鼻脉络膜裂的回旋) 和真实的时间 (180°为颞脉络膜裂) 是为每个视网膜确定的。在 ImageJ 中确定了每个减压切口角的值, 并计算了每个减压切口类型的平均角度。在 96.3 4.3° (n = 11) 中, 直肌切开后发现背极。鼻脉络膜裂 6.7 5.8°, 颞脉络膜裂为 172.0 4.5° (n = 9) 的颞极。请单击此处查看此图的较大版本.
| 深地标 | 角膜烧伤部位 | 视网膜极确定 | 实验应用 |
| 高级直肌 | 背 | 背 | 居住或固定 |
| 鼻脉络膜裂 | 背 | 鼻 | 居住或固定 |
| 颞脉络膜裂 | 背 | 时间 | 居住或固定 |
| s-视蛋白梯度 | 没有 | 背, 腹, 鼻, 颞 | 固定 |
表 1: 深部地标, 他们识别的视网膜的极, 以及它们是否可以用于活体或固定的组织应用。
作者没有什么可透露的。
该协议提供了一个全面的解剖和分析指南, 使用深眼地标, s-视蛋白免疫组化, Retistruct 和自定义代码, 以准确和可靠地定向孤立的小鼠视网膜在解剖空间。
我们要感谢布列塔尼天和杰西卡 Onyak 为他们的技术援助和刘医生好心让我们使用他的 epifluorescent 显微镜。支持的鸣谢: NIH R15EY026255-01 和卡尔 Kirchgessner 基金会。
| 0.1 M 磷酸盐缓冲盐水 | Sigma-Aldrich | P5244 | |
| Axioplan2 落射荧光显微镜 | 蔡司 | N/A | |
| 透明指甲油 | N/A | N/A | |
| 康宁 LSE 低速轨道摇床 | Sigma-Aldrich | CLS6780FP | |
| Costar TC 处理的 24 孔板 | Sigma-Aldrich | CLS3524 | |
| 解剖显微镜 | 奥林巴斯 | SZ51 | |
| 驴抗山羊 Alexa 594 | Life Technologies | A11058 | |
| 驴抗兔 Alexa 594 | Life Technologies | A21207 | |
| 驴正常血清 | Millipore | 566460 | 用量为 5.2% (52 &μ;L 与 86 μL 的 20% Triton X-100 和 863 μL 0.1M PBS 用于 1 mL 封闭溶液) |
| Fisherbrand Superfrost Plus 显微镜载玻片 | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| 山羊抗 s-opsin | Santa Cruz Biotechnologies | sc-14363 | 自 2017 年起未上市 |
| Graefe 弯镊子 | 精细科学工具 | 11052-10 | |
| ImageJ 或斐济 | 国立卫生研究院 | N/A | 免费提供的软件 |
| 低温烧灼眼科细尖烧灼器 | Bovie Medical Corporation | AA00 | |
| MATLAB | MathWorks | N/A | 至少版本2007b 或更高版本 |
| 的微型盖玻片 | VWR International | 48393-241 | |
| 微滑板托盘 | VWR International | 82020-913 | |
| Moira 超细镊子 | 精细科学工具 | 11370-40 | |
| 硝酸纤维素膜 | Millipore | HAWP04700 | |
| 多聚甲醛 | 电子显微镜科学 | 15714-S | 在 4% (25 μL 和 875 μL 0.1 M PBS 用于 1 mL 固定剂) |
| PrecisionGlide 针头 20G (0.90 mm x 25 mm) | BD PrecisionGlide | 305175 | |
| Pyrex玻璃培养皿 | Sigma-Aldrich | CLS3160152 | |
| R | 统计计算项目 | N/A | 免费提供的软件;版本3.4.3或更高版本 |
| 兔子抗s-opsin | Millipore | ABN1660 | |
| Retiga R3显微镜相机 | Qimaging | 01-RET-R3-R-CLR-14-C | |
| Retistruct | N/A | N/A | 免费提供的软件 兼容Windows 7或Windows 10 |
| Shandon Aqua-Mount滑动安装介质 | Fisher Scientific | 14-390-5 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | 使用1.7% (86 μL 为 20% Triton-X,含 52 &μ;L 驴正常血清和 863 μL 0.1 M PBS 用于 1 mL 封闭溶液) |
| Vannas Spring 解剖剪刀 | Fine Science Tools | 15000-03 | |
| 5MP USB 显微镜数码相机 | AmScope | MU500 | 与奥林巴斯解剖显微镜一起使用 |