本文提供了一种用于制备啮齿类动物眼球组织切片的组织学实验方案。采用该方法,可在光学显微镜下清晰观察和评估内层视网膜。本方案适用于小鼠和大鼠的眼球组织处理。
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本文提供了一种用于制备啮齿类动物眼球组织切片的组织学实验方案。采用该方法,可在光学显微镜下清晰观察和评估内层视网膜。本方案适用于小鼠和大鼠的眼球组织处理。
啮齿类动物的眼球是研究多种眼科疾病发病机制的有力工具,例如青光眼、高血压性视网膜病变等。临床前实验使研究人员能够评估新型药物的疗效、开发新的治疗方法,或探索与疾病发生及进展相关的新的发病机制。组织学检查可提供大量必要信息,用于评估实验干预的效果,能够揭示组织变性、重塑、浸润以及其他多种病理改变。在临床研究中,几乎很少有机会获得适合进行组织学检查的眼部组织,因此研究人员应充分利用啮齿类动物眼球检查所提供的机会。本文介绍了一种啮齿类动物眼球切片的组织学制备方案。该方法适用于小鼠和大鼠的眼球,包括以下步骤:(i)眼球摘除,(ii)保存眼球以供后续分析,(iii)石蜡包埋处理组织,(iv)制备切片,(v)苏木精-伊红染色,(vi)在光学显微镜下评估组织。通过该方法,可清晰地观察并详细评估视网膜结构。
眼球是一个类似球体的结构,构成视觉器官。眼球内部可分为两个部分:前段和后段。前段包括角膜、虹膜、睫状体、晶状体、前房和后房;后段包括玻璃体、视网膜、脉络膜、巩膜和视神经乳头。前房位于角膜与虹膜之间1,2。虹膜是一个中央有开口的环形结构,该开口称为瞳孔。在角膜与虹膜交界处存在房角,此处具有一套特化的小梁网系统,负责将眼内的房水引流至静脉系统。后房由虹膜、睫状体、晶状体以及固定晶状体位置的悬韧带所围成。在晶状体后方是玻璃体,为眼球内体积最大的结构。玻璃体附着于视网膜,有助于稳定其位置。视网膜则被脉络膜和巩膜所包绕1。眼球的解剖结构总结于图1中。
眼球壁由三层结构组成。最外层为巩膜,可保护眼球免受损伤并维持其形状。在眼球的前极,巩膜转变为透明的角膜。巩膜下方为一血管结构,称为葡萄膜,其主要功能是为眼部结构提供营养。葡萄膜形成脉络膜,在前极部位则形成睫状体和虹膜1。最内层为视网膜,是眼部高度特化的结构,由神经元、胶质细胞和色素上皮细胞构成。视网膜神经元包括感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)、水平细胞、双极细胞、无长突细胞以及视网膜神经节细胞(RGCs)。这些细胞以复杂的层次结构排列,其功能是接收和处理光刺激2,3。视网膜胶质细胞包括穆勒细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞,分布于视网膜的各层中。胶质细胞具有多种功能,包括为神经元提供营养、维持血-视网膜屏障、为神经元提供结构支持以保持视网膜的层状结构、调节神经元的代谢、分泌调控神经元功能、生长和存活的生物活性蛋白,以及调节视网膜内的免疫过程4。色素上皮细胞构成视网膜的最外层,在脉络膜与感光细胞之间形成屏障。这些细胞调控代谢废物和营养物质的双向转运,并通过吸收光能及中和光诱导产生的活性氧物质,保护视网膜免受过度光照造成的损伤5。
视网膜可分为十层:(i)视网膜色素上皮层,(ii)光感受器节段层(视杆细胞和视锥细胞),(iii)外界膜(ELM),(iv)外核层(ONL),(v)外丛状层(OPL),(vi)内核层(INL),(vii)内丛状层(IPL),(viii)节细胞层(GCL),(ix)视网膜神经纤维层(RNFL),以及(x)内界膜(ILM)2。视网膜的有核细胞层包括ONL、INL和GCL,而具有细胞间突触连接的层则包括OPL和IPL6。视杆细胞和视锥细胞的细胞核构成ONL,其轴突延伸至OPL,并在此与双极细胞和水平细胞的树突相连接。INL内含有水平细胞、双极细胞和无长突细胞的细胞核。在IPL中,双极细胞和无长突细胞的轴突终末与视网膜神经节细胞(RGCs)的树突形成突触。GCL主要由RGCs的胞体构成,但也可见少量异位的无长突细胞。RGCs的轴突构成RNFL,并进一步形成视神经7,8,9。
许多眼科疾病,例如视网膜的神经退行性疾病,会导致不可逆且无法治愈的失明10。视觉被认为是最重要的一种感觉11,而永久性失明会显著降低患者的生活质量。为了进一步理解多种疾病的发病机制,目前广泛开展使用细胞培养或动物模型的临床前研究。利用实验动物进行的临床前研究,为探讨眼病的潜在发病机制以及开发新的治疗策略提供了机会。眼病可在大型动物(如猴子、牛、狗和猫)和小型动物(如兔子、大鼠、小鼠和斑马鱼)中建模。由于眼睛尺寸较大,使用大型动物可更方便地进行眼部操作。而啮齿类动物由于繁殖速度相对较快,可用于培育近交品系,这些品系具有对特定疾病的易感性12,13。
在动物模型中,可以进行去眼球术,从而对眼球进行详细的组织病理学检查,评估疾病发展过程中眼部特定结构出现的微小病变——这种检查在人类中极少能够实施。组织病理学评估是研究眼病发病机制时极为有价值的工具。在已发表的文献中,关于眼球组织学检查方法的描述非常有限,且缺乏逐步操作指南,这使得初学者难以重复实验。本研究旨在提供一种简单而简洁的方法,用于制备大鼠和小鼠视网膜的组织学切片并对其进行评估。
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本研究严格遵守机构指导原则进行。本研究所用眼球来自实验动物,该实验依据由第2nd 波兰华沙生命科学大学当地伦理委员会。本方案通过检测11周龄和44周龄的小鼠,以及6、12和16周龄的大鼠而制定。
1. 小鼠眼球的制备
注意:本方案介绍了以下方法 制备小鼠眼球切片并进行 使用从眼球中采集的样本制备: 11周龄雌性C57Bl/6小鼠(平均 体重21 g,44周龄雌性C57Bl/6小鼠 周龄(平均体重25 g),雌性DBA/2 11周龄小鼠(平均体重21.5 g) 44周龄的雌性DBA/2小鼠 青光眼(平均体重25 g)。
2. 大鼠眼球切片的制备与载玻片封片
注意:本方案介绍了该方法 制备大鼠眼球切片并进行 使用从眼球中采集的样本制备: 6周龄雄性SHR大鼠(平均体重 115.5 克)、12 周龄雄性 SHR 大鼠 动脉性高血压(平均体重 262.5 g) 6周龄雄性WKY大鼠(平均体重 143.5 克)、12 周龄雄性 WKY 大鼠 (平均体重265 g),12周龄雄性Lewis大鼠 周龄(平均体重310 g)的雄性Lewis大鼠 16周龄诱导糖尿病大鼠 糖尿病(平均体重259 g)。
3. 评估眼球切片
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通过使用本方案,可详细评估眼球特定结构的解剖学特征和形态学表现。我们的团队致力于研究视网膜疾病(如青光眼、糖尿病视网膜病变和高血压视网膜病变)中神经退行性变的病理机制。为评估视网膜神经退行性变的特征,我们检测了视网膜厚度(小鼠眼球 -图2,大鼠眼球 -图3)、外核层(ONL)、外丛状层(OPL)、内核层(INL)和内丛状层(IPL)(小鼠眼球 -图4,大鼠眼球 -图5),以及节细胞层(GCL)的细胞数量(小鼠眼球 -图6,大鼠眼球 -图7)。视网膜厚度和GCL细胞数量在中央视网膜区域应最高,在周边区域最低。通过在瞳孔水平切开眼球,可在同一张切片上获得穿过中央视网膜(眼球后极部)和周边视网膜(靠近睫状体)的横截面。
尽管计数GCL...
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对小鼠和大鼠眼球进行组织学检查是实验眼科学领域的一项有力工具。该方法能够提供与眼科疾病过程中眼部结构变化相关的新信息,而这些信息在临床环境中通常无法观察到。本文所述的实验方案介绍了一种对视网膜进行组织学分析的简便方法。本方法未涉及角膜等眼前段组织处理过程中所需的具体操作细节。
在本研究中,动物安乐死后进行去眼球术,因为除眼球外,还需采集其他组织(如血液、肾脏)用于研究。然而,去眼球术也可在麻醉下的活体动物中进行。Wilding 等人已对该操作步骤进行了描述14,我们建议读者参考该文献以查看去眼球术过程的相关图片。
尽管小鼠和大鼠眼球切片制备的实验方案相似,但在制备切片时需要考虑两者眼球的主要差异在于其大小。大鼠眼球的体积比小鼠大8至10倍,小鼠眼球的平均轴向长度约为3.2 mm,而大鼠眼球的轴向长度通常在6.91 mm左右15,16。因此,在组织处理过程中,为促进...
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作者声明无利益冲突。
涉及大鼠的研究工作是作为“TIME 2 MUW——教学卓越作为华沙医科大学发展机遇”项目的一部分获得资助的,该项目由欧洲社会基金通过2014-2020年知识教育发展运营计划共同资助,共同资助协议编号:POWR.03.05.00-00-Z040/18-00。涉及小鼠的研究工作是2020年至2022年期间实施的一个项目的一部分,由华沙医科大学获得的科学补贴资助。
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