2021年4月4日
本方案描述了在成年斑马鱼中切除肝脏腹叶以研究肝脏再生的过程。
本方案将使研究人员能够利用现有的化学和遗传工具,研究斑马鱼肝脏再生的机制。部分肝切除术可精确去除组织,从而在不引起全身性毒性肝损伤效应的情况下刺激肝脏再生。只有深入理解肝脏再生的分子与细胞机制,才能为晚期肝病患者设计出新的治疗策略。
首先,使用镊子将鱼从三卡因(Tricaine)溶液中取出,并将其腹侧朝上固定在浸有三卡因的海绵凹槽中。然后将海绵置于体视显微镜下,采用自上而下的照明。用精细镊子夹住心脏后方的皮肤和鳞片,并用弹簧剪在镊子下方于体腔上剪开一个小孔。
旋转海绵,沿腹部向后剪至骨盆鳍处,做一个三到四毫米的切口。然后将海绵转回原位。用一只手挤压海绵两侧,将内脏器官从体腔中挤出。
肝脏的腹叶位于肠管上方,呈粉红色或橙色,分布在金褐色的肠管表面,可通过CFP荧光清晰观察到。轻轻挤压精细镊子,使镊尖相互接触,然后将镊尖插入肝脏与肠管之间。随后缓慢分开镊尖,以切断肝脏与肠管之间的门静脉连接。
重复此过程,直至切断肝脏与肠道之间的所有门脉连接,然后使用精细镊子将肝腹叶从肠道上分离。将肝腹叶与肝脏其余部分完全切离。通过CFP荧光对动物进行观察,证实肝腹叶已被移除。
操作完成后,小心地将鱼从海绵转移至盛有系统水的水族箱中,并将系统水缓缓流过鱼鳃数分钟,直至鱼恢复自主游动。处死鱼后,将其从冰水中取出,腹面朝上放置于海绵的凹槽内,在心脏的前后位置处沿腹壁做一切口。
然后从第一条切口的两端沿前后轴向腹鳍方向再做两个切口,剥离皮肤和肌肉以暴露内脏器官。现在可以通过明场和荧光显微镜观察内脏器官。通过计算肝脏重量与体重的比值来评估部分肝切除后的肝脏再生情况,该比值在雄性中为1.8%,在雌性中为3.3%。
在部分肝切除术和假手术对照组中,分别于术后第0天和第7天测定两性个体的肝脏重量与体重比值。在术后第0天,假手术动物可见明显的肝腹叶,而部分肝切除术动物的肝腹叶则完全缺失,导致雄性个体肝脏重量与体重比值减少30%,雌性个体减少20%。在术后第7天,部分肝切除术动物的肝腹叶未见再生,但部分肝切除术组与假手术对照组的肝脏重量与体重比值相近,表明部分肝切除术后肝脏质量已恢复。
通过进行1/3部分肝切除术并测量腹叶与肠道长度的比值,确定时间对腹叶再生的影响。假手术对照组中,腹叶占据肠道长度的50%至100%,而在1/3部分肝切除动物中腹叶明显缩小。术后第36天的部分肝切除动物,其腹叶与肠道长度的比值较术后第1天有所增加。
与术后第1天相比,在术后第36天部分肝切除术后恢复的动物中观察到腹叶体积显著增大,但在假手术对照组中未观察到此现象。部分动物再生了腹叶,而另一些则没有,表明对手术的反应存在个体差异。本方案最关键的步骤是将肝脏与肠道彻底分离,以便完全切除腹叶。
可以在突变体或转基因斑马鱼品系中进行部分肝切除,以检测肝脏再生的遗传需求。
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本文介绍了一种在成年斑马鱼中进行部分肝切除的详细且可重复的实验方案,可用于精确研究肝脏再生过程。该方法使研究人员能够利用斑马鱼这一与人类肝脏疾病具有直接临床相关性的模式生物,探究肝脏再生背后的分子与细胞机制。
成年斑马鱼部分肝切除术为研究与人类疾病相关的肝脏再生机制提供了一种可重复且定量的模型。该方案可实现精确的组织切除与再生评估,有助于在早期发现阶段进行靶点验证和机制层面的风险排除。其与遗传学和化学工具的良好兼容性,使其成为临床前肝脏生物学研究中的基础性实验流程。
该方案通过在脊椎动物模型中实现可控性损伤、定量再生评估以及基因或药物干预,融入了从发现到临床前研究的连续过程。