פרוטוקול זה מתאר שיטת בדיקת אימונוסורבנט (ELISA) מותאמת לזיהוי וכימות של 17β-אסטרדיול וטסטוסטרון בנוזל דמעות אנושי שנאסף דרך צינורות מיקרו-קפילריים. גישה זו מאפשרת מדידה זעיר-פולשנית של רמות הורמוני הדמעות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר שיטת בדיקת אימונוסורבנט (ELISA) מותאמת לזיהוי וכימות של 17β-אסטרדיול וטסטוסטרון בנוזל דמעות אנושי שנאסף דרך צינורות מיקרו-קפילריים. גישה זו מאפשרת מדידה זעיר-פולשנית של רמות הורמוני הדמעות.
שכבת הדמעות היא נוזל מורכב ורב-שכבתי, החיוני לשמירה על בריאות פני העין, בהירות הראייה והגנה מפני פתוגנים ולחצים סביבתיים. הוא מורכב בעיקר מליפידים, נוזל מימי, חלבונים מסיסים ומוצינים, ומשמש לא רק לשימון והגנה על העין אלא גם כמדיום אבחוני חשוב להפרעות על פני העיניים כגון יובש בעיניים (DED). הורמוני מין, כולל אנדרוגנים ואסטרוגנים, ידועים כמשפיעים על הרכב שכבת הדמעה, אך מדידת הורמונים אלה בנוזל דמעות מוגבלת בשל נפח דגימות נמוך ואתגרים טכניים. פרוטוקול זה מתאר שיטה שלב אחר שלב להתאמת ערכות ELISA (ELISA) הזמינות מסחרית לזיהוי וכימות 17β-אסטרדיול וטסטוסטרון בקרעים בסיסיים שנאספו באמצעות צינורות מיקרוקפילריים. תהליך העבודה כולל אסטרטגיות איסוף דגימות, דילול והכנת בדיקות אופטימליות כדי לאפשר ניתוח דגימות דמעות בנפח נמוך. הפרוטוקול מדגים את ההיתכנות והשחזור של זיהוי הורמונלי בנוזל דמעות באמצעות שיטות ELISA מותאמות. תוצאות מייצגות נגזרות מדגימות פיילוט מאוחדות ומטרתן להמחיש את ביצועי הבדיקה ולא הבדלים ביולוגיים. גישה זו עשויה לתמוך במחקרים עתידיים שיחקרו נוזל דמעות כמטריצה למדידת הורמונים במחקר על פני העיניים.
סרט הדמעות ממלא תפקידים חיוניים בהגנה, הזנה ושימון פני העיניים1. הוא בעובי של כ-2–5.5 מיקרון ובנפח של 3–10 מיקרו-ליטר, עם קצב מחזור של 1–2 מיקרוליטר לדקה בעין בריאה 2,3. בלוטות הדמעות מפרישות את הרכיב המימי של הדמעות, העשיר במים, אלקטרוליטים, חלבונים וגורמים אנטי-מיקרוביאליים, בעוד שבלוטות המיבומיאן מייצרות שומנים שמאטים את אידוי שכבת הדמעה, ותאי הגביע הלחמית משחררים מוצינים התומכים בשימון פני העיניים4. הפקת דמעות מתרחשת בשתי דרכים עיקריות: 1) הפרשה בסיסית, ששומרת על שכבת דמעות יציבה על פני שטח עיניים בריאים, ו-2) הפרשת רפלקס, שמופעלת על ידי גירויים כמו גירוי, רגש או אורות חזקים. ההרכב הביוכימי שונה בין השניים, מה שיכול בסופו של דבר להשפיע על שיטת איסוף הדמעות לניתוח 5,6. קרעים בסיסיים בדרך כלל מכילים ריכוזים גבוהים יותר של חלבונים וליפידים התומכים ביציבות שכבת הדמעות ובבריאות הקרנית, בעוד שקרעים רפלקסיים נוטים להיות בעלי נפח מימי גבוה יותר ומדוללים יותר כדי לשטוף את המגרים ולהגן על פני העיניים 7,8,9.
מכיוון שדמעות פועלות לווסת דלקת, הגנה מפני פתוגנים ואספקת חומרים מזינים לקרנית האוואסקולרית1, הן הפכו למוקד מחקר ביומרקרים10. קרעים מספקים אלטרנטיבה זעיר-פולשנית וחסכונית יחסית לדגימת דם למעקב אחר שינויים פיזיולוגיים, במיוחד כאלה המתרחשים בקרבת אתר המחלה8. כדי ללכוד את הנתונים הללו במדויק, איסוף נכון הוא חיוני10. צינורות מיקרו-קפילריים מזכוכית משמשים באופן נרחב לדגימת קרעים בסיסיים משום שהם מאפשרים איסוף עם גירוי מינימלי ודילול דמעות5. שיטה זו מצמצמת את הסיכון לקריעת רפלקס מגרה, שיכולה לשנות את הרכב הקרע 9,11, על ידי מיקום זהיר של הצינור כדי להימנע ממגע עם הלחמית הבולטברית ושולי המכפיים. באמצעות גישה זו, חוקרים יכולים להשיג קרעים בסיסיים לא מדוללים המשקפים את המצב הפיזיולוגי של פני העין. זה מבטיח שהדגימה תישאר מדיום אמין לכימות אנליטים רגישים, כמו הורמוני מין10,12. עם זאת, הנפח המוגבל שהושג מציב אתגרים אנליטיים לבדיקות ביוכימיות במורד הזרם. איסוף קרעים בסיסיים באמצעות צינורות מיקרו-קפילריים מניב בדרך כלל כמה מיקרוליטרים לכל דגימה, מה שמגביל את התאימות לבדיקות סטנדרטיות.
משטח העין האנושי מזוהה יותר ויותר כרקמת מטרה להורמוני מין13,14. הראיות התומכות בכך כוללות זיהוי תמלילי mRNA לקולטני אנדרוגן (AR), קולטני אסטרוגן (ER) וקולטני פרוגסטרון (PR) בתאי אקינר של בלוטות הדמעות והמייבומיאן, וכן בתאי האפיתל של הקרנית, הלחמית ותאי הגביע הלחמית15. יתרה מזאת, זוהו mRNA המקודדים אנזימים סטרואידוגניים ברקמות אלו, מה שמרמז על היכולת להמיר קודמים של סטרואידים להורמוני מין פעילים ביולוגית מקומית16. דבר זה מצביע על פוטנציאל לסינתזת הורמונים במקום על פני העיניים ומעלה שאלה קריטית האם הורמונים אלו מופרשים לשכבת הדמעות ברמות ניתנות לזיהוי.
עדויות עדכניות מצביעות על כך שהורמוני מין הם חלק בלתי נפרד משמירה על הומאוסטזיס פני העיניים, אם כי המנגנונים המולקולריים המדויקים עדיין נמצאים תחת בדיקה13,14. אנדרוגנים כמו טסטוסטרון נראים כמעודדים הפרשת שומנים ומדכאים דלקת; כתוצאה מכך, מחסור באנדרוגן מוכר באופן נרחב כגורם ליובש בעיניים באידוי 13,14,17. לעומת זאת, תפקיד האסטרוגנים מורכב יותר ותלוי בהקשר 13,14,18. בעודם מעורבים בוויסות הרכב ונפח הדמעות, תנודות אסטרוגן, כגון אלו המתרחשות במהלך גיל המעבר, הריון או שימוש באמצעי מניעה דרך הפה, קשורות לעיתים קרובות להפרשה מימית פגועה, ירידה ביציבות שכבת הדמעות ודלקת על פני העיניים. כתוצאה מכך, אנשים החווים חוסר איזון הורמונלי זה מייצגים אוכלוסייה בסיכון גבוה לפתח יובש בעיניים (DED)13,14,20.
למרות הראיות הללו, מעקב אחר מצב ההורמונלי אצל חולי DED נותר אתגר. באופן ספציפי, עדיין לא נקבע האם רמות ההורמונים הסרום המערכתיות משקפות במדויק את רמות ההורמונים המקומיותבעין. הבחנה זו קריטית משום שרקמות פני העיניים הוכחו כמכילות קולטני הורמון מין וביטוי אנזימי סטרואידוגניים התומכים בסינתזה מקומית ובמטבוליזם של סטרואידיםמיניים. קיבולת תוך-קרינית זו מצביעה על כך שריכוזי ההורמונים המקומיים בשכבת הדמעות עשויים להיות שונים משמעותית מרמות הסרום במחזור13. לכן, מדידה ישירה של ריכוז ההורמונים בנוזל הדמעות היא הכרחית כדי להבין טוב יותר את ההשפעות ההורמונליות המקומיות על פני השטח העין. עם זאת, אמצעים כאלה מאתגרים מבחינה טכנית בשל כמות דגימות הדמעות הקטנה הזמינה לניתוח. טכניקות אנליטיות מתקדמות כמו כרומטוגרפיה נוזלית-ספקטרומטריית מסה (LC-MS) שימשו לכימות הורמונים בדם ובנוזלי דמעות ברגישות גבוהה, אך שיטה זו דורשת כלים מיוחדים ומומחיות טכנית שעשויים שלא להיות נגישים לכל החוקרים21,22.
מבחן אימונוסורבנט מקושר באנזימים (ELISA) הוא טכניקה מוכרת לזיהוי וכימות של חלבונים, נוגדנים והורמונים. לניתוח מולקולות קטנות כמו סטרואידים מיניים, פרוטוקול זה עושה שימוש בפורמט קשירה תחרותי. בשיטה זו, ההורמון הלא מסומן הנמצא בדגימת הדמעות מתחרה עם אנלוג הורמונלי מסומן באנזים על מספר מוגבל של אתרי קישור נוגדנים. בגלל תחרות זו, עוצמת האות, הנמדדת כצפיפות אופטית, פרופורציונלית הפוך לריכוז ההורמון בדגימה; בעצם, אות נמוך יותר מצביע על ריכוז גבוה יותר של הורמון היעד23,24.
ELISA מציע מספר יתרונות מעשיים לכימות ממוקד. הוא חסכוני ונגיש מבחינה טכנית, ומאפשר יישום במעבדות סטנדרטיות ללא צורך במכשור מיוחד. יתרה מזאת, ELISA מאפשרת סינון בתפוקה גבוהה בפורמטים של 96 בארות עם הכנת דגימות מינימלית, ומציעה יעילות בזמן ויכולת שחזור גבוהה23. עם זאת, ערכות ELISA מסחריות זמינות בדרך כלל מותאמות לדגימות ביולוגיות בנפח גבוה יותר כמו סרום או פלזמה, והביצועים שלהן בדגימות קרע בנפח נמוך אינם מוגדרים היטב. כדי להתמודד עם מגבלה זו, הפרוטוקול משלב אסטרטגיות אופטימליות של דילול דגימות וטיפול כדי לאפשר זיהוי הורמונלי בטווח הרגישות של הבדיקה.
במחקר זה אנו מציגים פרוטוקול ויזואלי המתאים ערכות ELISA זמינות מסחרית לזיהוי וכימות של 17β-אסטרדיול וטסטוסטרון בדגימת דמעות אנושית בנפח נמוך שנאספה באמצעות צינורות מיקרו-נימי זכוכית. פרוטוקול זה מדגיש שינויים מעשיים באיסוף, טיפול ובהכנת הבדיקה, כדי לאפשר מדידת הורמונים ניתנת לשחזור מתוך נפחי דמעות מוגבלים. עבודה זו מתמקדת בהקמת תהליך עבודה אפשרי ליישום מתודולוגיית ELISA קיימת לניתוח נוזלי קריעה. גישה זו עשויה לשמש בסיס למחקרים עתידיים שיחקרו רמות הורמונים מקומיות על פני העיניים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה אושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת אינדיאנה (IRB#1908362633), והתקבלה הסכמה מדעת בכתב מכל המשתתפים לפני איסוף הדגימה.
1. אוסף סרטי דמעות.
2. בדיקת טסטוסטרון
3. מבחן אסטרדיול
4. ניתוח נתונים באמצעות R ו-RStudio
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר סרט דמעת הפיילוט
בסך הכל נכללו 20 נשים (45–63) במחקר זה. סיווג DED התבסס על תסמינים ולפחות סימן קליני אחד של DED. בפרט, כל משתתפי DED קיבלו ציון מדד מחלות פני העיניים (OSDI) > 12 ולפחות עין אחת עם זמן פירוק דמעות פלואורסציין (TBUT) של < 5 שניות או ציון צביעת פלואורסצאין בקרנית (CFSS) של > 3 (סולם NEI25). משתתפים שסווגו כלא DED קיבלו ציון OSDI < 12, TBUT של > 5 שניות בשתי העיניים, ו-CFSS של ≤ 3 בשתי העיניים. קריטריו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איסוף וניתוח קרעים מאפשרים גישה נוחה להערכה מדעית של בריאות פני העיניים ולזיהוי סמנים ביולוגיים פוטנציאליים10,22. הפרוטוקול שלנו מתאר התאמה מוצלחת של שיטות ELISA נפוצות לניתוח דגימות שכבת דמעות להורמוני מין. פיתחנו שיטה זו כדי להתמודד עם המגבלה העיקרית של ניתוח קרעים, הנפח הקטן יחסית של קרעים הזמינים. על ידי אופטימיזציה של זרימת העבודה כדי להתאים למגבלות מיקרו-נפח אלו, אנו מבטיחים זיהוי אמין מבלי לפגוע ברגישות הנדרשת לכימות הורמו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
NP: אין גילויים.
AAT: אלקון (מימון מחקר), אביבי (ייעוץ), לומניס (דובר), וטארסוס (דובר). אין ניגודי עניינים עם העבודה המוצגת כאן.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי EY027845 NIH K23 ופרס מימון זרעים מתוכנית תמיכה במחקר סגל IU.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת ELISA ל-17 בטא אסטרדיול | Abcam | ab108667 | |
| רדיד אלומיניום | Reynolds Wrap | 10900000154 | כל רדיד אלומיניום זמין למטבח להגנה על ריאגנטים מהאור |
| צינור מיקרוקפלרי 3.33 מיקרוליטר | Drummond | 1-000-0033 | כולל כדורית לחיצה להעברת נוזלים |
| צינור מיקרוקפלרי 5 מיקרוליטר | Drummond | 1-000-0050 | כולל כדורית לחיצה להעברת נוזלים |
| מכשיר מיקרוצנטריפוגה | Benchmark Scientific | C1012 | |
| צינור מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"ל | Fisher | 05-408-129 | |
| קורא מיקרופלטה | Promega | GM3000 | |
| נער מיקרופלטה אורביטלי | Labnet International Inc. | S2030-1000-B | |
| שפת מחשב R | Posit Software, PBC (לשעבר RStudio Inc.) | גרסת R 4.5.1 | הורד את שפת R לפני Rstudio דרך https://cran.r-project.org/ |
| תוכנת RStudio | Posit Software, PBC (לשעבר RStudio Inc.) | RStudio 2023.06.1 Build 524 "Mountain Hydrangea" | https://posit.co/downloads/ |
| חבילות R "drc", "ggplot2", "patchwork", "ggpp", "dplyr", "readr", "tidyr", "writexl" | Posit Software, PBC (לשעבר RStudio Inc.) | התקן את החבילה ב-Rstudio | |
| ערכת בקרת טסטוסטרון | R&D Parameter | QC165 | נמכר בנפרד מערכת ה-ELISA (KGE010) |
| ערכת ELISA לטסטוסטרון | R&D Parameter | KGE010 |