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Research Article
Yunhua Tang1,2,3,4, Yue Sun1,2,3, Yongqi Mao1,2,3, Wenyan Peng1,2,3, Wenfeng Zhang1,2,3, Fuwen Zhang1,2,3,5
1Eye School of Chengdu University of TCM,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 2Key Laboratory of Sichuan Province Ophthalmopathy Prevention & Cure and Visual Function Protection with TCM Laboratory, Eye School of Chengdu University of TCM,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 3Retinal Image Technology and Chronic Vascular Disease Prevention & Control and Collaborative Innovation Center, Eye School of Chengdu University of TCM,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 4Department of Ophthalmology,Ziyang Hospital of Traditional Chinese Medicine, 5Department of Ophthalmology, Ineye Hospital of Chengdu University of TCM,Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Questo articolo presenta un protocollo dettagliato per l'isolamento delle cellule primarie di Müller retiniche da ratti neonatali di Sprague-Dawley (SD). La procedura comprende l'enucleazione dei bulbi oculari, la dissezione del tessuto retinico, l'estrazione e l'identificazione delle cellule e le considerazioni chiave per la successiva coltura cellulare.
Le cellule di Müller retiniche (RMC) svolgono un ruolo cruciale nel fornire supporto strutturale e regolare varie funzioni all'interno della retina. Come componente principale del microambiente retinico, le RMC svolgono diverse funzioni vitali. Attraverso i loro abbondanti canali ionici, ligandi, recettori, trasportatori transmembrana e sistemi enzimatici, queste cellule contribuiscono alla secrezione di neurotrasmettitori e fattori trofici, regolano il metabolismo retinico e mantengono l'omeostasi degli ioni acqua. In particolare, le RMC sono state recentemente identificate come una fonte significativa di cellule staminali rigenerative retiniche endogene, offrendo nuovi bersagli terapeutici per il trattamento delle malattie degenerative della retina. Pertanto, lo studio delle RMC è essenziale per comprendere i meccanismi patologici alla base dei disturbi della retina. Questo studio stabilisce sistematicamente un protocollo sperimentale standardizzato che include la digestione e la purificazione della tripsina degli RMC primari, l'osservazione morfologica mediante microscopia ottica invertita e colorazione con ematossilina ed eosina (HE), l'identificazione di proteine specifiche attraverso la colorazione in immunofluorescenza e l'analisi della purezza cellulare tramite citometria a flusso. Questo protocollo funge da prezioso riferimento sia per la ricerca di base che per le applicazioni cliniche relative alle RMC, supportando l'esplorazione dei loro meccanismi nelle malattie della retina e facendo avanzare lo sviluppo di strategie terapeutiche.
Le cellule gliali di Müller retiniche (RMC), la macroglia predominante nella retina, costituiscono il nucleo dell'unità neurovascolare retinica 1,2. Coprendo quasi l'intero spessore retinico, gli RMC inguainano quasi tutti i neuroni retinici e la microvascolarizzazione. I loro processi si estendono verso l'alto fino alla membrana limitante interna (ILM), formando le estremità apicali, e verso il basso fino alla membrana limitante esterna (OLM), dove sviluppano microvilli specializzati3. Questa architettura unica consente agli RMC di funzionare come impalcatura strutturale primaria per l'organizzazione della retina 4,5.
Le RMC sono arricchite con canali ionici, ligandi, recettori, trasportatori transmembrana ed enzimi6 e partecipano al metabolismo del glucosio retinico attraverso la glicolisi7. I canali ionici del potassio (Kir2.1, Kir4.1) e le proteine dei canali dell'acqua (AQP4, AQP9, AQP11) regolano in modo collaborativo l'omeostasi ionica e idrica attraverso la membrana cellulare, mantenendo l'equilibrio fisiologico retinico7. Inoltre, gli RMC assorbono ed eliminano i neurotrasmettitori rilasciati dai neuroni, tra cui il glutammato, l'acido γ-aminobutirrico (GABA) e la glicina 7,8.
Condizioni patologiche come la retinopatia diabetica7, il glaucoma9 e la retinite pigmentosa10 possono danneggiare le RMC, interrompere la barriera emato-retinica, innescare l'infiammazione, aumentare la permeabilità vascolare e compromettere la funzione retinica. Gli RMC sono anche riconosciuti come fonti intrinseche latenti di cellule rigenerative retiniche11,12. Nei pesci e in alcuni anfibi, le RMC possono dedifferenziarsi in cellule progenitrici della retina che sostituiscono i neuroni persi a causa della lesione13. Nelle retine dei mammiferi adulti, le RMC esprimono proteine marcatrici correlate alle cellule staminali14,15, garantendo loro il potenziale di differenziarsi in neuroni retinici e sostituire le cellule danneggiate in malattie degenerative come la degenerazione maculare legata all'età, il glaucoma e la retinopatia diabetica16. Gli RMC primari imitano da vicino il loro stato in vivo e sono di grande valore nello studio e nel trattamento delle malattie degenerative della retina. Tuttavia, la letteratura contiene pochi metodi consolidati per isolare e coltivare RMC primarie, in particolare da ratti neonatali di Sprague-Dawley (SD).
Questo protocollo utilizza ratti SD neonatali di 3-5 giorni, senza preferenza di genere. In condizioni sterili, i bulbi oculari vengono enucleati e il tessuto retinico viene digerito utilizzando la tripsina. Gli RMC primari vengono quindi isolati mediante centrifugazione e purificazione per la successiva coltura e passaggio. L'analisi morfologica mediante microscopia ottica invertita combinata con colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) ha rivelato che le cellule isolate mostravano caratteristiche caratteristiche RMC. La colorazione in immunofluorescenza ha confermato l'espressione di marcatori proteici specifici per RMC, tra cui la glutammina sintetasi (GS), la proteina legante la retinaldeide cellulare (CRALBP), la vimentina, l'acquaporina-4 (AQP4) e il canale del potassio raddrizzatore verso l'interno 4.1 (Kir4.1). L'analisi citofluorimetrica dopo la marcatura con anticorpi GS e CRALBP ha dimostrato una purezza cellulare del ≥90%, che soddisfa i criteri stabiliti per gli esperimenti biologici basati su RMC e garantisce l'idoneità per i successivi studi funzionali. Durante il processo sperimentale, le cellule al quarto passaggio hanno mostrato una ridotta aderenza al pallone di coltura, cambiamenti morfologici e segni di senescenza, portando infine alla morte cellulare. Pertanto, negli esperimenti successivi sono state utilizzate solo le cellule dei primi tre passaggi.
Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati condotti in conformità con la Dichiarazione ARVO per l'uso degli animali nella ricerca oftalmica e visiva e sono stati approvati dal Comitato etico animale dell'Università di Medicina Tradizionale Cinese di Chengdu (numero etico: 2024069). Nello studio sono stati utilizzati cinquanta ratti Sprague-Dawley privi di patogeni specifici (SPF) (3-5 giorni di età, sesso non specificato, peso corporeo 7-10 g). Gli animali sono stati ottenuti commercialmente e ospitati presso il Centro Sperimentale per gli Animali dell'Università di Medicina Tradizionale Cinese di Chengdu (Licenza d'uso della struttura n.: SYXK [Sichuan] 2024-049) in condizioni di laboratorio standard. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate in questo studio sono forniti nella Tabella dei materiali.
1. Isolamento e coltura delle RMC primarie
2. Passaggio degli RMC
NOTA: Passaggio delle celle quando la confluenza supera il 90%. In questo protocollo, le colture primarie richiedono in genere il passaggio a 5-6 giorni dopo l'isolamento. I tempi del primo passaggio possono variare a seconda della densità di placcatura. Regolare la densità cellulare a 4 x 103 cellule/mL e seminare le cellule in fiasche di coltura T25. Quando la confluenza raggiunge il >90% dopo 3-4 giorni, procedere con il passaging.
3. Colorazione con ematossilina ed eosina (H&E)
4. Colorazione in immunofluorescenza
5. Citometria a flusso
Dopo che le cellule primarie sono state seminate nel pallone di coltura, i successivi cambiamenti del terreno e il passaggio aiutano a eliminare le RMC scarsamente aderenti e a rimuovere i detriti cellulari generati durante il passaggio, arricchendo così la popolazione di RMC nella coltura. Gli RMC sono stati identificati in base alla loro morfologia utilizzando un microscopio ottico invertito (Figura 1) e la colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) (Figura 2). La colorazione in immunofluorescenza è stata eseguita utilizzando anticorpi specifici contro GS, Vimentina, CRALBP, AQP4 e Kir4.1 per osservare l'espressione proteica (Figura 3). Inoltre, la citometria a flusso è stata condotta utilizzando la marcatura degli anticorpi GS e CRALBP per determinare la purezza della popolazione RMC (Figura 4).
Come mostrato nella Figura 1 e nella Figura 2, le RMC di secondo passaggio (P2) osservate al microscopio ottico invertito mostrano morfologie a forma di stella o di fuso con confini chiari e abbondante citoplasma. I loro nuclei sono rotondi o ovali, di dimensioni uniformi e circondati da processi che si estendono radialmente. Sono visibili anche alcune cellule progenitrici della retina; Queste cellule sono rotonde o ovali, contengono nuclei grandi e hanno relativamente meno citoplasma.
Per l'identificazione specifica degli RMC, questo studio ha utilizzato GS, vimentina, CRALBP, AQP4 e Kir4.1 come marcatori di immunofluorescenza. Il GS è un enzima chiave che converte il glutammato in glutammina. È espresso esclusivamente nelle RMC ed è localizzato principalmente nel loro citoplasma18,19. CRALBP, originariamente identificato nelle retine dei vertebrati, è espresso sia nelle cellule epiteliali pigmentate retiniche (RPE) che nelle RMC20. L'espressione di GS e CRALBP è stata osservata anche in tutti i processi cellulari nella retina umana21. In particolare, il livello di espressione specifica di CRALBP nelle RMC dei mammiferi regola l'efficienza del ciclo visivo retinico ed è strettamente associato alla funzione dei coni22,23. Pertanto, sia GS che CRALBP fungono da marcatori immunospecifici affidabili per le RMC.
La vimentina, una proteina del filamento intermedio del citoscheletro, è un segno distintivo delle cellule gliali nella retina dei mammiferi. È abbondantemente espresso nel citoplasma e nei processi delle RMC ed è comunemente usato come marcatore delle cellule gliali retiniche24. AQP4 è una proteina canale dell'acqua transmembrana bidirezionale che colocalizza con Kir4.1 nella membrana limitante interna (ILM). Queste due proteine mostrano un accoppiamento strutturale e funzionale, facilitando il trasporto transmembrana coordinato dell'acqua in eccesso e degli ioni K+ nello spazio interstiziale retinico per mantenere l'omeostasi 7,25. NeuN, un antigene nucleare neuronale e un marcatore di differenziazione neuronale, è stato utilizzato come controllo negativo in questo studio26.
Nella Figura 3, la colorazione in immunofluorescenza degli RMC ha rivelato una fluorescenza rosso vivido per GS, AQP4, mentre CRALBP, Kir4.1 e Vimentin hanno mostrato una fluorescenza verde brillante. Le RMC mostravano morfologie diverse, con corpi cellulari che apparivano circolari, ovali o irregolari e con confini chiaramente definiti. I processi dendritici erano visibili, indicando strette connessioni intercellulari. Non è stata rilevata alcuna espressione di NeuN nelle RMC, confermando l'assenza di contaminazione neuronale.
Nella Figura 4, l'analisi citofluorimetrica dopo la marcatura degli anticorpi GS e CRALBP ha dimostrato che la purezza degli RMC in coltura superava il 90%. Questo elevato livello di purezza soddisfa i requisiti per i successivi studi funzionali.

Figura 1: Morfologia delle RMC allo stadio P2 osservata al microscopio invertito a diversi ingrandimenti. Le cellule appaiono a forma di stella o di fuso, disposte ravvicinate, con bordi lisci. I nuclei sono rotondi o ovali e le sostanze granulari sono visibili nel citoplasma. Le immagini vengono catturate con ingrandimenti 40x, 100x e 200x. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Morfologia cellulare delle RMC dopo colorazione con ematossilina ed eosina (H&E). Le celle sono a forma di fuso o a forma di stella; alcuni rimangono relativamente rotondi, indicando una differenziazione incompleta. Il citoplasma è abbondante e di colore rosa chiaro, con membrane cellulari chiare. I nuclei sono grandi, ovali e situati centralmente, appaiono più scuri del citoplasma in rosa o rosso chiaro. Le cellule presentano bordi lisci e sono interconnesse da sottili strutture filamentose. Le immagini vengono catturate con ingrandimenti di 100x, 200x e 400x. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Colorazione in immunofluorescenza di RMC. GS e AQP4 mostrano una fluorescenza rosso brillante, mentre CRALBP, Kir4.1 e Vimentin mostrano una fluorescenza verde. Le RMC presentano corpi cellulari circolari o ovali, con nuclei singoli o doppi e citoplasma abbondante. Le membrane cellulari hanno confini ben definiti e sono visibili sporgenze dendritiche. La quantificazione è stata eseguita in cinque campi visivi selezionati casualmente, mostrando il 90% di cellule positive (n = 3 esperimenti indipendenti). Ingrandimento: 40x. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Analisi con citometria a flusso di RMC. Vengono mostrati i livelli di espressione di GS (a sinistra) e CRALBP (a destra). Il blu rappresenta la popolazione di controllo negativa e il rosso rappresenta le cellule colorate per la proteina bersaglio. L'asse orizzontale indica l'intensità della fluorescenza (area FL2 per l'area PE, area FL1 per l'area FITC) e l'asse verticale indica la conta cellulare. I valori etichettati sui picchi blu e rosso rappresentano rispettivamente le proporzioni delle celle negative e positive. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Tutti gli autori non hanno un conflitto di interessi relativo al contenuto di questo articolo.
Questo articolo presenta un protocollo dettagliato per l'isolamento delle cellule primarie di Müller retiniche da ratti neonatali di Sprague-Dawley (SD). La procedura comprende l'enucleazione dei bulbi oculari, la dissezione del tessuto retinico, l'estrazione e l'identificazione delle cellule e le considerazioni chiave per la successiva coltura cellulare.
Questo lavoro è stato sostenuto dal Fondo della Fondazione Provinciale per la Natura del Sichuan (2023NSFSC0690).
| 0,1% Triton X-100 | Solarbio | T8200 | |
| 0,25% Tripsina-EDTA | Hyclone | SH30042.01B | |
| Alcool acido cloridrico 1% | BIOSYSTEMS | 3803651E | |
| 4% Paraformaldeide | Solarbio | P1110 | |
| 45μ m rete di nylon (300 mesh) | Solarbio | YA0926 | |
| piastra a 6 pozzetti | Servicebio | IMC202302001 | |
| 6 cm Piastra di Petri in vetro | Normax | 5058541 | |
| 75% di alcol | KESHI | GEA004 | |
| Aquaporin-4 (AQP4) | Proteintech Group, Inc | 16473-1-AP | |
| BSA | Servicebio | GC305010 | |
| Incubatore per colture cellulari | Thermo | FORMA311 | |
| proteina legante la retinaldeide cellulare (CRALBP) | HUABOI | HA721330 | |
| Centrifuga | Hunan Xiangyi | TDZ5-WS | |
| Banco pulito | ZHICHENG | ZHJH-C12 | |
| Forbici corneali | Jinzhong | BXGJ | |
| DAPI | Solarbio | G1012 | |
| Soluzione D-Hank | Solarbio | H1045 | |
| DMEM alto glucosio medio | Gibco | C11995500BT | |
| Siero fetale bovino (FBS) | Sbjbio life Sciences | BC-SE-FBS01 | |
| FIX& PERM Medium A | MultiSciences | GAS006/2 | |
| FIX& PERM Medium B | MultiSciences | GAS006/2 | |
| tampone di colorazione per citometria a flusso | MultiSciences | S1001 | |
| Fluoromount-G Terreni di montaggio fluorescenti | SourthernBiotech | 0100-01 | |
| Glutammina Sintetasi Anticorpo policlonale | Proteintech Group, Inc | PTG-11037-2-AP-50ul | |
| Capra 324 Anti-coniglio IgG H& L PE | Bioss | bs-0295G-PE | |
| Capra Anti-323 Coniglio IgG H& L FITC | Bioss | bs-0295G-FITC | |
| Kit di colorazione ematossilina-eosina (HE) | Solarbio | G1120 | |
| macchina per la disinfezione ad alta pressione | zealway (xiamen) strumento Inc | GI80DS | |
| Microscopio a fluorescenza invertito | Nikon | SMZ1500 | |
| Microscopio a contrasto di fase invertito | Leica | DMIL | |
| raddrizzatore verso l'interno canale del potassio 4.1 (Kir4.1) | Proteintech Group, Inc | 12503-1-AP | |
| Resina neutra | Solarbio | G8590-100 | |
| Soluzione di penicillina-streptomicina (100×) | Hyclone | SV30010 | |
| Phosphate Buffer (PBS) (pH7.2- 7.4) | Solarbio | P1020-500ml | |
| Anticorpo secondario (capra marcata FITC-polish) | Servicebio | GB22303 | |
| ratti Sprague-Dawley | Fornitore verificato - Chengdu Dashuo Experimental Animal Co., Ltd. | Licenza di produzione n.: SCXK [Sichuan] 2020-0030 | |
| Pallone di coltura T25 | Cornning | 430639 | |
| provette tornado: 15 ml | WHB | WHB-15-1 | |
| Provette Tornado: 50 ml | WHB | WHB-50-1 | |
| sterilizzatore per disinfezione a raggi ultravioletti | GEMEISI | xd06 | |
| Vimentin | Abcam | ab92547 |