이 프로토콜은 쥐 망막 샘플링 및 헤마톡실린-에오신 염색, TUNEL 분석 및 웨스턴 블롯을 활용하여 N-Methyl-N-Nitrosourea의 복강내 주사 후 망막의 병리학적 변화 및 세포사멸을 감지하는 절차를 설명합니다.
방법 논문
* These authors contributed equally
이 프로토콜은 쥐 망막 샘플링 및 헤마톡실린-에오신 염색, TUNEL 분석 및 웨스턴 블롯을 활용하여 N-Methyl-N-Nitrosourea의 복강내 주사 후 망막의 병리학적 변화 및 세포사멸을 감지하는 절차를 설명합니다.
망막병증은 대부분의 안과 질환과 진성 당뇨병의 후기 합병증에서 관찰될 수 있습니다. 특정 색소, 상피 세포, 시신경 세포의 손상 및 퇴화가 망막병증의 주요 특징입니다. 많은 전통 의학이 망막병증 치료에 상당한 임상적 효능을 보여주었습니다. 망막을 빠르고 완벽하게 얻는 방법은 망막병증 치료를 위한 전통 의학 연구의 핵심 단계입니다. 이 연구에서는 N-methyl-N-nitrosourea (MNU)에 의한 쥐의 망막 손상 샘플링 및 병리학적 변화에 대한 다중 지표 평가를 위한 표준화되고 실행 가능한 절차를 제공하는 것을 목표로 합니다. 망막 손상을 유도하기 위해 쥐에게 60mg/kg MNU를 한 번 복강내 주사하고 7일 후에 망막 샘플을 얻었습니다. 또한, 망막 병리학적 변화를 평가하기 위해 헤마톡실린-에오신 염색을 실시했다. TUNEL과 웨스턴 블롯에 의한 세포사멸 속도 및 세포사멸 단백질의 측정. 망막 샘플링 및 병리학적 변화 평가를 위한 이러한 표준화된 프로토콜은 망막병증의 메커니즘을 탐구하고 새롭고 효과적인 전통 허브의 발견을 촉진하는 데 도움이 됩니다.
색소성 망막염(RP)은 유전성 및 실명 망막 질환입니다1. RP의 발병률은 1/3500에서 1/5000 사이이며 전 세계 약 250만 명의 시각 기능에 영향을 미칩니다. 인간에게 시력장애를 유발하는 가장 잘 알려진 질병 중 하나로, 사회 전체에 큰 부담을 주고 있다2. 이 질병은 망막 색소, 상피 세포 기능의 점진적인 상실과 광수용체의 점진적인 세포사멸이 특징입니다. 초기 단계에서 환자는 야맹증을 경험하는데, 이는 말초 시야 결함으로 나타나고 결국 중심 시력의 상실로 이어집니다3. 따라서 망막 광수용체 세포사멸(retinal photoreceptor apoptosis)의 억제는 RP의 예방과 치료를 위한 포인트컷입니다.
망막 세포 사멸은 인간 RP 및 모델 동물의 일반적인 특징입니다4. 쥐에게 60mg/kg N-Methyl-N-Nitrosourea(MNU)를 7일 동안 복강내 주사하면 세포사멸 및 망막 광수용체 세포의 소실을 유도할 수 있으며 일반적으로 사용되는 RP 5,6의 동물 모델입니다. 모델 동물에서 망막 조직의 병리학적 구조, 특정 세포 자멸사 및 세포사멸 관련 단백질 발현의 변화를 분석하면 인간 RP의 발병 기전을 연구하고 약물을 스크리닝하는 데 효과적인 실험 데이터와 이론적 지원을 제공할 수 있습니다 7,8. 따라서 망막 표본의 품질은 실험 데이터의 신뢰성을 결정합니다. 그러나 안구 조직의 특수성으로 인해 쥐의 망막9를 얻는 방법에 대한 보고는 거의 없다.
이 논문은 위의 단점을 극복하기 위해 쥐의 망막 샘플링을 위한 간단하고 빠르며 표준화되고 작동 가능한 절차를 제공합니다. Hematoxylin-eosin staining(HE), 말단 deoxynucleotidyl transferase-mediated deoxyuridine triphosphate-digoxigenin nick-end labeling(TUNEL) 염색 및 웨스턴 블롯을 사용하여 쥐의 망막 조직 손상 및 세포사멸의 병리학적 변화를 분석합니다. 모든 방법은 특정 운영 프로세스에 대한 우리 연구 그룹의 경험에서 파생되었습니다.
모든 프로토콜과 수술 절차는 닝샤 의과대학 윤리위원회(윤리 번호: NO. 2020-Q066)의 승인을 받았습니다. 생후 7-8주, 체중 200-220g의 SPF Sprauge-Dawley(SD) 수컷 쥐는 동물 면허 번호 SCXK(Ning) 2020-0001로 Ningxia Medical University에서 구입했습니다. 모든 동물은 닝샤 의과 대학의 실험실 동물 센터에서 사육되었습니다. 온도와 습도가 적당했고, 낮과 밤의 조명 주기가 유지되었으며, 음식과 물은 무료이며 충분했습니다.
1. 수술 전 준비
2. 단백질 인자 검출을 위한 망막 샘플링
3. 병리학적인 검사 및 특정한 세포 염색을 위한 망막 표본 추출
4. 쥐 망막의 HE 염색
5. TUNEL 방법을 이용한 망막 광수용체 세포의 세포사멸 속도 측정
6. 웨스턴 블롯 분석 10
7. 통계 분석
HE 염색 후 대조군에 있는 쥐의 모든 망막층은 명확한 조직 구조, 질서 있는 세포 배열 및 균일한 염색을 보인 반면, 모델 그룹에 있는 쥐의 망막 구조는 크게 손상되고 외부 망막층은 더 얇아졌으며 외부 핵층은 내부 코어층과 거의 완전히 통합되었으며 층 내 세포의 배열은 매우 무질서했습니다. 세포층의 수가 현저히 감소하였고, 감광성 세포층과 외부 핵층의 두께가 현저히 얇아졌다. 대조군과 모델군에서 망막 외층의 두께는 각각 48%와 23%였다(p < 0.01; 그림 2).
TUNEL 방법은 대조군에서 세포사멸 세포가 검출되지 않았으나 모델 그룹에서 쥐의 외부 핵층에 일부 세포사멸 세포가 있었으며(p < 0.01), TUNEL-positive ratio는 9.6%였습니다(그림 3).
카스파아제 단백질군(caspase family of protein)은 세포사멸(apoptosis)을 실행하는 주요 계열 중 하나입니다. 그 중 cleaved caspase 3, cleaved caspase 7 및 cleaved caspase 9는 세포 자멸사7을 평가하는 데 사용되는 고전적인 지표입니다. 웨스턴 블롯의 결과는 대조군에 비해 모델군의 망막에서 절단된 카스파아제 3, 절단된 카스파제 7 및 절단된 카스파아제 9의 발현이 유의하게 증가했음을 보여주었습니다(p<0.01; 그림 4). 이는 MNU가 망막에서 세포 사멸을 분명히 유발할 수 있음을 나타냅니다.

그림 1: 실험 워크플로우. 7일(7d) 동안 MNU를 복강내 주사한 후 HE 및 TUNEL 염색을 위해 마취된 쥐의 망막을 얻었습니다. 약어 : MNU = N- 메틸 -N- 니트로 소우레아; HE = 헤마톡실린-에오신; TUNEL = 말단 데옥시뉴클레오티딜 전이효소 매개 디옥시우리딘 트리포스페이트-디곡시제닌 닉엔드 라벨링. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: MNU 주입 후 7일째의 대표적인 조직병리학적 HE 염색 이미지. (A) MNU 투여 후 7일(7d)의 HE 염색. (B) 외망막 비율. 데이터는 평균 ± SD(n=6)로 표시됩니다. 관측된 값의 통계적 분석은 분산의 일원 분석을 사용하여 수행되었습니다. ** p < 0.01 대 대조군. 약어: GCL = 신경절 세포층; IPL = 내망상층; INL = 커널 계층; OPL = 외망상층; ONL = 외부 핵층; PRL = 광수용체층; MNU = N- 메틸 -N- 니트로 소우레아; HE = 헤마톡실린-에오신. n = 6입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: TUNEL 분석법은 쥐에서 MNU에 의해 유도된 광수용체 세포사멸을 보여줍니다. (A) MNU 주입 후 7일(7d)에 MNU 처리된 쥐의 ONL에 TUNEL 양성 세포(녹색)가 제시되었습니다. (B) 튜넬 포지티브 비율. 데이터는 평균 ± SD(n=6)로 표시됩니다. 관측된 값의 통계적 분석은 분산의 일원 분석을 사용하여 수행되었습니다. ** p < 0.01 대 대조군. 약어: GCL = 신경절 세포층; IPL = 내망상층; INL = 커널 계층; OPL = 외망상층; ONL = 외부 핵층; PRL = 광수용체층; MNU = N- 메틸 -N- 니트로 소우레아; TUNEL = 말단 데옥시뉴클레오티딜 전이효소 매개 디옥시우리딘 트리포스페이트-디곡시제닌 닉엔드 라벨링. n = 6입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: MNU 주입 후 7일째 랫드 망막에서 cleaved caspase 3, cleaved caspase 7 및 cleaved caspase 9의 발현. (A) cleaved caspase 발현에 대한 대표 데이터. (B) 절단된 카스파제 3/β-액틴의 비율. (C) 절단된 카스파제 7/β-액틴의 비율. (D) 절단된 카스파제 9/β-액틴의 비율. 데이터는 평균 ± SD(n=6)로 표시됩니다. 관측된 값의 통계적 분석은 분산의 일원 분석을 사용하여 수행되었습니다. ** p < 0.01 대 대조군. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
RP는 클리닉에서 흔히 볼 수 있는 망막 질환입니다. RP의 발병, 중증도 및 진행은 유전자 및 유전적 양태와 관련이 있으며 환경의 영향을 받는다 8,11. RP에는 가족성 RP와 간헐적 RP가 포함되며, 이 중 가족성 RP가 환자의 약 60%를 차지합니다. 가족의 유전적 병력을 추적한 결과, 현재까지 RP와 관련된 유전자는 83개이며, 간헐적인 RP가 약 40%를 차지하는 것으로 이는 가족력이 없고 불규칙한 유전적 패턴을 가지고 있음을 의미한다2. RP 환자에서 시각 기능 상실을 유발하는 망막 광수용체 세포의 세포사멸(apoptosis)은 일반적으로 인정되는 사실이지만, RP에서 광수용체 사멸의 기전은 불분명하다12,13,14. 주로 유리체 절제술 중에 얻어지는 인간 망막 조직에 대한 접근이 제한되어 있기 때문에 모델 동물에서 망막 조직을 추출하는 것은 RP14,15의 기본 연구에서 여전히 일반적인 방법입니다.
망막은 눈구의 안쪽 층에 위치한 투명한 막으로, 유리체강은 내부에, 맥락막은 바깥쪽에 가깝습니다. 망막은 앞쪽의 톱니 모양의 가장자리에서 시작하여 뒤쪽의 시신경 디스크에서 끝납니다. 시력 형성16의 초기 부분이다. 모델 동물의 망막 샘플은 주로 망막 PCR 분석, 웨스턴 블롯 감지, 병리학 조직 구조 관찰, 면역 조직 화학 염색, 면역 형광 검사, 미세 혈관 밀도 평가, 세포 분리 및 배양 등에 사용됩니다 .17,18. 다른 테스트 지수에 대한 망막 샘플링의 요구 사항은 다릅니다. 모델 동물에서 단백질 인자 검출을 위한 망막 샘플링과 파라핀 함유 절편을 위한 망막 샘플링은 RP8에 대한 약물을 스크리닝하기 위한 일반적인 운영 기술입니다. 그러나 모델 동물의 안구는 매우 미세하고 복잡한 구조로 인해 눈의 간섭 조직을 제거하고 망막 표본을 얻는 과정이 복잡합니다. 샘플링 과정에서 망막 조직 손실, 오염, 단백질 분해 및 망막 박리가 있을 수 있습니다. 이러한 요인은 망막 단백질 추출의 질과 양뿐만 아니라 단면 염색의 영향 및 실험 지표의 검출 결과에 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 망막 샘플링 절차가 필요합니다.
모델 동물에서 망막 적출 기술을 개선하기 위해 복합체를 단순화하고 적출의 핵심 연결 고리를 파악하는 것이 중요합니다. 망막의 빠른 노출과 가능한 한 망막의 완전한 제거는 모델 쥐에서 단백질 인자 검출을 위한 망막 샘플링의 핵심 단계입니다. 이 연구에서는 샘플링 시간을 절약하기 위해 마취 직후 안구를 추출했습니다. 망막을 노출시키는 방법은 1.5mL 튜브에 아이컵을 뒤집어 넣는 것인데, 이는 비용 효율적이고 실용적이며 공막 벽에서 망막을 완전히 벗겨낼 수 있습니다. 이 작업 절차는 간단하고 빠르며 비용이 절감되며 실험적인 인력 운영 실습에 도움이 되므로 5분 안에 완료할 수 있습니다. 병리학적 검사 및 특정 세포 염색을 위한 망막 샘플링 과정에서 망막의 신선도와 구조적 무결성을 유지하는 것은 고품질 염색을 얻기 위한 핵심 단계입니다. 좌심방에서 포름알데히드를 관류한 후 망막을 채취하는 것은 연구자들이 자주 사용하는 방법 중 하나이지만, 시간이 많이 걸리고 포름알데히드는 냄새가 나고 작업자에게 불편함을 준다19. 이 연구에서는 안구 주위 조직을 마취 후 고리로 분리하여 무결성을 유지합니다. 시신경을 절개하여 유지한 후 안구의 뒤쪽 극에서 주변 조직을 분리하고 안구를 제거합니다. 안구의 다른 부분은 시신경과 함께 정확하게 위치했습니다. 마지막으로, 눈 내용물을 지지하여 절개를 하고, 각막을 고리로 잘라내고, 수정체와 유리체를 벗겨내고, 시신경을 연결하는 안구컵을 얻었습니다(망막은 안구컵 내부의 공막벽에 위치). 이 과정에서 수술은 망막의 무결성을 유지하기 위해 부드럽게 이루어져야 합니다. 작업 절차는 재료 수집 속도를 크게 향상시킬 뿐만 아니라 안구의 완전한 정상 구조와 모양을 유지할 수 있으며 안구를 꺼낸 후 안구의 다른 부분에 정확하게 위치할 수 있습니다. 숙련된 작업 후 8분 안에 작업을 완료할 수 있습니다. 본 연구그룹은 위와 같은 망막 샘플링 방법을 사용하여 비교적 이상적인 단백질 인자 검출 결과, HE 염색 결과, TUNEL 염색 결과를 얻을 수 있었습니다.
현재의 망막 샘플링 방법에는 몇 가지 장점이 있지만 여전히 개선이 필요합니다. 단백질 인자 검출을 위한 망막 샘플링 과정에서, 망막을 노출시킨 후, 굽힘 핀셋의 지지점이 제한되어 있어 구부린 핀셋으로 망막을 채취할 때 망막이 불완전하게 박리되거나 소실될 위험도 있습니다. 따라서 망막 박리 도구를 개선할 필요가 있습니다. 한편, 병리학적 검사 및 특정 세포 염색을 위한 망막 추출 과정에서 안구를 분리한 후 수정체 및 유리체 박리 과정에서 눈의 지지 상실로 인해 안구 벽이 무너져 망막 박리가 발생하기 쉽습니다. 따라서 작업은 빠르고 부드러우며 적절한 강도여야 하며 작업자는 자주 연습해야 합니다. 따라서 RP에 대한 전통 의학의 보호 효과 및 메커니즘에 대한 연구를 더 많이 촉진하기 위해 망막 샘플링 절차를 개선해야 합니다.
저자는 공개할 내용이 없습니다.
이 작업은 닝샤(NYG2022029) 고등교육부의 과학 연구 프로젝트(Scientific Research Project)의 지원을 받았습니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Amersham Imager | GE | 680 | |
| 과황산 암모늄 | nbsp; Boster Biological Technology Co., Ltd | A8090 | |
| 분석 저울 | Mettler Toledo | ME104E | |
| BCA 단백질 양자화 키트 | 켄 젠 바이오테크. (주) | KGP902 | |
| 절단된 카스파제-3 항체 | 세포 신호 기술 | #9664 | |
| 절단된 카스파제-7 항체 | 세포 신호 기술 | #8438 | |
| 절단된 카스파제-9 항체 | 세포 신호 기술 | #9507 | |
| DeadEnd 형광 측정 TUNEL 시스템 | Promega | G3250 | |
| 글리신 | Boster Biological Technology Co., Ltd | AR1200 | |
| 염소 안티 토끼 IgG H& L (HRP) | Bioss 항체 | bs-80295G-HRP | |
| 염소 세럼 | Biosharp | BL210A | |
| 고속 크러셔 | Thermo Fisher 과학 | AG22331 | |
| Immobilon-P SQ 이송 멤브레인 | Merck Millipore. Ltd | ISEQ00010 | |
| Isoflurane | RWD 생명 과학 | R510-22-10 | |
| 메탄올 | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd | 20230108 | |
| 마이크로플레이트 리더 | Thermo Fisher Scientific | 1510 | |
| 현미경 | Olympus | IX73 | |
| 현미경 슬라이드 | Citotest Labware Manufacturing Co., Ltd | 7105P-G | |
| Mini-PROTEAN Tetra | BIO-RAD | 1658001 | |
| N-Methyl-N-Nitrosourea | sigma-Aldrich | N4766– 100G | |
| 오븐 | 상하이 Yuejin 의료 기기 Co., Ltd | DHG-8145 | |
| 페이지 사전 용액 (30%) | Doublehelix Biology Science and Technology Co., Ltd | L3202A | |
| PageRuler Prestained Protein Ladder | Thermo Fisher Scientific | 26617 | |
| PBS 버퍼 | Biosharp | G4202 | |
| SDS-PAGE 단백질 로딩 버퍼 (5& 시간;) | Beyotime Biotechnology | P0015 | |
| 탈지 분유 | BioFroxx | 1172GR500 | |
| Sprague Dawley 쥐 | Ningxia Medical University | SCXK (Ning) 2020-0001 | |
| TEMED& | nbsp; Boster Biological Technology Co., Ltd | AR1165 | |
| 총 단백질 추출 키트 | 켄 젠 바이오테크. Co. Ltd | KGP2100 | |
| Trans-Blot Module | BIO-RAD | 1703935 | |
| Tris base | Boster Biological Technology Co., Ltd | AR1162 | |
| 핀셋 | Changde BKMAM Biotechnology Co., Ltd | 130302027 | |
| &베타;-액틴 | 세포 신호 기술 | #4970 |
