Deze methode visualiseert de natuurlijke structuur van collageenvezels in het glasvocht met behulp van confocale reflectiemicroscopie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Deze methode visualiseert de natuurlijke structuur van collageenvezels in het glasvocht met behulp van confocale reflectiemicroscopie.
Het glasvocht is een heldere gel die de ruimte tussen de lens en het netvlies vult. De structuur wordt ondersteund door een netwerk van collageenvezels, die waarschijnlijk de visco-elastische eigenschappen beïnvloeden en bijdragen aan netvliesaandoeningen. De organisatie van dit collageennetwerk blijft echter slecht gekarakteriseerd, omdat het in beeld brengen van het glasvocht in zijn oorspronkelijke staat een uitdaging is. Veel beeldvormingstechnieken die op het glasvocht worden toegepast, veroorzaken uitdroging en vervorming, en op kleurstof gebaseerde methoden kunnen artefacten of niet-specifieke etikettering introduceren, waardoor het moeilijk wordt om het collageennetwerk te bestuderen. In dit protocol schetsen we: 1) een methode voor het ontleden van varkensogen voor beeldvorming; 2) een strategie voor het monteren van de ogen op een omgekeerde microscoop; 3) richtlijnen voor het in beeld brengen van het glasvochtcollageennetwerk in zijn oorspronkelijke staat met behulp van confocale reflectiemicroscopie; en 4) instructies voor kwantitatieve beeldanalyse van netwerkfuncties. We belichten veelvoorkomende valkuilen en benadrukken belangrijke technische punten. We rapporteren de toepassing van confocale reflectiemicroscopie op het glasvocht. Vergeleken met eerdere beeldvormingsstrategieën voor glasvocht, behoudt deze benadering de oorspronkelijke structuur, oriëntatie en distributie van glasvochtachtige collageenvezels zonder exogene kleurstoffen of uitdrogingsartefacten. Confocale reflectiemicroscopie kan de structurele basis van glasvochtgelstijfheid bij gezondheid en ziekte onderzoeken.
Het glasvocht is de extracellulaire matrix tussen de lens en het netvlies in het oog. Tractie van het glasvocht op het netvlies speelt een belangrijke rol bij verlies van gezichtsvermogen bij ziekten zoals netvliesloslating, maculagat en vitreomaculaire tractie 1,2,3,4. Het vermogen van het glasvocht om tractionele krachten op het netvlies over te brengen, wordt bepaald door de gelstijfheid, die op zijn beurt afhangt van de eigenschappen van de belangrijkste componenten, collageen en hyaluronzuur5. De gelstijfheid van het glasvocht wordt waarschijnlijk beïnvloed door kenmerken van het netwerk van collageenvezels, aangezien de stijfheid van kunstmatige collageengels wordt bepaald door netwerkkenmerken zoals dichtheid, uitlijning en vezelbreedte6.
Het glasvochtachtige collageenvezelnetwerk is moeilijk in beeld te brengen vanwege het hoge watergehalte en de lage collageenconcentratie7, wat leidt tot artefactische vervorming tijdens de verwerking voor microscopie of transmissie-elektronenmicroscopie. Traditionele histologie en transmissie-elektronenmicroscopie vereisen verwerking om het glasvocht te verharden voor dunne doorsneden. De uitdroging die nodig is voor histologische inbedding zorgt ervoor dat glasvochtvezels samenklonteren tot een honingraatconfiguratie8, en de vorming van ijskristallen tijdens het invriezen vergroot de poriegrootte in de extracellulaire matrix9. Plastic inbedding8 en snel invriezen10 zijn op het glasvocht aangebracht om artefacten te minimaliseren, hoewel er waarschijnlijk nog wat artefact over is. Fasecontrastmicroscopie is een methode die geen doorsnede vereist en die is toegepast op het glasvocht, maar het vereist het verwijderen van een klein stukje glasvocht uit het oog, waardoor de oorspronkelijke positie en oriëntatie van het netwerk verloren gaat11. Meer recentelijk is kwantitatieve gepolariseerde lichtmicroscopie gebruikt om de gemiddelde oriëntatie van vezels over een sterk doorsnedend varkensoog in kaart te brengen, maar individuele vezels konden niet worden opgelost12. Bovendien kunnen op kleurstoffen gebaseerde etiketteringsbenaderingen (bijv. trypanblauw, picrosiriusrood, 5-(4,6-dichloortriazinyl) aminofluoresceïne) artefacten of niet-specifieke etikettering introduceren en werden daarom vermeden om het natuurlijke collageennetwerk te behouden.
We hebben de monstervoorbereidingsmethode toegepast die door Filas et al. wordt gebruikt voor onderzoek met gepolariseerde lichtmicroscopie, d.w.z. grove dissectie in een agaroseblok12, en hebben het monster in beeld gebracht met behulp van confocale reflectiemicroscopie, die nog niet eerder op het glasvocht is toegepast. Met behulp van deze methode hebben we beelden verkregen van het glasvochtachtige collageenvezelnetwerk in een gehydrateerde, bijna-fysiologische toestand. Dit biedt verschillende voordelen ten opzichte van eerdere methoden, waaronder minder artefacten in vergelijking met bevriezingsfracturen of op uitdroging gebaseerde benaderingen10,13. Dit protocol vereist een omgekeerde confocale microscoop met een onderdompelingsobjectief van ten minste 30x vergroting, een numerieke apertuur groter dan 0,9 en een werkafstand van meer dan 200 μm. We bevatten belangrijke richtlijnen voor de voorbereiding van monsters en beeldacquisitie om een duidelijke resolutie van vezels te vergemakkelijken. Door een bijna-natuurlijke toestand van de glasvochtcollageenmatrix te behouden, stelt deze benadering onderzoekers in staat om vezeloriëntatie, dichtheid en ruimtelijke verdelingsparameters kwantitatief te analyseren die waarschijnlijk cruciaal zijn voor het begrijpen van glasvochtstijfheid en de pathologische veranderingen ervan. Deze techniek is met name geschikt voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het glasvochtcollageennetwerk, de structuur ervan en de pathogenese van vitreoretinale aandoeningen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Weefselpreparatie en dissectie
OPMERKING: Dit onderzoek is uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de instelling. In onze instelling was geen goedkeuring nodig van de Institutional Animal Care and Use Committee om experimenten uit te voeren met ex vivo varkensogen.
2. Montagemonster voor beeldvorming
3. Beeldacquisitie
4. Beeldanalyse van de vezelbreedte met behulp van CT-FIRE 14
5. Beeldanalyse van vezeldichtheid, kromming, uitlijning, lacunariteit, hyphalgroei-eenheid en fractale dimensie met behulp van TWOMBLI16
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Eén oog van elk van de drie jongvolwassen varkens (een vrouwtje van 4 maanden, een mannetje van 5 maanden en een vrouwtje van 6 maanden) werd in beeld gebracht nadat het oog in een axiaal vlak door de inferieure limbus was doorgesneden. Zes beeldvormingslocaties werden verkregen in het X-Y doorsnedevlak, op een afstand van 4 mm van elkaar. Op elke beeldvormingslocatie werd een aaneengesloten raster van 4 x 4 van 70 μm x 70 μm beelden verkregen (Figuur 8). Vo...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Eerdere glasvochtbeeldvormingsmethoden vertoonden artefactische vezelaggregatie13, verlies van vezelorganisatie, oriëntatie en locatie17, of vertrouwden op een veel hogere resolutie met een kleiner gezichtsveld, waardoor de inzichten in de vezeldistributie werden beperkt10. Confocale reflectiemicroscopie van ex vivo, grof doorsneden vers weefsel levert beelden op micronschaal van glasachtige collageenvezels met behou...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle auteurs rapporteren geen relevante belangenconflicten.
Nationale Instituten voor Gezondheid Core Grant EY014800; Onbeperkte subsidie van Research to Prevent Blindness, New York, NY, aan de afdeling Oogheelkunde en Visuele Wetenschappen, Universiteit van Utah; NIH NEI K08 EY034549; Stichting Primair Kinderziekenhuis; E. Matilda Ziegler Stichting; We danken Drs. Guillaume L. Hoareau en M. Austin Johnson voor varkensogen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Agarose I | VWR | 0710-500G | |
| All-purpose silicone 1 caulk, clear | GE | 2795576 | |
| Cellulose sponge (Weck-Cel Eye Spear) | Beaver -Visitec | 000865 | |
| Custom 3 prong pedestal | NA | NA | |
| Custom adapter for mounting large coverslip glass | NA | NA | |
| Large coverslip glass, 1.42” x 2.36” no.1 | Ted Pella | 260460-100 | |
| Lego (classic baseplate, 1 x 8 tiles, 1 x 8 bricks, 1 x 6 plate) | Lego | 11023, 3008, 3666, 4162 | |
| Microtome blades (high profile) | Lieca Biosystems | 14035838926 | |
| Olympus UPlanSApo 30x silicone objective | Olympus | UPLSAPO30XS | |
| Silicone large ice cube tray (Samuelworld) | Amazon | 713243280060 | |
| Tissue wipes (Kimwipes) | Kimberly Clark | 34120 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.