Metoda ta wizualizuje rodzimą strukturę włókien kolagenowych w ciele szklistym za pomocą mikroskopii konfokalnej refleksji.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Metoda ta wizualizuje rodzimą strukturę włókien kolagenowych w ciele szklistym za pomocą mikroskopii konfokalnej refleksji.
Szkło szkliste to przezroczysty żel, który wypełnia przestrzeń między soczewką a siatkówką. Jego strukturę wspiera sieć włókien kolagenowych, co prawdopodobnie wpływa na właściwości lepkoelastyczne i przyczynia się do chorób siatkówki. Jednak organizacja tej sieci kolagenowej pozostaje słabo scharakteryzowana, ponieważ obrazowanie ciała szklistego w stanie natywnym jest trudne. Wiele technik obrazowania stosowanych na ciałie szklistym powoduje odwodnienie i zniekształcenia, a metody oparte na barwnikach mogą wprowadzać artefakty lub niespecyficzne oznakowanie, co utrudnia badanie sieci kolagenowej. W tym protokole przedstawiamy: 1) metodę rozcinania oczu wieprzi do obrazowania; 2) strategię montażu oczu na odwróconym mikroskopie; 3) wytyczne dotyczące obrazowania sieci kolagenowej szklistej w jej pierwotnym stanie za pomocą mikroskopii konfokalnej; oraz 4) instrukcje dotyczące ilościowej analizy obrazów cech sieci. Podkreślamy typowe pułapki i podkreślamy kluczowe kwestie techniczne. Raportujemy zastosowanie mikroskopii refleksyjnej konfokalnej na ciało szkliste. W porównaniu z wcześniejszymi strategiami obrazowania szklistego, to podejście zachowuje naturalną strukturę, orientację i rozmieszczenie włókien kolagenowych szklistych bez egzogennych barwników czy artefaktów odwodnienia. Mikroskopia refleksyjna konfokalna może badać strukturalne podstawy sztywności żelu szklistego w zdrowiu i chorobie.
Ciało szkliste to zewnątrzkomórkowa macierz pomiędzy soczewką a siatkówką oka. Trakcja z ciała szklistego na siatkówkę odgrywa kluczową rolę w utracie wzroku w chorobach takich jak odwarstwienie siatkówki, otwór plamki żółtej oraz trakcja szklistaczka 1,2,3,4. Zdolność ciała szklistego do przenoszenia sił trakcyjnych na siatkówkę zależy od sztywności żelu, która z kolei zależy od właściwości głównych składników, kolagenui kwasu hialuronowego. Sztywność żelu ciała szklistego prawdopodobnie zależy od cech sieci włókien kolagenowych, ponieważ sztywność sztucznych żeli kolagenowych zależy od cech sieci, takich jak gęstość, wyrównanie i szerokość włókien6.
Sieć włókien kolagenowych szklistych jest trudna do obrazowania z powodu wysokiej zawartości wody i niskiego stężenia kolagenu7, co prowadzi do sztucznych zniekształceń podczas przetwarzania do mikroskopii lub transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Tradycyjna histologia i transmisyjna mikroskopia elektronowa wymagają obróbki w celu utwardzenia szklistości do cienkiego przekroju. Odwodnienie wymagane do osadzenia histologicznego powoduje, że włókna szkliste skupiają się w konfiguracji plastra miodu8, a powstawanie kryształów lodu podczas zamarzania zwiększa rozmiar porów w macierzy zewnątrzkomórkowej9. Na szkliście nałożono plastikowe osadzenie8 oraz szybkie zamrażanie10 , aby zminimalizować artefakty, choć prawdopodobnie pozostało coś pozostałego. Mikroskopia z kontrastem fazowym to metoda, która nie wymaga przekroju i została zastosowana na ciele szklistym, ale wymaga usunięcia niewielkiego kawałka szklistości z oka, tracąc tym samym pierwotną pozycję i orientację sieci11. Ostatnio mikroskopia ilościowego światła spolaryzowanego została wykorzystana do mapowania średniej orientacji włókien na grubo przeciętym oku wieprzowym, ale pojedynczych włókien nie udało się rozróżnić12. Dodatkowo, metody znakowania oparte na barwnikach (np. trypan blue, picrosirius red, 5-(4,6-dichlorotriazinyl) aminofluoresceina) mogą wprowadzać artefakty lub niespecyficzne oznakowanie, dlatego unikano ich w celu zachowania natywnej sieci kolagenowej.
Zastosowaliśmy metodę przygotowania próbki stosowaną przez Filasa i in. do badań w mikroskopii światła spolaryzowanego, czyli rozwarstwienie brutkowego w blokuagarozowym 12, i obrazowaliśmy preparat za pomocą mikroskopii konfokalnej refleksyjnej, która wcześniej nie była stosowana na szklistości. Dzięki tej metodzie uzyskaliśmy obrazy sieci włókien kolagenowych szklistych w stanie nawodnionym, niemal fizjologicznym. Daje to kilka zalet w porównaniu z wcześniejszymi metodami, w tym mniejszą liczbę artefaktów w porównaniu z podejściami opartymi na zamarzaniu i łamaniu lub odwodnieniu10,13. Protokół ten wymaga odwróconego mikroskopu konfokalnego z obiektywem immersyjnym o co najmniej 30-krotnym powiększeniu, aperturą numeryczną większą niż 0,9 oraz zasięgiem roboczym większą niż 200 μm. Zawieramy kluczowe wskazówki dotyczące przygotowania próbki i pozyskiwania obrazów, aby ułatwić wyraźną rozdzielczość włókien. Utrzymując niemal naturalny stan matrycy kolagenowej szklistości, podejście to umożliwia naukowcom ilościową analizę orientacji włókien, gęstości oraz parametrów rozmieszczenia przestrzennego, które prawdopodobnie są kluczowe dla zrozumienia sztywności ciała szklistego i jej zmian patologicznych. Technika ta jest szczególnie odpowiednia dla badaczy zainteresowanych siecią kolagenu szklistego, jej strukturą oraz patogenezą chorób szklistych i orówek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie i sekcja tkanek
UWAGA: Badania te zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi. W naszej instytucji nie wymagała się zgody Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami i Użycia Instytucjonalnego na przeprowadzanie eksperymentów na oczach świń ex vivo .
2. Montaż próbki do obrazowania
3. Akwizycja obrazu
4. Analiza obrazów szerokości światłowodu z użyciem CT-FIRE 14
5. Analiza obrazów gęstości włókna, krzywizny, wyrównania, lakunarności, jednostki wzrostu strzępek oraz wymiaru fraktalnego z wykorzystaniem TWOMBLI16
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po jednym oku każdego z trzech młodych dorosłych świń (4-miesięcznej samicy, 5-miesięcznego samca i 6-miesięcznej samicy) sfotografowano po przecięciu oka w płaszczyźnie osiowej przez dolną limbusę. Uzyskano sześć lokalizacji obrazowania w płaszczyźnie przekroju X-Y, oddalonych od siebie o 4 mm. W każdym miejscu obrazowania uzyskano ciągłą siatkę 4 x 4 obrazów o wymiarach 70 μm x 70 μm (rysunek 8). Dla każdego świnia każdy obraz był analizowany osobno pod kątem kilku parametrów (Tabe...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wcześniejsze metody obrazowania szklistości wykazały sztuczne agregowanie włókien13, utratę organizacji włókien, orientację i lokalizację17, lub polegały na znacznie wyższej rozdzielczości przy mniejszym polu widzenia, co ograniczało wgląd w rozmieszczenie światłowodu10. Mikroskopia refleksyjna konfokalna ex vivo, grubo przekrojona świeża tkanka zapewnia obrazy włókien kolagenu szklistego w skali mikronowej, zachowując naturalną organizację, orientac...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszyscy autorzy nie zgłaszają istotnych konfliktów interesów.
Grant podstawowy Narodowych Instytutów Zdrowia EY014800; Nieograniczony grant z Research to Prevent Blindness, Nowy Jork, NY, dla Katedry Okulistyki i Nauk Wzrokowych Uniwersytetu Utah; NIH NEI K08 EY034549; Fundacja Szpitala Dziecięcego Podstawowego; Fundacja E. Matildy Ziegler; Dziękujemy dr Guillaume L. Hoareau i M. Austinowi Johnsonowi za oczy świńskie.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Agarose I | VWR | 0710-500G | |
| Silikon uniwersalny – 1 uszczelnienie, przezroczyste | GE | 2795576 | |
| Gąbka celulozowa (Włócznia Weck-Cel Eye) | Beaver -Visitec | 000865 | |
| Niestandardowy podstawek z trzema bolcami | NIE | NIE | |
| Niestandardowy adapter do montażu dużych szyb pokrywających | NIE | NIE | |
| Duże szkło pokrywkowe, 1,42" x 2,36" nr 1 | Ted Pella | 260460-100 | |
| Lego (klasyczna podstawa, 1 x 8 kafelków, 1 x 8 klocków, 1 x 6 płyt) | Lego | 11023, 3008, 3666, 4162 | |
| Łopatki mikrotomowe (wysoki profil) | Lieca Biosystems | 14035838926 | |
| Silikonowy obiektyw Olympus UPlanSApo 30x | Olympus | UPLSAPO30XS | |
| Duża silikonowa tacka na kostki lodu (Samuelworld) | Amazonka | 713243280060 | |
| chusteczki do chusteczek (Kimwipes) i nie wiadomo; | Kimberly Clark | 34120 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.