Здесь мы представляем метод записи световых электрических реакций эпителия пигмента сетчатки (RPE) у мышей с использованием метода, известного как DC-ERGs, впервые описанного Марморштейном, Пичи и его коллегами в начале 2000-х годов.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь мы представляем метод записи световых электрических реакций эпителия пигмента сетчатки (RPE) у мышей с использованием метода, известного как DC-ERGs, впервые описанного Марморштейном, Пичи и его коллегами в начале 2000-х годов.
Эпителий пигмента сетчатки (RPE) является специализированным монослой клеток, стратегически расположенных между сетчаткой и choriocapillaris, которые поддерживают общее здоровье и структурную целостность фоторецепторов. RPE поляризуется, экспонирует апсически и базально расположенные рецепторы или каналы, и выполняет векторную транспортировку воды, ионов, метаболитов и выделяет несколько цитокинов.
Неинвазивные измерения функции RPE in vivo могут быть сделаны с использованием непосредственно связанных ERG (DC-ERG). Методология, стоящая за DC-ERG, была впервые разработана Марморштейном, Пичи и его коллегами с помощью специально построенной системы записи стимуляции, а затем продемонстрирована с использованием коммерчески доступной системы. Техника DC-ERG использует стеклянные капилляры, наполненные буферным соленым раствором Хэнка (HBSS), для измерения более медленных электрических реакций RPE, вызванных изменениями концентрации в подретинном пространстве из-за активности фоторецептора. Длительный световой стимул и длина записи DC-ERG делают его уязвимым для дрейфа и шума, что приводит к низкой урожайности годных к использованию записей. Здесь мы представляем быстрый и надежный метод повышения стабильности записей при одновременном снижении шума с помощью вакуумного давления для уменьшения/устранения пузырьков, которые являются результатом выброса HBSS и держателя электрода. Кроме того, артефакты линии электропередачи затухают с помощью регуляторов напряжения/кондиционера. Мы включаем необходимые протоколы стимуляции света для коммерчески доступной системы ERG, а также скрипты для анализа компонентов DC-ERG: c-волна, быстрое колебание, световой пик и реакция. Благодаря улучшенной простоте записей и быстрому анализу рабочего процесса, этот упрощенный протокол особенно полезен для измерения возрастных изменений в функции RPE, прогрессирования заболевания, а также в оценке фармакологического вмешательства.
Эпителий пигмента сетчатки (RPE) является монослой специализированных клеток, которые высовывает задний сегмент глаза и оказывают критические функции для поддержания гомеостазасетчатки 1. RPE поддерживает фоторецепторы путем регенерации их фотон захвата визуального пигмента в процессе, называемомвизуальный цикл 2, участвуя в диурнальный фагоцитоз пролить внешнийсегмент советы 3, и в транспортировке питательных веществ и метаболических продуктов между фоторецепторами и choriocapillaris4,5. Аномалии в функции RPE лежат в основе многочисленных заболеваний сетчатки человека, таких как возрастнаямакулярная дегенерация 6, врожденныйамауроз Лебера 7,8 и лучшая вителлиформная макулярнаядистрофия 9. Поскольку донорские ткани глаз часто трудно получить исключительно для исследовательских целей, модели животных с генетическими модификациями могут предоставить альтернативный способ изученияразвития заболеваний сетчатки 10,11. Кроме того, появление и применение технологии CRISPR cas9 теперь позволяет геномные введения (стук в) или удаления (нокаут) в простой, одношаговый процесс, превосходя ограничения предыдущих технологий таргетинга генов12. Бум доступности новых моделей мыши13 требует более эффективного протокола записи для неинвазивной оценки функции RPE.
Измерение световых электрических реакций RPE может быть достигнуто с помощью метода электроретинограммы (DC-ERG). При использовании в сочетании с обычными записями ERG, которые измеряют фоторецептор (волна) и биполярные (b-волновые)ответы клеток 14, DC-ERG может определить, как ответные свойства RPE изменения с дегенерациейсетчатки 15,16,17 или же дисфункция RPE предшествует потере фоторецептора. Этот протокол описывает метод, адаптированный из работы Marmorstein, Peachey, и коллег, которые впервые разработали метод DC-ERG16,18,19,20 и улучшает воспроизводимость и простоту использования.
Запись DC-ERG затруднена из-за длительного времени приобретения (9 мин), в течение которого любое прерывание или введение шума может осложнить интерпретацию данных. Преимущество этого нового метода заключается в том, что базовые линии достигают стабильного состояния в течение более короткого периода времени, уменьшая вероятность того, что животное пробудится преждевременно от наркоза и менее подвержено образованию пузырьков в капиллярных электродах.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот протокол следует руководящим принципам по уходу за животными, изложенным в протоколе исследования животных, утвержденном Комитетом по уходу за животными и использованию Национального института глаз.
1. Импорт протоколов стимуляции света для DC-ERG
ПРИМЕЧАНИЕ: Следуйте указаниям ниже, чтобы импортировать протоколы стимуляции света для DC-ERG в программное обеспечение системы ERG(Таблица материалов). Протокол состоит из 0,5 мин предварительно стимул интервал, а затем шаг света (10 cd/m2) в течение 7 минут, и заканчивая 1,5 мин после стимула интервал. Интенсивность света 10 cd/m2 (1журнал 10 cd/m 2 ) былавыбранав виду того что она вызывает приблизительно половину максимального ответа для всех компонентов DC-ERG в мышах WT18,21. C-волна и быстрое колебание имеют особый интерес, поскольку истоки этих электрических реакций хорошо характеризуются и могут быть изолированы и изучены далее в пробирке RPE моделей (например, iPSC-RPE). Применение других интенсивностей света может извлечь дополнительную информацию, например, выключенный ответ претерпевает разворот полярности при более ярких световых стимулах и может показать различия в интенсивности, при которой происходит этот разворот. Пользователь может изменить настройки интенсивности света по своему усмотрению.
2. Подготовка капиллярных электродов
3. Заполнение капиллярных электродов
4. Тест электродов
5. Позиционирование мыши и электрода
6. Запись DC-ERG
7. Экспорт данных
8. Анализ данных
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Рисунок 2 — выборочный набор данных мышей miR-204 ko/ko cre/' (условный KO) и диких мышей типа (WT). MiR-204 ko/ko cre/ - это мыши с условным нокаутом микроРНК 204 в эпителии пигмента сетчатки. Эти мыши генерируются путем скрещивания floxed miR-204 мышей (производится NEIGEF)22 с VMD2-CREмышей 23. MiR-204 высоко выражен в RPE, где он регулирует экспрессию белков, критически важных для эпителиальной функции, которые поддерживают плотную целостно...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Критические шаги
Хорошая запись DC-ERG требует стабильных электродов, которые свободны от пузырьков, которые создают артефакты и нежелательный дрейф, поскольку они чрезвычайно чувствительны к outgassing и изменения температуры. Очень важно, чтобы стабильный базовый уровень достигается, когда электроды помещаются в раствор ванны HBSS, прежде чем двигаться вперед с записью мыши. Небольшие пузырьки, как правило, собирают у основания капиллярного электрода или вокруг силиконовой п...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторов нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана интрамуральными фондами НЭИ. Авторы искренне признают д-р Шелдон Миллер за его научные рекомендации, технические консультации, и опыт в области физиологии RPE и болезней. Авторы благодарят Меган Копера и персонал по уходу за животными за управление колониями мышей, а также доктора Таруна Бансала, Раймонда Чжоу и Yuan Wang за техническую поддержку.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ag/AgCl (рот) Электрод | WPI Inc | EP1 | Ротовой электрод сравнения для мыши |
| Керамическая плитка | Инструмент Саттера CTS | Используется для разрезания стеклянной капиллярной трубки до соответствующего размера | |
| Палочка для чистки с ватным наконечником | Puritan Medical Products | 867-WC Без клея | Используется в качестве прокладки для улучшения прилегания электрододержателя в сборе |
| Система электроретинограммы (ERG) | Diagnosys LLC | E3 System | Система визуальной электрофизиологии для диагностики офтальмологических состояний в исследованиях зрения и испытаниях лекарств |
| Bunsen Burner | Argos Technologies | BW20002460 | Или эквивалент формы стекла под пламенем |
| Стеклянная капиллярная трубка (1,5 мм) | Sutter Instruments | BF150-75 | Для наполнения HBSS и контакта с роговицей |
| Ганка s Буферный раствор соли (HBSS) | Thermo Fisher Scientific Inc | 14175-095 | Коммерчески доступен. Обслуживание в RT |
| Встроенный фильтр | Whatman | 6722-5001 | Для защиты вакуумного насоса от аэрозолей |
| Малошумящий кабель для держателей микроэлектродов WPI | Inc | 5372 | Рекомендуется для улучшения длины и размещения кабелей и электрододержателей в сборе |
| Магнитный шаровой шарнир | WPI Inc | 500871 | Для магнитного позиционирования электродов в сборе на сцене |
| MatLab | Mathworks | MatLab: Для редактирования программного обеспечения для анализа | |
| MatLab Curvefit Toolbox | Mathworks | Toolbox для MatLab (требуется только для редактирования программного обеспечения для анализа) | |
| Компилятор MatLab | Mathworks | Toolbox для MatLab (требуется только для редактирования и повторного выпуска программного обеспечения для анализа) | |
| MatLab Runtime версия 9.5 | Mathworks | R2018b (9.5) | Необходимые для запуска программного обеспечения для анализа: https://www.mathworks.com/products/compiler/matlab-runtime.html |
| Держатели микроэлектродов (45 градусов) | WPI Inc | MEH345-15 | Для удержания капилляров |
| Игла (25 ga) | Covidien | 8881250313 | Для наполнения капиллярных трубок HBSS |
| Игла (заземленная) Электрод | Rhythmlink | 13мм - один элктрод | Подкожный игольчатый электрод (заземление) для мыши (длина иглы 13 мм, диаметр 0,4 мм, подводящий провод 1,5 м) |
| Регулятор/стабилизатор питания | Furman | P-1800 | Или эквивалент для удаления смещения постоянного тока от шума, подаваемого через линию электропередачи |
| . Шприц (12 мл) | Монопроект | 1181200777 | Для заполнения капиллярных трубок с помощью HBSS |
| T-clip | Cole-Parmer | 06852-20 | Для сборки держателя электрода |
| Вакуумный эксикатор | Bel-Art | 420120000 | Прозрачное дно и крышка |
| <прочный>Фармакологическое лечение | |||
| Гель-смазка для глаз | Alcon 0078-0429-47 | Помогает смазывать поверхность роговицы и поддерживать электрический контакт с капиллярными электродами | |
| Фенилэфрина гидрохлорид 2.5% | Akorn | 17478-201-15 | Мидриатические глазные капли короткого действия (для расширения зрачка) |
| Пропаракаина гидрохлорид 0.5% | Akorn | 17478-263-12 | Местный анестетик для офтальмологической инстилляции |
| Тропикамид 0.5% | Akorn | 17478-101-12 | Мидриатические глазные капли короткого действия (для расширения зрачка) |
| Xylazine | AnaSed | sc-362949Rx | Анальгетик и миорелаксант |
| Зетамин (Кетамин гидрохлорид | Ветон | 501072 | Анестетик для внутримышечных инъекций |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение