RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ru_RU
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
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
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
В данной статье представлен подробный протокол выделения первичных клеток Мюллера сетчатки от неонатальных крыс Спрага-Доули (SD). Процедура включает в себя энуклеацию глазных яблок, диссекцию ткани сетчатки, экстракцию и идентификацию клеток, а также ключевые соображения для последующей клеточной культуры.
Клетки Мюллера (RMC) сетчатки играют решающую роль в обеспечении структурной поддержки и регулировании различных функций сетчатки. Являясь основным компонентом микроокружения сетчатки, РМК выполняют несколько жизненно важных функций. Благодаря многочисленным ионным каналам, лигандам, рецепторам, трансмембранным транспортерам и ферментным системам эти клетки способствуют секреции нейротрансмиттеров и трофических факторов, регулируют метаболизм сетчатки и поддерживают водно-ионный гомеостаз. Примечательно, что RMC недавно были определены как значительный источник эндогенных регенеративных стволовых клеток сетчатки, предлагающий новые терапевтические мишени для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки. Таким образом, изучение РМК имеет важное значение для понимания патологических механизмов, лежащих в основе заболеваний сетчатки. В этом исследовании систематически устанавливается стандартизированный экспериментальный протокол, который включает в себя расщепление трипсина и очистку первичных RMC, морфологическое наблюдение с использованием инвертированной оптической микроскопии и окрашивания гематоксилином и эозином (HE), идентификацию специфических белков с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания и анализ чистоты клеток с помощью проточной цитометрии. Этот протокол служит ценным справочным материалом как для фундаментальных исследований, так и для клинического применения, связанного с RMC, поддерживая изучение их механизмов при заболеваниях сетчатки и способствуя разработке терапевтических стратегий.
Глиальные клетки Мюллера (РМК) сетчатки, преобладающие макроглии в сетчатке, составляют ядро нейроваскулярной единицы сетчатки 1,2. Охватывая почти всю толщину сетчатки, RMC охватывают почти все нейроны сетчатки и микроциркуляторное русло. Их отростки распространяются вверх до внутренней пограничной мембраны (ILM), образуя апикальные концевые лапы, и вниз до внешней пограничной мембраны (OLM), где они развивают специализированные микроворсинки3. Эта уникальная архитектура позволяет RMC функционировать в качестве основного структурного каркаса для организации сетчатки 4,5.
РМК обогащены ионными каналами, лигандами, рецепторами, трансмембранными транспортерами и ферментами6 и участвуют в метаболизме глюкозы сетчатки посредством гликолиза7. Ионные каналы калия (Kir2.1, Kir4.1) и белки водных каналов (AQP4, AQP9, AQP11) совместно регулируют ионный и водный гомеостаз через клеточную мембрану, поддерживая физиологический баланс сетчатки7. Кроме того, RMC поглощают и выводят нейротрансмиттеры, выделяемые нейронами, включая глутамат, γ-аминомасляную кислоту (ГАМК) и глицин 7,8.
Патологические состояния, такие как диабетическая ретинопатия7, глаукома9 и пигментный ретинит10, могут повреждать RMC, нарушать гемато-ретинальный барьер, вызывать воспаление, увеличивать проницаемость сосудов и ухудшать функцию сетчатки. РМК также признаны латентными внутренними источниками регенеративных клеток сетчатки 11,12. У рыб и некоторых амфибий RMC могут дедифференцироваться в клетки-предшественники сетчатки, которые заменяют нейроны, утраченные из-за повреждения. В сетчатке взрослых млекопитающих RMC экспрессируют маркерные белки, связанные со стволовыми клетками14,15, что дает им возможность дифференцироваться в нейроны сетчатки и замещать поврежденные клетки при дегенеративных заболеваниях, таких как возрастная макулярная дегенерация, глаукома и диабетическая ретинопатия16. Первичные РМК близко имитируют их состояние in vivo и имеют большое значение для изучения и лечения дегенеративных заболеваний сетчатки. Тем не менее, в литературе содержится мало установленных методов выделения и культивирования первичных RMC, особенно у неонатальных крыс Sprague-Dawley (SD).
В этом протоколе используются 3-5-дневные неонатальные крысы SD без гендерных предпочтений. В стерильных условиях глазные яблоки энуклеируются, а ткань сетчатки переваривается с помощью трипсина. Затем первичные RMC выделяют с помощью центрифугирования и очистки для последующего культивирования и пассажа. Морфологический анализ с использованием инвертированной оптической микроскопии в сочетании с окрашиванием гематоксилином и эозином (H&E) показал, что выделенные клетки проявляют характерные особенности RMC. Иммунофлуоресцентное окрашивание подтвердило экспрессию RMC-специфичных белковых маркеров, включая глутаминсинтетазу (GS), клеточный ретинальдегидсвязывающий белок (CRALBP), виментин, аквапорин-4 (AQP4) и внутренний выпрямитель калиевого канала 4.1 (Kir4.1). Проточный цитометрический анализ после мечения антителами GS и CRALBP показал чистоту клеток на уровне ≥90%, что соответствует установленным критериям для биологических экспериментов на основе RMC и обеспечивает пригодность для последующих функциональных исследований. В ходе эксперимента клетки на четвертом пассаже показали сниженную адгезию к колбе с культурой, морфологические изменения и признаки старения, что в конечном итоге привело к гибели клеток. Поэтому в последующих экспериментах использовались только клетки из первых трех ходов.
Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Заявлением ARVO об использовании животных в офтальмологических исследованиях и исследованиях зрения и были одобрены Комитетом по этике животных Университета традиционной китайской медицины Чэнду (номер этики: 2024069). В исследовании использовались пятьдесят специфических крыс Спрага-Доули без патогенов (SPF) (в возрасте 3-5 дней, пол не указан, масса тела 7-10 г). Животные были коммерчески получены и размещены в Центре экспериментальных животных Университета традиционной китайской медицины Чэнду (лицензия на использование объекта: SYXK [Sichuan] 2024-049) в стандартных лабораторных условиях. Подробная информация о реагентах и оборудовании, использованных в данном исследовании, представлена в Таблице материалов.
1. Выделение и культивирование первичных RMC
2. Передача RMC
ПРИМЕЧАНИЕ: Проходите через клетки, когда слияние превышает 90%. В этом протоколе первичные культуры обычно требуют пассирования через 5-6 дней после изоляции. Сроки первого прохода могут варьироваться в зависимости от плотности обшивки. Отрегулируйте плотность клеток до 4 x 103 клеток/мл и засейте клетки в колбы для культур T25. Когда слияние достигнет >90% через 3-4 дня, приступайте к пассированию.
3. Окрашивание гематоксилином и эозином (H&E)
4. Иммунофлюоресцентное окрашивание
5. Проточная цитометрия
После того, как первичные клетки засеяны в колбу для культур, последующие изменения среды и пассирование помогают устранить плохо адгезивные RMC и удалить клеточный мусор, образующийся во время пассирования, тем самым обогащая популяцию RMC в культуре. РМК были идентифицированы на основе их морфологии с помощью инвертированного оптического микроскопа (рис. 1) и окрашивания гематоксилином и эозином (H&E) (рис. 2). Иммунофлуоресцентное окрашивание проводили с использованием специфических антител против GS, Vimentin, CRALBP, AQP4 и Kir4.1 для наблюдения за экспрессией белка (рис. 3). Кроме того, проводили проточную цитометрию с использованием мечения антител GS и CRALBP для определения чистоты популяции RMC (рис. 4).
Как показано на рисунках 1 и 2, РМК второго прохода (P2), наблюдаемые под инвертированным оптическим микроскопом, демонстрируют звездообразную или веретенообразную морфологию с четкими границами и обильной цитоплазмой. Их ядра круглые или овальные, однородные по размеру и окружены радиально расширяющимися отростками. Также видны некоторые клетки-предшественники сетчатки; Эти клетки круглые или овальные, содержат крупные ядра и имеют относительно меньшую цитоплазму.
Для специфической идентификации RMC в этом исследовании в качестве иммунофлуоресцентных маркеров использовали GS, виментин, CRALBP, AQP4 и Kir4.1. GS является ключевым ферментом, который превращает глутамат в глутамин. Он экспрессируется исключительно в RMC и преимущественно локализуется в их цитоплазме 18,19. CRALBP, первоначально идентифицированный в сетчатке позвоночных, экспрессируется как в клетках пигментного эпителия сетчатки (RPE), так и вRMC20. Экспрессия GS и CRALBP также наблюдалась на протяжении всех клеточных процессов в сетчатке глазачеловека21. Примечательно, что специфический уровень экспрессии CRALBP в RMC млекопитающих регулирует эффективность зрительного цикла сетчатки и тесно связан с функцией колбочек22,23. Таким образом, как GS, так и CRALBP служат надежными иммуноспецифическими маркерами для RMC.
Виментин, промежуточный белок цитоскелета, является отличительной чертой глиальных клеток сетчатки млекопитающих. Он в изобилии экспрессируется в цитоплазме и отростках RMC и обычно используется в качестве маркера глиальных клеток сетчатки24. AQP4 представляет собой двунаправленный белок трансмембранного водного канала, который колокализуется с Kir4.1 на внутренней пограничной мембране (ILM). Эти два белка демонстрируют структурную и функциональную связь, способствуя скоординированному трансмембранному транспорту избыточной воды и ионов K+ в интерстициальное пространство сетчатки для поддержания гомеостаза 7,25. NeuN, нейрональный ядерный антиген и маркер дифференцировки нейронов, был использован в качестве отрицательного контроля в этом исследовании26.
На рисунке 3 иммунофлуоресцентное окрашивание RMC показало ярко-красную флуоресценцию для GS, AQP4, в то время как CRALBP, Kir4.1 и Vimentin показали ярко-зеленую флуоресценцию. RMC демонстрировали разнообразную морфологию, при этом клеточные тела выглядели круглыми, овальными или неправильными и имели четко определенные границы. Были видны дендритные процессы, указывающие на тесные межклеточные связи. Экспрессия NeuN в RMC не выявлена, что подтверждает отсутствие загрязнения нейронов.
На рисунке 4 проточный цитометрический анализ после мечения антител GS и CRALBP показал, что чистота культивируемых RMC превышает 90%. Такой высокий уровень чистоты отвечает требованиям, предъявляемым к последующим функциональным исследованиям.

Рисунок 1: Морфология RMC на стадии P2, наблюдаемая под инвертированным микроскопом при различных увеличениях. Ячейки получаются звездообразными или веретенообразными, плотно расположенными, с гладкими краями. Ядра имеют круглую или овальную форму, а в цитоплазме видны зернистые вещества. Изображения получаются с 40-кратным, 100-кратным и 200-кратным увеличением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Клеточная морфология RMC после окрашивания гематоксилином и эозином (H&E). Ячейки имеют веретенообразную или звездообразную форму; некоторые остаются относительно круглыми, что указывает на неполную дифференциацию. Цитоплазма обильная и светло-розовая, с четкими клеточными мембранами. Ядра большие, овальные, расположены по центру, кажутся темнее цитоплазмы в розовом или светло-красном цвете. Клетки имеют гладкие края и соединены между собой тонкими нитчатыми структурами. Изображения получаются с 100-кратным, 200-кратным и 400-кратным увеличением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Иммунофлуоресцентное окрашивание RMC. GS и AQP4 демонстрируют ярко-красную флуоресценцию, в то время как CRALBP, Kir4.1 и Vimentin демонстрируют зеленую флуоресценцию. РМК имеют круглые или овальные клеточные тела с одним или двумя ядрами и обильной цитоплазмой. Клеточные мембраны имеют четко выраженные границы, видны дендритные выступы. Количественная оценка проводилась в пяти случайно выбранных полях зрения, показывающих 90% положительных клеток (n = 3 независимых эксперимента). Увеличение: 40x. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4: Проточный цитометрический анализ RMC. Показаны уровни экспрессии GS (слева) и CRALBP (справа). Синим цветом обозначена популяция отрицательного контроля, а красным — клетки, окрашенные для белка-мишени. Горизонтальная ось показывает интенсивность флуоресценции (FL2-Area для PE-Area, FL1-Area для FITC-Area), а вертикальная ось указывает на количество клеток. Значения, обозначенные синими и красными вершинами, представляют собой пропорции отрицательных и положительных ячеек соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
У всех авторов нет конфликта интересов, связанного с содержанием данной статьи.
В данной статье представлен подробный протокол выделения первичных клеток Мюллера сетчатки от неонатальных крыс Спрага-Доули (SD). Процедура включает в себя энуклеацию глазных яблок, диссекцию ткани сетчатки, экстракцию и идентификацию клеток, а также ключевые соображения для последующей клеточной культуры.
Эта работа была поддержана Фондом природы провинции Сычуань (2023NSFSC0690).
| 0,1% Triton X-100 | Solarbio | T8200 | |
| 0,25% Трипсин-ЭДТА | Гиклон | SH30042.01B | |
| 1% соляная кислота спирт | BIOSYSTEMS | 3803651E | |
| 4% параформальдегид | Solarbio | P1110 | |
| 45μ m нейлоновая сетка (300 меш) | Solarbio | YA0926 | |
| 6-луночная пластина | Servicebio | IMC202302001 | |
| 6 см Стеклянная чашка Петри | Normax | 5058541 | |
| 75% спирта | KESHI | GEA004 | |
| Аквапорин-4 (AQP4) | Proteintech Group, Inc | 16473-1-AP | |
| BSA | Servicebio | GC305010 | |
| Инкубатор для клеточных культур | Thermo | FORMA311 | |
| клеточный ретинальдегидсвязывающий белок (CRALBP) | HUABOI | HA721330 | |
| Центрифуга | Hunan Xiangyi | TDZ5-WS | |
| Чистая скамья | ZHICHENG | ZHJH-C12 | |
| Роговичные ножницы | Jinzhong | BXGJ | |
| DAPI | Solarbio | G1012 | |
| Раствор D-Hank | Solarbio | H1045 | |
| DMEM среда с высоким содержанием глюкозы | Gibco | C11995500BT | |
| фетальная сыворотка крупного рогатого скота (FBS) | Sbjbio life Sciences | BC-SE-FBS01 | |
| FIX& PERM Medium A | MultiSciences | GAS006/2 | |
| FIX& PERM Medium B | MultiSciences | GAS006/2 | |
| буфер для окрашивания проточной цитометрией | MultiSciences | S1001 | |
| Fluoromount-G Флуоресцентная монтажная среда | SourthernBiotech | 0100-01 | |
| Глутаминсинтетаза Поликлональное антитело | Proteintech Group, Inc | PTG-11037-2-AP-50UL | |
| Goat 324 Anti-Rabbit IgG H& L PE | Bioss | bs-0295G-PE | |
| Козий анти-323 кролик IgG H& L FITC | Bioss | bs-0295G-FITC | |
| набор для окрашивания гематоксилин-эозина (HE) | Solarbio | G1120 | |
| машина для дезинфекции высокого давления | zealway (xiamen) инструмент Inc | GI80DS | |
| Инвертированный флуоресцентный микроскоп | Nikon | SMZ1500 | |
| Инвертированный фазово-контрастный микроскоп | Leica | DMIL | |
| внутренний выпрямитель калиевого канала 4.1 (Kir4.1) | Proteintech Group, Inc | 12503-1-AP | |
| Нейтральная смола | Solarbio | G8590-100 | |
| Раствор пенициллина-стрептомицина (100&раз;) | Гиклон | SV30010 | |
| фосфатный буферный физиологический раствор (PBS) (pH7,2-7,4) | Solarbio | P1020-500 мл | |
| Вторичное антитело (меченое FITC козье анти-кролико) | Servicebio | GB22303 | |
| крыс Sprague-Dawley | Chengdu Dashuo Experimental Animal Co., Ltd. | Лицензия на производство No: SCXK [Сычуань] 2020-0030 | |
| T25 Колба для культуры | Cornning | 430639 | |
| Трубки для торнадо: 15 мл | WHB | WHB-15-1 | |
| Трубки для торнадо: 50 мл | WHB | WHB-50-1 | |
| стерилизатор для ультрафиолетовой дезинфекции | GEMEISI | xd06 | |
| Vimentin | Abcam | ab92547 |