Sea lamprett mister galleblære og galleganger under metamorfose, en prosess som ligner på menneskets biliær atresi. En ny fiksering og avklaring metode (CLARITY) ble endret for å visualisere hele galletreet ved hjelp av laserskanning konfokalmikroskopi. Denne metoden gir et kraftig verktøy for å studere galle degenerasjon.
Biliær atresi er en sjelden sykdom i barndommen, med anslagsvis 1 i 15 000 frekvens i sørøst USA, men mer vanlig i østasiatiske land, med en rapportert frekvens av en i 5000 i Taiwan. Selv om mye er kjent om forvaltningen av galle atresi, er dens patogenesen fortsatt unnvikende. Havet lamprett (Petromyzon marinus) gir en unik mulighet til å undersøke mekanismen og progresjon av galle degenerasjon. Sea lamprett utvikle seg gjennom tre forskjellige livsstadier: larve, parasittiske, og voksne. I overgangen fra larver til parasittiske juvenile, sjø lamprett gjennomgå metamorfose med dramatisk omorganisering og ombygging i ytre morfologi og indre organer. I leveren, er hele gallesystemet tapt, inkludert galleblæren og galle treet. En nyutviklet metode kalt "CLARITY" ble endret for å klargjøre hele leveren og krysset med tarmen i metamorfe havet niøye. Denprosessen med galle degenerasjon ble visualisert og skjelnet under havet lamprett metamorfose ved hjelp av laser scanning konfokalmikroskopi. Denne metoden gir et kraftig verktøy for å studere biliær atresi i en unik dyremodell.
Sea lamprett utvikle seg gjennom tre distinkte livsstadier 1,2. Larve havet lamprett (L) tilbringer mest tid i hulene som bunndyr filter feeders. Etter å ha gått gjennom syv metamorfe stadier av dramatiske endringer i ytre morfologi og omorganisering i indre organer 3, de resulterende yngel (JV) angir en parasittisk stadium der spiser de blod og vevsvæsker fra vertsfisk, øke kroppsmassen mer enn 100 ganger . Etter 1,0 til 1,5 år fôring på vertsfisk i havet eller store innsjøer, voksne opphøre fôring i løpet av den tidlige våren og vandrer ut i elvene for å gyte, og deretter dør 1,2.
Under metamorfosen, mister havet lamprett leveren galleblæren og hele galletreet, en evolusjonær mutant fenotype som etterligner den menneskelige spedbarn sykdom biliær atresi. Infant biliær atresi er en sjelden pediatrisk leversykdom med alvorlige medisinske komplikasjoner 4,5,6,7, 8,9,10, men patogenesen av og årsak til galle atresi er i stor grad ukjent fire. Pasienter med galle atresi dør innen to år etter fødselen med mindre kirurgisk inngrep (Kasai prosedyre) utføres fem. Deretter disse pasientene krever omfattende klinisk ledelse og ofte levertransplantasjon seks. Mange teorier om galle atresi etiopathogenesis har blitt foreslått, for eksempel viral infeksjon, medfødte misdannelser, autoimmun sykdom, og giftige fornærmelse. Men bidraget fra hver til utvikling av galle atresi er fortsatt mangelfulle 7,8,9,10.
I motsetning til spedbarn som lider patologisk biliær atresi, gjennomgå havet lamprett utviklingshemmede programmert biliær atresi uten omfattende necroinflammation, fibrose eller cirrhose 10. Dyrene kan lide transient kolestase i løpet av denne prosessen 10, men tilpasser seg dette utviklingstilstandvia de novo syntesen og sekresjon av gallesalter i tarmen etter utviklings biliær atresia, i tillegg til kjente mekanismer som for eksempel reduksjon av gallesalt-syntese i leveren 11. Denne utviklingsprosessen i sjø lamprett gir den eneste kjente mulighet til å undersøke utviklingen av galle atresi.
En nyutviklet metode kalt "CLARITY" gir høy oppløsning bildebehandling i komplekse pattedyr nervesystem ved å forvandle intakt vevet inn en optisk gjennomsiktig nanoporøse hydrogel 12. Bruke havet lamprett leveren og en modifisert CLARITY protokoll, kan dokumenteres intakt-vev avbildning av galle degenerasjon gjennom leveren metamorfose.
Denne protokollen er modifisert fra en ny metode kalt "klarhet" 12, som kryssbinder intakt vev med polyakrylamid for å danne en nanoporøse hydrogel og deretter strimler bort plasmamembranen av vevet for å oppnå optisk transparens og makromolekylær permeabilitet. "CLARITY" lar intakt-vev avbildning av langtrekkende projeksjon og lokale krets ledningsnett i nervesystemet. Denne nye fremgangsmåte kan anvendes til å visualisere hele gallesystemet i sjø lamprett leveren under metamorfos…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne erkjenner bidrag av Hammond Bay Biological Station, Great Lakes Science Center, US Geological Survey. Vi vil også takke Dr. Melinda Frame ved Center for Advanced Mikros ved Michigan State University for hennes teknisk støtte i laserskanning konfokalmikroskopi. Denne studien er støttet med tilskudd fra Great Lakes Fishery Commission til YWCD og WML.
40% acrylamide | Bio-Rad | 161-0140 | |
2% bis-acrylamide | Bio-Rad | 161-0142 | |
TEMED | Bio-Rad | 161-0800 | |
ammonium persulfate | Sigma | A3678-25G | |
boric acid | Sigma | B7901-1KG | |
saponin | Sigma | 47036 | |
sodium dodecyl sulfate | Sigma | L337-500G | |
sodium phosphate (monobasic) | Sigma | 04269-1KG | |
sodium phosphate (dibasic) | Sigma | S5136-1KG | |
Triton X-100 | Sigma | X100-500ML | |
glycerol | Sigma | G9012-500ML | |
16% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710-S | |
NaOH pellets | EMD | SX0590-3 | |
15 ml centrifuge tubes | Any brand | ||
dissecting tools | Any brand |