Burada, labirentektomi sırasında fizyolojik koşullar altında insan vestibüler uç organlarının toplanması ve bunların immün boyama kullanılarak analizi için bir teknik tanımlanmıştır.
Yöntem makalesi
Burada, labirentektomi sırasında fizyolojik koşullar altında insan vestibüler uç organlarının toplanması ve bunların immün boyama kullanılarak analizi için bir teknik tanımlanmıştır.
Yaşayan insan iç kulağını incelemek zordur çünkü biyolojik dokuya erişimi sınırlayan yoğun otik kapsül kemiği ile kaplıdır. Geleneksel temporal kemik histopatolojisi yöntemleri, 9-10 ay süren ve RNA bozunması nedeniyle mümkün olan doku analizi türlerini azaltan uzun, pahalı dekalsifikasyon protokollerine dayanır. Ménière hastalığı gibi otolojik hastalıkları hücresel ve moleküler düzeyde daha iyi anlamak için taze insan iç kulak dokusuna erişmek için yöntemler geliştirmeye kritik bir ihtiyaç vardır. Bu makale, fizyolojik koşullar altında canlı bir donörden insan vestibüler uç organlarının toplanması için bir tekniği açıklamaktadır. Ménière hastalığı olan ve intratimpanik gentamisin enjeksiyonuna dirençli 'damla atakları' olan bir kişiye labirentektomi uygulandı. İlk olarak geleneksel bir mastoidektomi uygulandı ve yatay ve superior yarım daire kanalları (SCC) tanımlandı. Mastoid kavite, hücresel bütünlüğü korumak için labirentin daha fizyolojik koşullar altında açılabilmesi için dengeli bir tuz çözeltisi ile dolduruldu. Batık mastoid boşluğu görselleştirmek için lens temizleme kılıf irrigasyon sistemi ile uyumlu sıfır derecelik bir endoskop kullanıldı ve yatay ve üst SCC'leri iskeletleştirmek ve açmak için 2 mm'lik bir elmas çapak kullanıldı, ardından vestibül geldi. Üst ve lateral SCC'ler için ampullalar ve kanal kanallarının bir kısmı hasat edildi. Utrikül de benzer şekilde hasat edildi. Hasat edilen doku hemen buz gibi soğuk bir tampona yerleştirildi ve daha sonra fosfat tamponlu salin (PBS) içinde% 4 paraformaldehit içinde bir saat boyunca sabitlendi. Doku 1x PBS'de birkaç kez durulandı ve 4 ° C'de 48 saat boyunca saklandı. Doku örneklerine tenascin-C (Kaliks), onkomodulin (streolar kıl hücreleri), kalretinin (Kaliks ve Tip II kıl hücreleri), sinaptik vezikül proteini 2 (efferent lifler ve boutonlar), β-tubulin 1 (Kaliks ve afferent boutonlar) karşı primer antikorların bir kombinasyonu ile immün boyama uygulandı ve ardından florofor konjuge ikincil antikorlarla inkübasyon yapıldı. Doku örnekleri daha sonra durulandı ve konfokal mikroskopi incelemesi için monte edildi. Görüntüler, ampuller ve makula saç hücrelerinin ve nöral yapıların varlığını ortaya çıkardı. Bu protokol, canlı donörlerden sağlam, yüksek kaliteli insan iç kulak dokusunun toplanmasının mümkün olduğunu ve otolojik hastalıkların incelenmesi için önemli bir araç sağlayabileceğini göstermektedir.
Yaşayan insan iç kulağı, temporal kemiğin yoğun otik kapsül kemiği içindeki konumu nedeniyle incelenmesi zordur. Sonuç olarak, insan iç dokusuna erişim sınırlı olmuştur ve araştırmacılar esas olarak ölüm sonrası doku hasadına güvenmişlerdir. Post-mortem temporal kemik histopatolojisi (TBH), 100 yılı aşkın bir süredir insan otolojik hastalığını anlamak için kritik bir araç olmuştur 1,2,3. TBH için doku, temporal kemiğin ölüm sonrası hasadı, uzun bir (9-10 ay) dekalsifikasyon ve doku hazırlama süreci ve ardından hematoksilen ve eozin boyaması ile hazırlanır. TBH, sağlıklı ve hastalıklı insan iç kulağı hakkında yeni bilgileri ortaya çıkarmak için önemli bir araç olmaya devam edecek olsa da, uzun ölüm sonrası süreler ve uzun ve sert doku işleme yöntemleri, insan iç kulak dokusunu incelemek için ek yöntemler gerektirerek belirli amaçlar için faydasını sınırlar. Yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans görüntüleme, iç kulak organlarını görselleştirebilir ancak yapıları hücresel veya moleküler düzeyde görüntülemek için yeterli çözünürlüğe sahip değildir 4,5. Bu zorluklar nedeniyle, birçok insan iç kulak hastalığı tam olarak anlaşılamamıştır.
Alternatif bir yaklaşım, ameliyat sırasında iç kulak dokusunun alınmasıdır. Labirentektomi veya translabirent vestibüler schwannoma rezeksiyonu sırasında, iç kulak dokuları kasıtlı olarak feda edilir. Translabirentin vestibüler schwannoma rezeksiyonu sırasında hastalardan toplanan utriküller, vestibüler saç hücresi morfolojisini 6,7,8 karakterize etmek ve saç hücresi rejenerasyonunuincelemek için kullanılmıştır 9,10. Daha yakın zamanlarda, minimal doku travması ile genişletilmiş oval bir pencereden utrikül ve potansiyel olarak diğer vestibüler uç organları çıkarmak için kullanılabilecek bir transkanal yaklaşım kullanılarak organ bağışçılarından iç kulak organlarının toplanması için teknikler geliştirilmiştir11,12. Bu tekniği kullanarak, insan utrikülü13 için tek hücreli transkriptomik profilleri karakterize etmek mümkün olmuştur. Bununla birlikte, bu teknikler hasat sırasında iç kulak organlarını fizyolojik olmayan koşullara maruz bırakır. Spesifik olarak, iç kulak organları, perilenfatik sıvının yokluğuna ve perilenfatik sıvıdan önemli ölçüde farklı bir iyon bileşimine sahip olan normal tuzlu matkap irrigasyonuna daldırmaya maruz kalabilir. Ayrıca, susuz kalmış membranöz labirentin, ameliyat mikroskobunun maksimum büyütülmesiyle bile görselleştirilmesi zordur, bu da atravmatik cerrahi diseksiyonu zorlaştırır. Mekanik travma dokuya daha fazla zarar verebilir ve anekdot deneyimimiz, cerrahi dokunun mekanik hasar ve hücresel dejenerasyon nedeniyle genellikle yetersiz immün boyama kalitesine sahip olduğunu göstermektedir. Yeterince anlaşılamayan insan iç kulak hastalıklarını aydınlatabilecek biyolojik çalışmalar için insan iç kulak dokusunu atravmatik olarak toplamak için yeni tekniklere ihtiyaç vardır. Burada, labirentektomi sırasında insan vestibüler uç organlarının daha fizyolojik koşullar altında toplanması ve bunların immün boyama kullanılarak analizi için bir sualtı tekniğini açıklıyoruz.
Bu protokol, Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi'nin (IRB00203441) kurumsal inceleme kurulunun (IRB) onayı ile ve insan dokusu ve potansiyel olarak bulaşıcı materyal kullanımına ilişkin kurumsal politikalara göre geliştirilmiştir. Doku toplanması, inatçı Ménière hastalığı için damla atakları için standart klinik bakımın bir parçası olan labirentektomi sırasında gerçekleştirildi.
1. Labirentektomi ve doku toplama
2. İmmünohistokimya ve görüntüleme
Bu teknik kullanılarak insan utrikülü, lateral ve superior kanal ampullaları minimal travma ile sağlam olarak çıkarıldı (Şekil 2). Şekil 2'de görülebileceği gibi, ampullalar membranöz kanalın önemli bir kısmı ile hasat edilebilir. Anti-tenascin-C (hücre dışı matriks proteini) ve anti-onkomodülin (parvalbümin protein ailesinin küçük kalsiyum bağlayıcı proteini) ile immünofloresan işaretleme, sağlam tip 1 vestibüler saç hücreleri gösterdi (Şekil 3). Saç hücresi yoğunluğu 10.000μm2'de 82 idi. Bu sonuçlar, bu tekniğin nöroepitele minimum travma ile insan iç kulak dokusunun toplanması için faydasını göstermektedir.

Şekil 1: Cerrahi kurulumun çizimi. Cerrahi düzeneğin çizimi: Sol mastoid boşluk, lateral, superior ve posterior yarım daire kanallarıyla gösterilmiştir. Mastoid boşluk dengeli tuz çözeltisine batırılır ve mastoid boşluğu görselleştirmek için sıfır dereceli bir endoskop kullanılırken, labirenti açmak için bir elmas matkap kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Resim 2: Membranöz labirent. Hasat edilen (A) insan utrikülü ve lateral ve (B) superior kanal ampullaları 5x büyütmede ışık stereomikroskop altında tarandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Utrikül. Konfokal mikroskopla çekilen 40x büyütmede insan utrikülünün immünofloresan etiketlemesinin maksimum yoğunluk projeksiyonları. Kaliks sinaptik yarıklar, anti-tenascin-C antikorları (yeşil) ile işaretlenir. Tip 1 vestibüler hücreler anti-onkomodülin (kırmızı) ile boyanır. Ölçek çubuğu: 50 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu makale, BSS'de vestibüler uç organların endoskoplar kullanılarak su altında toplanması ve bunların immünofloresan görüntüleme kullanılarak analizi için yeni bir tekniği açıklamaktadır. Burada, sağlam vestibüler saç hücreleri ve başarılı immünoetiketleme için yeterli doku kalitesi ile sağlam vestibüler uç organların hasadını gösteriyoruz. Örneğimizdeki saç hücresi yoğunluğu, canlı organ bağışçılarından yapılan diğer çalışmalarda elde edilenlere benzerdi13. Bildiğimiz kadarıyla, bu, yakın fizyolojik koşulların korunmasına izin veren vestibüler son organ toplama için bir sualtı tekniğinin ilk raporudur. Bu, labirent tıkanması için açılırken fizyolojik koşulları korumak için BSS kullanan üstün yarım daire kanal ayrışması onarımı için bir sualtı tekniğinin bir uyarlamasıydı14,15.
Bu çalışma, labirentektomi veya vestibüler schwannoma rezeksiyonu 6,7,8 sırasında vestibüler organları toplamak için geliştirilen önceki teknikleri ve canlı organ bağışçılarından11,12 genişletmektedir. Sualtı tekniği, mastoidektomiyi takiben labirentin benzer şekilde açıldığı vestibüler schwannoma rezeksiyonuna kolayca uyarlanabilir. Canlı organ donörlerinden vestibüler uç organların toplanması sınırlı olarak ve transkanal yaklaşımla gerçekleştirilmiştir12. Bu transkanal yaklaşım, vestibüler son organ çıkarılmasından önce kulak zarının ve kemikçiklerin çıkarılmasına ve oval pencerenin genişletilmesine dayanır. Canlı organ bağışçılarından doku toplama, hastanın yatağının başında anestezi ile paylaşılan sınırlı bir alanda nakil cerrahisi ekibiyle aynı anda çalışmayı gerektirir. Burada sunulan tekniğin, canlı organ bağışı sırasında vestibüler son organ toplamanın zaman ve mekan kısıtlamalarına uyarlanması olası değildir. Bununla birlikte, bu teknik, oval pencereden gerçekleştirilmesi zor olan yarım daire kanallarının ampullalarının kolayca açığa çıkarılması ve hasat edilmesi avantajını sunar.
İnsan iç kulak dokusunun incelenmesi, çoğu idiyopatik kalan iç kulak bozukluklarının patofizyolojisini aydınlatmak için kritik öneme sahip olacaktır. Örneğin, Ménière hastalığı otolojik kliniklerde yaygın olarak karşılaşılmaktadır, ancak etiyolojisi bilinmemektedir ve kanıtlanmış bir tedavi seçeneği yoktur16,17. Mekansal transkriptomik ve immünofloresan görüntüleme gibi teknikler, iç kulak hastalığına ışık tutmak için heyecan verici bir fırsat sunmaktadır ve şimdiye kadar sadece sınırlı bir şekilde kullanılmıştır. Korunmuş iç kulak organlarını toplama yöntemleri, daha yeni moleküler tekniklerin kullanılması için bir fırsat sağlar ve standart TBH'ye yararlı bir ek sunabilir. Burada tarif edilen yöntem sadece immünofloresan boyama için kullanılmış olsa da, bu dokunun mekansal transkriptomik için yeterli kalitede olacağına inanıyoruz.
Bu protokolün ana sınırlaması, kolayca bulunabilen cerrahi malzemeye dayanmasıdır. Labirentektomi şu anda Ménière hastalığı için nadiren kullanılan bir tedavi yöntemidir ve yoğun sevk merkezleri bile yılda bu prosedürlerden sadece birkaçını gerçekleştirebilir. Translabirentin vestibüler schwannoma rezeksiyonu daha sık yapılır; Bununla birlikte, bu teknik zaten uzun bir prosedüre zaman katabilir. Mastoid boşluğun suya batırılması ve kanalların su altında açılmasının cerrahiye yaklaşık 30 dakika eklediğini tahmin ediyoruz. Ayrıca, bu teknik kullanılarak elde edilen doku kalitesini labirentektomi veya vestibüler schwannoma rezeksiyonu sırasında standart vestibüler organ hasadı ile karşılaştıran yan yana bir analiz henüz yapılmamıştır, çünkü böyle bir analizin tek bir donörden alınan doku ile yapılması mümkün değildir. Mikroskopi ve diğer teknikler için organ toplama sırasındaki koşulların doku kalitesi üzerindeki etkisini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Özet olarak, labirentektomi sırasında vestibüler uç organların su altında toplanması için yeni bir teknik ve korunmuş vestibüler saç hücreleri ve nöral kontaklar ile yüksek kaliteli doku örnekleri verme kabiliyeti açıklanmaktadır. Bu teknik, normal fizyolojik koşullara mümkün olduğunca yakın bir ortamda doku toplanmasına izin verir ve insan iç kulağını incelemek için yararlı bir araç sağlayabilir.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Mohamed Lehar'a bu projedeki yardımları için teşekkür ederiz. Bu çalışma Ulusal Sağırlık ve Diğer İletişim Bozuklukları Enstitüsü (U24DC020850) tarafından desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 10x Fosfat Tamponlu Tuzlu Su | Stoku Sigma-Aldrich | P5493 | |
| %32 Paraformaldehit Stok Çözeltisi | ThermoFisher Scientific | 50-980-495 | |
| Alexa Fluor 488 Anti-Tavşan İkincil Antikor | Jackson İmmünoresearch | 111545144 | |
| Alexa Fluor 568 Anti-Fare İkincil Antikor | Jackson İmmünoresearch | 115575146 | |
| Alexa Fluor 647 Anti-Keçi İkincil Antikoru | Jackson İmmünoresearch | 705607003 | |
| Dengeli Tuz Çözeltisi | ThermoFisher Scientific | 14040117 | |
| Sığır Serumu Albümini | Sigma-Aldrich | 10711454001 | |
| Konfokal mikroskop | Nikon A1 | A1 | |
| Kapak camı (18 mm x 18 mm, kalınlık #1.5 ) | Corning | 2850-18 | |
| Endo-Scrub 2 Lens Temizleme Kılıfı | Medtronic | IPCES2SYSKIT | |
| Etilendiamintetraasetik (EDTA) Asit | Çözeltisi Sigma-Aldrich | E8008 | |
| Keçi Anti-onkomodülin Antikoru | R & D Sistemleri | AF6345 | |
| Hopkins 0 Derece Teleskop | Karl Storz | ||
| Fare Anti-kalretinin Antikoru | BD Biosciences | 610908 | |
| ProLong Altın antifade reaktifi | Invitrogen | P10144 | |
| Tavşan Anti-tenasin C Antikoru | Millipore | AB19013 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 |