Method Article
kemoterapötik antibiyotik arasında değişen ilaçlar yer alır nephrotoxins, kaynaklanacak böbrek yaralanmaları, kimin patogenezi tam olarak anlaşılamamıştır karmaşık bozuklukları oluşabilir. Bu protokol, zebra balığı böbrek koruyucu önlemlerin tanımlanması için uygulanabilir, bu koşullar, hastalık modelleme için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir.
Böbrekler onlar kan filtrelemek kimyasallara maruz zarar yatkındır. Bu böbrek fonksiyonu ve akut böbrek hasarı (ABH) olarak bilinen klinik sendrom gelişiminde hızlı bir düşüş ile ilişkili organ hasarına yol açabilir. Farmakolojik maddeler tek tek uygulandığında bakteriyel enfeksiyondan kanseri kadar sağlık durumları tedavi etmek için kullanılabilir ya da başka ilaçlar ile kombinasyon halinde, AKI başlatabilir. Balığı onlar insanları da kapsayan yüksek omurgalıların ile korunan nefron işlevsel birimler oluşan bir embriyonik böbrek formu olarak yararlı bir hayvan modeli, in vivo olarak böbrek fonksiyonu kimyasal etkilerini incelemek için vardır. Dahası, zebra balığı AKI hücresel ve moleküler yönlerini aydınlatmak ve bu tür nefrokoruyucu moleküllerin kimlik olarak tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için fırsatlar sağlayan genetik ve kimyasal ekranlar, gerçekleştirmek için kullanılabilir. Burada, biz içine nasıl mikroenjeksiyon göstermekzebra balığı embriyo Nephrotoxin çalışmaları için bir paradigma olarak kullanılabilir.
AKI yıkıcı sağlık sonuçları 1 yol açabilir böbrek fonksiyonlarının ani bir kayıptır. AKI daha yüksek kritik bakım olgularında% 30-50 oranları ve yaşlı, ve% 50-70 1-3 mortalite oranları ile, bağlı yatan hastalarda yaklaşık% 20 yüksek insidansı dünya çapında önemli bir sağlık sorunudur. Ne yazık ki, AKI prevalansı giderek artmaktadır nedeniyle, antibiyotikler gibi nephrotoxins post-operatif stres, iskemi ve maruz kalma dahil AKI neden olabilir faktörlerin çeşitliliği, kısmen, önümüzdeki on yıl içinde daha da yükselmek tahmin edilmektedir kemoterapötik ilaçlar 4.
AKI yaygın temel fonksiyonel birimler ve kan filtresi ve merkezi toplayıcı kanallarda 1 İdrarı boşaltır parçalı bir tübül oluşmaktadır nefron, ortaya çıkan, böbrek içindeki ani hücresel hasara içerir. Ne zaman nefron önemli bir kısmı vardırAKI sırasında hasar, ani etkiler ölü ve ölmekte olan hücrelerden 1 tıkanması nedeniyle nefron aracılığıyla bir dolaşımdan atık klerensinde kesinti, ve azalan veya yürürlükten kaldırılan sıvı akışını içerir. Zamanla, boru şeklindeki tıkanıklığı kalıcı böbrek fonksiyonlarını 1 azaltır tüm nefron, dejenerasyonu neden olabilir. AKI aşağıdaki böbrekte fizyolojik değişiklikler de kronik yara izi 1 yol açabilir karmaşık inflamatuar olayları içerir.
Bu sonuçların rağmen, nefron tübüler epitel 5,6 tekrar oluşturur AKI sonra rejenerasyon geçmesi için bazı kapasitesine sahiptir. Nefron rejenerasyon artan moleküler anlayış var olsa da, mekanizmalar birçok açıdan zor kalır ve soruşturma 7 devam gerektirecek. AKI kalıcı böbrek hasarı ile sonuçlanan derecesi de bilinmemektedir. Mevcut araştırma böbrek için rejeneratif potansiyeli olduğunu göstermektedirEn yüksek daha belirgin veya tekrarlanan bölüm kronik böbrek hastalığı (KBH) neden olurken, AKI daha az şiddetli Aşağıdaki hallerde ve hayat kurtarıcı nakli ya da diyaliz 8,9 gerektiren son dönem böbrek yetmezliği (SDBY) olarak birikirler. Ayrıca, zaten CKD muzdarip kişilerin AKI 8,9 şiddetli bölüm yakalanma daha yüksek bir risk altındadır. Birlikte ele alındığında, temel ve klinik araştırma, anlama tedavi ve AKI önlemek için hayati önem taşımaktadır devam ettiğini açıktır.
Hayvan modelleri ile Araştırma AKI 10 sırasında meydana gelen yerel ve çevresel değişiklikler ilerlemesini takdir vesile olmuştur. Bu anlayış genişletmek yanı sıra yeni tedaviler geliştirmek için, Zebra balığı hayvan modeli yolları 11,12 çeşitli istihdam edilmiştir. Zebra balığı böbrek nefron, embriyo ve yetişkin hem de memelilerde 13-16 ile birlikte koruma yüksek derecede gösterir. ze daha, nefron epitel hasarıbrafish tübüler hücrelerin lokal yıkımı intratubuler çoğalması ve nefron mimarisinin 17-19 yeniden kurulması izler sayede yüksek omurgalıların, süreci benzer. Embriyo, bununla birlikte, sisplatin gibi nephrotoxins kapsamlı tübül hasarı öldürücülüğü 20,21 ile ilişkilidir. Karşılaştırıldığında, zebrabalıkları yetişkinler AKI hayatta ve böbrekte maddi rejeneratif yeteneklerini sergileyecekleri. Örneğin, aminoglikozid antibiyotik gentamisin maruz kaldıktan sonra, Zebra balığı tübül epitel hasarı yeniden ve yeni nefron birimleri de 22-24 büyür. Bu gentamisin kaynaklı AKI çalışmaları farklı nephrotoxins böbrek hasarı anlamak, çok değerli bilgiler sağlamıştır olsa da etkileri ve hasar 25 farklı türde yanıt takdir için kritik kalır.
Zebra balığı embriyo nedeniyle büyüklüğü, şeffaflık ve genetik tractability için, Nephrotoxin çalışmaları için pek çok faydaları vardır 20,21 yöntemi soruşturma molekülü (ler) yönetmek için kullanılır sup> 25. Nefron 24 saat sonra döllenme (hpf) tarafından oluşturulan ve yaklaşık 48 hpf 26,27 kanı filtre başlarlar. Böylece, embriyonik böbrek hızlı oluşumu ve fonksiyonu deneysel analizini kolaylaştırır. Ancak, mikroenjeksiyon işlemi teknik zorlukları vardır ve teknik mastering için bir öğrenme eğrisi olabilir. Bu video makalede, biz microinjections gerçekleştirmek ve başarılı enjeksiyonları oranını arttırmak için sorun giderme ipuçları sağlamak açıklanmıştır.
Bu protokol açıklanan Zebra balığı embriyolarının ile çalışmak için prosedürler Notre Dame Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi.
Çözümler 1. hazırlanması
Araçlar 2. Hazırlık
3. Embriyo Hazırlık
Nephrotoxin Çözüm 4. Mikroenjeksiyon
Kurmak bir mikroenjeksiyon istasyonu stereomikroskopta, micromanipulator ve basınç regülatörü (Şekil 1A) içerir. Enjeksiyon plaka transillüminasyonu Bu prosedür (Şekil 1B) içinde örnekleri görüntülemek için tercih edilir. enjeksiyon iğnesinin hazırlanması arka yükleme iğne nihayet kesme ile kenar hazırlayarak ardından uygun borosilikat cam, çekme içerir. Optimal, iğne ucu kesme işlemi sırasında (Şekil 1C) gibi ince forseps olarak keskin kesme aleti, kenarına açı ile yapılan bir kesim, künt yerine eğimli olduğu (Şekil 1D). Bu eğimli kenar önemlidir ve büyük ölçüde yavaşça zebrafish içine iğneyi yeteneğini etkiler.
Enjeksiyon gününde, embriyolar sağlam ama esnek embriyo kullanılarak konumlandırıldımanipülasyon araçları (Şekil 1E). Enjeksiyon için, embriyolar gövde daha sonra, enjeksiyon aşamasında (Şekil 1F) için bir kaldıraç sağlamak için püskürtme tepsinin kenarı boyunca dinlenmiş şekilde, manevra edildi. Enjekte ederken, bir iğne yerleştirilmesi için damar hedef görselleştirmek ve daha sonra enjekte malzeme dolaşımı (Şekil 1G) girmek gözlemlemek embriyonik gövde üzerinde görüş uçağı odaklanmalıdır.
Zebra balığı embriyo asetat mikroenjeksiyon prosedürünü kolaylaştırır ve ayrıca tipik deney hızı zaman süresini (Şekil 2A) ne pigmentasyon gelişmesini azaltmak için 24 hpf PTU kimyasal muamele ile geliştirilebilir. Burada, embriyo örnekleri edildi, daha sonra 72 HPF aşamasında gelişmeye bırakılmıştır ya sahte tuzlu su taşıyıcı ile mikroenjeksiyon ya da 2.5 mg / ml gentamisin (Şekil 2A) ile birlikte mikro-enjekte enjekte edilir.Daha sonraki canlı gözlem stereomikroskop (Şekil 2B) ile transillüminasyon aydınlatma kullanarak, enjeksiyon sonrası bir ve iki gün sonra gerçekleştirildi. Sahte veya salin enjekte edilen embriyolar ile karşılaştırıldığında, sadece gentamisin enjekte bireyler daha önce yayınlanan gözlemler 11,20,21 uygun normal böbrek işlevinin bir ortadan kaldırma göstermektedir, bu durumda, perikardiyal ödem, ödem (Şekil 2B) göstermektedir.
Şekil 1. Mikroenjeksiyon cihaz ve aletler. Stereomikroskop (solda) ile kurmak (A) Enjeksiyon istasyonu, mikromanipülatör ve iğne tutucu (orta) ve basınç regülatörü (sağda). Enjeksiyon plakasının (B) transillüminasyon. Sol (C): Künt kesim iğne. Sağ: Eğimli kesim iğne. (D) Fine forseps iğne uçları kesmek için kullanılır. (E) yerleştirin ve enjeksiyon kalıp içine örnekleri konumlandırmak için kullanılan Manipülasyon araçları. (F) Embriyolar mikroenjeksiyon kalıp içinde dizilmiş. Ölçek çubuğu = 0,5 mm. Enjeksiyon için embriyo iğne (G) konumlandırma aşağıdaki. Ölçek çubuğu = 0.15 mm. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Zebra balığı deneysel zaman çizelgesi Nephrotoxin Şekil 2. Deneysel zaman çizelgesi ve sonrası enjeksiyon ödem deneyi. (A) Örnek, burada bir gentamisin çalışmaya başvurdu. Embriyolar dechorionated ve 24 saat sonra döllenme (HPF) de PTU çözeltisi ile muamele edildi. Smalle ile gösterildiği gibi, her gün PTU çözeltisi boşaltıldı ve taze ortam ile değiştirilmiştiryeşil okları r. Sahte enjekte edilmesi veya iki tuzlu su (taşıt kontrol) ya da gentamisin enjekte: 72 HPF, embriyolar bir enjeksiyon kalıbına aktarılır ve daha sonra aşağıdaki şekilde işlendi, anestezi uygulandı. taze ortam embriyolar canlandırılması sonra, embriyolar analizi ve görüntü elde etmek için 1 ve 2 gün sonra, enjeksiyon (sırasıyla 96 ve 120 HPF) gözlendi. (B) Üst: uninjected Zebra balığı embriyosu. Orta: serum fizyolojik ile 72 hpf enjekte embriyo. Alt: Embriyo 2.5 mg / ml gentamisin ile enjekte edilir. Ölçek çubuğu = 0.5 mm. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Terapötik maddelerin bir çok çeşitli sayıda AKI 29 ile ilişkilendirilmiştir. Böyle aminoglikozid gentamisin 30 ve yaygın olarak kullanılan kemoterapötik sisplatin 31,32 olarak birçok bireysel bileşikler tarafından uyarılan hasar anlaşılmasında önemli araştırma gelişmeler olmuştur. Bu koşullar dahil patolojik değişiklikler, devam eden çalışmanın konusu olmaya devam etmektedir. Bir acil zorluk birden fazla ilaç olumsuz gibi kritik bakım ortamlarında olanlar ve yaşlılar 29 gibi yüksek riskli toplumlarda özellikle bu hastaların nasıl etkilediğini anlamak kalır. Böylece, ilaca bağlı AKI etkileri hakkında daha fazla hücresel dayalı çalışmaları sağlayacak modeller bu durumun tespiti iyileştirilmesi ve dinamik ilaç etkileşimleri takdir önemli bir rol vermektedir.
Fare ve sıçan gibi memeli modelleri ile çalışmak AKI aşağıdaki böbrekte hücresel değişiklikler kurmak için ayrılmaz olmuştur bubu sistemler ile T bir sınırlama doğrudan, gerçek zamanlı gözlem, mimari karmaşıklığı ve organın iç konuma sınırlı olmasıdır. Basitçe söylemek gerekirse, böbrek bireylerin böbrek analiz etmek feda edilmesini gerektiren doğrudan gözlem için mevcut değildir. Bu sınırlamalar, insanlarda 33 dahil olmak üzere diğer omurgalılar, bir korunmuş bölüm yapıya sahip iki nefron basit bir böbrek oluşturan zebrafish embriyolar kullanılarak karşılık olabilir. Zebra balığı gelişme dış işaretlere 34 renal organogenez ve yanıtların izlenmesi doğrudan gözlem için izin eski utero ve küçük pigmentasyon ile oluşur. Gen ifadesi 35-37 gibi moleküler analiz araçları, nefrogenezisi 38-40 özelliklerini belirlemek amacıyla yüksek çözünürlüklü faydalanılmıştır. Kimyasal genetik yoluyla küçük moleküllerin test için deneysel manipülasyonlar iyi zebrabalıkları yılında kurulan ve kidn uygulanabileney 41-43. Gerçekten de, son yıllarda, zebra balığı asetominofen mikotoksinlerden ve aristolochic asit 44-48 arasında değişen maddelerin nefrotoksisite model uygulanmıştır. Zebrafish embriyo AKI modelleme açısından önemli kısıtlamalar nedeniyle gelişme bu aşamada böbrek yapısının çok basitliği, ayrıca olduğuna dikkat etmek önemlidir. kemirgen veya insan metanephros olduğu gibi, örneğin, Zebra balığı, yoğun birden interstisyel hücre tiplerini içeren karmaşık bir stroma ile çevrilidir nefron ile doludur böbrek dokusu içinde çok faktörlü etkileşimleri ele alınmasına uygun değildir. Böylece, zebra balığı en iyi AKI sırasında nefron özerk hücresel ve moleküler değişiklikler görselleştirmek için uygundur.
mikroenjeksiyon gibi bir yöntem, bir öğrenme eğrisi yaparken, nephrotoxins içeren her iki gelişim ve hastalık durumlarını incelemek için yararlı olan, burada açıklanan. Bu teknik te kullanılabilirst ilaçlar tek başına ya da kombinasyon halinde kullanılabilir. Buna ek olarak, enjeksiyonlar gelişimi zaman noktalarında geniş bir aralığında gerçekleştirilebilir. Zebra balığı larvası intravenöz microinjections gerçekleştirmek için benzer bir eşit olarak geçerli yöntemin daha önce ve ark., 21 Cosentino tarafından tarif edilmiştir. Metodoloji biri anlamlı fark, burada tarif edilen yöntemlere göre, embriyo, bir tutma pipeti 21 kullanılarak immobilize edilir enjekte edilecek olmasıdır. Bir holding pipet kullanılması enjeksiyon kalıp bir alternatiftir. nephrotoxicant ajanlar için bir dağıtım yöntemi, bu alternatifin farkında olması gerektiği gibi mikroenjeksiyon uygulamaya koymaya ve uygulama içerecektir embriyo zarar vermemek için tutma pipet işlemek için öğrenme gibi, şahsen tercih edilir olduğunu belirlemek için yöntemler karşılaştırmak isteyebilirsiniz Araştırmacılar o pratik gerektirir gibi başarılı manevra ve Microinject EMBR bir depresyon boşluğuna ile basit bir enjeksiyon kalıp kullanarakYÖS.
Bu yordamı gerçekleştirirken, uygun büyüklükte enjeksiyon iğneleri hazırlamak ve embriyonik dolaşıma pürüzsüz giriş ve çıkış optimize etmek için iğne ucu açısını kesmek için kritik öneme sahiptir. enjeksiyon işlemi sırasında, örnekler arasında Nephrotoxin teslimat tutarlılığını değerlendirmek için enjeksiyon hacmi izlemek için çok önemlidir. Bir mikrometre ile enjeksiyon hacmi periyodik olarak değerlendirilmesi bir deney yaparken araştırmacı hacmindeki değişiklikler hakkında belirsiz ise yapılabilir. Örneğin, nedeniyle tekniğin doğası gereği, iğne ucu kısmen veya tamamen hücresel enkaz ile yapışmasına neden olabilir. Bu komplikasyon püskürtülen sıvı tutarlılığı sağlamak için periyodik olarak iğne temizleyerek engellenebilir. Buna ek olarak, fenol kırmızısı gibi vital boya enjeksiyonu görsel bir işaret olarak görev ve sıvı dağılımı 49,50 denetlenmesine yardımcı olmak için karışıma ilave edilebilir. Bundan başka, izleyici moleküller enjeksiyonlar yardımcı olabilirenjeksiyonu takiben spesifik hücre popülasyonu, görselleştirme. Floresan dekstran parçalarının, özellikle de 10 kDa dekstran konjugatları eş enjeksiyon için, uygulama 16,17 bir dizi vardır. Bu durumda, floresan yoğunluğu değerlendirilmesi az sızıntı başarılı mikroenjeksiyon teyit etmek için prosedür takip hemen gerçekleştirilebilir. Yoğunluk renal klerensi 51 ölçmek üzere floresan yoğunluğu değişimi ölçmek için sonraki zaman noktalarında yeniden gözden sonra uygun görüntü yakalama fotoğraf ve kullanılarak ölçülebilir. Ayrıca, proksimal tübül içinde dekstran reabsorbsiyonu bu nefron segmentinde 16,17 işlevlerinin bir vekil sağlar.
Birlikte ele alındığında, mikroenjeksiyon bu model in vivo farmakokinetik gidermek için fırsat sağlar özellikle de Zebra balığı ile AKI araştırmak için kullanılabilir birçok yolu vardır. Bu durumda, bir kez nephrotoxins mikroenjeksiyon hakimZebra balığı embriyo içine böbrek çalışmalar için kullanışlı bir paradigma sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma NIH hibe DP2OD008470 tarafından kısmen desteklenmiştir. Ayrıca, RAM Notre Dame Graduate School Üniversitesi tarafından sağlanan fonlarla kısmen desteklenmiştir. Biz Kök Hücre ve Notre Dame Üniversitesi Rejeneratif Tıp Biyolojik Bilimler Bölümü, Zebra balığı Araştırma Merkezi ve Merkezi kadroya teşekkür ederim. Biz özellikle böbrek biyoloji ve bu işin kendi yararlı geribildirim hakkında tartışmalar takılmak için laboratuar üyelerine teşekkür ederim.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sodium Chloride | American Bioanalytical | AB01915 | |
Potassium Chloride | American Bioanalytical | AB01652 | |
Calcium Chloride | American Bioanalytical | AB00366 | |
N-Phenylthiourea (PTU) | Aldrich Chemistry | P7629 | |
Ethyl 3-aminobenzoate (Tricaine) | Fluka Analytical | A5040 | |
Borosilicate glass | Sutter Instruments Co. | BF100-50-10 | |
Flaming/Brown Micropipette puller | Sutter Instruments Co. | Mo. P097 | |
UltraPure Agarose | Invitrogen | 15510-027 | |
Magnesium Sulfate | Sigma-Aldrich | M7506 | |
Methylene Blue | Sigma-Aldrich | M9140 | |
Falcon Diposable Petri Dishes, Sterile, Corning: | |||
60mm x 15mm | VWR | 25373-085 | |
100mm x 15mm | VWR | 25373-100 | |
(microinjection tray) 150mm x 15mm | VWR | 25373-187 | |
Low Temperature Incubator | Fischer Scientific | 11 690 516DQ | |
Micro Dissecting Tweezer | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5010 | |
Micrometer | Ted Pella, Inc. | 2280-24 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır