评估Plp-α-Syn小鼠视网膜作为研究突触核蛋白依赖性疾病的模型

Assessment of the Retina of Plp-α-Syn Mice as a Model for Studying Synuclein-Dependent Diseases

作者信息Kathrin Kaehler, Hartwig Seitter, Adolf M Sandbichler, Bettina Tschugg, Gerald J Obermair, Nadia Stefanova, Alexandra Koschak
PMID32503050
发布时间2020-06-03
DOI10.1167/iovs.61.6.12

实验完整度

包含免疫组化、qRT-PCR、western blot、MEA电生理记录等多种实验方法,并进行了功能验证和部分机制探讨。

主要模型

Plp-α-Syn转基因小鼠 C57BL/6N野生型小鼠

重点核对

小鼠品系:Plp-α-Syn转基因小鼠与C57BL/6N野生型对照 年龄:8-11周龄(成年)和12月龄(老年) 视网膜处理:免疫组化使用视网膜切片和整装片,MEA记录使用背侧视网膜整装片 检测指标:人α-Syn表达、TH表达、神经节细胞数量、GFAP阳性面积、MEA反应 统计方法:Student's t-test和Wilcoxon rank-sum检验

摘要

目的:多系统萎缩(MSA)和帕金森病等突触核蛋白病与多种视觉症状相关。因此,功能和形态学上的视网膜异常被认为是这些神经退行性疾病的潜在生物标志物。本研究检测了转基因Plp-α-Syn小鼠模型中过表达人α-突触核蛋白(α-Syn)所导致的视网膜形态和功能变化。方法:对8至11周龄和12月龄的Plp-α-Syn小鼠及C57BL/6N对照进行视网膜切片和整装片的免疫组化实验。通过定量RT-PCR实验研究内源性和人α-Syn以及酪氨酸羟化酶(TH)的表达。通过蛋白质印迹分析确认了视网膜中人α-Syn的存在。使用多电极阵列(MEA)分析光刺激的整装视网膜以研究其功能。结果:生化和免疫组化分析显示Plp-α-Syn小鼠视网膜中存在人α-Syn。我们在不同的视网膜细胞层中发现了明显的染色,最显著的是在外周视网膜的杆状双极细胞中。在外周,我们还观察到视网膜神经节细胞数量下降的趋势。TH+神经元的数量在该人α-Syn过表达模型中未受影响。MEA记录显示Plp-α-Syn视网膜功能正常,但在暗光条件下表现出轻微的异常。结论:这些发现共同表明Plp-α-Syn小鼠的视网膜神经元受损。该表型部分与MSA患者中报告的视网膜缺陷相关。我们进一步提出Plp-α-Syn视网膜作为研究突触核蛋白介导机制的生物学模型的适用性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Plp-α-Syn小鼠视网膜是否表现出与MSA相关的形态和功能变化,并可作为研究突触核蛋白介导机制的模型?
核心机制
人α-Syn在视网膜中的积累,特别是在杆状双极细胞中,可能导致视网膜神经元功能受损,但机制尚未完全阐明。
主要证据
免疫组化显示人α-Syn在视网膜内丛状层和神经节细胞层以及外周视网膜的杆状双极细胞中积累;western blot和qRT-PCR证实人α-Syn存在;MEA记录显示视杆通路介导的视网膜功能有轻微异常。
研究意义
该模型可能用于研究α-Syn介导的视网膜损伤机制,以及作为测试治疗策略的平台。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证人α-Syn在视网膜中的表达

确认Plp-α-Syn小鼠视网膜中是否存在人α-Syn及其表达模式。

通过western blot检测总α-Syn和磷酸化α-Syn水平,免疫组化检测人α-Syn、小鼠α-Syn在视网膜切片和整装片中的分布,qRT-PCR检测人α-Syn和小鼠α-Syn的mRNA表达。

2

评估视网膜形态

评估视网膜各层厚度、神经节细胞数量和胶质细胞反应。

测量视网膜各层厚度,计数RBPMS+神经节细胞,定量GFAP阳性面积和Iba1+小胶质细胞形态。

3

检测多巴胺能神经元

评估视网膜多巴胺能神经元的数量和TH表达水平。

通过TH免疫染色计数阳性细胞,qRT-PCR检测TH mRNA表达。

4

评估视网膜功能

通过MEA记录检测外视网膜和神经节细胞的功能反应。

使用MEA记录离体视网膜的局部场电位和神经节细胞放电,响应chirp和闪光刺激。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Tissue-Tek O.C.T包埋剂Sakura Finetek--
1% BSA的1% Triton X-100溶液Sigma-Aldrich--
吐温20Sigma-Aldrich--
Aqua Poly/Mount封片剂Polysciences, Inc.--
抗人α-突触核蛋白(大鼠)Enzo Life SciencesALX-804-258-L001
抗小鼠α-突触核蛋白(兔)Cell Signaling Technology4179
抗酪氨酸羟化酶(兔)MilliporeSigmaAB152
抗钙结合蛋白D-28K(小鼠)Swant300
抗PKCα(兔)Santa Cruz BiotechnologySc208
抗PLP(兔)AbcamAb23486
抗GFAP(兔)Abcamab7260
抗RBPMS(豚鼠)PhosphoSolutions1832-RBPMS
抗磷酸化α-突触核蛋白(兔)AbcamAB51253
抗Iba1(兔)GeneTexGTX100042
抗总突触核蛋白(小鼠)BD Biosciences610787
Alexa Fluor 488 驴抗兔IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA21206
Alexa Fluor 568 山羊抗小鼠IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11004
Alexa Fluor 488 山羊抗小鼠IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11001
Alexa Fluor 568 山羊抗兔IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11008
Alexa Fluor 568 山羊抗豚鼠IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11075
Alexa Fluor 488链霉亲和素偶联物Thermo Fisher ScientificS11223
Alexa Fluor 594 驴抗大鼠IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA21209
共聚焦激光扫描显微镜Leica MicrosystemsTCS SP5-II
ImageJ软件National Institutes of Health--
Coloc 2插件----
Huygens软件套件Scientific Volume Imaging BV--
Ilastik软件----
多孔120电极微电极阵列Multichannel Systems120pMEA100/30iR-Ti-pr
数字光处理投影仪EKB Technologies, Ltd.Light Crafter E4500MKII
管透镜ThorlabsAC254-050-A
10倍水浸物镜OlympusUMPLFLN10XW
650纳米长通二向色镜ThorlabsDMLP650R
快门ThorlabsSH1/M
电动滤光轮ThorlabsFW102C
中性密度滤光片Edmund Optics63-390, 63-393, 63-395
RNeasy脂质组织迷你试剂盒QIAGEN50
Maxima H Minus第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Applied Biosystems 7500快速实时PCR系统Applied Biosystems--
Taqman探针 Mm00447333_m1(小鼠α-Syn)Thermo Fisher Scientific--
Taqman探针 Hs00240907_m1(人α-Syn)Thermo Fisher Scientific--
Taqman探针 Mm00447557_m1(Th)Thermo Fisher Scientific--
Sdha(Mm01352366_m1)Thermo Fisher Scientific--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
Plp-α-Syn转基因小鼠和C57BL/6N野生型对照;年龄8-11周龄或12月龄;性别和数量。
阅读提示:Methods: Animals
免疫组织化学
固定和包埋方法;抗体稀释度;孵育时间和温度;洗涤步骤;封片剂。
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry; Tables 1 and 2
视网膜功能记录
记录温度;电极阵列型号;灌流液成分;刺激参数(对比度、频率、光适应状态)。
阅读提示:Methods: Retinal Microelectrode Array Recordings; Light Stimulation; Full-Field Stimulation Protocols
qRT-PCR
RNA提取试剂盒;cDNA合成试剂盒;Taqman探针;内参基因。
阅读提示:Methods: Quantitative Real-Time PCR
统计分析
统计检验方法:Student's t-test或Wilcoxon rank-sum检验;样本量。
阅读提示:Methods: Statistical Analysis