ゼブラフィッシュと哺乳類の小柱界面の形態学的な違い

目的：ゼブラフィッシュは、緑内障を含む眼の発達と病気を研究する動物モデルとして使用されています。しかし、ゼブラフィッシュと哺乳類の形態学的な違いについては、まだ多くの懸念があります。緑内障研究にゼブラフィッシュを使用する前に、ゼブラフィッシュモデルおよび他の動物モデルの骨梁幹（TMS）の形態学的な違いを理解する必要があります。この研究では、ゼブラフィッシュのTMSとマウス、ラット、ウサギ、牛などの一般的に使用される動物モデルの細胞外マトリックスの組織学的形態と組成を調査して比較しました。 方法：研究された種（マウス、ラット、ウサギ、牛、ゼブラフィッシュ、ヒト）の角部分の部分を免疫組織化学および電子顕微鏡分析のために準備しました。細胞骨格および細胞外マトリックス成分（AE1/AE3、ビメンチン、アルファスムース筋アクチン、角膜、およびルミカン）に向けられた抗体を免疫局在化に使用しました。ケラトカンおよびルミカンの逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）も実施されました。 結果：マウス、ラット、およびヒトのTMSは、小柱内皮細胞に覆われた梁のネットワークに組織された細胞外マトリックスで構成されています。ただし、ウサギ、牛、またはゼブラフィッシュのTMSには、層状メッシュワークは存在しません。代わりに、網状メッシュワーク（ウサギと牛）と環状靭帯（ゼブラフィッシュ）が発生します。免疫組織学的分析により、ビメンチンはラット、ウサギ、ヒトのTMSで発現しており、アルファスムースの筋肉アクチンがマウス、ラット、ウサギ、およびヒトのTMSで発現していることが明らかになりました。ゼブラフィッシュの環状靭帯のみが、抗AE1/AE3抗体で陽性に染まっていました。ゼブラフィッシュの環状靭帯は、角膜とルミカンも表現しています。ヒトTMは、ルミカンの弱い陽性染色を示しました。ミトコンドリアと細胞内液胞の顕著な分布は、マウス、ラット、ウサギ、牛の骨梁細胞で観察されますが、ゼブラフィッシュではありません。RT-PCRの分析は、ケラトカンとルミカンmRNAがゼブラフィッシュの環状靭帯で発現しているが、マウス、ラット、ウサギ、牛では発現していないことを示しています。 結論：ゼブラフィッシュは異なる細胞外マトリックスタンパク質を発現し、TMに独特の超微細構造を持っていると結論付けています。したがって、Zebrafishは緑内障研究に注意して使用する必要があります。

PURPOSE: The zebrafish has been used as an animal model to study ocular development and diseases, including glaucoma. However, there are still many concerns about the morphological differences between zebrafish and mammals. Before using the zebrafish for glaucoma studies, we should understand the morphological differences in the trabecular meshworks (TMs) of zebrafish and other animal models. This study investigated and compared the histological morphologies and compositions of the extracellular matrices of the TMs of the zebrafish and some commonly used animal models, including the mouse, rat, rabbit, and cow. METHODS: Sections of the angular portions from the studied species (mouse, rat, rabbit, cow, zebrafish, and human) were prepared for immunohistochemical and electron microscopic analyses. Antibodies directed against cytoskeletal and extracellular matrix components (AE1/AE3, vimentin, alpha-smooth muscle actin, keratocan, and lumican) were used for immunolocalization. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) for keratocan and lumican was also performed. RESULTS: The TMs of the mouse, rat, and human consist of extracellular matrix organized into a network of beams covered in trabecular endothelial cells. However, no lamellate meshwork exists in the TMs of the rabbit, cow, or zebrafish. Instead, a reticular meshwork (rabbit and cow) and an annular ligament (zebrafish) develop. Immunohistological analysis revealed that vimentin is expressed in the TMs of the rat, rabbit, and human, and alpha-smooth muscle actin is expressed in the TMs of the mouse, rat, rabbit, and human. Only the annular ligament of the zebrafish stained positively with anti-AE1/AE3 antibody. The annular ligament of the zebrafish also expresses keratocan and lumican. The human TM showed weakly positive staining of lumican. A prominent distribution of mitochondria and intracellular vacuoles is observed in the trabecular cells of the mouse, rat, rabbit, and cow, but not the zebrafish. The analysis of RT-PCR shows the keratocan and lumican mRNAs are expressed in the annular ligament of zebrafish, but not in mouse, rat, rabbit, and cow. CONCLUSIONS: We conclude that the zebrafish expresses different extracellular matrix proteins and has a distinctive ultrastructure in the TM. Therefore, zebrafish should be used with caution for glaucoma studies.