JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يقدم هذا البروتوكول طريقة سريعة للتصوير الكمي للأوعية الدموية ثلاثية الأبعاد باستخدام الفحص المجهري الفلوري للصفائح الضوئية. يتم إثبات فعالية الطريقة باستخدام نظام الشريان المقوس البلعومي لنموذج جنين الفرخ ، مع تحديد القوى الديناميكية الدموية عبر ديناميكيات السوائل الحسابية.

Abstract

في النماذج الحيوانية الصغيرة لتطور القلب والأوعية الدموية والأمراض ، تتيح المحاكاة الحسابية الخاصة بالموضوع لتدفق الدم إجراء تقييمات كمية لمقاييس ديناميكا الدم التي يصعب قياسها تجريبيا. تسلط المحاكاة الديناميكية للسوائل الحسابية الضوء على الأدوار الحاسمة للميكانيكا في وظيفة القلب والأوعية الدموية وتطور المرض. يعد الحصول على صور حجمية عالية الجودة للسفن ذات الأهمية أمرا أساسيا لدقة وقابلية تكرار نتائج القياس المورفولوجي وقياس التدفق. تقترح هذه الدراسة طريقة سريعة وفعالة من حيث التكلفة ويمكن الوصول إليها للتصوير عالي الدقة الكامل لأوعية الدموية الحيوانية الصغيرة باستخدام الفحص المجهري الفلوري للصفائح الخفيفة. يتضمن بروتوكول تحضير عينة الورقة الخفيفة iDISCO + (التصوير ثلاثي الأبعاد المدعوم بالملصقات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات) (1) وضع العلامات على الأوعية الدموية بعامل فلورسنت ، (2) الحفاظ على العينة ، و (3) جعل العينة شفافة. على عكس iDISCO + الكلاسيكي ، الذي يستخدم تلطيخ كيميائي مناعي ، يقوم المؤلفون بتسمية بطانة الأوعية الدموية باستخدام poly-L-lysine الموسومة ب FITC ، وهي صبغة فلورية غير محددة بأسعار معقولة ومقاومة عالية للتبييض الضوئي ، في عملية تسمى "الطلاء الداخلي". يقلل وضع العلامات السريع من وقت تحضير العينة من حوالي أربعة أسابيع إلى أقل من 3 أيام. علاوة على ذلك ، فإن استخدام المذيب الإيثيل سينامات (ECi) كعامل مقاصة وحل تصوير يجعل العينات أكثر أمانا في التعامل معها ومتوافقة مع مجموعة واسعة من مرافق التصوير. يتم تطبيق البروتوكول المقترح للحصول على أكوام صور مجهرية مضان للصفائح الضوئية عالية الدقة لنظام القلب والأوعية الدموية في أجنة الكتاكيت تتراوح من اليوم 3 (HH18) إلى اليوم 8 (HH34). توضح هذه الدراسة أيضا مدى ملاءمة هذه الطريقة لقياس كمية الأوعية الدموية من خلال إعادة البناء ثلاثية الأبعاد والنمذجة الديناميكية الدموية الحسابية لجنين الكتكوت في اليوم 5 (HH 26).

Introduction

التصوير الحجمي ضروري لإجراء دراسات دقيقة لفسيولوجيا القلب والأوعية الدموية وأمراضها. ينتج التصوير الكمي مجموعات صور عالية الدقة ذات أبعاد حجمية سليمة. يجب الحفاظ على العينات للحفاظ على مورفولوجيتها في الجسم الحي وحجم التجويف بالإضافة إلى تصويرها بسعة موحدة عالية الدقة. من مكدسات التصوير عالية الدقة ، يمكن للمستخدم إنشاء عروض وعائية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة تسمح بعرض كامل لأشكال الأوعية وهيكلهاواتصالها 1.

تمتلك هياكل القلب والأوعية الدموية ميزات تشريحية معقدة ثلاثية الأبعاد لا يمكن التقاطها بدقة عند فحصها من خلال عدسة ثنائية الأبعاد مفككة. التصوير المورفولوجي واسع المجال والمنظار المجسم والأقسام النسيجية غير كافية في التقاط الاختلافات المعقدة ثلاثية الأبعاد1،2،3. صور التصوير المقطعي المحوسب بالصغر والنانو هي المعيار الذهبي للتصوير الحجمي الكمي للحيوانات الصغيرة1،4 ، ولكن لا يمكن الوصول إليها على نطاق واسع أو اعتمادها بين المجتمع البيولوجي. سمحت الابتكارات الحديثة في تطهير الأنسجة والفحص المجهري للأعضاء / الصغيرة بالتطبيقات الكمية لتقنيات إزالة التثبيت الكامل ووضع العلامات على الأوعيةالدموية 5،6،7. يعمل تطهير الأنسجة على تجانس تشتت الضوء في عينات الأنسجة ، وبالتالي تقليل التأخير في انتشار الضوء عبر الوسط عن طريق تقليل فرصة تشتت الضوء أو امتصاصه. تتطلب الشفافية العالية معالجة صارمة للأنسجة قد تؤثر على مضاد أو سطوع ملصقات إشارة التألق8. ظهر الفحص المجهري للصفائح الضوئية كأداة تصوير سريعة وقوية تم تبنيها على نطاق واسع من قبل علماء الأحياء9 ، مما يوفر اكتسابا في السرعة عدة أوامر من حيث الحجم عبر المجاهر الماسحة والقدرة على تصوير عينات يزيد حجمها عن 1 سم. من خلال الفحص المجهري الفلوري للصفائح الضوئية (LSFM) ، يضيء الليزر مقطعا عرضيا للعينة بسرعة وعمق متزايدين مقارنة بالفحص المجهري متحد البؤر. لهذا السبب ، تتطلب الطريقة شفافية عالية في العينة.

هنا ، يقوم المؤلفون بتكييف طرق المقاصة الحديثة iDISCO + ، والجمع بينها وبين الطلاءالداخلي 10 في نموذج جنين الكتاكيت لعرض فعالية الطريقة من تطور القلب والأوعية الدموية في وقت مبكر إلى متأخر. iDISCO (التصوير ثلاثي الأبعاد الذي يدعم الملصقات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات) هي طريقة مقاصة عضوية قائمة على المذيبات ، والتي ، على عكس الطرق القائمة على المقاصة المائية ، لا تخضع للتصوير الأثري الناجم عن تبخر المذيبات. يختلف iDISCO عن iDISCO + في أن خطوة الجفاف رباعي هيدروفوران الأولى (iDISCO) يتم استبدالها بجفاف الميثانول الأكثر اعتدالا متبوعا بخطوة استخراج الدهون (iDISCO +). تشمل مزايا طريقة المقاصة iDISCO + وضع العلامات المناعية للعينات والأجنة الكبيرة من البالغين ، وانكماش الأنسجة المنخفض ، والشفافية العالية8،11. الأهم من ذلك ، أن iDISCO + يسمح بإنشاء مجموعات صور عالية الدقة ، والتوسع في تقنيات وضع العلامات المناعية البيولوجية التقليدية للحصول على معلومات حول عينات الأعضاء الكبيرة أو الجنين بأكمله بدلا من الاقتصار على أخذ عينات من المناطق الصغيرة التي تفتقر إلى المعلومات حول التنظيم على مستوى الأنسجة بالكامل ، كما هو الحال مع علم الأنسجةالتقليدي 9. تشمل عيوب iDISCO + حقيقة أن بروتينات الفلورسنت المشفرة وراثيا لا يتم الحفاظعليها 11. تم تقديم طريقة وضع العلامات على الأنسجة للطلاء الداخلي لأول مرة كفحص عالي الإنتاجية لعيوب القلب والأوعية الدموية باستخدام قلوب أجنة الكتاكيت HH31-HH36 التي تم إغراقها ب 0.5 مجم / مل من FITC-poly-L-lysine في قمة البطين الأيسر. سمح للصبغة بالالتصاق لمدة 4 دقائق قبل التثبيت والتخزين10.

وجدت الدراسة الحالية أنه يمكن استخدام نفس تركيز FITC-poly-L-lysine لمجموعة واسعة من الأجنة (HH18 - HH34) ولكنها وجدت أن وقت التثبيت المثالي يختلف (من 5-10 دقائق) لضمان الأوعية ذات العلامات الزاهية. قد يرغب مستخدمو تقنية endo-DISCO الحالية في ضبط تركيز الصبغة (يتناقص بمقدار 0.1 مجم / مل في المرة الواحدة) إذا ثبت أن المحلول لزج جدا بحيث لا يمكن تسمية جميع الأوعية المرغوبة ، ولكن يتم تشجيعهم على ضبط وقت التثبيت أولا وتحسين الانقباض العضلي للبطين الأيسر قبل ضبط تركيز الصبغة. حاول المؤلفون الطلاء الداخلي بتركيز 0.1 مجم / مل ووجدوا أنه في حين أن الصبغة تنتشر بسهولة أكبر عبر الأوعية الصغيرة ، إلا أنه تم غسلها بسهولة أكبر عند تروية PFA. يوضح المؤلفون أن مكدسات التصوير عالية الدقة التي تم إنشاؤها من خلال التقنية الحالية ذات جودة كافية للنمذجة الديناميكية الدموية الحسابية. تحدث مسارات تدفق الدم والقوى الديناميكية الدموية المقابلة ، بما في ذلك توزيعات الضغط وإجهاد قص الجدار ، في أنماط موضعية معقدة لا يمكن حلها إلا من خلال محاكاة التدفق الحسابي1،12. تؤثر هذه القوى الميكانيكية الحيوية على سلوك أنسجة القلب والأوعية الدموية المجاورة وتؤدي إلى تكيف الأوعية الدموية ونموها وإعادةتشكيلها 13. يلقي فهم قيم القوة الديناميكية الدموية المحلية ضوءا حاسما على المنظمين الميكانيكيين لوظيفة القلب والأوعية الدموية وبدء المرض أوتطوره 2.

Protocol

يفسر مكتب رعاية المختبر سياسة خدمة الصحة العامة على أنها تنطبق على نموذج الكتكوت على أنه "فقاري" فقط بعد الفقس. هذه الأجنة معفاة بالمثل من اختصاص اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها (IACUC). يمكن الوصول إلى الأسئلة المتداولة ذات الصلة بالمعاهد الوطنية للصحة على: http://grants.nih.gov/grants/olaw/faqs.htm#ApplicabilityofthePHSPolicy.

1. جمع الأجنة ووضع العلامات والتثبيت

  1. سحبت الموضة قضبان شعرية زجاجية بقطر داخلي 0.75 إلى إبر دقيقة مقطوعة باستخدام microforge1،12.
    ملاحظة: يعتمد حجم الطرف المطلوب على عمر / معدل التدفق المطلوب. يمكن بدلا من ذلك قطع الإبرة الدقيقة باستخدام ملقط التشريح الدقيق أو المقص بدقة منخفضة للغاية.
  2. قم بتسخين محلول Tyrode إلى حوالي 38 درجة مئوية.
  3. قم بإذابة مادة FITC poly-L-lysine الصلبة في محلول Tyrode لتحضير محلول مخزون 0.5 مجم / مل.
    ملاحظة: تم تحسين هذا التركيز لوضع العلامات على شرايين جنين الكتاكيت. قد يختلف التركيز الأمثل لأنواع الأنسجة الأخرى. يجب تخزين محلول المخزون الإضافي عند -20 درجة مئوية.
  4. قم بتشريح جنين الطيور (الذي يتراوح من HH18 (اليوم 3) إلى HH34 (اليوم 8) لدراسة قلب الكتاكيت الحالية) من صفار البيض عن طريق قطع الجنين بمقص طرف منحني واستخدام ماصة نقل أو ملعقة لنقل الجنين إلى طبق بتري مقاس 35 مم مملوء بمحلول Tyrode الدافئ.
  5. قم بإزالة الأغشية المشيمية والآلانتية التي تغلف الجنين وغشاء التامور حول القلب بعناية باستخدام ملقط رفيع عن طريق عمل شقوق صغيرة (~ 0.1 مم) في الأغشية وسحبها بعيدا عن الجنين.
  6. انقل الجنين إلى طبق بتري جديد ونظيف مليء بمحلول Tyrode الدافئ للحفاظ على نبض القلب.
  7. املأ حقنة بلاستيكية سعة 5 مل بمحلول Tyrode الدافئ. قم بقص الطرف العريض لطرف الماصة البلاستيكية من 0 إلى 20 ميكرولتر وقم بتثبيته على الطرف المسطح للحقنة. تم الآن تمديد المحقنة إلى قطر طرف الماصة الناعم.
  8. قم ببناء "خط حقن" عن طريق توصيل جزء من أنابيب السيليكون ذات القطر الداخلي 0.03 بوصة بجهاز الحقنة ذات طرف الماصة المؤمن حديثا (الخطوة 1.7). قم بتوصيل إبرة زجاجية شعرية بالطرف الآخر من الأنبوب.
  9. قم بتركيب الإبرة الدقيقة على حامل الحقن الدقيق المرفق بمعالج دقيق. تطهير أنابيب السيليكون والإبرة الدقيقة من فقاعات الهواء.
  10. باستخدام أداة المعالجة الدقيقة ، أدخل الإبرة في قمة القلب وقم ببث الجنين1،12عن طريق حقن محلول Tyrode ببطء في القلب. استمر في حقن الجنين حتى يتم تطهيره إلى حد كبير من الدم.
  11. استخدم المعالج الدقيق لسحب الإبرة وخط الحقن للخلف من موقع الإدراج وتوجيه الإبرة بحيث لا يتم إزعاجها أثناء تحضير خط الحقن التالي. قم بإزالة أنبوب السيليكون من الإبرة والحقنة.
    ملاحظة: قد يجد بعض المستخدمين أنه من الأفضل إبقاء الإبرة متصلة بالقلب ، وفي هذه الحالة يجب على المستخدم إزالة أنبوب السيليكون بين الإبرة والحقنة ، مع الحفاظ على الإبرة في مكانها.
  12. قم بإجراء الطلاء الداخلي لتسمية بطانة الأوعية الدموية بالمضان الأخضر.
    1. باستخدام ماصة دقيقة، قم بتحميل 20-40 ميكرولتر من محلول مخزون FITC poly-L-lysine في أنبوب السيليكون، مع الحرص على عدم تكوين فقاعات هواء أمام حاجز السائل FITC.
    2. أعد توصيل المحقنة المملوءة بمحلول Tyrode واستخدم المعالج الدقيق للحقن ببطء في قمة القلب ، وإعادة إدخال الإبرة إذا لزم الأمر. قم بإزالة الإبرة بعد نشر FITC poly-L-lysine وقبل دخول أي فقاعات هواء إلى القلب.
    3. دع FITC poly-L-lysine يجلس في الجنين لمدة 5-10 دقائق.
      ملاحظة: (فحص الجودة الاختياري) للتحقق من التألق ، التقط صورة باستخدام ستيريو فلورسنت أو منظار كبير. يمكن استخدام الصورة للمساعدة في تحديد عامل الجفاف بعد اكتمال إزالة الأجنة.
  13. املأ حقنة سعة 5 مل ب 4٪ بارافورمالدهيد (PFA) وقم بتوصيلها بأنبوب حقن السيليكون لخطوة حقن ثالثة.
  14. قم بتنقية الجنين1،12 بنسبة 4٪ PFA حتى تصبح جميع هياكل القلب والأوعية الدموية في كامل طاقتها وتبدأ الأنسجة في أن تصبح أكثر غموضا.
  15. قم بتحميل الجنين برفق في قارورة سعة 2-5 مل مملوءة بما يكفي من 4٪ PFA لتغطية العينة. احرص على عدم تشويه الجنين بشكل مفرط.
    ملاحظة: اختر قارورة كبيرة بما يكفي للعينة محل الاهتمام لتجنب سحق العينة أو تشويهها.
  16. احتضان الجنين طوال الليل عند 4 درجات مئوية باستخدام شاكر.

2. جفاف الأجنة وإزالتها

  1. قم بإخراج الماصة بعناية 4٪ PFA.
    ملاحظة: من هذه النقطة فصاعدا ، تجنب الاتصال المباشر بالجنين لمنع تلف الأنسجة أو تشوهها.
  2. لغسل الجنين ، احتضان الجنين في محلول عازلة للفوسفات الطازج (PBS) في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة مع رجها برفق. كرر مرتين إضافيتين ليصبح المجموع 3 غسلات.
  3. ابدأ في تجفيف الجنين في غطاء الدخان. قم بإخراج PBS بعناية واحتضان الجنين في سلسلة متدرجة من 5 حضانات ميثانول في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة لكل منها: تركيز 20٪ و 40٪ و 60٪ و 80٪ و 100٪.
  4. اترك الجنين في الميثانول الطازج بنسبة 100٪ في درجة حرارة الغرفة طوال الليل.
    ملاحظة: (نقطة توقف اختيارية). يمكن تخزين الأجنة عند -20 درجة مئوية في 100٪ ميثانول لاستخدامها لاحقا لمدة تصل إلى 6 أشهر.
  5. في غطاء الدخان ، ابدأ إجراء إزالة الدهون. احتضان الجنين في 2: 1 (حجم إلى حجم) DCM: محلول الميثانول في درجة حرارة الغرفة لمدة 3 ساعات ، مع رجها برفق.
    تنبيه: DCM سام ويجب التعامل معه في الدخان. اتخذ احتياطات إضافية عند العمل مع DCM. قد تساعد القفازات المزدوجة في توفير حاجز إضافي.
  6. خذ إيثيل سينامات (ECi) من 4 درجات مئوية واتركه في درجة حرارة الغرفة ليذوب.
  7. اغسل الأجنة في 100٪ DCM طازج في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة ، مع رجها. كرر الغسيل DCM بنسبة 100٪ لتحقيق إجمالي 2 غسلة.
  8. ماصة خارج DCM واحتضان الجنين في 100٪ ECi. اترك الجنين في ECi حتى يختفي في حوالي 1 ساعة. هز الأنبوب برفق إذا لزم الأمر.
  9. (خطوة التحقق الاختيارية) افحص جودة المقاصة وتلوين الأوعية باستخدام ستيريو فلورسنت أو منظار كبير. التقط صورة للجنين لتحديد عامل تحجيم الجفاف الخاص بالمرحلة / العمر.
  10. قم بتخزين الجنين الذي تم تطهيره عند 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 6 أشهر حتى يصبح جاهزا للتصوير ، مع الحفاظ على الجنين محميا من الضوء.

3. الحصول على البيانات

  1. لتصوير الأجنة ، استخدم المجهر الفلوري الخفيف. قم بلصق رأس جنين تم تطهيره بصريا على شعرية زجاجية باستخدام هلام الغراء الفائق.
  2. قم بتركيب الشعيرات الدموية الزجاجية على حامل العينة ، واملأ غرفة التصوير ب ECi ، وقم بخفض الجنين في غرفة التصوير.
  3. اضبط المعلمات وقم بإجراء التصوير.

4. التطبيق الكمي: إعادة بناء 3D والنمذجة الديناميكية للسوائل الحسابية

ملاحظة: في هذه الخطوات، يتم تحميل مكدسات الصور عالية الدقة التي تم إنشاؤها بواسطة الألواح الضوئية في البرنامج مفتوح المصدر SimVascular14 لإعادة البناء التشريحي ثلاثي الأبعاد والنمذجة الديناميكية للسوائل الحسابية. توجد دروس مفصلة على موقع SimVascular (انظر جدول المواد). تتكون إعادة الإعمار من إنشاء مسارات في الأوعية ذات الأهمية ، وإنشاء تجزئة ثنائية الأبعاد على طول المسارات ، والجمع بين التجزئة المرتفعة في نموذج صلب ثلاثي الأبعاد. تتكون النمذجة الحسابية من إعداد هندسة متشابكة ، وتحديد الشروط الحدودية ، وتشغيل عمليات المحاكاة.

  1. قم بإنشاء SVProject جديد ضمن ملف وقم بتحميل مكدس تصوير ورقة ضوئية عالي الدقة عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على الصور ثم النقر فوق إضافة / استبدال الصورة.
  2. اتبع خطوات البرنامج التعليمي لإعادة بناء تشريح الأوعية الدموية في السيليكو.
    1. قم بإنشاء مسار بالنقر بزر الماوس الأيمن على المسارات وتحديد إنشاء مسار. ضع علامات المسار على طول السفينة ذات الأهمية. كرر لكل وعاء محل اهتمام.
    2. لكل مسار تم إنشاؤه ، تتبع المقاطع العرضية للوعاء ثنائي الأبعاد بالنقر بزر الماوس الأيمن على التجزئة وتحديد إنشاء مجموعة كفاف. حدد مسار السفينة وانقر نقرا مزدوجا فوق اسم السفينة ضمن التجزئة لبدء التجزئة اليدوية.
    3. بمجرد تقسيم جميع السفن، قم بإنشاء نموذج بالنقر بزر الماوس الأيمن فوق النماذج ثم تحديد إنشاء نموذج. حدد نوع PolyData ، وأدخل اسم النموذج ، وانقر فوق إنشاء نموذج صلب ، وحدد جميع التجزئة التي يجب أن تكون جزءا من النموذج.
  3. قم بربط الهندسة عن طريق تشغيل مشير Tetgen المدمج في SimVascular SVMesher. حدد الحد الأقصى لحجم الحافة وقم بإجراء كل من الربط السطحي والحجمي.
    ملاحظة: اختر حجم شبكة يمكنه حل التفاصيل الهندسية الدقيقة والتغيرات الديناميكية الدموية المترجمة في الوعاء. ابدأ بالزر تقدير حجم شبكة عمومي . قد تكون دراسة تقارب الشبكة ضرورية عند وضع اللمسات الأخيرة على عمليات المحاكاة.
  4. قم بإعداد محاكاة حساب لتدفق الدم باستخدام SimVascular Solver. قم بإنشاء ملفات محاكاة بالنقر بزر الماوس الأيمن فوق عمليات المحاكاة وتحديد إنشاء مهمة محاكاة. اضبط المعلمات الأساسية وحدد BCs للمدخل والمخرج لظروف حدودية محددة.
    1. اضبط معلمات Solver ، وانتقل إلى علامة التبويب إنشاء ملفات وتشغيل المحاكاة ، وحدد ملف شبكي ، وانقر فوق إنشاء ملفات بيانات للمحاكاة.
  5. قم بتشغيل المحاكاة باستخدام محطة عمل حوسبة عالية الأداء أو كمبيوتر عملاق.

النتائج

ينتج بروتوكول التصوير السريع عالي الدقة المثبت بالكامل المقدم هنا (الشكل 1 ، الجدول 1) تجويف الأوعية الدموية المحددة بوضوح كما هو موضح في الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 ، حيث تكون بطانة الأوعية الدموية لجنين الكتا...

Discussion

تعد القدرة على دراسة علم الأحياء ثلاثي الأبعاد أمرا بالغ الأهمية لفهم دقيق للتعقيد المورفولوجي وبنية الأعضاء الداخلية وروابط الأوعية الدموية. تعد الصور الوعائية ثلاثية الأبعاد الدقيقة والموثوقة أيضا أساسية لمحاكاة ديناميكية الدم الحسابية الخاصة بالموضوع ، والتي غال?...

Disclosures

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من خلال جائزة التطوير الوظيفي لجمعية القلب الأمريكية ، وجائزة Burroughs Wellcome Fund المهنية في الواجهة العلمية ، وصندوق أبحاث البطين الفردي الإضافي للمشاريع ، وكلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو (Grant P30 NS047101). يشكر المؤلفون الدكتور بوبي طومسون على مقدمته للرسم الداخلي ، وكلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ، وروبرت بورتر (UCSD) للدعم التجريبي.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
#5 forcepsFine Science Tools11252-30
#55-forcepsFine Science Tools11295-51
0.03 inch inner diameter silicone tubingVWR32829-182
20 μL pipette tips VWR76322-134
35 mm Petri dish VWR10799-192
5 mL plastic syringe VWRBD 309646
Dichloromethane (DCM)Sigma-Aldrich270997Refer to MSDS. Stored in side cabinet under fume hood
Ethyl cinnamate (ECi)Sigma-Aldrich112372Stored at 4 °C
Fine Curved scissors Fine Science Tools14061-09
FITC-poly-L-lysineSigma-AldrichP3069Store at -20 °C (powder, stock solution), 4ºC (working solution)
Fluoresent microscopeEVIDENT SCIENTIFICMVX10
Glass capillary tubes (0.75 mm ID) Sutter InstrumentFG-GB100-75-10
Lightsheet microscopeZeissZ.1 system
MethanolSigma-AldrichM1775Refer to MSDS. Stored in flammable cabinet under fume hood
MicroforgeNarishige International USA, Inc.MF2
MicromanipulatorWorld Percision InstrrumentM3301R
Paraformaldehyde (PFA) 4%Thermo ScientificJ19943.K2Refer to MSDS. Stored at -20 °C (powder), 4 °C (4% working solution)
Phosphate buffered saline (PBS)CytivaSH30256.01Stored on benchtop
SimVascularopen source software www.simvascular.org
Tyrode’s SolutionMade in-house

References

  1. Lindsey, S. E., Butcher, J. T., Vignon-Clementel, I. E. Cohort-based multiscale analysis of hemodynamic-driven growth and remodeling of the embryonic pharyngeal arch arteries. Development. 145 (20), dev162578 (2018).
  2. Lindsey, S. E., Vignon-Clementel, I. E., Butcher, J. T. Assessing early cardiac outflow tract adaptive responses through combined experimental-computational manipulations. Ann Biomed Eng. 49 (12), 3227-3242 (2021).
  3. Salman, H. E., et al. Effect of left atrial ligation-driven altered inflow hemodynamics on embryonic heart development: Clues for prenatal progression of hypoplastic left heart syndrome. Biomech Model Mechanobiol. 20 (2), 733-750 (2021).
  4. Henning, A. L., Jiang, M. X., Yalcin, H. C., Butcher, J. T. Quantitative three-dimensional imaging of live avian embryonic morphogenesis via micro-computed tomography. Dev Dyn. 240 (8), 1949-1957 (2011).
  5. Anbazhakan, S., et al. Blood flow modeling reveals improved collateral artery performance during the regenerative period in mammalian hearts. Nat Cardiovasc Res. 1 (8), 775-790 (2022).
  6. Pan, C., et al. Shrinkage-mediated imaging of entire organs and organisms using uDISCO. Nat Methods. 13 (10), 859-867 (2016).
  7. Renier, N., et al. iDISCO: a simple, rapid method to immunolabel large tissue samples for volume imaging. Cell. 159 (4), 896-910 (2016).
  8. Vieites-Prado, A., Renier, N. Tissue clearing and 3D imaging in developmental biology. Development. 148 (18), dev199369 (2021).
  9. Rios Coronado, P. E., Red-Horse, K. Enhancing cardiovascular research with whole-organ imaging. Curr Opin Hematol. 28 (3), 214-220 (2021).
  10. Miller, C. E., et al. Confocal imaging of the embryonic heart: How deep. Microsc Microanal. 11 (3), 216-223 (2005).
  11. Renier, N., et al. Mapping of brain activity by automated volume analysis of immediate early genes. Cell. 165 (7), 1789-1802 (2016).
  12. Lindsey, S. E., et al. Growth and hemodynamics after early embryonic aortic arch occlusion. Biomech Model Mechanobiol. 14 (4), 735-751 (2015).
  13. Humphrey, J. D. Constrained mixture models of soft tissue growth and remodeling-twenty years after. J Elast. 145 (1), 49-75 (2021).
  14. Updegrove, A., et al. SimVascular: An open-source pipeline for cardiovascular simulation. Ann Biomed Eng. 45 (3), 525-541 (2017).
  15. Kim, J. S., Min, J., Recknagel, A. K., Riccio, M., Butcher, J. T. Quantitative three-dimensional analysis of embryonic chick morphogenesis via microcomputed tomography. Anat Rec. 294 (1), 1-10 (2011).
  16. Zhang, D., Lindsey, S. Evaluation of high-resolution image accuracy for small animal vascular flow quantitation. Bull Am Phys Soc. , (2024).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 219

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved