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Method Article
Wir zeigen das Verfahren für die Durchführung Intravitalmikroskopie der Milz mit GFP transgenen Malaria-Parasiten und die Quantifizierung der Parasiten Mobilität und die Durchblutung in diesem Organ.
Das Aufkommen der Intravitalmikroskopie in experimentellen Nagetier Malaria-Modellen hat große Fortschritte zur Kenntnis Parasit-Wirt-Interaktionen 1,2 zulässig. So haben in-vivo-Bildgebung des Malaria-Parasiten während der Pre-erythrozytären Stadien der aktiven Eingang des Parasiten in die Haut Lymphknoten 3, die komplette Entwicklung des Parasiten in der Haut 4 und die Bildung einer Hepatozyten-derived merosome die Migration gewährleisten aufgedeckt und Freisetzung von Merozoiten in den Blutstrom 5. Darüber hinaus hat die Entwicklung der einzelnen Parasiten in Erythrozyten vor kurzem dokumentiert mit 4D-Bildgebung und forderten unsere aktuelle Sicht auf den Protein-Export in Malaria-6. So hat intravitales Imaging radikal unsere Sicht auf wichtige Ereignisse in Plasmodium Entwicklung verändert. Leider Studien der dynamischen Lauf der Malaria-Parasiten durch die Milz, eine große Lymphorgane exquisit abgestimmt, um infizierte rote b klarelood Zellen fehlen aufgrund technischer Einschränkungen.
Mit dem Mausmodell der Malaria Plasmodium yoelii in Balb / c Mäusen, haben wir intravital Bildgebung der Milz durchgeführt und berichtet ein Differential Umbau von IT und die Einhaltung der von Parasiten befallenen roten Blutkörperchen (pRBCs) zur Barriere Zellen Fibroblasten Ursprung in der roten Pulpa während der Infektion mit dem nicht-tödlichen Parasiten line P.yoelii 17X zu Infektionen mit dem P.yoelii 17XL tödlichen Parasiten Linie 7 entgegen. Zur Erreichung dieser Schlussfolgerungen wurde eine spezielle Methodik mit ImageJ freie Software entwickelt, um die Charakterisierung der schnellen dreidimensionalen Bewegung der Single-pRBCs ermöglichen. Ergebnisse mit diesem Protokoll erhalten erlauben die Bestimmung Geschwindigkeit, Richtung und Verweildauer des Parasiten in der Milz, bei der alle Parameter die Einhaltung in vivo. Darüber hinaus berichten wir über die Methodik zur Quantifizierung des Blutflusses mittels Intravitalmikroskopie und die Verwendung von verschiedenen Farbstoffe, um einen Einblick in die komplexe Struktur der Mikrozirkulation der Milz zu gewinnen.
Ethik und Verlustrechnung
Alle Tierversuche wurden an die Tierhaltung der Universität von Barcelona in Übereinstimmung mit den Richtlinien und Protokolle von der Ethikkommission für Tierversuche der Universität Barcelona CEEA-UB (: 5429 Protokoll Nr. DMAH) genehmigt durchgeführt. Weibliche Balb / c-Mäuse von 6-8 Wochen alt wurden von Charles River Laboratories erhalten.
Diese Methode wurde in der Forschung in 7 gemeldet werden.
1. Tierische Infektion mit dem grün fluoreszierenden Protein (GFP) transgenen Parasiten
2. Labeling der roten Blutkörperchen mit FITC und Einspritzung zu Kontrolltieren
3. Chirurgische Verfahren
4. Imaging von lebenden Parasiten in der Milz
5. Intravitalmikroskopie der Mikrovaskulatur der Milz und der Bildaufnahme zur Messung des Blutflusses
6. Bildverarbeitung und quantitative Analyse von Parasiten Mobilität mit ImageJ Software
7. Berechnung des volumetrischen Blutflusses
8. Die statistische Analyse
9. Repräsentative Ergebnisse
Intravital imaGing der GFP Parasiten in der Milz zeigten Unterschiede in der Mobilität zwischen den beiden Stämmen des Parasiten. Quantitative Analyse der Mobilität Parameter der einzelnen Parasiten angegebenen Geschwindigkeit, mangelnde Ausrichtung und Augmented Verweilzeit des Parasiten von Mäusen mit 17X Stamm infiziert reduziert. Darüber hinaus wurde volumetrischen Blutflusses in den Gefäßen nicht zwischen den Stämmen 7 verändert. Die technische Vorgehensweise ist in Abbildung 1A dargestellt. Abbildung 1B zeigt eine allgemeine Ansicht einer normalen Milz einer Maus mit FITC-markierten Erythrozyten injiziert, mit einer Zoom-in in der roten Pulpa und eine andere in ein Gefäß (Abbildung 1B, Zoom in 1 bzw. 2). Gefäßsystem wurde durch Injektion von 70 kDa Dextran-Texas Red zusammen mit Erythrozyten Reflexion hingegen belegt. Andere fluoreszierende Farbstoffe in Tabelle 1 zusammengefasst werden verwendet, um Informationen auf der Orgel wird abgebildet, wie Hoechst (Abbildung 1C, 1D) zu gewinnen.
Real-time Bildgebung von Parasiten der 17XL und 17X Stamm ist in Movies 1 und 2 dargestellt,mit einigen 17X-PRBC (Movie 2) zeigt eine Rolling-Circle Verhalten. Quantitative Analyse der Mobilität Parameter wurde durch die Verfolgung einzelner Parasiten mit Hilfe von Z-codierte Farbbilder erreicht. Abbildung 2A zeigt eine Z-Projektion eines Z-codierte Farbe Stapel, wo die eingeschlossenen Teilchen scheint Bewegung in verschiedenen Ebenen. Abbildung 2B und 2C stellen die Tracks für unterschiedliche Parasiten in 17X und 17XL Infektion bzw.. Die Ergebnisse aus Richtwirkung und Verweilzeit aller Teilchen quantifiziert werden als Dichteverteilung Karte Parasiten Bevölkerung in Abbildung 2D und 2E, bzw. präsentiert. Zur Überwachung des Blutflusses in der Milz mit Intravitalmikroskopie wurden die Streifen in xt Bilder der zentrale Lumen der Gefäße, die aus der Erythrozyten-Bewegung erhalten gemessen an Geschwindigkeit 11 zu berechnen. Die Bilder zeigen eine xy-Scan eines Schiffes (Abb. 2F) mit den entsprechenden xt Zeilenkameras (Abbildung 2G).
Fluorescent Probe | Lokalisierung | 1-Photonen-Anregung (nm) | 2 Photonen Anregung (nm) | Detected Emission (nm) | Menge / Maus Gewicht |
Hoechst 33342 | Membranpermeablen DNA-bindende Sonde. Es Etiketten Kerne aller Zellen (lebende und tote) nach intravenöser Injektion. | 405 | 800 | 410-480 | 12,5 g / Kg |
Propidiumiodid | Membran-impermeante DNA-bindende Sonde. Es Etiketten Kernen der Zellen mit beeinträchtigter Membran (apoptotischen und nekrotischen Zellen). | 561 | 800 | 570-650 | 250 mg / Kg |
70.000 mol wt Dextran-Fluorescent (FITC, Texas Red) | Fluid-Phase-Marker, die hingegen von Plasma verbessert. | FITC 488 Texas Red 594 | 800 | 500-540 600-650 | 50 mg / Kg |
Natrium Fluorescein | Bulk-Fluid-Phase Albumin Marker, der Kontrast des Plasmas erhöht. | 488 | 800 | 500-540 | 2 mmol / kg |
Evans Blue | Bulk-Fluid-Phase Albumin Marker, der Kontrast des Plasmas erhöht. | 633 | nd | 645-700 | 20 mg / Kg |
Rhodamine R6 | Vital-Sonde, die in aktiven Mitochondrien akkumuliert. Es Etiketten Endothelien und zirkulierende weiße Blutkörperchen nach intravenöser Injektion. | 561 | 800 | 570-650 | 25 mg / Kg |
Fluospheres-1micron Durchmesser | Perlen, die von Zellen mit Phagozytoseaktivität uptaken sind. | 488 | 800 | 500-540 | nd |
Alexa488-markierten Fibrin IIβ Chain-spezifischen Antikörper | Prüfpunkt, der Etiketten Fibrin IIβ Kette | 488 | 800 | 500-540 | 0,3 mg / kg |
Tabelle 1. Fluoreszenzsonden für Intravitalmikroskopie. Vital Fluoreszenzfarbstoffe mit verschiedenen Lokalisierungen, die verwendet werden, um die Milz in vivo-Label werden können. Anregung / Emission (Exc / em) reicht, um mit Ein-Photonen-(oder Zwei-Photonen-Mikroskopie) zur Verfügung gestellt werden. Die Dosis angezeigt ist in 0,1-0,2 ml Kochsalzlösung Puffer gelöst und injiziert, um die Schwanzvene der Maus. [Nb: nicht in dieser Studie ermittelt.
Abbildung 1. Intravital Mikroskopie der Milz. A. Leica TCS SP5-konfokalen Mikroskop mit einer Maus auf der Bühne des Mikroskops platziert. Die Maus hat den unteren Teil der Milz freigelegt und mit einem Deckglas versiegelt. B. Bild einer repräsentativen Bereich der Milz von einem nicht-infizierten Tieres mit FITC-markierten Erythrozyten injiziert und70 kDa Dextran-Texas Red, um das Gefäßsystem zu visualisieren. Reflection (gelb), sind Dextran (blau) und FITC-Erythrozyten (grün) dargestellt. Blow-ups in weißen Kästchen stellen Open-Verkehr (1) und nahe-Kreislauf (2) Bereiche. Open-Kreislauf (C) und Close-Zirkulation (D) mit 70 kDa Dextran (rot) und Hoechst 33342 (blau) gefärbt.
Abbildung 2. Quantifizierung der Parasiten Mobilität und Durchblutung. AC. Quantitative Analyse der Bewegung von Teilchen in den vier Dimensionen (4D) ist mit farblich Bildverarbeitung erleichtert. A.-Tracking wurde mit der Tiefeninformation von Z-codierte Farbbilder, vertreten durch Maximum Intensity Projection von fünf verschiedenen Tiefen durchgeführt. Weißes Rechteck repräsentiert den gleichen Teilchen in unterschiedlichen Z in einem Zeitpunkt. Unterschiedliche Positionen werden aufgrund Zeitspannen zwischen dem Erwerbverschiedener Z Bilder. Tiefe Code:. Gelb (0 um), orange (2 um), pink (4 um), blau (6 Mikrometer), grün (8 um) B, farbige C. Zeit Projektionen der Teilchen-Bewegung mit jedem Zeitintervall als: grau (0-2,4 sec), cyan (2,4 bis 4,8 sec), Magenta (4,8 bis 7,0 sec), rot (7,0 bis 9,4 sec) und gelb (9,4 bis 11,8 sec). Weiße Linie stellt 4D manuelle Verfolgung von Partikeln 17X (11,8 s) (B) und 17XL (4,8 sec) (C) GFP Parasiten mit MTrackJ. D, E. Verteilung der Dichte der GFP Partikel von den Werten der Richtwirkung (D) und Verweilzeit (E). Daten zu 120 Partikel jeder Zeile von Parasiten und 100 FITC-markierten Erythrozyten aus drei unabhängigen Experimenten mit der Gleichheit-of-Mediane Test analysiert entsprechen. Die 17X/17XL/FITC-RBCs Mediane 0.53/0.75/0.85 (D) und 4.61/0.67/0.9 sec (E). Unterschiede zwischen den beiden Linien in rong> (D) und (E) sind statistisch signifikant (P <0,001). Die Unterschiede zwischen den FITC-markierten Erythrozyten und 17XL Parasiten sind statistisch nicht signifikant (P> 0,05). F, G. Milz Blutfluss Messungen. Darstellung von xy Bild (F) und xt Bild (G) von einer Line-Scan des zentralen Lumen des betreffenden Schiffes (weiße Linie). Spleen Schiff zeigt Plasma mit 70 kDa Dextran (rot), PRBC (grün) und Erythrozyten-Reflexion (blau).
Filme 1 und 2. Zeitraffer-Intravitalmikroskopie Bilder des murinen Milz mit 17XL (1) oder 17X infiziert (2) GFP-transgenen Parasiten bei 10% Parasitämie (Z-Maximum-Projektion). Parasite und Gewebe-Autofluoreszenz sind grün bzw. rot dargestellt. Scale-Balken 10 um und das Zeitintervall in Sekunden.
v "> Klicken Sie hier, um Movie 1 zu sehen.
Klicken Sie hier, um Movie 2 zu sehen.
Die Umsetzung der Intravitalmikroskopie der Milz in diesem Nagetier Malaria-Modell eröffnet die Möglichkeit zur Untersuchung der dynamischen Passage der Parasiten durch dieses Organ, das bisher als eine "black-box" aufgrund technischer Überlegungen. In hier, war eine große Mühe geben, um eine quantitative Methode, die vergleichende Analyse der verschiedenen Parasiten Linien an den Einzel-und Bevölkerungszahlen ermöglicht anzupassen. Im Gegensatz zu anderen Geweben und Zellen, die zuvor in Malaria 3...
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir sind besonders dankbar, S. Graewe und V. Heussler für die Erstausbildung und kontinuierliche Eingang in Intravitalmikroskopie der Malaria-Parasiten, die J. Burns für die Spende von GFP transgenen Parasiten, A. Bosch (Konfokale Unit, CCIT-UB, IDIBAPS) Unterstützung bei der Bildanalyse und Quantifizierung und P. Astola für die technische Unterstützung. Wir danken R. Tous und I. Caralt für die Videoproduktion. MF ist ein Empfänger ein Promotionsstipendium von der Allgemeinheit von Katalonien. HAP ist ein ICREA Forschungs-Professor. Die Arbeit im Labor von HAP wird von der Europäischen Gemeinschaft Siebten Rahmenprogramms (FP7/2007-2013) unter Finanzhilfevereinbarung Nr. 242095, von der Privatstiftung CELLEX (Katalonien, Spanien), und durch das spanische Ministerium für Wissenschaft und Innovation (gefördert SAF2009-07760).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenzes | Firma | Katalog-Nummer | Kommentare |
Leica TCS SP5-konfokalen Mikroskop | Leica Microsystems, Heidelberg, Deutschland | TCS SP5-Serien-Nr. 5100000419 | |
Ketamin (Ketolar 50 mg / ml) | Pfizer | 631028 | |
Midazolam 15 mg / 3 ml | Normon | 838193 | |
70.000 MW Dextran, konjugiert mit Texas Red | Molecular Probes | D1830 | |
Fluoresceinisothiocyanat, Isomer I (FITC) | Sigma | F7250 | |
Hoechst 33342 | Sigma | H1399 | |
Giemsa-Färbung | Sigma | GS1 | Working-Lösung wird auf 10% in destilliertem Wasser |
Super Glue-3 Loctite | Loctite | 9975-0880 |
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