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Method Article
Die endotheliale Glykokalyx / endothelial Oberflächenschicht ist ideal studiert mit Intravitalmikroskopie. Intravitalmikroskopie ist technisch anspruchsvoll in einem sich bewegenden Organ wie der Lunge. Wir zeigen, wie die gleichzeitige Hellfeld und Fluoreszenzmikroskopie verwendet werden, um Endotheloberfläche Schichtdicke in einem frei beweglichen abzuschätzen In vivo Maus Lunge.
Die endotheliale Glykokalyx ist eine Schicht aus Proteoglycanen und zugehörige Glycosaminoglycane Auskleiden des Gefäßlumens. In vivo die Glykocalix hochhydratisierten ist, Bilden einer erheblichen endothelialen Oberflächenschicht (ESL), die zur Aufrechterhaltung der endothelialen Funktion beiträgt. Als die endotheliale Glykokalyx ist oft aberrante in vitro und ist während der normalen Gewebe Fixationstechniken verloren, benötigt Studie der ESL Verwendung von Intravitalmikroskopie. Um die beste Annäherung an die komplexen Physiologie des alveolären Mikrovaskulatur wird pulmonalen intravital Bildgebung ideal auf einem frei beweglichen Lungenkrebs durchgeführt. Diese Zubereitungen jedoch typischerweise unter umfangreichen Bewegungsartefakt. Wir zeigen, wie mit geschlossenem Brustkorb Intravitalmikroskopie einer frei beweglichen Mauslunge verwendet werden, um Glykocalix Integrität mittels ESL Ausschluss von fluoreszenzmarkierten hochmolekularen Dextrane aus der endothelialen Oberfläche zu messen. Diese Nichtwiedereinziehung chirurgische Technik, die benötigtgleichzeitige Hellfeld und Fluoreszenz-Bildgebung der Maus Lunge, ermöglicht Längs Beobachtung des subpleural Mikrovaskulatur ohne Beweise zu induzieren confounding Lungenschädigung.
Die endotheliale Glykokalyx ist ein extrazelluläres Schicht aus Proteoglycanen und zugehörige Glycosaminoglycane Auskleiden der vaskulären Intima. In vivo die Glykocalix hochhydratisierten ist, Bilden einer Oberflächenschicht wesentlichen endothelialen (ESL), die eine Vielzahl von Funktionen einschließlich Endothelzellen Fluiddurchlässigkeit 1, Neutrophilen-Endothel reguliert Haftung 2 und die Mechanotransduktion von Fluid Scherbeanspruchung 3.
Historisch gesehen hat die Glykokalyx war underappreciated aufgrund seiner aberrance in kultivierten Zellpräparationen 4, 5 und seine Abbauprodukte während der üblichen Gewebefixierung und Verarbeitung 6. Der zunehmende Einsatz 7 von Intravitalmikroskopie (in vivo Mikroskopie, IVM) hat mit erhöhter wissenschaftliche Interesse an der Bedeutung der ESL auf vaskuläre Funktion bei Gesundheit und Krankheit zusammenfiel. Die ESL ist unsichtbar für Lichtmikroskopie und kann nicht einfach in beschriftbarvivo, da die Neigung der fluoreszierenden Glykokalyx-bindenden Lektine RBC Agglutination 8 und tödlichen Lungenembolien (unveröffentlichte Beobachtungen) verursachen. Mehrere indirekte Ansätze wurden daher entwickelt, um ESL Dicke (und durch Erweiterung, Glykokalyx Integrität) in unbewegten Gefäßbetten wie die cremasterica und mesenterialen microcirculations abzuleiten. Diese Techniken umfassen die Messung der Differenzen der zirkulierenden Mikropartikel Geschwindigkeit als eine Funktion des Abstands von der endothelialen Membran (Mikropartikel Bild velocimetry 9) sowie die Messung der Ausschluss von sperrigen, fluoreszenzmarkierten vaskulären Markern (zB Dextrane) von der endothelialen Oberfläche (Dextran Exklusionstechnik 10, 11). Von diesen Techniken ist nur Dextran Ausschluss fähig Schätzen ESL Dicke aus Messungen an einem einzigen Zeitpunkt hergestellt. Durch die gleichzeitige Messung vaskulärer Breiten mit Hellfeldmikroskopie (a Breite inclusive der "unsichtbaren" ESL) und Fluoreszenz-Mikroskopie eines vaskulären Tracer vom ESL ausgeschlossen, kann ESL Dicke wie die Hälfte der Differenz zwischen vaskulären Breiten 2 berechnet werden.
Die Verwendung von einem momentanen Maß für ESL Dicke für Studium des pulmonalen Glykocalix gut geeignet. Intravitalmikroskopie der Lunge ist eine Herausforderung, da signifikante pulmonale und kardiale Bewegungsartefakte. Während jüngsten Fortschritte zur Immobilisierung Mauslungen ermöglichen in vivo 12, 13, bestehen Bedenken hinsichtlich der physiologischen Auswirkungen von Lungen Stasis. Lung Immobilität wird mit einer verminderten endothelialen Stickstoffmonoxid Signalisierung 14, ein Signalweg, der sowohl Neutrophilen Adhäsion 15 und Lungenschädigung 16 Auswirkungen verbunden. Weiterhin Immobilisierung eines Bereichs von Lungen freilegt umgebenden mobilen Alveolen zu schädigenden Scherkräften (sogenannte "Atelektrauma"), in Übereinstimmung mit den Konzepten der klassischen physiologischenalveolären Interdependenz 17.
Im Jahre 2008 entwickelte Arata Tabuchi, Wolfgang Kübler und Kollegen eine chirurgische Technik die es erlaubt Intravitalmikroskopie einer frei beweglichen Mauslunge 18. Respiratorischen Artefakt aus diesem Verfahren kann durch die Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Abbildungssystem, einschließlich gleichzeitige Messung von Hellfeld und Fluoreszenzmikroskopie negiert werden. In diesem Bericht ausführlich wir, wie momentane Dextran Ausschluss Bildgebung eingesetzt werden, um ESL Dicke im subpleural Mikrozirkulation einer frei beweglichen, in vivo Mauslunge messen. Diese Technik kann leicht modifiziert werden, um zu bestimmen Glykokalyx-Funktion Insbesondere die Fähigkeit eines intakten ESL auszuschließen zirkulierenden Elemente aus der endothelialen Oberfläche. Wir haben kürzlich diese Techniken verwendet werden, um die Bedeutung der pulmonalen ESL Integrität zur Entwicklung von akutem Lungenversagen während systemische entzündliche Erkrankungen wie Sepsis 2 zu bestimmen.
Ein. Vorbereitung der Surgical Tubing, Gefäßkathetern, Brust Wand Fenster
2. Maus Anesthesia
3. Tracheostomie
4. Katheterisierung
5. Intravital Maus Lung Microscopy Surgery (adaptiert aus Tabuchi et al. 18)
6. Die Messung der Lungenfunktion Endothelial Oberflächenschichtdicke
7. Alternative Messung der Lungenfunktion Endothelial Surface Layer Integrität
Die intakten Endothelzellen Oberflächenschicht Funktionen (teilweise) auszuschließen circulatten Elemente aus der endothelialen Oberfläche 2. ESL Integrität kann daher durch die Fähigkeit einer Umlaufelement (zB eine fluoreszierende Mikrokugel) für den Zugriff und die Interaktion mit Zelloberflächen-Adhäsionsmolekülen (wie ICAM-1) gemessen werden.
8. Sterbehilfe
Nach Abschluss des Verfahrens werden narkotisierten Mäusen durch Ausbluten über direkte Herzpunktion eingeschläfert. Sterbehilfe wird über bilaterale Pneumothoraces, nach denen Lungen geerntet und schockgefroren zur späteren Analyse bestätigt.
Der experimentelle Ansatz in den Schritten 1-6 beschrieben ermöglichen Erfassung von mehreren Frames gleichzeitiger DIC (Hellfeld) und fluoreszierende Bilder. Um ESL Dicke zu bestimmen, werden aufgenommene Bilder mit einer Blindbeobachter nach Beendigung des experimentellen Protokolls bewertet. Mit Hilfe eines in-Fokussierrahmen subpleural Mikrogefäßen (<20 Mikrometer Durchmesser) identifiziert; mindestens 3 Mikrogefäßen sind in der Regel auf einem einzigen Rahmen (Abbildung 10). Mit Bildanalyse...
Koinzident mit dem expandierenden Verwendung von in vivo-Mikroskopie, gibt es zunehmende Wertschätzung sowohl für die beträchtliche Größe der ESL sowie dessen zahlreichen Beiträge Gefäßfunktion. Diese neuen Daten werden jedoch vor allem aus Studien der systemische Gefäßsystem abgeleitet. In der Tat, der in vivo-Mikroskopie in der Lunge zu verwenden ist technisch anspruchsvoll, da signifikante pulmonale und kardiale Bewegungsartefakte.
Mehrere neuere technische For...
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Wir danken Drs. Arata Tabuchi und Wolfgang Kübler (University of Toronto) für den Unterricht über Intravitalmikroskopie. Wir danken Andrew Cahill (Nikon Instruments) für die Unterstützung in der Mikroskopie Design und Implementierung. Diese Arbeit wurde vom NIH / NHLBI Zuschüsse P30 HL101295 und K08 HL105538 (auf EPS) finanziert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name des Reagenz | |||
FITC-Dextran (150 kDa) | Sigma | FD150S | |
TRITC-Dextran (150 kDa) | Sigma | T1287 | |
Streptavidin-beschichtete fluoreszierenden Mikrosphären | Bangs Laboratories | CP01F/10428 | Dragon Green Fluoreszenz (ähnlich FITC) |
Ketamin | Moore Medical | ||
Xylazin | Moore Medical | ||
Anti-ICAM-1-Antikörper biotinylierter | eBioscience | Klonen YN1/1.7.4 | 1:50 Verdünnung |
Isotyp biotinylierten Antikörper | eBioscience | IgG2b eB149/10H5 | 1:50 Verdünnung |
EQUIPMENT | |||
Beatmungsgerät | Harvard Apparatus | Inspira | |
Tracheostomie Katheters | Harvard Apparatus | 730028 | |
Elektrokauter Gerät | DRE Medical | Valleylab SSE-2L | |
Bipolar Kauter Pinzette | Olsen Medical | 10-1200i | 9.9cm McPherson |
Temperatur control-System | World Precision Instruments | ATC1000 | |
Spritzenpumpe | Harvard Apparatus | Pumpe 11 Elite | |
Microscope (Weitfeld) | Nikon | LV-150 | |
Microscope (konfokalen) | Nikon | A1R | |
Bild Splitter | Photometrics | DV2 | |
CCD-Kamera | Photometrics | CoolSNAP HQ2 | |
Bildverarbeitungs-Software | Nikon | NIS Elements | |
Polyvinylidenfluorid-Membran | Kure Wrap | ||
Circular Deckglas | Bellco | 5CIR-1-BEL | 5 mm, Nr. 1 Dicke |
Glue (Deckglas zur Membran) | Pattex | Flüssig (liquid) | Zum Aufkleben Deckglas zur Membran |
Glue (Deckglas zur Maus) | Pattex | Gel | Membran zum Anbringen an Maus |
Chirurgische Schläuche | Intramedic | PE50, PE10 | |
Naht | Fischer | 04.00 Seide | |
Trockenrasierer | Oster | 78997 | |
Chirurgische Zange gekrümmten | Roboz | ||
Gerade chirurgische Pinzette | Roboz | ||
Chirurgische Schere | Roboz | ||
Chirurgische Mikroschere | Roboz | ||
Chirurgische Nadeltreiber | Roboz | ||
Surgical tape | Fischer | ||
Kitchen sponges (Schnitt in Keile) | verschiedene |
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