A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
גיוס לויקוציטים וטסיות דם מהווה מרכיב חיוני הדרוש לצמיחה יעילה של עורקי בטחונות במהלך העורקים. מיקרוסקופ מולטיפוטון הוא כלי יעיל למעקב אחר דינמיקה של תאים עם רזולוציה מרחבית-טמפורלית גבוהה in vivo ופחות רעילות לאור לחקר גיוס לויקוציטים ואקסטרווסציה במהלך העורקים.
Arteriogenesis תלוי מאוד לויקוציטים וגיוס טסיות לחלל perivascular של כלי בטחונות גדלים. הגישה הסטנדרטית לניתוח עורקים בטחוניים ולויקוציטים בארטריוגנזה היא מתודולוגיה היסטולוגית ex vivo (immuno-). עם זאת, טכניקה זו אינה מאפשרת מדידה של תהליכים דינמיים כגון זרימת דם, מתח גזירה, אינטראקציות בין תאים ומהירות חלקיקים. מאמר זה מציג פרוטוקול לניטור תהליכי in vivo בצמיחת עורקים בטחוניים במהלך ארטריוגנזה באמצעות הדמיה תוך חיונית. השיטה המתוארת כאן היא כלי אמין למדידת דינמיקה ומציעה ניתוח ניגודיות גבוהה עם ציטוטוקסיות פוטו מינימלית, המסופקת על ידי מיקרוסקופ עירור מולטיפוטונים. לפני ניתוח העורקים הבטחוניים הגדלים, הושרה ארטריוגנזה בשריר האדוקטור של עכברים על ידי קשירה חד צדדית של עורק הירך.
לאחר הקשירה, העורקים הקולטרליים הקיימים החלו לגדול עקב לחץ גזירה מוגבר. עשרים וארבע שעות לאחר הניתוח הוסרו העור והשומן התת עורי שמעל עורקי הצידית, ונוצר כיס לניתוחים נוספים. כדי להמחיש את זרימת הדם ואת תאי החיסון במהלך הדמיית in vivo , CD41-fluorescein isothiocyanate (FITC) (טסיות) ונוגדנים CD45-phycoerythrin (PE) (לויקוציטים) הוזרקו תוך ורידי (i.v.) באמצעות קטטר שהונח בווריד הזנב של עכבר. מאמר זה מציג דימות מולטיפוטון תוך-חיוני כחלופה או כהשלמה in vivo לניתוחים ההיסטולוגיים הסטטיים הנפוצים ex vivo (immuno-) כדי לחקור תהליכים רלוונטיים לעורקים. לסיכום, מאמר זה מתאר שיטה חדשנית ודינמית in vivo לחקר סחר בתאי מערכת החיסון, זרימת הדם ולחץ גזירה במודל גפיים אחוריות של ארטריוגנזה, אשר משפר את אפשרויות ההערכה באופן משמעותי.
למרות העניין המחקרי האינטנסיבי בשנים האחרונות, מחלות לב וכלי דם, כגון מחלות לב איסכמיות ושבץ, הן עדיין סיבת המוות העולמית המובילה1. הטיפולים הנוכחיים למחלות אלה הם טיפולים פולשניים ביותר כגון אנגיופלסטיקה טרנסלומינלית מלעורית, אנגיופלסטיקה כלילית טרנסלומינלית מלעורית, או ניתוח מעקפים2. לכן, יש צורך דחוף בפיתוח אפשרויות טיפוליות אלטרנטיביות, לא פולשניות. הגוף יכול ליצור מעקפים טבעיים סביב כלי דם היצרות או חסום כדי להפנות את זרימת הדם המופרעת לחלק הדיסטלי של ההיצרות. תהליך זה נקרא arteriogenesis2. מחקרים רבים שנערכו לאחרונה הראו כי גזירה מוגברת של נוזלים משפיעה על גיוס לויקוציטים, אשר ממלא תפקיד חשוב במהלך arteriogenesis3. האפשרויות הנוכחיות העיקריות לנתח את גיוס לויקוציטים במהלך arteriogenesis הן ex vivo (immuno-) ניתוחים היסטולוגיים או מתודולוגיית מיון תאים מופעל פלואורסצנטיות (FACS)4. כדי לאפשר הערכה של דינמיקה לויקוציטים במהלך ארטריוגנזה, מאמר זה מציג פרוטוקול הדמיה תוך חיוני עם מיקרוסקופ מולטיפוטון.
לויקוציטים הם תאי הדם העיקריים שגויסו בתהליך של arteriogenesis3. פרוטוקול זה משתמש בהדמיית מולטיפוטונים כדי להראות את הזחילה של לויקוציטים דבקים המסומנים בנוגדנים מוזרקים נגד CD45-PE בעורקים בטחוניים, 24 שעות לאחר השראת העורקים על ידי קשירת עורק הירך (FAL) תוך שימוש באיסכמיה של גפיים אחוריות מוריןמודל 5,6. לחלופין, ניתן לתייג תאי חיסון ex vivo ולהזריק בזהירות לעכברים, כפי שהוכח במחקרים על אנגיוגנזה באמצעות מיקרוסקופ תוך חיוני7. זרימת הדם בתוך כלי דם ועורקים יכולה להיות דמיונית על ידי CD41-FITC (כדי לסמן טסיות), dextran-FITC (פלזמה), או על ידי הדור ההרמוני השני (SHG), אשר מדמה קולגן סוג 1 נוכח בקרום המרתף של חלק כלשהו של עץ כלי הדם. SHG הוא אפקט תיוג חופשי ייחודי של עירור מולטיפוטונים. דימות מולטיפוטונים מאפשר מעקב תאים ארוך טווח מבלי לפגוע ברקמה ולהפעיל את התאים על ידי עירור כוח לייזר. מיקרוסקופ מולטיפוטון הוא שיטת ההדמיה המועדפת להדמיית תאים ומבנים המסומנים באופן פלואורסצנטי בבעלי חיים בשל יכולתה לעורר את הפלואורופורים עמוק יותר לתוך הרקמה/איברים עם רעילות אור מינימלית8.
השימוש בלייזרים אינפרא אדום מכווננים עם פולסים המועברים במרווחי פמטו-שניות מעורר את הפלואורוכרום רק במישור המוקד, ללא עירור מעל ומתחת למישור המוקד8. לפיכך, מיקרוסקופ מולטיפוטונים מאפשר רזולוציה מרחבית-טמפורלית גבוהה, פחות נזקי אור והדמיית חדירה מוגברת של רקמות לחקר אירועים ביולוגיים דינמיים בתוך האיברים. זהו כלי מיקרוסקופיה אידיאלי להדמיית בעלי חיים חיים. עם זאת, מולטיפוטון וכל אמנות אחרת של מיקרוסקופיה תוך חיונית מוגבלת על ידי תנועת רקמות עקב פעימות לב, נשימה, תנועות פריסטלטיות, טונאליות שרירים ותפקודים פיזיולוגיים אחרים, מה שמפריע לרכישת הדימות ולניתוחו. מכיוון שתנועות אלה פוגעות ברזולוציה הזמנית והמרחבית ולעיתים אף אוסרות על ניתוח עוקב, יש להתייחס אליהן כראוי כדי לאפשר ניתוח ופרשנות מדויקים של נתונים. מספר אסטרטגיות פותחו כדי להוריד או למנוע ממצאים מתנועת רקמות. פרוטוקול זה מיישם תוכנה לתיקון סחף באתרו בשם VivoFollow9 כדי לתקן סחף רקמות במהלך רכישת תמונה. גישה זו מספקת את ייצוב התמונה הנדרש, ומאפשרת הדמיה ארוכת טווח וניתוח מעקב אחר תאים.
מחקר זה אושר על ידי הוועדה הבווארית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (אושר על ידי הקוד האתי: ROB-55.2Vet-2532.Vet_02-17-99); ניסויים אלה בוצעו בהתאמה קפדנית להנחיות החקיקה הגרמנית בנושא בעלי חיים.
1. בעלי חיים וקשירת עורק הירך (FAL)
הערה: כדי לגרום לדלקת סטרילית ולדלקת עורקים, נעשה שימוש בעכברי C57BL/6J זכרים בני 8-10 שבועות. אף אחד מהעכברים לא מת או סבל מזיהום פצעים או מהפרעה בריפוי פצעים במהלך או אחרי ניתוח FAL או דמה, בהתאמה.
2. הכנת רקמות להדמיה תוך-חיונית של מולטיפוטונים
3. מיקרוסקופ מולטיפוטון תוך חיוני
מיקרוסקופ מולטיפוטונים מציע רזולוציה מרחבית-טמפורלית גבוהה למעקב אחר לויקוציטים, שבו ניתן לעקוב אחר שלבי נדידת תאים ומהירותם ולנטר אותם (איור 4A,B). עם זאת, התנועה הפיזיולוגית של הדגימה מהווה אתגר, במיוחד עבור רכישות ארוכות טווח של תמונות מיקרוסקופיה תוך חיונית. לכ...
השיטה המתוארת של ניתוח multiphoton in vivo של גיוס לויקוציטים מייצגת תוספת לכלים נפוצים למחקרי גיוס לויקוציטים כגון ניתוחים היסטולוגיים (חיסוניים) או FACS. בשיטת הדמיה זו, ניתן לדמיין בפירוט רב יותר את התהליכים הדינמיים בהידבקות לויקוציטים ואקסטרווסציה במהלך ארטריוגנזה10. למרות ה?...
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.
המחקר מומן על ידי Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 914 (HI-A/SM, פרויקט Z01). אנו מודים לד"ר סוזן שטוט על קריאת כתב היד.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.0 mL Syringe | BD Biosciences, San Jose, CA, USA | 309628 | syringe for injection |
3M Durapore Surgical Tape 1538-0 | 3M, St. Paul, MN, USA | 1538-0 | fixation tape |
Atipamezole | Zoetis, Berlin, Germany | antagonize anesthesia | |
Buprenorphine | Reckitt Benckiser Healthcare, Slough, UK | antagonize anesthesia | |
C57/B6J mouse | Charles River, Sulzfeld, Germany | used animals for surgery/imaging | |
CD41-FITC ab | Biolegend | 133904 | Platelet labeling in vivo |
CD45-PE ab | Biolegend | 368510 | Leukocytes labelling in vivo |
Disinfectant Cutasept | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland | AK64.2 | Disinfection |
Eye cream (Bepanthen) | Bayer Vital GmbH | 5g | |
Fentanyl | CuraMED Pharma, Karlsruhe, Germany | anesthesia | |
Flumazenile | Inresa Arzneimittel GmbH, Freiburg, Deutschland | antagonize anesthesia | |
Fine bore polythene tubing | Smiths medical | Lot 278316 | 0.28 mm ID and 0.61 mm OD, tubing for the vein catheter |
Histoacryl flexible | BRAUM | 1050052 | tissue glue |
Imaris software | Oxford Instruments | version 9.2 | Used for cell tracking, cell speed analysis, 3D projection |
Laser Doppler Imaging instrument | Moor LDI 5061 and Moor Software Version 3.01, Moor Instruments, Remagen, Germany | ||
LEICA KL300 LED | Leica, Solms, Germany | light for microscope | |
Leica M60 | Leica, Solms, Germany | microscope for surgery | |
LEICA MC120 HD | Leica, Solms, Germany | camera for microscope | |
Medetomidine | Pfizer Pharma, Berlin, Germany | anesthesia | |
Midazolam | Ratiopharm GmbH, Ulm, Germany | anesthesia | |
Multiphoton microscope | Lavision | TRIMScope II | WL 820 nm |
NaCl 0.9% | Braun, Melsungen, Deutschland | 3570310 | saline for pocket |
Naloxone | Inresa Arzneimittel GmbH, Freiburg, Deutschland | antagonize anesthesia | |
Needle 30 G | BD Biosciences, San Jose, CA, USA | 305128 | needle for i.v. catheter |
Silk braided suture (7-0) | Pearsalls Ltd., Taunton, UK | SUT-S 103 | suture for femoral artery ligation |
Ultrason Gel | SONOSID-ASID BONZ 250 mL | 782012 | gel for imaging |
Vicryl 6.0 suture | Vicryl, Johnson&Johnson, New Brunswick, NJ, USA | NW-2347 | suture to build pocket |
VivoFollow drift correction software | Developed by Mykhailo Vladymyrov | Reference 9 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved