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Method Article
止血血栓形成のための穿刺創傷手順がここで紹介されています。形成された血栓は大きく、直径は数百ミクロンです。したがって、ボリュームイメージングアプローチが適切です。私たちは、多くの人が利用できる高解像度のアプローチとして、モンタージュされた広域透過型電子顕微鏡法を提案し、準備プロトコルを詳述します。
止血は、血管の損傷を正常な生理学的に制御するプロセスであり、人間の生活の基本です。私たちは皆、時々小さな切り傷や刺し傷に苦しんでいます。止血では、自己制限的な血小板凝集により、構造的な血栓が形成され、外部から穴を塞ぐことで出血が止まります。この構造を詳細に特徴づけることで、止血と血栓症の区別が生まれる可能性があり、血小板が過剰に凝集して閉塞性凝固を引き起こすケースです。ここでは、止血栓の内部を視覚化する薄切片電子顕微鏡の能力を利用した、穿刺創血血血構造へのイメージングベースのアプローチを紹介します。イメージングベースの実験プロトコルの最も基本的なステップは、良好なサンプル調製です。このプロトコルは、その後の電子顕微鏡検査のためにマウスの穿刺創と多血小板血栓を準備するための詳細な手順を提供します。形成穿刺創血栓の in situ 固定と、その後の電子顕微鏡法のための染色および埋め込みのための処理について、詳細な手順が示されています。電子顕微鏡は、シーケンシャルセクショニングと組み合わせることで、血栓内部の詳細を高解像度で視覚化できるため、エンドイメージング技術として紹介されています。イメージング法として、電子顕微鏡は偏りのないサンプリングと、2次元または3次元でナノメートルからミリメートルにスケーリングする実験出力を提供します。穿刺創血栓断面全体のナノメートルスケールのイメージングを提供するために数百のフレームをブレンドできる広域電子顕微鏡をサポートする適切なフリーウェア電子顕微鏡ソフトウェアが引用されています。したがって、画像ファイルの任意のサブ領域を、完全な断面のコンテキストに簡単に配置できます。
出血停止につながる穿刺創血栓の形成は、人生で最も重要なイベントの1つです1。しかし、その本質にもかかわらず、血栓形成中に構造的に何が起こるかについての知識は、それが静脈、動脈、アテローム性動脈硬化症、または閉塞性血栓のいずれであっても、解像度とイメージングの深さによって制限されてきました。従来の光学顕微鏡は、Z1で200〜300μmの完全に形成された穿刺創血栓と比較すると深さが限られており、血小板オルガネラのサイズとその間隔と比較すると分解能レベルは30nm2未満であることが多いです。2光子光学顕微鏡は、必要な深度のイメージングを得ることができますが、解像度は大幅に向上しません。光学顕微鏡法の最新の進歩、例えば超解像技術は、実際にはXYで~20nm、Zで2倍と分解能に限界があり、深さも従来の光学顕微鏡と変わらない程度です。さらに、超解像光学顕微鏡は、多くの研究用光学顕微鏡と同様に、蛍光顕微鏡法に基づいており、この技術は、良好な抗体が存在するか、または良好なタグ付き構築物3の候補タンパク質の小さなセットに本質的に偏っています。結論として、従来の走査型電子顕微鏡は、せいぜい形成中の多血小板血栓の表面を視覚化することができます。
血栓構造の特性評価におけるこれらの技術的限界を克服するために、私たちは3つの目標を持っていました。まず、マウスの静脈または動脈に明確な穿刺創を再現性よく作製し、その後、化学的固定によって その場で 容易に安定化させることができます。次に、形成血栓内の個々の血小板の位置を定義するという目的と一致する目標である、膜の保存を強調する準備手順を適用します。第三に、1枚の画像でナノメートルからミリメートルスケールまでスケールアップできる偏りのない可視化技術を使用します。
モンタージュされた広域電子顕微鏡法が主要なエンドイメージング技術として選ばれたのは、電子顕微鏡イメージングでは、細胞内の膨大な数の特徴が見られ、細胞小器官とその細胞小器官内の特徴の輪郭が描かれているからです。リボソームなどの小さな物体を認識することができます。この範囲の特徴は、電子顕微鏡法でコントラストを生成するために使用される電子密度の高い重金属染色剤、ウラニル、鉛、およびオスミウムが広範囲の分子に結合するために見られます。電子顕微鏡の画像では、そこにあるものの多くが見えますが、免疫蛍光法やタンパク質標識法のアプローチでは、光るものしか見えません。これは、例えば、所与の個々のタンパク質種上に存在する抗原部位を意味する。タグ付き分子(多くの場合はタンパク質)の場合、そのタンパク質が存在する部位です。他のすべての分子は暗く、点灯していません。しかし、この電子顕微鏡の選択は実用的ですか?穿刺創血栓のサイズは 300 x 500 μm で、ピクセル サイズが 3 nm の場合、100,000 x 167,000 ピクセルの画像になります。高品質の電子顕微鏡カメラは、4000 x 4000ピクセルです。つまり、1つの画像を得るには、約1000フレームをステッチ/ブレンドする必要があります。これは、過去15年間に製造されたほとんどの電子顕微鏡に存在していた可能性です。顕微鏡ステージはコンピュータ化されており、コンピュータで画像をつなぎ合わせることができます。これが、提示された議定書の策定の基礎となる選択につながった理論的根拠です。
結論として、マウスの静脈または動脈に再現可能な創傷を与える一連のステップを以下に示します。その後、 in situ 固定ステップとその後の埋め込みステップをたどると、nmスケールのモンタージュ広域透過型電子顕微鏡で視覚化でき、実際の in situ スケールのスケールであるmmスケールに近いmmスケールで視覚化されたスティッチド画像で視覚化できます固定血栓。この種のスケーラビリティは、血栓形成を血液学/健康の問題として、また血小板が主要な細胞型である発生生物学システムとして理解するために必要である。これらの進歩は、電子顕微鏡法の大きな長所、つまり、光るものだけでなく、そこに何があるかを見ることをもたらします。シリアルブロック面走査型電子顕微鏡(SBF-SEM)のサンプル調製に関する詳細なプロトコルについては、Joshiらによる最近の論文4を参照してください。
実験は、アーカンソー医科学大学の動物管理・使用委員会(IACUC)によって審査され、承認されました。ここでは、8〜12週齢の野生型オスとメスのC57BL/6マウスを使用しました。これらのマウスは、脂肪の蓄積がほとんどない若年成人です。同じ手順が、フォン・ヴィレブランド因子や血小板糖タンパク質VI(GPVI)5,6など、止血に重要なさまざまなタンパク質のマウス変異体にも適用できます。使用されるすべての機器、手術器具、試薬、およびその他の材料は、図1に示され、材料表に記載されています。
1. 頸静脈・大腿動脈穿刺創 1,7
2. 電子顕微鏡用試料の採取
3. モンタージュ広域透過型電子顕微鏡(WA-TEM)用試料の作製
注: このステップは、研究者が WA-TEM の準備に取り組む決定ポイントを表しています。この準備手順はSBF-SEMをサポートしていません。SBF-SEMボリュームEMの場合、プラスチックに埋め込む前にすべての染色を行う必要があります。SBF-SEM調製プロトコールについては、4 を参照してください。
穿刺創傷出血時間に対する薬物効果の定量化
穿刺創の出血時間は、マウスで容易に実施できる薬物リスクの生理学的モデルを提供します。穿刺創実験から得られる結果は予測可能です。ここでは、ダビガトランの用量反応出血曲線を示します。トロンビン阻害剤であるダビガトランは、経口直接作用型抗凝固剤、いわゆるDOAC12として...
頸静脈および大腿動脈で止血血栓を産生するための詳細な穿刺創傷手順、それらの in situ 灌流固定、およびモンタージュされた広域透過型電子顕微鏡法のサンプル処理について紹介します。全体的な手順は、超微細構造分析のための止血血栓の生成や、実験マウス、たとえば、異なる種類と投与量の医薬品で治療されたマウスの出血時間の比較に役立ちます。...
著者らは、この研究に関連する利益相反はありません。
著者らは、アーカンソー医科学大学(Jerry Ware氏とSung W. Rhee氏)、ペンシルベニア大学(Tim Stalker氏とLawrence Brass氏)、ケンタッキー大学(Sidney W. Whiteheart氏とSmita Joshi氏)、国立衛生研究所の国立バイオイメージング・バイオエンジニアリング研究所(Richard D. Leapman氏とMaria A. Aronova氏)の同僚に感謝の意を表します。著者らは、米国心臓協会および国立衛生研究所の国立心肺血液研究所(R01 HL119393、R56 HL119393、R01 155519からBSまで、およびNIHからのサブアワードからR01 HL146373およびR35 HL150818)の財政支援に感謝の意を表します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Normal Saline Solution | Medline | BHL2F7123HH | |
27G x 3/4 EXELint scalp vein set | Medline | NDA26709 | |
30G x 1/2 EXELint hypodermic needles | Medline | NDA264372 | |
33G x 1/2 EXELint specialty hypodermic needles | Medline | NDA26393 | |
50 mL Conical Tubes | Fisher Scientific | 06-443-20 | |
Alcohol Prep Pads (70% Isopropyl Alcohol) | Medline | MDS090670Z | |
Aluminum Foil | Fisher Scientific | 01-213-100 | |
Animal Heating Plate | Physitemp Instruments | HP-1M | |
Araldite GY 502 | Electron Microscopy Sciences | 10900 | |
Axiocam 305 Color R2 Microscopy Camera | Carl Zeiss Microscopy | 426560-9031-000 | |
BD Luer-Lok Syringes, 20 mL | Medline | B-D303310Z | |
Calcium Chloride | Fisher Scientific | C79-500 | |
Cell Culture Dishes 35mm x 10mm | Corning Inc. | 430165 | |
Cotton Tipped Applicators | Medline | MDS202055H | |
DMP-30 Activator | Electron Microscopy Sciences | 13600 | |
Dodecenyl Succinic Anhydride/ DDSA | Electron Microscopy Sciences | 13700 | |
Dressing Forceps, 5", curved, serrated, narrow tipped | Integra Miltex | 6-100 | |
Dressing Forceps, 5", standard, serrated | Integra Miltex | 6-6 | |
EMBED 812 Resin | Electron Microscopy Sciences | 14900 | |
Ethyl Alcohol, anhydrous 200 proof | Electron Microscopy Sciences | 15055 | |
Fisherbrand 4-Way Tube Rack | Fisher Scientific | 03-448-17 | |
Fisherbrand Digital Timer | Fisher Scientific | 14-649-17 | |
Fisherbrand Single Syringe Infusion Pump | Fisher Scientific | 7801001 | |
Gauze Sponges 2" x 2"- 4 Ply | Medline | NON26224H | |
Glutaraldehyde (10% Solution) | Electron Microscopy Sciences | 16120 | |
Isoflurane Liquid Inhalant Anesthesia, 100 mL | Medline | 66794-017-10 | |
Jeweler-Style Micro-Fine Forceps, Style 5F | Integra Miltex | 17-305 | Need 2 pairs. |
L/S Pump Tubing, Silicone, L/S 15; 25 Ft | VWR | MFLX96410-15 | |
L-Aspartic Acid | Fisher Scientific | BP374-100 | |
Lead Nitrate | Fisher Scientific | L-62 | |
Malachite Green 4 | Electron Microscopy Sciences | 18100 | |
Masterflex L/S Easy-Load II Pump Head | VWR | MFLX77200-62 | |
Masterflex L/S Variable Speed Digital Drive | VWR | MFLX07528-10 | |
MSC Xcelite 5" Wire Cutters | Fisher Scientific | 50-191-9855 | |
Osmium Tetroxide 4% Aqueous Solution | Electron Microscopy Sciences | 19150 | |
Paraformaldehyde (16% Solution) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Physitemp Temperature Controller | Physitemp Instruments | TCAT-2LV | |
Potassium Ferrocyanide | Sigma-Aldrich | P-8131 | |
Propylene Oxide, ACS Reagent | Electron Microscopy Sciences | 20401 | |
Pyrex Glass Beakers | Fisher Scientific | 02-555-25B | |
Rectal Temperature Probe for Mice | Physitemp Instruments | RET-3 | |
Scotch Magic Invisible Tape, 3/4" x 1000" | 3M Company | 305289 | |
Sodium Cacodylate Buffer 0.2M, pH 7.4 | Electron Microscopy Sciences | 11623 | |
SomnoFlo Low Flow Electronic Vaporizer | Kent Scientific | SF-01 | |
SomnoFlo Starter Kit for Mice | Kent Scientific | SF-MSEKIT | |
Stainless Steel Minutien Pins | Fine Science Tools | 26002-10 | |
Stereomicroscope steREO Discovery.V12 | Carl Zeiss Microscopy | 495015-9880-010 | |
Sylgard 184 Silicone Elastomer | World Precision Instruments | SYLG184 | silicone mat |
Tannic Acid | Electron Microscopy Sciences | 21700 | |
Thiocarbohydrazide (TCH) | Sigma-Aldrich | 88535 | |
Uranyl Acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 | |
Vannas Spring Micro Scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
Von Graefe Eye Dressing Forceps, 2.75", Curved, Serrated | Integra Miltex | 18-818 | Need 2 pairs. |
Wagner Scissors | Fine Science Tools | 14068-12 | |
Wahl MiniFigura Animal Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9868 | |
Zen Lite Software | Carl Zeiss Microscopy | 410135-1001-000 |
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