Name: quantifying single microvessel permeability in isolated blood-perfused rat lung preparation
Uploaded: 2014-06-30T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Single Microvessel Permeability in Isolated Blood-perfused Rat Lung Preparation at JoVE.com

Studierna stöds av NIH HL75503 till KP.

Alla experiment som utförs på djur var som godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén vid University of Tennessee Health Science Center. 1. Slangar för perfusion Rat Lung Förberedelser <ol><li> Förbered ett slangsystem med Tygon-slang (# 18) för genomblödning såsom visas i figur 1. Anslut tryckomvandlare (P23XL) och placera röret på mikroskopställningen. </li><li> Ställ vattenbadets temperatur till 37 ° C. </li><li> Anslut lung inlopp oc...

<ol>
	<li>Ware, L. B., Matthay, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+acute+respiratory+distress+syndrome.">The acute respiratory distress syndrome.</a> N Engl J Med. 342, 1334-1349 (2000).</li><li>Matthay, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+acute+respiratory+distress+syndrome.">The acute respiratory distress syndrome.</a> J Clin Invest. 122, 2731-2740 (2012).</li><li>Bhattacharya, J., Matthay, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+and+repair+of+the+alveolar-capillary+barrier+in+acute+lung+injury.">Regulation and repair of the alveolar-capillary barrier in acute lung injury.</a> Annu Rev Physiol. 75, 593-615 (2013).</li><li>Parthasarathi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Connexin+43+mediates+spread+of+Ca2+-dependent+proinflammatory+responses+in+lung+capillaries.">Connexin 43 mediates spread of Ca2+-dependent proinflammatory responses in lung capillaries.</a> J Clin Invest. 116, 2193-2200 (2006).</li><li>Parthasarathi, K., Bhattacharya, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+Acid+instillation+by+a+wedged-catheter+method+reveals+a+role+for+vascular+gap+junctions+in+spatial+expansion+of+Acid+injury.">Localized Acid instillation by a wedged-catheter method reveals a role for vascular gap junctions in spatial expansion of Acid injury.</a> Anat Rec (Hoboken). 294, 1585-1591 (2011).</li><li>Gorin, A. B., Stewart, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+permeability+of+endothelial+and+epithelial+barriers+to+albumin+flux.">Differential permeability of endothelial and epithelial barriers to albumin flux.</a> J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 47, 1315-1324 (1979).</li><li>Boutoille, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FITC-albumin+as+a+marker+for+assessment+of+endothelial+permeability+in+mice:+comparison+with+125I-albumin.">FITC-albumin as a marker for assessment of endothelial permeability in mice: comparison with 125I-albumin.</a> Exp Lung Res. 35, 263-271 (2009).</li><li>Thorball, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FITC-dextran+tracers+in+microcirculatory+and+permeability+studies+using+combined+fluorescence+stereo+microscopy,+fluorescence+light+microscopy+and+electron+microscopy.">FITC-dextran tracers in microcirculatory and permeability studies using combined fluorescence stereo microscopy, fluorescence light microscopy and electron microscopy.</a> Histochemistry. 71, 209-233 (1981).</li><li>Stevens, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+and+molecular+heterogeneity+of+pulmonary+endothelial+cells.">Functional and molecular heterogeneity of pulmonary endothelial cells.</a> Proc Am Thorac Soc. 8, 453-457 (2011).</li><li>Ofori-Acquah, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+of+barrier+function+in+the+lung+reflects+diversity+in+endothelial+cell+junctions.">Heterogeneity of barrier function in the lung reflects diversity in endothelial cell junctions.</a> Microvasc Res. 75, 391-402 (2008).</li><li>Kandasamy, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+imaging+reveals+endothelium-mediated+leukocyte+retention+in+LPS-treated+lung+microvessels.">Real-time imaging reveals endothelium-mediated leukocyte retention in LPS-treated lung microvessels.</a> Microvasc Res. 83, 323-331 (2012).</li><li>Kandasamy, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipopolysaccharide+induces+endoplasmic+store+Ca2+-dependent+inflammatory+responses+in+lung+microvessels.">Lipopolysaccharide induces endoplasmic store Ca2+-dependent inflammatory responses in lung microvessels.</a> PloS One. 8, (2013).</li><li>Qiao, R. L., Bhattacharya, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segmental+barrier+properties+of+the+pulmonary+microvascular+bed.">Segmental barrier properties of the pulmonary microvascular bed.</a> J Appl Physiol. 71, 2152-2159 (1991).</li><li>Parthasarathi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+connexin43+mediates+acid-induced+increases+in+pulmonary+microvascular+permeability.">Endothelial connexin43 mediates acid-induced increases in pulmonary microvascular permeability.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 303, (2012).</li><li>Wu, Y., Perlman, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+methods+for+assessing+alveolar+mechanics.">In situ methods for assessing alveolar mechanics.</a> J Appl Physiol 1985. 112, 519-526 (2012).</li><li>Kuebler, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+signaling+mechanism+between+gas+and+blood+compartments+of+the+lung.">A novel signaling mechanism between gas and blood compartments of the lung.</a> Journal Clin Invest. 105, 905-913 (2000).</li></ol>

Den isolerade blod-perfusion lunga preparat i kombination med realtid bildbehandling ger ett enkelt verktyg för bestämning av permeabilitetsförändringar i enstaka lungmikrokärl. Vi tillämpade denna metod för att definiera permeabilitetsförändringar som svar på infusioner av LPS. Våra data visar tydligt att LPS infusion orsakat en ökning av mikrovaskulär permeabilitet. Vidare data indikerar också att permeabilitetsförändringar inducerade av LPS var liknande i båda venoler och kapillärer. Således är en...

Ökad mikrovaskulär permeabilitet i lungorna leder till utveckling av alveolär ödem och nedsatt gasutbyte och är en viktig egenskap av akut lungskada (ALI) 1-3. Således, uppskattningar av vaskulär permeabilitet är viktiga att definiera omfattningen av lungskada och effekt av föreslagna terapeutiska ingrepp. Gravimetrisk analys såsom blod fri lunga våt-till-torr-förhållandet och mikrovaskulära filtreringskoefficient används allmänt metoder för att uppskatta permeabiliteten 4,5. Andra metoder inkluderar att kvantifiera retentionen av radioaktiva eller fluorescerande prober i lungvävnad 6-8. Emellertid är ovanstående metoder kräver postexperiment behandling av lungvävnadsprover mot belysa permeabilitetsdata. Eftersom ett djur kan endast användas för en enda behandlingsprotokoll stora antalet djur kan behövas för en fullständig undersökning. Gemensamt för ovanstående metoder är att de bestäm medel vaskulär permeabilitet föralla blodkärl i vävnadsprovet. Men det är väl etablerat att lung mikro-och makro fartyg är fenotypiskt olika 9. Därför kan permeabilitet svar vara heterogena bland de olika fartygssegment och 9,10. Således kvantifiera genomsnittliga permeabilitet av alla lungkärlen i ett vävnadsprov får inte tillräckligt återspeglar denna heterogenitet. I det isolerade blod-perfusion lunga förberedelse, kan blodkärl på lungytan visualiseras med en upprätt mikroskop 4,11,12. Detta möjliggör karakteriserar svar i enskilda fartyg och därmed ta itu med eventuella heterogenitet i svaren 13. Dessutom, genom användning av fluorescens avbildning av mikrokärl, fluorescensbaserade analyser kan införlivas. Vidare kan en vänster förmak mikrokateter användas för att leverera agenter och fluorescens sonder i blodkärl 11,14. Den microcatheter begränsar leverans till en liten lung region, alltså exposera endast blodkärlen inom regionen till de infunderas agenter och fluoroforer. Detta gör att flera små regioner inom samma lunga som ska användas för separata experiment, vilket leder till en total minskning av djur som behövs för en undersökning. Realtids avbildning möjliggör fångst av dynamiska förändringar i kärl-och extravaskulär fluorescens av enskilda mikrokärl i den isolerade lungan förberedelser. Således, för varje mikrokärls inom ett bildfält, kan spelas in förändringar i fluorescens under infusion av fluoroforer och borttvättnings, och kvantifieras offline 14. Använda värden för maximal och resterande kärl-fluorescens, kan en permeabilitet index för varje mikrokärls inom avbildningsområdet fastställas. För att bestämma permeabilitet ändras som svar på inflammatoriska eller skadliga ämnen, kan det önskade medlet administreras först och sedan permeabiliteten index bestämdes. Dessutom kan bildfältet ställas in var som helst i lungområdet infuseras medmicrocatheter, vilket möjliggör en hög grad av flexibilitet i valet av önskad vaskulära nätverket. Således, den isolerade blod-perfusion lunga beredning i tandem med realtid bildbehandling ger en attraktiv experimentell modell för att kvantifiera permeabilitet i enstaka lungmikrokärl.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="740">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Tygon Tubing</td>
			<td style="width:108px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:297px;">#18</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Pressure Transducer</td>
			<td style="width:108px;">Data Sciences International</td>
			<td style="width:119px;">P23XL</td>
			<td>Need quantity 3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Butterfly Needle</td>
			<td style="width:108px;">Greiner Bio-One</td>
			<td align="right" style="width:119px;">450081</td>
			<td>21G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Peristaltic pump</td>
			<td style="width:108px;">Cole Parmer</td>
			<td style="width:119px;">Masterflex L/S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PE-90 tubing</td>
			<td style="width:108px;">Becton Dickinson</td>
			<td align="right" style="width:119px;">427421</td>
			<td>30 cm needed</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PE-10 tubing</td>
			<td style="width:108px;">Becton Dickinson</td>
			<td align="right" style="width:119px;">427401</td>
			<td>40 cm needed</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:108px;">Braintree Scientific</td>
			<td style="width:119px;">BS8000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">O-ring</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Custom made with a 20 mm diamter hole&#160; and a handle&#160; to secure o-ring to holder</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Upright fluorescence microscope</td>
			<td style="width:108px;">Olympus America</td>
			<td style="width:119px;">BX61WI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Image Acquisition Software</td>
			<td style="width:108px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:119px;">Metamorph</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">FITC Dextran 20KD</td>
			<td style="width:108px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>0.5 mg/ml (A dextran of different molecular size can be selected, if trial experiments indicate its suitability based on the calculated permeability index values)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lipopolysaccharide</td>
			<td style="width:108px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Serotype 0111:B4</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantifying single microvessel permeability in isolated blood-perfused rat lung preparation

Den isolerade blod-perfusion lunga preparat används ofta för att visualisera och definiera signalering i enskilda mikrokärl. Genom att koppla denna beredning med realtid bildbehandling, blir det möjligt att avgöra permeabilitetsförändringar i enskilda lungmikrokärl. Häri beskriver vi steg för att isolera råtta lungor och BEGJUTA dem med autologt blod. Sedan vi beskriva åtgärder för att ingjuta fluoroforer eller agenter via en kateter in i en liten lung region. Med hjälp av dessa förfaranden som beskrivs, bestämd vi permeabilitet ökar i råttlungmikrokärl som svar på infusioner av bakteriell lipopolysackarid. Data visade att lipopolysackarid ökad vätskeläckage över både venular och kapillär mikrokärlssegmenten. Således gör denna metod det möjligt att jämföra permeabilitet svar bland kärlsegment och därmed definiera eventuella heterogenitet i svaret. Medan vanligaste metoderna för att definiera lung permeabilitet kräver efterbehandling av lungvävnadsprover, detAnvändning av realtidsavbildning undanröjer detta krav som framgår av föreliggande förfarande. Således, den isolerade preparatet lungan kombinerat med realtid bildbehandling erbjuder flera fördelar jämfört med traditionella metoder för att bestämma lungmikrovaskulär permeabilitet, men är en enkel metod för att utveckla och genomföra.

En isolerad blod-perfusion lunga preparat ansluten till perfusion slangar och tillhörande utrustning visas i figur 2. För demonstrationsändamål, använde vi en Sprague Dawley råtta, även om de förfaranden som beskrivs här kan användas med alla råttarter. Infusioner genom en vänster förmaks katetem når endast en liten region av lungan. Den infunderade regionen kan identifieras genom infusions missfärgning (Figur 3). Lungan beredningen som positionerad för realtids bildbeha...

Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Single Microvessel Permeability in Isolated Blood-perfused Rat Lung Preparation at JoVE.com

Quantifying Single Microvessel Permeability in Isolated Blood-perfused Rat Lung Preparation

Kvantifiera Single microvessel permeabilitet i Isolerad Blod-perfusion Rat Lung Förberedelse

Den isolerade blod-perfusion lunga preparat gör det möjligt att visualisera mikrokärls nätverk på lungytan. Här beskriver vi en metod för att kvantifiera permeabilitet av enskilda mikrokärl i isolerade lungor med hjälp av realtids fluorescens avbildning.

The isolated blood-perfused lung preparation is widely used to visualize and define signaling in single microvessels. By coupling this preparation with ...

Research

JoVE Journal

Biology

Standardized Preparation of Single-Cell Suspensions from Mouse Lung Tissue using the gentleMACS Dissociator

Standardiserade Beredning av encelliga Suspensioner från mus lungvävnad med gentleMACS Dissociator

The preparation of single-cell suspensions from tissues is an important prerequisite for many experiments in cellular research. The process of ...

Preparation of Highly Coupled Rat Heart Mitochondria

Beredning av Mycket Tillsammans Rat hjärta mitokondrier

The function of mitochondria in generation of cellular ATP in the process of oxidative phosphorylation is widely recognised. During the past decades there ...

Characterization of the Isolated, Ventilated, and Instrumented Mouse Lung Perfused with Pulsatile Flow

Karakterisering av den isolerade Ventilerade, och Instrumenterad mus Lung perfusion med pulserande flöde

The isolated, ventilated and instrumented mouse lung preparation allows steady and pulsatile pulmonary vascular pressure-flow relationships to be measured ...

The ex vivo Isolated Skeletal Microvessel Preparation for Investigation of Vascular Reactivity

The ex vivo Isolated Skeletal Microvessel Preparation for Investigation of Vascular Reactivity

Den Ex vivo Isolerad Skeletal mikrokärlsbildning Förberedelse för undersökning av vaskulär reaktivitet

The isolated  microvessel preparation is an ex vivo preparation that allows for examination of the different contributions of  factors that control vessel ...

Multi-parameter Measurement of the Permeability Transition Pore Opening in Isolated Mouse Heart Mitochondria

Flera parametrar Mätning av permeabiliteten Transition poröppning i isolerade mus hjärta mitokondrier

The mitochondrial permeability transition pore (mtPTP) is a non specific channel that forms in the inner mitochondrial membrane to transport solutes with ...

Measuring the Osmotic Water Permeability Coefficient (Pf) of Spherical Cells: Isolated Plant Protoplasts as an Example

Measuring the Osmotic Water Permeability Coefficient Pf of Spherical Cells: Isolated Plant Protoplasts as an Example

Mätning av det osmotiska Vatten permeabilitetskoefficienten (P<sub&gt; F</sub&gt;) Av Sfäriska Celler: isolerade växtprotoplaster som exempel

Studying AQP regulation mechanisms is crucial for the understanding of water relations at both the cellular and the whole plant levels. Presented here is ...

Single-channel Analysis and Calcium Imaging in the Podocytes of the Freshly Isolated Glomeruli

Enkanalig Analys och Kalcium Imaging i podocyter av nyisolerade Glomeruli

Podocytes (renal glomerular epithelial cells) are known to regulate glomerular permeability and maintain glomerular structure; a key role for these cells ...

Microperfusion Technique to Investigate Regulation of Microvessel Permeability in Rat Mesentery

Mikroperfusionskammarens Teknik för att undersöka Reglering av mikrokärls permeabilitet i Rat krös

Experiments to measure the permeability properties of individually perfused microvessels provide a bridge between investigation of molecular and cellular ...

Isolation of CD146+ Resident Lung Mesenchymal Stromal Cells from Rat Lungs

Isolation of CD146+ Resident Lung Mesenchymal Stromal Cells from Rat Lungs

Isolering av CD146<sup&gt; +</sup&gt; Resident Lung mesenkymala stromaceller celler från råttlungor

Mesenchymal stromal cells (MSCs) are increasingly recognized for their therapeutic potential in a wide range of diseases, including lung diseases. Besides ...

The Mouse Isolated Perfused Kidney Technique

Musen Isolerad perfusion njure Technique

The mouse isolated perfused kidney (MIPK) is a technique for keeping a mouse kidney under ex vivo conditions perfused and functional for 1 hr. This is a ...