Name: assessing collagen and elastin pressure-dependent microarchitectures in live, human resistance arteries by label-free fluorescence microscopy
Uploaded: 2018-04-09T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Collagen and Elastin Pressure-dependent Microarchitectures in Live, Human Resistance Arteries by Label-free Fluorescence Microscopy at JoVE.com

저자는 실험실과 현미경의 사용에 대 한 덴마크어 분자 생체 이미징 센터에서 학부의 자연과학 대학 남부의 덴마크를 감사합니다. Myography 및 이미징 Kristoffer Rosenstand 및 Ulla Melchior에 압력을 가진 우수한 기술 지원을 인정 됩니다.

이 작품에 사용 하기 위해 인간의 정수 리 심장 막의 검의 컬렉션은 앞에서 설명한33후 서 면된 동의 수행 되었다. 인간의 조직 연구34 헬싱키의 선언 명시 된 원칙을 준수 하 고 (S-20100044 및 S-20140202) 남쪽 덴마크와 덴마크 데이터 보호 기관에 대 한 건강 연구 윤리에는 지역 위원회에 의해 승인 되었다.
1. 수집 조직과 격리 (인간) 저항 동맥
...

이 작품이 나타냅니다 접근을 위한 표준화 된, 결합 된 이미징 및 압력 myography, 저항 동맥과 압력 관련 된 변화는 동맥의 구조에서의 기계적 특성의 동시 평가 대 한 귀중 한 우리의 제안을 0에서 100 mmHg의 압력 범위 벽. 그러나 제시 방법은 사용자 지정 건설된 장비를 사용 하 여 개발 되었다,, 어떤 압력 myograph 2 광자 여기 형광 현미경에 맞는 경우 사용할 수 있습니다, 두 장비의 디자인 수 동맥 벽?...

병원 성 기여 및 저항 동맥 리 모델링의 효과 고혈압, 당뇨병 및 변화 증후군1,2,3,,45에 설명 되어 있습니다. Microvascular 벽의 기계 및 마이크로아키텍처 속성 사이의 관계를 파악 하는 것은이 협회의 수학적 모델을 개발 하기 위한 필수적입니다. 이러한 모델 리 모델링 프로세스를 이해 하는 것을 향상 됩니다 고 철 모델 동맥 벽의 개장 대상 질환 관련 약리 전략을 테스트 하는 데 유용의 개발을 지원 합니다.
동맥 벽의 마이크로아키텍처 기계적 측정을 통합 하 여 동맥 벽 역학에 관한 방법과 마이크로아키텍처는 세포 외 기질 (ECM)의 대형에서 거의 독점적으로 수행 이해에 초점을 맞춘 사전 연구 쥐 또는 돼지6,7,,89,10,11에서 탄성 도관 동맥. 벽의 마이크로 구조의 화상 진 찰은 일반적으로 콜라겐, 엘라 스 틴과 제 2 고조파 발생의 autofluorescence를 활용 하는 비선형 광학 기술을 사용 하 여 수행 됩니다. Spatiotemporal 이미징을의 기질, 엘라 스 틴과 콜라겐, 얼룩이 지기를 위한 필요 없이 두 가지 주요 구성 요소 수 있습니다. 영상 전체 두께에 동맥 벽의 큰 도관 동맥 두꺼운 tunica 매체에 있는 빛의 분산 때문에 도전 이다. 그러나 어떻게 동맥 벽의 구조적 구성 요소의 마이크로아키텍처 관찰된 기계적 성질에 관련 된 결정, 3 차원 정보는 기계적 테스트 하는 동안 얻어야 합니다. 인간의 대동맥 같은 큰 동맥이 필요 합니다 biaxial 장착, 기계적 테스트 및 동맥 벽7,,910, 의 1-2 cm2 조각에 관심 영역의 이미징 12. 벽의 일부만 몇 군데 및 기계적으로 테스트할 수.
어떤 종류의 작은 동맥에 대 한 (예를 들어, 인간의 pericardial13, 폐14 및 피하15 동맥, 쥐 mesenteric 동맥16,,1718, 19 , 20, 마우스 cremaster, mesenteric, 대뇌, 대 퇴 및 경 동맥21,22,23,,2425,26, 전체 벽 두께의 27) 이미징이 가능 하며 기계적 테스트와 결합 될 수 있다. 기계적 성질 및 벽에서 구조적 조치의 동시 녹음 수 있습니다. 그러나, 직접 수학적 모델링 ECM의 3 차원 구조에서 관찰 된 변경 및 저항 동맥 벽의 변경 된 기계적 성질 사이 관계의 우리의 지식의 최선을 보고 되었습니다 따라 최근 인간의 저항 동맥13,15.
이 작품에서는, 수동 기계 테스트 및 엘라 스 틴과 콜라겐 고립 된 인간의 저항 동맥의 동맥 벽에서의 마이크로 아키텍처의 동시 3-차원 영상 비보 전 방법을 설명 합니다. 관심의 어떤 종의 저항 동맥에 이미징 프로토콜을 적용할 수 있습니다. 이미지 분석 내부 탄력 있는 lamina 분기 각도 및 adventitial 콜라겐 직진도13 피지28를 사용 하 여 측정을 얻기 위해 설명 합니다. 콜라겐과 엘라 스 틴 볼륨 밀도 Ilastik 소프트웨어29 를 사용 하 여 결정 하며 마지막으로, 동맥 벽 역학의 수학적 모델에 기계 및 이미징 데이터를 포함 합니다.
설명 하는 수학적 모델링을 함께 기술 조사 설명 하 고 이해 하는 체계적인 접근 방법을 제공 하는 영상 및 이미지 분석의 목표는 저항 동맥의 ECM에 압력 유도 된 변화 관찰. 설명된 방법 20, 40, 100 mmHg에서 ECM의 구조를 비교 하 여 가압, 동안 선박에 ECM에 변화를 측정에 집중 된다. 이러한 압력은 각각의 더 준수 (20 mmHg), 뻣 뻣 한 (100 mmHg) 및 중간 (40 mmHg) 상태에서 동맥 벽의 구조를 결정 하기 위한 선정 됐다. 그러나, vasoactive 구성 요소, 히스테리시스 및 흐름에 의해 유도 된 변화를 포함 하 여 라이브 동맥의 혈관 벽에 어떤 과정 든 지 수 측정할 수, 조사 하 여 문제의 연구 가설에 따라.
라이브 동맥의 압력 (또는 다른) 유도 공부 하 고 변화는 ECM에 대 한 압력 myograph와 함께에서 2 광자 여기 형광 현미경 (TPEM)의 사용을 강조 했다. 첫째,이 동시 취득은의 높은 품질의 3 차원 레이블 없는 인수와 함께 동맥 벽 (직경 및 벽 두께)의 전체 3 차원 구조를 사용 하면 때문에 상세한 콜라겐과 엘라 스 틴의 이미지 엘라 스 틴 autofluorescence 및 콜라겐 두 번째 고조파 발생 신호 (SHG)30의 활용 하 여 설명13 마이크로아키텍처가. 둘째, TPEM 수 저-에너지 근처-적외선 여기 빛, photodamage 조직과 따라서, 혈관 벽 내에서 정확 하 게 동일한 위치에서 반복된 이미지의 최소화는 허용, 허용 반복 측정 분석의 관찰 변경합니다.
고정 동맥 압력의 공초점 이미지를 사용 하 여 다른 접근 방법의 사용 TPEM에 액세스 하지 않고 사용자가 뿐만 아니라 설명된 메서드를 사용 하는 기회 수 있도록 설명 되어 있습니다. ECM 구조와 볼륨 밀도 대 한 정보 예:31,32에 의해 설명 된 대로 직렬 구분 조직의 2 차원 분석에서 검색할 수 있습니다. 그러나,이 메서드를 사용 하 여 상태를 변경 하는 동안 뿐만 아니라 동맥의 길이 비늘 통해 3 차원 구조 정보를 검색 하는 가능성의 부족, 그것은 압력의 수사를 위해이 접근을 사용 하 여 권장 하지 고 치료는 ECM에서 3 차원 변화를 유도 한다.
여기에서 설명한 메서드를 적용할 수 사관에 대 한 최소 요구 cannulation 및 형광 현미경 confocal 또는 2 광자 여기와 함께에서 동맥의 가압에 대 한 설치 프로그램에 액세스입니다. 다음 프로토콜에서 설명 하는 설치 사용자 지정 내장된 거꾸로 2 광자 여기 형광 현미경에 내장 경도 힘 변환기와 맞춤식 압력 myograph 이다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="752">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:349px;">15401-12</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:349px;">11251-23</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Nikon</td>
			<td style="width:349px;">SMZ800N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td>761028</td>
			<td>for dissection purpose</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Vitrex Medical A/S, Herlev, Denmark</td>
			<td style="width:349px;">1.63, 2.13, 210mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Smiths medical Intl, UK</td>
			<td style="width:349px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Ethicon</td>
			<td style="width:349px;">Ethilon 11-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Custom built</td>
			<td style="width:349px;"></td>
			<td>DK patent number 201200167, University of Southern Denmark, J. Schoubo V. Jensen, F. Jensen. T.R. Uhrenholt</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Mettler toledo</td>
			<td style="width:349px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">B3259</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">A7030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">C5670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">G7021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">E3889</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Merck Millipore, Hellerup, Denmark</td>
			<td style="width:349px;">1.00496.9010</td>
			<td>Phosphate buffered (pH 6.9) 4% formaldehyde solution&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">H3784</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">P9666</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">P5655</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">M2643</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">S2002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">S5886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">S5761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">1.06462</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Gibco, ThermoFisher Scientific</td>
			<td>10010015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td style="width:349px;">PHR1423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Sigma-Aldrich, Br&#248;ndby, Denmark.</td>
			<td>Z370525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">&#160;Tocris Bioscience, Bristol, UK</td>
			<td style="width:349px;">538944</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Nikon</td>
			<td style="width:349px;">Custom built</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Spectra Physics, Mountain View, CA</td>
			<td style="width:349px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Nikon</td>
			<td style="width:349px;">CFI Plan Apo IR SR 60XWI NA 1.27</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Nikon</td>
			<td>CFI Plan Fluor 20XMI (multi-immersion) NA 0.75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Hamamatsu, Ballerup, Denmark</td>
			<td style="width:349px;">H7422P-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">AHF analysentechnik AG (T&#252;bingen, Germany).</td>
			<td style="width:349px;">ChromaET 460 nm long pass dichroic</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">AHF analysentechnik AG (T&#252;bingen, Germany).</td>
			<td style="width:349px;">Semrock FF01-520/35-25 BrightLine filter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">AHF analysentechnik AG (T&#252;bingen, Germany).</td>
			<td style="width:349px;">Chroma ET402/15X&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;">Scotch TM</td>
			<td style="width:349px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:236px;"></td>
			<td style="width:349px;">coverslip thickness should match used objective on microscope (#1 or #1.5), alternatively, set adjustment collar to match coverslip</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing collagen and elastin pressure-dependent microarchitectures in live, human resistance arteries by label-free fluorescence microscopy

저항 동맥 개장의 병원 성 기여는 고혈압, 당뇨병 및 변화 증후군에서 설명 됩니다. 조사 및 건강 및 질병에 있는 인간의 저항 동맥의 기계적 성질을 이해 하기 위한 microstructurally 동기 수학적 모델의 개발을 이해를 돕기 위해 잠재력을가지고 어떻게 질병 및 치료 인간의 미세 혈관을 영향을 줍니다. 이러한 수학적 모델을 개발, microvascular 벽의 기계 및 마이크로아키텍처 속성 사이의 관계를 해독 하기 위해 필수적 이다. 이 작품에서는, 우리는 수동 기계 테스트 및 엘라 스 틴과 콜라겐 고립 된 인간의 저항 동맥의 동맥 벽에서의 마이크로 아키텍처의 동시 레이블-무료 3 차원 영상에 대 한 vivo 예 방법을 설명합니다. 관심의 어떤 종의 저항 동맥에 이미징 프로토콜을 적용할 수 있습니다. 이미지 분석 측정 내부 탄력 있는 lamina 분기 각도 adventitial 콜라겐 직진도 피지 및 Ilastik 소프트웨어를 사용 하 여 결정 ii) 콜라겐과 엘라 스 틴 볼륨 밀도 사용 하 여 i) 압력 유도 된 변화에 대 한 설명 합니다. 그러나 가급적 모든 기계 및 이미징 측정 라이브, 끼얹는다 동맥에 수행 됩니다, 그리고, 다시 가압된 혈관의 후 고정 이미지와 표준 비디오 현미경 압력에에서 myography를 사용 하 여 다른 접근 방법 논의 했다. 이 대체 방법은 분석 방법에 대 한 다른 옵션이 있는 사용자를 제공 한다. 동맥 벽 역학의 수학적 모델에 기계 및 이미지 데이터의 포함을 논의 하 고 향후 개발 및 추가 프로토콜을 제안 하는.

이 작품에 사용 된 이미지에 대 한 맞춤식 압력 myograph는 그림 1에 표시 됩니다. 작은 볼륨 (2 mL)와 ii) 가까이, 그리고 유리 바닥 (그림 1B) 병렬 cannulae 포지셔닝을 위한 가능성 i)는 챔버는 myograph의 디자인에 대 한 특별 한 주의 지불 했다. 챔버의 바닥에는 50 × 24 mm #1.5 유리 coverslip (교체) 맞는. 압력 컨트롤러는 표준 1 L 유리 병 및...

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Assessing Collagen and Elastin Pressure-dependent Microarchitectures in Live, Human Resistance Arteries by Label-free Fluorescence Microscopy

우리는 동시에 기계적 테스트 설명 하 고 절연, 동맥 벽의 3D 이미징 라이브 인간의 저항 동맥, 및 엘라 스 틴과 콜라겐 공간 조직 및 볼륨 밀도의 정량화에 대 한 피지 및 Ilastik 이미지 분석. 우리는 동맥 벽 역학의 수학적 모델에 이러한 데이터를 사용 하 여 논의.

레이블 없는 형광 현미경 검사 법에 의해, 인간의 저항 동맥에 콜라겐과 엘라 스 틴 압력 종속 마이크로아키텍처가 평가

The pathogenic contribution of resistance artery remodeling is documented in essential hypertension, diabetes and the metabolic syndrome. Investigations ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Cell Biology

Bioengineering

Unit 1

Extracellular Matrix in Animals

SCIENTISTS IN ACTION

Tri-layered Electrospinning to Mimic Native Arterial Architecture using Polycaprolactone, Elastin, and Collagen: A Preliminary Study

Polycaprolactone, 엘라스틴, 콜라겐을 사용하여 네이티브 아티 건축을 모방하기 위해 트라이 - 계층 Electrospinning : 예비 연구

Throughout native artery, collagen and elastin play an important role, providing a mechanical backbone, preventing vessel rupture, and promoting recovery ...

연구

생체공학

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

라만 분광학을 사용하여 세포와 세포외 기질의 비 접촉, 레이블이없는 모니터링

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

Use of Label-free Optical Biosensors to Detect Modulation of Potassium Channels by G-protein Coupled Receptors

G-단백질 결합 수용체에 의해 칼륨 채널의 변조를 감지하기 위해 라벨이없는 광 바이오 센서의 사용

Ion channels control the electrical properties of neurons and other excitable cell types by selectively allowing ions to flow through the plasma ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

단일 분자 형광 현미경에 의한 수용체 역학의 고해상도 시공간 분석

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

라벨없는 DNA의 혼성화 분석 용 미세 유체 기반 전기 바이오칩

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

From Fast Fluorescence Imaging to Molecular Diffusion Law on Live Cell Membranes in a Commercial Microscope

상용 현미경에서 라이브 세포막에 분자 확산 법률에 빠른 형광 이미징

It has become increasingly evident that the spatial distribution and the motion of membrane components like lipids and proteins are key factors in the ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

Microtissue 안정화를위한 미세 유체 장치에서 레이어별로 층 콜라겐 증착

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

A Label-free Technique for the Spatio-temporal Imaging of Single Cell Secretions

단일 세포 분비물의 공간 - 시간 영상의 레이블이없는 기술

Inter-cellular communication is an integral part of a complex system that helps in maintaining basic cellular activities. As a result, the malfunctioning ...

Label-free Single Molecule Detection Using Microtoroid Optical Resonators

Microtoroid 광 공진기를 사용하여 라벨이없는 단일 분자 검출

Detecting small concentrations of molecules down to the single molecule limit has impact on areas such as early detection of disease, and fundamental ...

PIP-on-a-chip: A Label-free Study of Protein-phosphoinositide Interactions

PIP-on-a-chip : 단백질 - 포스 포이 노시 티드 상호 작용에 대한 라벨없는 연구

Numerous cellular proteins interact with membrane surfaces to affect essential cellular processes. These interactions can be directed towards a specific ...