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

Авторы благодарят изображений центра молекулярной биомедицинских датского на факультет естественных наук, Университет Южной Дании, за использование лабораторий и микроскопы. Кристоффер Rosenstand и Мельхиор Ulla признаны за отличную техническую помощь с давлением миография и изображений.

После письменного согласия, как описано выше33осуществлялся сбор биопсий человека париетальной перикарда для использования в этой работе. Изучение человеческих тканей соблюдать принципы, изложенные в Хельсинкской декларации34 и был одобрен региональных коми...

Эта работа представляет собой наше предложение стандартизированных, комбинированные изображений и давления миография подхода, ценные для одновременной оценки механических свойств сопротивления артерий и связанные с давлением изменения в структуре артериальной стены в диапазоне да...

Патогенных вклада и воздействия сопротивления артерии ремоделирования описаны в гипертоническая болезнь, диабет и метаболический синдром1,2,3,4,5. Расшифровка отношения между механические и микроархитектуры свойства стенку, Микроваскулярная имеет важное значение для разработки математических моделей этой ассоциации. Такие модели улучшат понимание процесса реконструкции и будет поддерживать развитие в silico модели полезен для тестирования фармакологических стратегии таргетинга болезни ремоделирования артериальной стенки.
Предыдущие исследования были сосредоточены в понимании того, как микроархитектура артериальной стенки относится к артериальной стенки механики, включив механические меры и микроархитектуры внеклеточного матрикса (ECM) выполняются почти исключительно на крупных , артерии упругой трубы от мышей или свиной6,,78,9,10,11. Изображений микроструктур стены обычно выполняется с помощью нелинейных оптических методов, воспользовавшись аутофлюоресценция эластина и второе поколение гармонических коллаген. Это позволяет пространственно-временных изображений двух основных компонентов внеклеточного матрикса, эластин и коллаген, без необходимости для окрашивания. Визуализации артериальной стенки в полной толщине является проблемой в больших каналом артерии из-за рассеяния света в средствах массовой информации толстые туника. Однако чтобы определить, как микроархитектура структурных компонентов артериальной стенки связаны наблюдаемое механических свойств, трехмерные информация должна быть получена в ходе механических испытаний. Для крупных артерий как человека аорты это требует биаксиальные оплетки монтажа, механические испытания и изображений регионов интерес в 1-2 см2 шт артериальной стенки7,9,10, 12. только часть стены могут быть образы и механически испытания.
Для мелких артерий любых видов (например, человеческий перикард13, легочной14 и подкожной15 артерий, крыса верхней брыжеечной артерии16,,1718, 19 , 20, cremaster мыши, брыжеечный, головного мозга, бедренных и сонных артерий21,22,23,24,25,26, 27) изображений всей толщины возможно и может сочетаться с механических испытаний. Это позволяет одновременной записи механических свойств и структурных договоренностей внутри стены. Однако прямой математическое моделирование взаимоотношений между наблюдаемыми изменениями в трехмерной структуры ECM и изменения механических свойств сопротивления артериальной стенки, в меру наших знаний только поступили после Недавно в человеческое сопротивление артерий13,15.
В этой работе описан метод ex vivo для пассивного механических испытаний и одновременное трехмерных изображений микроархитектуры эластина и коллагена в артериальной стенки артерий изолированных человеческое сопротивление. Визуализации протокол может применяться к артерии сопротивления любых видов, представляющих интерес. Анализ изображений описаны для получения мер внутреннего упругой пластинки ветвления углов и adventitial коллагена прямолинейность13 с помощью Фиджи28. Объем плотность коллагена и эластина, определяются с помощью программного обеспечения Ilastik29 , и наконец, обсуждается включение механических и визуализации данных в математических моделях артериальной стенки механики.
Цель описания изображений и изображения анализ методов в сочетании с математическое моделирование заключается в предоставлении следователи системный подход для описания и понять наблюдаемые изменения давления индуцированной в ECM сопротивления артерий. Описан метод ориентирован в количественную оценку изменений в ECM в судно во время наддув, сравнивая структуру ECM в 20, 40 и 100 мм рт.ст.. Эти факторы были выбраны для определения структуры артериальной стенки на его более совместимым (20 mmHg), жесткая (100 мм рт.ст.) и промежуточное состояние (40 mmHg), соответственно. Однако любой процесс в сосудистой стенке артерий живой, включая изменения, индуцированных вазоактивных компонентов, гистерезис и потока, может быть определена количественно, в зависимости от гипотезы исследования вопрос следователя.
Особое внимание уделяется использование микроскопии флуоресцирования возбуждения двух фотонов (TPEM) в сочетании с myograph давления для изучения давления (или других) индуцированного изменения в ECM живой артерий. Во-первых потому что это позволяет одновременное приобретение общей трехмерной структуры артериальной стенки (диаметр и толщина стенки) наряду с трехмерной метки бесплатно приобретение высокого качества, подробные изображения коллагена и эластина схемотехнические как описано13 , воспользовавшись аутофлюоресценция эластина и коллагена второй гармоники поколения сигнала (SHG)30. Во-вторых TPEM позволяет, что допускается использование ближней ИК-области спектра возбуждения низкой энергии света, минимизации повреждений ткани и таким образом, повторяющихся изображений на точно таком же положении в сосудистой стенке, позволяющей повторить измерения анализ наблюдается изменения.
Использование альтернативного подхода с использованием конфокальная томография давления фиксированной артерий обсуждается позволяет пользователям без доступа к TPEM возможность использовать метод описан как хорошо. Информация о плотности структуры и объема ECM можно получать также из двумерный анализ тканей секционного в последовательный порт, например, как описано на31,32. Однако, ввиду отсутствия возможности для получения трехмерных структурную информацию над шкалой длина артерии, а также в ходе изменения условий, с помощью этого метода, это не рекомендуется использовать этот подход для расследования давления и лечения индуцированных трехмерной изменения в ECM.
Минимальным требованием для детектива, чтобы применить метод здесь описано является доступ к установке для катетеризации и герметизация артерий в сочетании с микроскопом конфокальный или два Фотон возбуждения флуоресценции. Установки, описанные в следующий протокол является заказ давления myograph с продольной силы датчика, построен, чтобы поместиться на пользовательские построен Перевернутый двух Фотон возбуждения флуоресценции микроскопа.

<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

Патогенные вклад сопротивления артерии ремоделирования документирован в гипертоническая болезнь, диабет и метаболически синдрома. Исследования и разработка microstructurally почве математических моделей для понимания механические свойства человеческого сопротивления артерий в здоровье и болезни имеют потенциал для оказания помощи понимание как болезни и лечение влияет на человека микроциркуляцию. Развивать эти математические модели, важно расшифровать отношения между свойства Механические и микроархитектуры микрососудистой стены. В этой работе мы описываем метод ex vivo для пассивного механических испытаний и одновременное лейбл бесплатно трехмерных изображений микроархитектуры эластина и коллагена в артериальной стенки артерий изолированных человеческое сопротивление. Визуализации протокол может применяться к артерии сопротивления любых видов, представляющих интерес. Анализ изображений описаны для количественной оценки i) давление индуцированные изменения в внутренней упругой пластинки ветвления углов и прямолинейности adventitial коллагена, используя Фиджи и плотности тома ii) коллагена и эластина, определяются с помощью программного обеспечения Ilastik. Желательно все механические и Тепловизионные измерения выполняются на живой, перфузии артерий, однако, альтернативный подход с использованием стандартных видео микроскопия давления миография в сочетании с после фиксации изображений повторно под давлением судов обсудили. Этот альтернативный метод предоставляет пользователям с различными опциями для анализа подходов. Обсуждается включение механических и визуализации данных в математической модели механики артериальной стенки, и предлагается будущего развития и дополнения к протоколу.

По плану давления myograph для обработки изображений, используемых в этой работе показана на рисунке 1. Особое внимание на дизайн myograph было уделено i) в камеру с небольшой объем (2 mL) и ii), возможность для позиционирования канюли близко к и параллельно с нижней...

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

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

Мы описать одновременное механическое тестирование и 3D-изображений артериальной стенки изолированных, жить артерий человеческого сопротивления и Фиджи и Ilastik анализа изображения для количественной оценки плотностей эластина и коллагена пространственной организации и объем. Мы обсуждаем использования этих данных в математических моделях артериальной стенки механики.

Оценка коллаген и эластин схемотехнические зависящих от давления в артериях живой, человеческий сопротивления по микроскопии флуоресцирования Label бесплатно

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

Tri-слоистых электропрядения имитировать Родные Артериальная Архитектура использованием поликапролактон, эластин и коллаген: Предварительное исследование

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

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

Бесконтактная, этикетки без мониторинга клеток и внеклеточного матрикса использованием спектроскопии комбинационного

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

Использование этикеток без оптические биосенсоры для обнаружения модуляции калиевых каналов на G-белком рецепторов

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

Высокое разрешение Пространственно-временная Анализ рецептора Dynamics по одиночных молекул флуоресцентной микроскопии

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

Микрожидкостных основе Электрохимический Биочип для этикеток без анализа ДНК-гибридизации

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

От быстрого флуоресценции визуализации к молекулярной диффузии Закона о живых клеточных мембран в торговом микроскоп

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

Слой за слоем Коллаген осаждения в микрофлюидных Устройства для стабилизации Microtissue

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

Метку без Методика пространственно-временных изображений из одной клетки секрета

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

Этикетка без одной молекулы обнаружения, используя Microtoroid оптических резонаторов

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: безвредное исследование взаимодействия протеин-фосфоинозитид

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