Method Article

Пространственный временный анализ полевой поток в микроваскулярной

DOI:

10.3791/60493

⸱

November 18th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Biocomplexity Institute, Indiana University, 2Department of Intelligent Systems Engineering, Indiana University, 3Department of Physics, Indiana University, 4Scientific Designs, 5Department of Medicine, Indiana University, 6School of Public Health, Indiana University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Для количественной оценки микрососудистого потока из высокоскоростных капиллярных последовательностей капиллярного потока мы разработали программное обеспечение STAFF (пространственный временный анализ потока Fieldwise Flow). Через полное поле изображения и с течением времени STAFF оценивает скорость потока и генерирует последовательность цветных пространственных карт для визуализации и таблического вывода для количественного анализа.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Изменения в скорости кровотока и распределении имеют жизненно важное значение для поддержания перфузии тканей и органов в ответ на различные клеточные потребности. Кроме того, появление дефектов в микроциркуляции может быть основным показателем в развитии множественных патологий. Достижения в области оптической визуализации сделали интравитальной микроскопии (IVM) практический подход, позволяющий изображения на клеточном и субклеточном уровне у живых животных на высокой скорости с течением времени. Тем не менее, несмотря на важность поддержания адекватного перфузии тканей, пространственная и височная изменчивость капиллярного потока редко документируется. В стандартном подходе небольшое количество сегментов капилляров выбираются для визуализации в течение ограниченного времени. Для всесторонней количественной оценки капиллярного потока беспристрастным образом мы разработали пространственный временный анализ потока Fieldwise (STAFF), макрос для программного обеспечения для анализа изображений с открытым исходным кодом FIJI. Используя высокоскоростные последовательности изображений полных полей кровотока в капиллярах, STAFF производит изображения, которые представляют движение с течением времени, называемые kymographs для каждого интервала времени для каждого сосудистого сегмента. Из kymographs STAFF вычисляет скорости с расстояния, которое красные кровяные клетки движутся с течением времени, и выводит данные о скорости как последовательность цветных пространственных карт для визуализации и табличных выходных данных для количественного анализа. В нормальных печени мыши, STAFF анализирует количественные глубокие различия в скорости потока между перицентральных и перипортаранных регионов в пределах lobules. Еще более неожиданными являются различия в скорости потока видели между синусоиды, которые бок о бок и колебания видели в отдельных сосудистых сегментов в течение нескольких секунд. STAFF является мощным новым инструментом, способным обеспечить новые идеи, позволяя измерения сложной пространственно-временной динамики капиллярного потока.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Микроваскулатура играет важную роль в физиологии, обеспечивая эффективную перфузию тканей в изменяющихся условиях. Микрососудистая дисфункция связана с множеством заболеваний, включая длительную сердечно-сосудистую заболеваемость и смертность, развитие деменции, а также заболевания печени и почек и, таким образом, является ключевым фактором интереса в широком диапазоне биомедицинских исследований1,2,3,4,5. В то время как для оценки перфузии тканей используются многочисленные методы, только интравитальная ми....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все эксперименты на животных были одобрены и проведены в соответствии с институциональными руководящими принципами Комитета по уходу за животными и использованию Университета Индианы, а также в соответствии с руководством NRC по уходу и использованию животных.

1. Хирургическая подготовка к интравитальной микроскопии

ПРИМЕЧАНИЕ: Это не операция на выживание. После начала раздела 1 "Хирургическая подготовка к внутривитой микроскопии" работы не могут быть приостановлены до завершения раздела 2 "Интравитальной микроскопии".

  1. Акклиматизировать 9-10 недельный мужчина C57BL/6 мышей, по крайней ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Анализ STAFF генерирует полную перепись микрососудистых скоростей по всем полям микроскопа в течение периодов времени, простирающихся от секунд до минут. Результаты представления представлены на рисунке 1, рисунке 2, рисунке 3и рисунке 4. На рисунке 1 показан пример временных рядов микрососудистой сети в печени мыши, генерации скелетизированного изображения, которое использ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом протоколе есть несколько критических шагов. Во-первых, минимизация движения во время интравитета изображения печени имеет важное значение для создания фильмов, которые могут использоваться для анализа капиллярного потока с помощью STAFF. Из-за близости диафрагмы, короткие периоды дыхания индуцированного движения происходят, с обеспеченной печени возвращаются в исходное положение после каждого дыхания. Обеспечение хирургически подвергаются печени против покрывало-дном блюдо с помощью марли, а затем изображения сниз.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не сообщают о каких-либо конкурирующих интересах.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Исследования, представленные здесь, были поддержаны финансированием со стороны Национальных институтов здравоохранения (NIH U01 GM11243 и NIH NIDDK P30 DK079312). Интравитальной микроскопии исследования были проведены в Индиане Центр биологической микроскопии. Мы благодарим доктора Малгожата Камока за техническую помощь в микроскопии.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
#5 щипцыFine Science Tools11251-20Dumont #5 Inox Щипцы
C57BL/6 мышейJackson Labsмужской пол 9-12 недель
CanjulaInstechBTPE-10Полиэтиленовая трубка 0,011 x 0,024 дюйма
CMOS камераHamamatsuC11440-42U304,0LT Scientific CMOS
Покровное дно чашкаЭлектронная микроскопия SciencesWillCo Тарелка стеклянное дно GWST5040
Препарирующие ножницыFine Science Tools
Fiji ImageJ Программное обеспечениеhttps://fiji.sc/ ; https://downloads.imagej.net/fiji/Life-Line/fiji-win64-20170530.zip
Флуоресцеин декстранThermo Fisher, InvitrogenD1822Dexten, флуоресцеин, 70 000 МВт, анионный, лизин фиксируемый
Марлевая губкаFisher22-415-5042x2 дюйма Dukal стерильная марлевая губка
ГрелкаReptithermRH-4между мышью и столиком
ГрелкаSunbeam000732-500-000Uнад мышью
Инвертированный эпифлуоресцентный микроскопNikonTiE инвертированный микроскоп
Isis Грызун электробритваBraun AesculapGT420
IsofluoraneAbbott GmbHPZN4831850
Luer заглушка адаптерFisher14-826-19EАдаптер для катетера
МикроножницыCastro Viejo
Микроскопобъектив NikonPlan Fluor 20x, NA 0.75 погружение в воду
ИглаFisher30 G x1/2
"Игла держательOlsen-Hegar
Объективный нагревательBioScience ToolsMTC-HLS-025Регулятор температуры с объективным нагревателем
Ректальный термометрBraintree Scientific, INCTH-5AМониторинг температуры тела мыши
STAFF макросыhttps://github.com/icbm-iupui/STAFF
шовной нитьюHarvard Bioscience723288шелковый черный шовный материал, 6-0, катушка
для анализа изображений

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Shen, J., et al. Subclinical Vascular Dysfunction Associated with Metabolic Syndrome in African Americans and Whites. The Journal of clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (11), 4231-4239 (2015).
  2. Sherman, I. A., Pappas, S. C., Fisher, M. M.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Spatial Temporal AnalysisFieldwise FlowMicrovascular FlowIntravital MicroscopyCapillary FlowFIJI Image AnalysisTrakEM2 ProjectSkeleton EyesKymograph AnalysisVelocity Mapping

Related Articles