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1Department of Biomedical Engineering, Tulane University, 2Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 3Center for Stem Cell Research and Regenerative Medicine, Tulane University
Yang, M., Stapor, P. C., Peirce, S. M., Betancourt, A. M., Murfee, W. L. Rat Mesentery Exteriorization: A Model for Investigating the Cellular Dynamics Involved in Angiogenesis. J. Vis. Exp. (63), e3954, doi:10.3791/3954 (2012).
Microvacular 네트워크 성장과 개조는 상처 치유, 염증, 당뇨 망막 병증, 종양의 성장 및 다른 질병 조건 1, 2의 중요한 측면입니다. 네트워크 성장은 일반적으로 기존의 혈관에서 새로운 혈관의 성장으로 정의 angiogenesis에 기인한다. angiogenic 과정은 직접 perivascular 셀 코팅 및 선박 확대의 모세관 취득으로 정의, arteriogenesis 연결되어 있습니다. 말할 필요도없이, angiogenesis 과정이 복잡하고 세포 및 분자 수준 3에서 여러 선수들이 포함됩니다. microvascular 네트워크가 성장 방법을 이해하는 것이 angiogenesis의 시간 코스 이상의 네트워크 계층에 따라 공간적 및 시간적 역학을 식별합니다. 이 정보는 혈관의 성장을 조작 겨냥한 요법의 발전을 위해 중요합니다.
이 문서에 설명되어 exteriorization 모델 stimu을위한 간단하고 재현성 모델을 나타냅니다쥐의 장간막에서 angiogenesis를 lating. 이것은 쥐의 장간막 4-7의 상처 - 치유 모델에서 적응하고, 프로 - angiogenic 대리인 8, 9의 IP 주사를 통해 장간막에서 angiogenesis를 자극하는 대안입니다되었다. 그것이 최소한의 외과적인 개입이 필요하며 단일로 전체 microvascular 네트워크의 2 차원 시각화를 허용 조직의 비교적 짧은 시간 과정을 통해 모세관 콩나물, 혈관 영역과 혈관 밀도의 극적인, 재현성 증가를 생산하기 때문에 exteriorization 모델은 매력적입니다 세포 수준. 자극 성장은 외국 angiogenic 분자의 간섭없이 생리적 환경에서 자연 angiogenic 반응을 반영합니다. immunohistochemical 레이블링 방법을 사용하면,이 모델은 angiogenesis에 관여 소설 셀룰러 이벤트를 식별에 매우 유용하게 입증되었습니다. 수사관들은 쉽게 시간 SP와 리모델링의 시간 코스 중에 angiogenic 통계를 상호 연관 수이러한 셀룰러 phenotypic 변경이나 세포 상호 작용에 4, 5, 7, 10, 11 등 ecific 역학.
1. 수술의 설정 노트
2. 쥐의 장간막의 Exteriorization 모델
3. 조직 수확 및 고정
4. 조직 Immunolabeling
PECAM 형광 라벨
5. 대표 결과
immunohistochemically PECAM에 대한 레이블이 붙은 쥐의 장간막 조직의 대표 이미지는 그림 3에 표시됩니다. PECAM 라벨은 microvascular 네트워크를 리모델링의 계층 구조를 따라 모든 선박 유형을 식별하고 특정 시간 지점 포스트 자극에 angiogenic 통계를 계량하는 데 사용할 수 있습니다. PECAM 라벨은 또한 arterioles 대 venules의 결정을 허용합니다. 수유 arterioles 일반적으로 이점 venules (그림 4)에 비해 더 작은 직경과 길쭉한 내피 세포 형태를 나타냅니다. 모세 혈관과 모세 새싹들은 혈관의 직경 및 네트워크 내의 상대 위치를 기반으로 확인할 수 있습니다. 리모델링 네트워크의 일반적인 특성은 증가 돋아 모세관, 선박 밀도, vascularized 지역 및 venular tortuos 포함ity. 다양한 angiogenic 통계 부량는 네트워크의 성장 (그림 5)의 시간 코스를 식별합니다. 3 일 및 5 일째와 10 일째에 의해 unstimulated 수준으로 돌아갑니다 간의 기존 선박, 봉우리에서 돋아 모세관. 돋아의이 일시적 증가는 혈관 밀도와 vascularized 지역의 증가 뒤에있다. 이 모델의 큰 혈관의 리모델링에 대한 증거로서, arteriole과 venule 세그먼트의 숫자도 시간에 걸쳐 증가한다.
저희 연구실에서는이 모델이 개조 과정 10, 11 중 특정 시점에서 세포 phenotypic 변화를 식별하는 데 사용되었습니다. 예를 들어, 클래스 III β-tubulin은 angiogenic 혈관을 따라 pericytes (그림 6)를 식별합니다. unstimulated 조직에서, 클래스 III β-tubulin 표현은 신경 다릅니다. 대조적으로 돋아 모세관의 정상 동안, 클래스 III β-tubulin은 perivascular 세포에 의해 표현된다. 이러한 유형의결과의 angiogenic 과정에 참여 소설 셀 유형을 식별하려면이 간단하고 강력한 angiogenic 모델의 사용을 강조 표시합니다.

그림 1. 플라스틱 무대 전후 수정의 이미지. 미리 수정된 무대 100mm 배양 접시입니다. 수정 중앙에 타원형의 구멍 잘라내기, 제기, 부드러운 표면의 생성을위한 구멍의 가장자리 모델링 찰흙이나 실리콘 접착제의 후속 또한 포함됩니다. 이것은 표면 exteriorized mesenteric 창이의 superfusion을 용이하게 내부 경계를 제공합니다. 스케일 바는 1cm입니다.

그림 2. exteriorized mesenteric 지역의 이미지. Mesenteric 창문은 작은 창자를주고 동맥 / 정맥 쌍 사이의 얇은 반투명의 세포막으로 정의됩니다. exteriorization 동안시간, mesenteric 지역은 뻗어 및 수정된 배양 접시 안에 식염수로 포장되어 있습니다. 불활성 노란색 모델링 클레이는 사전 컷 구멍을 통해 뽑았되는 장간막에 대한 매끄러운 표면을 제공합니다. 스케일 바는 1cm입니다.

그림 3. unstimulated 조직 및 조직 3과 장간막 10 일 포스트 exteriorization에서 mesenteric microvascular 네트워크의 대표 이미지. PECAM 라벨이 arterioles (), venules (V)과 모세 혈관 (C)을 포함한 microvascular 네트워크의 계층 구조를 식별. 게시 자극은 microvascular 네트워크 모세관 돋아 (화살표 머리)와 혈관 밀도의 증가를 표시합니다. 스케일 바는 100 μm의입니다.

성인 쥐 mesenteric의 microvascular 네트워크 내에서 arteriole / venule 쌍 그림 4. 대표 이미지의. 두 이미지에서 arterioles ()은 작은 상대적인 직경 길쭉한 내피 세포 형태학에 근거 venules (V)에서 구분 할 수 있습니다. 스케일 바는 20 μm의 수 있습니다.

그림 5. microvascular 성장 포스트 장간막의 exteriorization의 시간 코스 이상의 angiogenic 통계 대표 부량. 조직 면적 당) 혈관 공간이 있습니다. 혈관 면적 당 모세관 새싹 B) 번호. 혈관 면적 당 C) 총 혈관 길이. * unstimulated 그룹에 비해 상당한 차이를 나타냅니다. 통계 비교는 던의 시험 다음 편도 ANOVA를 사용하여 만들어 졌 었죠. (P <0.05). 유엔 unstimulated 나타냅니다.

그림 6. 3, 10시 unstimulated 조직 및 조직의 mesenteric microvascular 네트워크 대표 형광 이미지일 장간막의 exteriorization을 게시할 수 있습니다. Immunofluorescent PECAM 라벨 (빨간색)은 내피 세포를 식별하고, 클래스 III β-tubulin 라벨 (녹색)는 신경 (화살표 머리)와 perivascular 세포 (화살표) 식별합니다. Perivascular 세포는 transiently 돋아 모세관 중에 클래스 III β-tubulin을 upregulate. unstimulated microvascular 네트워크에서는, 클래스 III β-tubulin은 신경 구체적이고 perivascular 세포를 식별하지 않습니다. 삼일 포스트 자극, 클래스 III β-tubulin은 긍정적 microvessels 따라 perivascular 세포를 표시합니다. 10 일째함으로써, 클래스 III β-tubulin 표현 패턴 unstimulated 시나리오로 돌아갑니다 시작한다. 스케일 바는 50 μm의입니다.

그림 7. 장간막의 exteriorization에 의해 자극을 microvascular 네트워크 성장하는 동안 추적 미리 표시된 로컬로 적용 세포의 가능성을 지원하는 이미지. 세포 mesenter 이상 superfused되었습니다20 분 exteriorization 기간 동안 IC 창. 일일 수술 후, DiI 라벨 세포 (적색)은 PECAM 긍정 microvessels (녹색)와 여자 초점 평면에서 관찰되었다. DiI 분류 골수 세포, B) 예 morphologies를 반올림하고 늘어나지 출전. 어떤 경우에는 (화살표) 세포 microvessels 따라 늘어나지되었다. C) DiI의 클러스터의 예 (화살표) 새싹 모세관의 끝부분 근처 mesenchymal 줄기 세포를 분류. 스케일 바는 50 μm의 (), 및 20 μm의 (B, C)입니다.
exteriorization 모델은 2006 년에보고되었으며 angiogenesis 4-7의 이전 기계적 상해 쥐의 장간막 모델에서 적응하고 쥐의 장간막 9 활용할 잘 설립 IP 사출 모델로 비슷한 결과를 생산하고있다. 20 분 exteriorization 시간은 실험적으로 강력한 angiogenic 응답을 생산하기로 결정했다. 이 기간은 변경될 수 있지만, 그것은 기계론의 연구와 세포 혈통 연구에 대한 외인성 세포의 직접적인 응용 프로그램에 대한 angiogenic 억제제의 로컬 응용 4있게 않습니다. mesenteric 조직을 리모델링으로 세포 정관의 가능성은 사전 분류 골수 세포 및 mesenchymal 줄기 세포 (그림 7)을 사용하여 저희 연구실에서는 예비 연구 의해 인간의 지방 파생 stromal 세포 주입의 IP 14 운명을 조사의 성공을 지원합니다 . 저희 연구실에서는 pericyte의 중독을 식별하는 데이 모델을 사용했을angiogenic 응답 10 시간 코스 이상과 같은 고혈압 12과 같은 병적인 조건, 동안 angiogenic 가능성을 평가하기위한 otypic 변경됩니다. angiogenic 응답 및이 모델과 관련된 세포 표현형 변화는 또한 만성 hypoxia 노출 10, 11 등 다른 쥐의 mesenteric angiogenic 모델로 볼 수 있습니다.
exteriorization 모델의 한계는 angiogenesis의 정확한 실행 메커니즘을 알 수있다는 것입니다. 장간막의 Exteriorization는 마스트 세포 degranulation 및 증가 히스타민 수준 6으로 연결되고, 아직 추가 조사가 더 많은 통찰력을 얻기 위해 필요합니다. angiogenic 자극은 microvascular 네트워크 계층에 걸쳐 강력한 개조 응답을 생산, 의심할 여지없이 다중 계승이다. 알 수없는 메커니즘이 모델의 주요 비판 남아 있지만, 그 재현성과 단순 세포 역학 invol을 식별하는 것이 매력적본질적으로 복잡한 모세관 돋아 과정에 ved. 모델의 재현성은 저희 연구실 10, 12에서 이전에 다음 ID로 출판 과정에서 여러 쥐의 변종에 걸쳐 microvascular 네트워크의 성장 (남성 Wistar과 여성의 Sprague-Dawley)의 시간 코스 이상의 비교 angiogenic 통계에 의해 지원됩니다. 이후, 성인 쥐의 mesenteric 조직의 대다수 vascularized이며, 모델은 또한 동물에 따라 검사 여러 조직을 허용합니다. 마우스 mesenteric 창이 덜 네이티브 vascularization을 가지고 있으며, 우리의 경험으로 볼 때 일반적으로 관찰할 분기 네트워크 부족으로 아쉽게도,이 모델은 유전자의 마우스 모델에 분명히 적용되지 않습니다. 미래의 응용 프로그램은 특정 시간 지점에서 내부 생체 현미경을 사용하여 angiogenesis 동안 혈관 기능의 조사 및 lymphangiogenesis와 neurogenesis에 참여 관련 핸드폰 역학 조사를 포함합니다. mesenteric 창문마다 고유의 vascularization의 범위는 rou 것으로 보인다지만나이 ghly 비례, 우리는 4-5 주 된 젊고 같은 남성의 Wistar 쥐에게 microvascular 네트워크를 분기 관찰했습니다. 이러한 관찰 exteriorization 모델도 연령대에 걸쳐 angiogenic 차이를 비교 적용할 수 있다고 제안합니다.
우리는 공개 할게 없다.
그리고 Tulane 고혈압과 NIH 교부금에 의해 재정 지원 우수 신장 센터 P20RR017659-08 (PI :이 작품은 루이지애나 LEQSF (2009-12)-RD-A-19 (WL Murfee PI)의 국가 Regents위원회에 의해 지원되었다 : L. 가브리엘 Navar).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Drape | Cardinal Health | 4012 | 12"x12" Bio-Shield Regular Sterilization Wraps |
| Noyes Micro Scissor | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5677 | Noyes Micro Dissecting Spring Scissors; Straight, Sharp-Blunt Points; 13mm Cutting Edge;0.25mm Tip Width, 4 1/2" Overall Length |
| Graefe Forcep | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5135 | Micro Dissecting Forceps; Serrated; Slight Curve; 0.8mm Tip Width; 4" Length |
| Graefe Forcep | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5130 | Micro Dissecting Forceps; Serrated, Straight; 0.8mm Tip Width; 4" Length |
| 4-0 suture | Ethicon Inc. | 699G | (1.5 metric) ETHILON Nylon Suture Black Monofilament |
| 5-0 suture | Ethicon Inc. | 8556 | (1.0 metric) PROLENE Polyprolene Suture Blue Monofilament |
| 7-0 suture | Ethicon Inc. | 1647G | (0.5 metric) ETHILON Nylon Suture Black Monofilament |
| Castroviejo Micro Needle Holder | Fine Science Tools | 12060-02 | Tip Width:0.6mm Clamping Length:5mm Length:9cm Straight tip |
| Castroviejo Needle Holder | Fine Science Tools | 12565-14 | Tip Shape:Straight Tip Width:1.5mm Clamping Length:10mm Scissors:No Lock:Yes Length:14cm Serrated:Yes |
| Scalpel Handle | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-9843 | Scalpel Handle, #3; Solid; 4" Length |
| Sterile Surgical Blade | Cincinnati Surgical | 0110 | Stainless Steel; Size 10 |
| Petri Dish | Fisher Scientific | 08-757-13 | Beveled Ridge, Slippable |
| Table of Specific Surgical Materials and Tools. | |||
| Beuthanasia | Merck & Co. | MWI #: 011168 | Active Ingredient: Per 100mL, 390 mg pentobarbital sodium, 50mg phenytoin sodium |
| Ketamine | Fort Dodge Animal Health | MWI #: 000680 | Kateset 100 mg/ml |
| Xylazine | Lloyd, Inc. | MWI #: 009307 | Anased 100 mg/ml (Ordered from MWI Veterinary Supply) |
| Saline | Hospira Inc. | 94-217-JT | |
| PBS | Sigma-Aldrich | 011M8207 | |
| Saponin | Sigma-Aldrich | BCBB4080 | |
| PECAM (CD31) | BD Biosciences | 553371 | |
| Streptavidin-CY3 | Jackson ImmunoResearch | 016-160-084 | |
| BSA | Jackson ImmunoResearch | 096555 | |
| VECTASTAIN Elite ABC | Vector Laboratories | PK-6100 | |
| Vector Nova Red | Vector Laboratories | SK-4800 | |
| VectaMount | Vector Laboratories | H-500 | |
| Table of Specific Reagents | |||