التصوير الحجمي ضروري لإجراء دراسات دقيقة لفسيولوجيا القلب والأوعية الدموية وأمراضها. ينتج التصوير الكمي مجموعات صور عالية الدقة ذات أبعاد حجمية سليمة. يجب الحفاظ على العينات للحفاظ على مورفولوجيتها في الجسم الحي وحجم التجويف بالإضافة إلى تصويرها بسعة موحدة عالية الدقة. من مكدسات التصوير عالية الدقة ، يمكن للمستخدم إنشاء عروض وعائية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة تسمح بعرض كامل لأشكال الأوعية وهيكلهاواتصالها 1.
تمتلك هياكل القلب والأوعية الدموية ميزات تشريحية معقدة ثلاثية الأبعاد لا يمكن التقاطها بدقة عند فحصها من خلال عدسة ثنائية الأبعاد مفككة. التصوير المورفولوجي واسع المجال والمنظار المجسم والأقسام النسيجية غير كافية في التقاط الاختلافات المعقدة ثلاثية الأبعاد1،2،3. صور التصوير المقطعي المحوسب بالصغر والنانو هي المعيار الذهبي للتصوير الحجمي الكمي للحيوانات الصغيرة1،4 ، ولكن لا يمكن الوصول إليها على نطاق واسع أو اعتمادها بين المجتمع البيولوجي. سمحت الابتكارات الحديثة في تطهير الأنسجة والفحص المجهري للأعضاء / الصغيرة بالتطبيقات الكمية لتقنيات إزالة التثبيت الكامل ووضع العلامات على الأوعيةالدموية 5،6،7. يعمل تطهير الأنسجة على تجانس تشتت الضوء في عينات الأنسجة ، وبالتالي تقليل التأخير في انتشار الضوء عبر الوسط عن طريق تقليل فرصة تشتت الضوء أو امتصاصه. تتطلب الشفافية العالية معالجة صارمة للأنسجة قد تؤثر على مضاد أو سطوع ملصقات إشارة التألق8. ظهر الفحص المجهري للصفائح الضوئية كأداة تصوير سريعة وقوية تم تبنيها على نطاق واسع من قبل علماء الأحياء9 ، مما يوفر اكتسابا في السرعة عدة أوامر من حيث الحجم عبر المجاهر الماسحة والقدرة على تصوير عينات يزيد حجمها عن 1 سم. من خلال الفحص المجهري الفلوري للصفائح الضوئية (LSFM) ، يضيء الليزر مقطعا عرضيا للعينة بسرعة وعمق متزايدين مقارنة بالفحص المجهري متحد البؤر. لهذا السبب ، تتطلب الطريقة شفافية عالية في العينة.
هنا ، يقوم المؤلفون بتكييف طرق المقاصة الحديثة iDISCO + ، والجمع بينها وبين الطلاءالداخلي 10 في نموذج جنين الكتاكيت لعرض فعالية الطريقة من تطور القلب والأوعية الدموية في وقت مبكر إلى متأخر. iDISCO (التصوير ثلاثي الأبعاد الذي يدعم الملصقات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات) هي طريقة مقاصة عضوية قائمة على المذيبات ، والتي ، على عكس الطرق القائمة على المقاصة المائية ، لا تخضع للتصوير الأثري الناجم عن تبخر المذيبات. يختلف iDISCO عن iDISCO + في أن خطوة الجفاف رباعي هيدروفوران الأولى (iDISCO) يتم استبدالها بجفاف الميثانول الأكثر اعتدالا متبوعا بخطوة استخراج الدهون (iDISCO +). تشمل مزايا طريقة المقاصة iDISCO + وضع العلامات المناعية للعينات والأجنة الكبيرة من البالغين ، وانكماش الأنسجة المنخفض ، والشفافية العالية8،11. الأهم من ذلك ، أن iDISCO + يسمح بإنشاء مجموعات صور عالية الدقة ، والتوسع في تقنيات وضع العلامات المناعية البيولوجية التقليدية للحصول على معلومات حول عينات الأعضاء الكبيرة أو الجنين بأكمله بدلا من الاقتصار على أخذ عينات من المناطق الصغيرة التي تفتقر إلى المعلومات حول التنظيم على مستوى الأنسجة بالكامل ، كما هو الحال مع علم الأنسجةالتقليدي 9. تشمل عيوب iDISCO + حقيقة أن بروتينات الفلورسنت المشفرة وراثيا لا يتم الحفاظعليها 11. تم تقديم طريقة وضع العلامات على الأنسجة للطلاء الداخلي لأول مرة كفحص عالي الإنتاجية لعيوب القلب والأوعية الدموية باستخدام قلوب أجنة الكتاكيت HH31-HH36 التي تم إغراقها ب 0.5 مجم / مل من FITC-poly-L-lysine في قمة البطين الأيسر. سمح للصبغة بالالتصاق لمدة 4 دقائق قبل التثبيت والتخزين10.
وجدت الدراسة الحالية أنه يمكن استخدام نفس تركيز FITC-poly-L-lysine لمجموعة واسعة من الأجنة (HH18 - HH34) ولكنها وجدت أن وقت التثبيت المثالي يختلف (من 5-10 دقائق) لضمان الأوعية ذات العلامات الزاهية. قد يرغب مستخدمو تقنية endo-DISCO الحالية في ضبط تركيز الصبغة (يتناقص بمقدار 0.1 مجم / مل في المرة الواحدة) إذا ثبت أن المحلول لزج جدا بحيث لا يمكن تسمية جميع الأوعية المرغوبة ، ولكن يتم تشجيعهم على ضبط وقت التثبيت أولا وتحسين الانقباض العضلي للبطين الأيسر قبل ضبط تركيز الصبغة. حاول المؤلفون الطلاء الداخلي بتركيز 0.1 مجم / مل ووجدوا أنه في حين أن الصبغة تنتشر بسهولة أكبر عبر الأوعية الصغيرة ، إلا أنه تم غسلها بسهولة أكبر عند تروية PFA. يوضح المؤلفون أن مكدسات التصوير عالية الدقة التي تم إنشاؤها من خلال التقنية الحالية ذات جودة كافية للنمذجة الديناميكية الدموية الحسابية. تحدث مسارات تدفق الدم والقوى الديناميكية الدموية المقابلة ، بما في ذلك توزيعات الضغط وإجهاد قص الجدار ، في أنماط موضعية معقدة لا يمكن حلها إلا من خلال محاكاة التدفق الحسابي1،12. تؤثر هذه القوى الميكانيكية الحيوية على سلوك أنسجة القلب والأوعية الدموية المجاورة وتؤدي إلى تكيف الأوعية الدموية ونموها وإعادةتشكيلها 13. يلقي فهم قيم القوة الديناميكية الدموية المحلية ضوءا حاسما على المنظمين الميكانيكيين لوظيفة القلب والأوعية الدموية وبدء المرض أوتطوره 2.