2024年9月27日
本方案介绍了一种通过活体显微镜诱导肠系膜缺血-再灌注损伤并可视化观察肠系膜微静脉中中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的方法。通过阻断肠系膜上动脉血流1小时后进行再灌注,可直接定量分析白细胞黏附和NETosis过程。
特定基因在血栓形成起始和发展中的作用,本研究中,我们探讨内皮细胞PAR1表达在缺血-再灌注损伤中的作用。我们试图明确内皮细胞在缺血后及再灌注期间反应中的影响。迄今为止研究尚不充分的一个重要方面,是明确肠道共生微生物在肠系膜缺血-再灌注损伤中的作用。
为了研究这一问题,我们课题组将活体显微技术与肠系膜缺血-再灌注损伤模型相结合,并进一步联合无菌小鼠模型开展研究。将血栓形成模型应用于转基因小鼠,并结合活体显微技术,此类技术可实现对疾病发生过程中细胞行为的活体动态观察。在活体生物上实施实验模型始终存在挑战,因为实验结果会受到多种因素影响,包括性别、年龄、麻醉处理以及动物福利法规的变化等。
此外,血栓形成的研究始于上个世纪,许多影响因素至今仍未完全阐明。我的研究团队致力于探讨肠道微生物群在血栓形成、动脉粥样硬化、血小板功能及血管生成中的作用。
首先,将已麻醉并剃毛的小鼠仰卧位放置在加热垫上。通过鼻罩将小鼠连接至氧气系统。用手术胶带将小鼠的四肢固定在加热垫上。
进行颈静脉插管时,在气管上方做一横向切口。去除覆盖颈部的皮肤,分离右侧颈静脉。然后使用一根5厘米长的丝线结扎静脉的远端,并用手术镊固定。
在颈静脉下方约两厘米处放置三条丝线,一条靠近远端,两条靠近近端。打外科结,但不要闭合血管。用0.9%氯化钠溶液填充聚乙烯导管。
去除气泡,并将其插入1毫升注射器中。使用剪刀在第二和第三个结之间剪开一个孔,将导管植入颈静脉。抽吸注射器以确认导管中有血液存在。
用丝线结扎以固定静脉中的导管。然后使用医用胶带固定注射器。用终浓度为每毫升0.5毫克的吖啶橙溶液和浓度为5微摩尔的核酸染料分别填充1毫升注射器。
注射50微升SYTOX Orange以标记中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)。使用碘伏和酒精交替擦拭消毒小鼠腹部皮肤。然后,用手术刀沿腹白线进行3至5厘米的剖腹切口。
使用两个浸有生理盐水的棉签轻轻将肠管移出腹腔,并选择脂肪覆盖较少的区域。将肠管的小分支置于黑色橡皮泥上,以减少背景信号。通过颈静脉导管注射 50 µL 喹吖因橙,以观察染色的白细胞。
在缺血再灌注前获取肠道的视频。用生理盐水浸湿的敷料包裹肠道并妥善放置。使用小型血管夹闭合肠系膜上动脉。
使用浸有生理盐水的棉签轻轻将肠管推回腹腔内。用7-0缝线缝合腹壁,以防止水分和热量散失。一小时后,拆除缝线。
缺血期结束后,在夹闭区域滴加数滴生理盐水。随后使用动脉夹施加器轻轻取下微血管夹。用生理盐水浸湿的棉签轻轻将肠管再次移出腹腔,并将静脉的小分支置于黑色琼脂上。
注射50微升吖啶橙,并采集静脉缺血后的视频。开启配备长距离聚光镜、单色器、10倍水浸物镜和电荷耦合器件相机的高速宽场荧光显微镜。将曝光时间设置为30毫秒,并选择安装了Alexa Fluor 488和Rhodamine Red滤光片的5B通道,以观察白细胞和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)。
在0.06平方毫米的兴趣区域内定量细胞募集情况。随后,在20秒的观察期内,通过计数保持静止或附着于内皮衬里的白细胞来定量黏附的白细胞。通过白细胞和核酸荧光染料双重标记来鉴定中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)。
在经历缺血-再灌注损伤后,野生型和F2r delta EC组的白细胞与缺血肠系膜内皮的黏附均增加,但F2r delta EC组的黏附程度明显较低,提示内皮细胞PAR1在白细胞募集过程中发挥作用。缺血-再灌注损伤后,仅在内皮细胞表达正常水平PAR1的野生型组中观察到中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),表明PAR1在NETosis过程中具有调控作用。
本研究探讨肠系膜缺血-再灌注损伤中内皮细胞PAR1表达的作用,重点关注肠道共生菌群的影响。研究采用活体显微镜结合肠系膜缺血-再灌注损伤模型,以在体内观察细胞行为。
在缺血-再灌注损伤后,对肠系膜小静脉中中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的可视化研究,为揭示驱动急性血管炎症的细胞机制提供了关键见解。该方法可直接评估内皮细胞靶点(如PAR1)及其对白细胞募集和NET形成的影响,从而支持早期靶点验证和机制层面的风险排除。该模型通过将分子通路分析与体内功能结果相联系,为血管性疾病和炎症性疾病研发项目提供了转化研究的连续性支持。
这种活体显微成像模型通过在急性血管损伤中实现对内皮和免疫靶点的假设驱动型验证,融入了从发现到临床前研究的连续过程。