小鼠心血管重塑的多模式研究:四维超声和质谱成像

我们的实验室使用临床前超声成像来研究各种疾病和生理状态下的心血管生物力学。我们还使用质谱成像来研究脂质在心血管和脑组织中的空间分布。我们试图了解组织中哪里有功能和分子变化。

尽管常见的分子成像技术（如组织学和免疫组织化学）可以产生分子数据，但它们受到当前可用染色剂和抗体的限制。另一方面，质谱成像是一种用于多组学研究的非靶向方法，它仍然保持组织的空间完整性。利用我们的技术，我们可以扩展多组学以包括脂质、聚糖和肽，并将它们与功能成像技术（如超声）相结合。

借助这些技术，研究人员现在可以将功能成像与分子成像技术相结合。在我们的实验室中，心血管疾病有两个主要关注领域，其中一个是研究心脏病发作或癌症治疗的心脏重塑，即心脏毒性。我们的第二个心血管大目标是研究衰老以及衰老如何影响脉管系统。

要进行心脏四维超声检查，请将鼠标置于成像板上的仰卧位置。然后，将传感器放在半锁定位置的支架中。将换能器上的凸点与屏幕上的蓝点对齐，将其定位到鼠标的右侧。

转动换能器，使其沿鼠标的矢状面对齐，凸起的缺口指向尾部。将大量超声凝胶涂抹在胸腔的腹侧表面，以便与换能器进行声耦合。降低换能器，直到它接触到超声凝胶。

使用板底部的 XY 旋钮进行精确调整以进行微调。接下来，确保屏幕上的胸骨周围长轴视图包括心尖、左心室流出道和主动脉，水平对齐以实现准确成像。选择 名称图像 在屏幕的下角，将图像保存到当前序列。

将换能器顺时针旋转 90 度以获得胸骨周围短轴视图。确保左心室在图像中清晰定义，并且肌可见。选择屏幕左上角的立方体图标以设置四维图像。

重置换能器后，将起始位置调整到刚好低于心尖的位置，将停止位置调整到主动脉弓。将步长设置为 0.08 到 0.13 毫米，将帧速率设置为 200 到 300 赫兹。在开始扫描之前，确保生命体征和心电图信号保持稳定。

完成扫描和处理后，打开 Save EKV/4D data 和 Respiration Gating 进行后处理。选择 Name Image 在右下角，并在名称中包含鼠标 ID。要通过心动周期可视化每个视图平面，请选择 More Controls （更多控件），然后选择 Load into Four-Dimensional （加载到四维）。

查看心脏的每个平面视图，确认心脏中心在整个心动周期中保持稳定。首先，准备铝箔船，用于小鼠组织的快速冷冻。使用镊子，将安乐死小鼠的皮肤固定起来，然后用剪刀在脖子上切开帐篷状皮肤，以便进入血管通路，或在胸骨下方切开，以便进入心脏通路。

继续切开皮肤和肌肉层以露出脉管系统。要取出心脏，切开骨头以露出心脏。用棉签进行钝性解剖，将心脏或脉管系统与周围组织（包括脂肪）隔离开来。

小心地将颈动脉与神经分开。然后，使用手术工具切除心脏或脉管系统。将颈动脉血管、心脏和脉管系统放在预先贴有标签的铝箔船上。

然后，将船放入液氮中进行快速冷冻。首先，在烧杯中装满 HPLC 水，并将其与 5 毫升和 1 毫升注射器一起放在一边。然后，将低温恒温器温度设置为零下 25 摄氏度并插入刀片。

在安装组织之前，将一对镊子放入低温恒温器室内冷却。将 5 毫升 HPLC 水吸入注射器中，然后将其放入低温恒温器中以部分冻结水。在注射器中的水完全结冰之前，将其分配到金属卡盘上并使其完全冻结。

现在，用 HPLC 水填充 1 毫升注射器并将其放入低温恒温器中。30 到 60 秒后，将一小块部分凝固的水涂抹在卡盘中心。使用镊子，将提取的小鼠心脏快速放入水滴中并保持在那里，直到周围的水完全结冰。

首先，从冰箱中取出带有安装鼠标心的载玻片，并将其放入干燥器中晾干。打开 HTX M3+喷雾器。在笔记本电脑上打开 HTX 应用程序，然后在方法中，将喷嘴温度设置为 75 摄氏度，将流速设置为每分钟 100 微升，将压力设置为 10 psi。

在实验室笔记本中记录样品名称、极性、基质、溶剂和浓度。然后，计算所需浓度所需的基质量。接下来，称取所需量的 2,5-二羟基苯甲酸作为正模式基质。

将基质溶解在 15 mL 试管中的 70% 甲醇中。对基质溶液进行超声处理 10 分钟。在超声处理过程中，从干燥器中取出玻片。

打开喷雾器托盘。然后，将载玻片放在左下角并用胶带粘住边缘。选择样品喷雾区域并关闭样品盘。

使用注射器和过滤器，将基质溶液吸入注射器中。通过注射器将基质溶液过滤到小瓶中，黑色盖子位于喷雾器左侧。将样品瓶放回喷雾器上的指定位置，然后将 D 线管牢固地插入样品瓶中。

接下来，打开惰性气体并确认喷涂机上的仪表读数为 10 psi。按开始，一旦喷涂机达到设定温度，选择闪烁的开始按钮开始喷涂。喷雾完成后，从喷雾器中取出样品并将其放入 MALDI 玻片支架中。

使用扫描仪扫描 MALDI 玻片架和玻片。将图像保存在闪存驱动器上，以便用于质谱成像。选择喷雾器上的 Wash（清洗）选项，然后将 D 线从基质样品瓶移动到废液烧杯。

最后，将甲醇喷洒在喷雾器托盘上并擦拭干净。关掉氮气。梗死心肌组织的 MALDI 质谱成像确定分子离子质量为 577.52，可能对应于 C 或 D 中的 COHb，表明参与心肌重塑。

四维超声图像显示心肌区域表面积应变幅度小于 20%，可视化为黄绿色组织，表明存在梗死区。在心肌梗死组织的长轴视图中，脂质离域是可见的，使组织生物力学和分子组成之间的相关性复杂化。