Dieses Protokoll beschreibt die Implantation eines Glasfensters auf das Rückenmark einer Maus, um die Visualisierung durch intravitale Mikroskopie zu erleichtern.
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Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt die Implantation eines Glasfensters auf das Rückenmark einer Maus, um die Visualisierung durch intravitale Mikroskopie zu erleichtern.
Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Rückenmarkslaminektomie und Glasfensterimplantation zur In-vivo-Bildgebung des Mausrückenmarks. Ein integrierter digitaler Verdampfer wird verwendet, um eine stabile Anästhesieebene bei einer niedrigen Durchflussrate von Isofluran zu erreichen. Eine einzelne Wirbelsäule wird entfernt und ein handelsübliches Deckglas auf einem dünnen Agarosebett überlagert. Anschließend wird eine 3D-gedruckte Kunststoff-Rückplatte mit Gewebekleber und Zahnzement an den angrenzenden Wirbeldornen befestigt. Eine Stabilisierungsplattform wird verwendet, um Bewegungsartefakte durch Atmung und Herzschlag zu reduzieren. Diese schnelle und klemmfreie Methode eignet sich gut für die akute Multiphotonenfluoreszenzmikroskopie. Repräsentative Daten sind für eine Anwendung dieser Technik auf die Zwei-Photonen-Mikroskopie der Rückenmarksvaskulatur bei transgenen Mäusen enthalten, die eGFP:Claudin-5 exzessiv exzessiv exzessither exemiten: ein enges Knotenprotein.
Transgene Tiermodelle, die fluoreszierende Proteine exezieren, bieten in Kombination mit der intravitalen Mikroskopie eine leistungsstarke Plattform für die Auseinandersetzung mit Biologie und Pathophysiologie. Um diese Techniken auf das Rückenmark anzuwenden, sind spezielle Protokolle erforderlich, um das Rückenmark für die Bildgebung vorzubereiten. Eine solche Strategie ist die Durchführung einer Laminektomie und rückenmarksfensterimplantation. Zu den Hauptmerkmalen eines idealen Laminektomieprotokolls für die Mikroskopie gehören die Erhaltung der nativen Gewebestruktur und -funktion, die Stabilität des Bildgebungsfeldes, die schnelle Verarbeitungszeit und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Eine besondere Herausforderung besteht darin, das Bildgebungsfeld gegen die durch Atmung und Herzschlag induzierte Bewegung zu stabilisieren. Mehrere ex vivo und in vivo Strategien wurden berichtet, um diese Ziele zu erreichen1,2,3,4,5. Die meisten In-vivo-Methoden beinhalten das Spannen der Seiten der Wirbelsäule2,4 und wird oft durch die Implantation eines starren Metallapparates3,4 zur Stabilität während der Operation und nachgeschaltete Bildgebungsanwendungen. Das Spannen der Wirbelsäule kann den Blutfluss beeinträchtigen und eine Protein-Umgestaltung der Blut-Hirn-Schranke (BBB) induzieren.
Der Zweck dieser Methode ist es, das intakte Rückenmark für die optische Bildgebung in der lebenden Maus zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig die Invasivität des Protokolls zu minimieren und die Ergebnisse zu verbessern. Wir beschreiben ein einziges Laminektomie- und Deckglas-Implantationsverfahren gepaart mit einer minimalinvasiven ovalen 3D-gedruckten 3D-gedruckten Rückplatte, die dennoch eine robuste mechanische Stabilität erreicht. Die Rückplatte wird direkt an den vorderen und hinteren Wirbeldornen mit Zahnzement aufgehalten. Die Rückwand ist mit seitlichen Verlängerungsarmen mit Schraublöchern ausgestattet, die über einen Metallarm fest an der Mikroskopbühne befestigt werden. Dadurch wird der intakte vordere und hintere Wirbel effektiv an der Mikroskopstufe verankert und bietet eine mechanische Beständigkeit gegen das Bewegungsartefakt, das sonst durch Atmung und Herzschlag eingeführt würde. Das Verfahren wurde für die Laminektomie eines einzelnen Wirbels auf Thoraxstufe 12 optimiert, wodurch die In-vivo-Bildgebung in alternativen Stabilitätsstrategien ausgelassen wird. Das Verfahren ist schnell und dauert ca. 30 min pro Maus.
Dieses Protokoll kann verwendet werden, um Krankheitsmechanismen der BBB zu untersuchen. Das BBB ist ein dynamisches mikrovaskuläres System, das aus Endothelzellen, vaskulären glatten Muskeln, Pericyten und Astrozytenfußprozessen besteht, die eine hochselektive Umgebung für das zentrale Nervensystem (ZNS) bieten. Repräsentative Daten zeigen die Anwendung dieses Protokolls bei transgenen Mäusen, die entwickelt wurden, um verbessertes grünes fluoreszierendes Protein (eGFP) auszudrücken:Claudin-5, ein BBB-Protein mit fester Verbindung. Die mitgelieferten Backplate-Druckdateien können auch für alternative Anwendungen angepasst werden.
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Alle Experimente folgen den Protokollen des Institutional Animal Care and Use Committee der University of Illinois, Chicago. Dies ist ein Terminalverfahren.
1. Reagenz-Vorbereitung
2. Backplate 3D-Druck
3. Chirurgische Vorbereitung
4. Laminektomie
5. Abdeckung-Glas-Implantation
6. Bildgebungsvorbereitung
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Implantierte Glasfenster und die intravitale Zwei-Photonen-Mikroskopie sind ein nützliches Werkzeug zur Beurteilung dynamischer Veränderungen in ZNS-Proteinen. Die funktionelle Integrität des BBB wird durch die Expression, subzelluläre Lokalisierung und Fluktuationsraten von engen Knotenproteinenbeeinflusst 7. Frühere Studien haben gezeigt, dass enge Knotenproteine schnell und dynamisch im stationären Zustand8umgebaut werden. Die derzeit bes...
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Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht eine stabile Bildgebung des Rückenmarks bei Mäusen durch ein Glasfenster. Diese Methode wurde angewendet, um die BBB-Umgestaltung in transgenen eGFP:Claudin5+/- Mäusen zu bewerten, die ein fluoreszierendes BBB-Protein mit fester Verbindung ausdrücken, aber es könnte ebenso gut für Studien von fluoreszierenden Proteinen oder Zellen im Rückenmark angewendet werden.
Es wurden mehrere Methoden zur Laminektomie und Rückenmarksstabilisierung entwickelt. All...
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Die Autoren haben nichts zu verraten.
S.E. Lutz wird vom National Center for Advancing Translational Sciences, National Institutes of Health, unter dem Grant KL2TR002002 und den Start-up-Fonds des University of Illinois Chicago College of Medicine unterstützt. Simon Alford wird von RO1 MH084874 unterstützt. Der Inhalt liegt allein in der Verantwortung der Autoren und stellt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten des NIH dar. Die Autoren danken Dritan Agalliu in der Abteilung für Neurologie am Columbia University Medical Center für die Tg eGFP:Claudin-5 Mäuse, wissenschaftliche Diskussionen und Einblicke in die Entwicklung des chirurgischen Protokolls und bildgebende Anwendungen. Die Autoren danken Sunil P. Gandhi im Department of Neurobiology and Behavior der University of California, Irvine für die Entwicklung des ersten Prototyps des stereotaktischen Apparats und des Tiertemperaturreglers, die Diskussion des operationsischen Protokolls und Ausbildung in der Zwei-Photonen-Mikroskopie. Die Autoren danken auch Steve Pickens (W. Nuhsbaum, Inc.) für die Unterstützung bei der Anpassung des chirurgischen Stereomikroskops und Ron Lipinski (Whale Manufacturing) für die Bearbeitung stereotaktischer Teile.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 3D-Drucker | Raise3D | Pro2 | Zum Drucken von Rückplatten |
| PLA 3D-Druckfilament | Inland | PLA+-175-B | 3D-Druckmaterial aus schwarzem Kunststoff |
| 3D-CAD-Software | Dassault Systèmes | Solidworks-Software | zum Entwerfen von 3D-Formen |
| 3D-Druckersoftware | Raise3D | Ideamaker-Softwaresoftware | zur Schnittstelle mit dem 3D-Drucker |
| 3D-gedruckte ovale Rückplatte | kundenspezifisch | Stabilisierendes Bildgebungsfeld | |
| Chirurgisches Präpariermikroskop | Leica | M205 C | Ausgestattet mit Leica FusionOptics, Planapo 0,63x Objektiv der M-Serie und Gleittisch |
| Mikroskopkamera | Leica | MC170 | HD-Farbkamera zur Visualisierung des Operationsfeldes |
| Gleittisch | Leica | 10446301 | Die Gleitstufe besteht aus zwei Metallplatten. Die Grundplatte ist fixiert. Die obere Platte gleitet auf einer gefetteten Schnittstelle, um eine rotierende und lineare Bewegung zu ermöglichen. |
| Chirurgische Station und Stabilisierungsgabel | Whale Manufactoring | kundenspezifische | Laminektomie |
| SomnoSuite Low-Flow-Isofluran-Verabreichungseinheit | Kent Scientific | SS-01 | Chirurgische Anästhesieverabreichung mit integriertem digitalem Verdampfer |
| 1,5-Zoll-Montagepfosten aus Edelstahl | ThorLabs | P50/M | Zur Montage der Operationsstation auf einem optischen Tisch für die Zwei-Photonen-Bildgebung |
| Senkung der Klemmgabel für 1,5" Montage Pfosten | ThorLabs | PF175 | Zur Stabilisierung der chirurgischen Station Montage auf optischem Tisch für die Zwei-Photonen-Bildgebung |
| Idealer Knochen-Mikrobohrer | Harvard-Gerät | 72-6065 | Ausdünnung des Knochens für die Laminektomie |
| Wasserbad | Fisher Scientific | 15-462-10 | Wärmende Kochsalzlösung |
| Kauterpistole | FST | 18010-00 | Kauterisieren minor bleeds |
| Heizkissen | Benchmark | BF11222 | 1,9" x 4,5" Silikonheizung mit 20" Teflonleitungen, 10 W, 5 V, |
| thermogekoppelte rektale Sonde vom Typ K | Physitemp | RET3 | Messung der Körpertemperatur der Maus |
| Vaseline | Sigma | 8009-03-8 | Rektumsonde zur Schmierung |
| Feedback-geregelter thermischer Regler | kundenspezifisch | NA | Zu den kommerziell erhältlichen Alternativen gehört die Physitemp TCAT-Serie |
| PVA Chirurgische Augenspeere | Beaver-visitec international | 40400-8 | Blut absorbieren |
| Elektrischer Trimmer | Wahl | 41590-0438 | Trimmen von Mausfellklingen |
| #11 | FST | 14002-14 | Chirurgisches Werkzeug |
| Pinzette, #5 | FST | 11254-20 | Chirurgisches Werkzeug |
| Pinzette, #4 | FST | 14002-14 | Chirurgisches Werkzeug |
| Titatnium Zahnzange | WPI | 555047FT | Chirurgisches Werkzeug |
| Titan-Iris-Schere | WPI | 555562S | Chirurgisches Werkzeug |
| Vetbond Gewebekleber | 3M | 084-1469SB | Vorbereitung der Gewebeoberfläche für dentales |
| Acryl Keramikmischtablett | Jack Richeson | 420716 | Mischen von zahnärztlichem Acrylmittel mit Beschleuniger |
| Orthojet dentales Acryl | Lang Dental | 1520BLK, 1503BLK | Dauerhafte Bindung der Rückplatte an das Gewebe |
| Kleines rundes Deckglas, #1 Dicke, 3 mm | Harvard-Gerät | 64-0720 | optisches Fenster |
| NaCl | Fisher Scientific | 7647-14-5 | Für aCSF |
| KCl | Fisher Scientific | 7447-40-7 | Für aCSF |
| Glucose | Fisher Scientific | 50-99-7 | Für aCSF |
| HEPES | Sigma | 7365-45-9 | Für aCSF |
| MgCl2& Mittelpunkt; 6H2O | Fisher Scientific | 7791-18-6 | Für aCSF |
| CaCl2· 2H2O | Fisher Scientific | 10035-04-8 | Für aCSF |
| Carprofen | Rimadyl | QM01AE91 | Analgesie |
| Bakteriostatisches Wasser | Henry Schein | 2587428 | Verdünnungsmittel für Carprofen |
| Isofluran | Henry Schein | 11695-6776-2 | Anästhesie |
| Laktierte Ringerlösung | Baxter | 0338-0117-04 | Flüssigkeitszufuhr für Maus |
| Agarose High EEO | Sigma | A9793 | Gelpunkt 34-37 Grad C |
| Augenfeuchte Salbe | Akwa Tears | 68788-0697 | Verhindern Sie das Austrocknen der Hornhaut |
| MOM Zwei-Photonen-Mikroskop | Sutter |
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