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3D-Bildgebung der wirbellymphen Vaskulatur
Abbildung 1 zeigt die Schritte des iDISCO+/LSFM-Verfahrens und ein LSFM-Bild von Lymphkreisläufen innerhalb des Wirbelkanals von iDISCO+-behandelten ThLb-Wirbeln. Die Kombination von iDISCO+ mit LSFM bewahrte die Wirbelanatomie und erfasste einen Blick auf das lymphatische Gefäßnetz (d.h. die intravertebralen Gefäße, die mit den extravertebralen Gefäßen verbunden sind, die dorsal und seitlich aus dem Wirbelkörper ausscheiden) in den umgebenden Knochen, Bändern, Muskeln und Nervenganglien.
Fluoreszenz-Makroskopie-Bildgebung der dcLN-Drainage
Um die Makromoleküldrainage im ZNS-assoziierten Lymphsystem abzubilden, wurden makromolekulare Tracer in vivo durch Injektion in das CSF oder das Spinalparenchym verwaltet. Ein makromolekularer Tracer kann leicht in das CSF an der Cisterna magna abgegeben werden. Die Zisterne magna befindet sich zwischen dem Kleinhirn und der dorsalen Oberfläche der Medulla oblongata, über dem Foramen magnum. Makromolekularer Tracer kann auch durch stereotaktische Chirurgie auf verschiedenen Ebenen entlang der Wirbelsäule in das Spinalparenchym injiziert werden.
Die verwendeten makromolekularen Tracer wurden entweder direkt mit einem Fluorophor beschriftet oder durch Immunhistochemie mit spezifischen Antikörpern postmortem nachgewiesen. Abbildung 2A zeigt den Versuchsplan zur Verfolgung von OVA-A555, einem roten fluoreszierenden und kleinen Molekulargewicht-Tracer (ca. 45 kDa), der entweder in das CSF (Abbildung 2B) oder in den ThLb-Bereich des Rückenmarks injiziert wurde (Abbildung 2C).
Nach 45 min nach der makromolekularen Tracer-Injektion wurden die Mäuse geopfert, mit 4% PFA durchdrungen und verarbeitet, um sezierte Segmente des Hirnstammbereichs des Kopfes und der Wirbelsäule zu isolieren, die entkalkt und geklärt wurden. Die Makromoleküldrainage wurde dann leicht durch Fluoreszenz-Makroskopie-Bildgebung der LNs, die das CSF und epidurale Flüssigkeiten sammeln, bewertet. Wie in Abbildung 2dargestellt, führte die INJEKTION von OVA-A555 entweder in den CSF - Abbildung2B) oder den ThLb -Abbildung 2C) Bereich des Rückenmarks zu einer OVA-A555-Akkumulation in die DCLNs bei 45 min nach der Injektion. Diese Beobachtung zeigt die Aufnahme und Drainage von fluoreszierenden Tracer durch das Lymphsystem; es ist eine Voraussetzung, bevor das iDISCO+/LSFM Verfahren verfolgt wird, um die Wirbellymphdrainage abzubilden.
3D-Bildgebung der Makromoleküldrainage im Wirbellymphsystem
Basierend auf dem Nachweis der OVA-A555-Kennzeichnung in dcLNs konnte das iDISCO+/LSFM-Verfahren auf entkalkte und vorgereinigte Wirbelproben angewendet werden, die von OVA-A555-injiziertenMäusen isoliert wurden. Dieser Ansatz ermöglichte die Erstellung einer 3D-Karte der Lymphdrainage von CSF und spinaler Epiduralanflüssigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Tracer-Injektion. Diese 3D-Zuordnung könnte durch DieAbbildung aufeinander folgender ZNS-Segmente auf jeder Wirbelsäulenebene vom Injektionspunkt aus durchgeführt werden.
Abbildung 3A zeigt das experimentelle Design für die OVA-A555-Injektion in das ThLb-Spinalparenchyma und das resultierende 3D-Muster der OVA-A555-Verteilung in einem Hals- und einem Brustwirbelsegment in Verbindung mit der lymphatischen Vaskulatur. Nach 45 min nach der INJEKTION VON OVA-A555 wurde die OVA-A555 Akkumulation in Rückenmarksgeweben und DCLNs (weiße Pfeile in Abbildung 3B) in Übereinstimmung mit den in Abbildung 2dargestellten Mikroskopbeobachtungen nachgewiesen. Es wurde jedoch nicht in der zervikalen und thorakalen Lymphvaskulatur mit Anti-LYVE1-Antikörpern gekennzeichnet nachgewiesen. Das Fehlen eines CSF-injizierten Tracers in den wirbelförmigen Lymphgefäßen kann entweder auf eine kurze Persistenzzeit des Tracers in Lymphgefäßen oder auf eine fehlende Aufnahme des Tracers durch die Lymphgefäße zurückzuführen sein (Abbildung 3C).
Um die erste Hypothese zu testen, wurde der Kaninchen-Anti-LYVE1-Antikörper als lymphatisches Endothelzell-Tag verwendet, um ZNS-assoziierte Lymphgefäße zu binden. Der injizierte Kaninchen-Anti-LYVE1-Antikörper wurde anschließend durch Immunhistochemie mit einem Anti-Kaninchen-Sekundärantikörper nachgewiesen, während lymphatische Endothelzellen mit Anti-PROX1-Antikörpern immunmarkiert waren. Abbildung 4 zeigt die experimentelle Entwicklung der Anti-LYVE1-Injektion in das ThLb-Spinalparenchyma (Abbildung 4A) und das resultierende 3D-Verteilungsmuster von LYVE1-Antikörpern in einem ThLb-Segment in der Nähe der Injektionsstelle in Bezug auf PROX1+ Lymphatik (Abbildung 4B). Sowohl Wirbellymphatiker als auch ihre extravertebralen lymphatischen Verbindungen wurden durch injizierte Anti-LYVE1-Antikörper gekennzeichnet, die die Traceraufnahme durch Wirbellymphgefäße und die lymphatische Drainage zum extravertebralen Lymphsystem untermauerten. LNs fehlten im ThLb-Bereich und konnten daher im abgebildeten Segment nicht visualisiert werden. Darüber hinaus spiegelte das diskontinuierliche Muster des LYVE1-Markers, das entlang lymphatischer Gefäße beobachtet wurde, wahrscheinlich die diskontinuierliche Expression von LYVE1 in der lymphatischen Vaskulatur wider, wie in früheren Studien14,21berichtet. Insgesamt zeigten die Ergebnisse der vorliegenden Studie, dass nach 45 min nach der Tracer-Injektion der LYVE1-Antikörper, aber nicht OVA-A555,den Nachweis der lokalen Wirbellymphaufnahme ermöglichte und OVA-A555 als persistenter Marker der lokalen Wirbellymphdrainage bevorzugt war.

Abbildung 1: Dreidimensionale Ansicht der wirbellymphen Vaskulatur. (A) Schematische Darstellung des Protokolls. (B) Planare Projektion einer 3D-Ansicht der Wirbellymphatur ThLb aus dorsofrontaler Perspektive. Lymphgefäße wurden mit dem Anti-PROX1-Antikörper (grün) mit dem iDISCO+ Protokoll immunmarkiert und dann von LSFM abgebildet. Beachten Sie das metamerische Muster der Vaskulatur innerhalb des Wirbelkanals von drei aufeinanderfolgenden Wirbeln (weiße Pfeilspitzen). Neben halbkreisförmigen dorsalen Gefäßen (weiße Pfeilspitzen) umfasste jedes Wirbelnetz ventrale Zweige (gelbe Pfeile), bilaterale seitliche Austrittswege entlang der Spinalrami und Ganglia (weiße Pfeile) sowie eine dorsale Ausstiegsroute an der Mittellinie (weißer Doppelpfeil). Wirbelnetze wurden mit einem Längsgefäß (lila Pfeile) verbunden. Eine vollständige Beschreibung finden Sie unter Jacob L. et al.18 SC = Rückenmark; Sternchen = ventraler Wirbelkörper; D = dorsal; L = seitlich; V = ventral; Skalenbalken = 300 m. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: dcLNs gesammelt OVA-A555-markierte CSF-Flüssigkeiten. (A) Schema des Versuchsentwurfs. OVA-A555 wurde entweder in das ICM oder das ThLb Spinalparenchym injiziert, dann wurden Mäuse 45 min nach der Injektion geopfert. Die Proben wurden durch Fluoreszenz-Makroskop-Bildgebung (B,C) gelöscht und beobachtet. Fluoreszenz-Makroskopbilder von Halswirbeln von ICM- (B) und ThLb- (C) injizierten Mäusen. Beachten Sie, dass sich OVA-A555 in den DCLNs (B,C, weiße Pfeilspitzen), den pialen und paravaskulären Räumen des Halsrückenmarks (B,C) und nach der ICM-Injektion, in ventrolateralen Ausstiegswegen, wahrscheinlich entlang der Halsnerven (B, weiße Pfeile) angesammelt hat. SC = Rückenmark. Sternchen = ventraler Wirbelkörper; D = dorsal; L = seitlich; V = ventral; Skalieren Sie Balken in B und C = 2 mm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Nachweis von OVA-A555-markierten CSF-Flüssigkeiten im Wirbellymphsystem. (A) Schema des Versuchsentwurfs. OVA-A555 wurde in das ThLb Spinalparenchym injiziert, dann wurden Mäuse nach 45 min nach der Injektion geopfert. Die Proben wurden mit dem iDISCO+ Protokoll behandelt und mit einem LSFM abgebildet. (B,C) Planare Projektionen von LSFM-erfassten frontalen 3D-Ansichten von zervikalen (B) und brustförmigen (C) Wirbelsäulensegmenten. OVA-A555 Akkumulation (rot) wurde in Rückenmarksgeweben und DCLNs (B, weißer Pfeil) nachgewiesen, wie in Abbildung 2dargestellt, aber nicht in der zervikalen und thorakalen lymphatischen Vaskulatur, die hier mit Anti-LYVE1-Antikörpern (grün) immunomarkiert ist. SC = Rückenmark; Sternchen = ventraler Wirbelkörper; D = dorsal; L = seitlich; V = ventral; Skalenstäbe = 1 mm (B), 300 m (C). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Nachweis der wirbellichen Lymphdrainage nach intraspinaler Injektion von Anti-LYVE1-Antikörpern. (A) Schema des Versuchsentwurfs. Anti-LYVE1-Antikörper wurden in das ThLb-Spinalparenchym injiziert, dann wurden Mäuse 45 min nach der Injektion geopfert. Die Proben wurden mit dem iDISCO+ Protokoll behandelt und mit einem LSFM abgebildet. (B). Planare Projektionen von frontalen 3D-Ansichten eines ThLb (B) Wirbelsäulensegments, aufgenommen mit einem LSFM. Anti-LYVE1-Antikörper wurden mit Anti-Kaninchen-Antikörpern (lila) und der lymphatischen Vaskulatur mit Anti-PROX1-Antikörpern (grün) nachgewiesen. Weiße Gefäße sind PROX1+ Lymphatiken, die mit Anti-LYVE1-Antikörpern (B) koaktiv gekennzeichnet sind. Dazu gehören Wirbel (gelbe Pfeile) und extravertebrale (doppelte gelbe Pfeile) Lymphatik. SC = Rückenmark; Sternchen = ventraler Wirbelkörper; D = dorsal; L = seitlich; V = ventral; Skalenbalken = 300 m (B). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
| Reagenzien | Ziel | Abbildung | Protokollschritt | Kommentar |
| OVA-A555
| CSF-Tracer | Abbildung 2 und Abbildung 3 | 2. ICM- oder ThLb-Injektion 7. LSFM-Bildgebung. | Wasserlöslich, leicht zu injizieren und hohe intensive Fluoreszenz |
| Anti-Lyve1 Antikörper | Membranmarker von LVs-Zellen | Abbildung 3 | 6. iDISCO+ ganze Halterung immnunostaining. 7. LSFM-Bildgebung. | Effizienter Antikörper gegen ganze Mount-Immnunostaining |
| Tracer-Drainage der Dural- und Epidural-LVs | Abbildung 4 | 2. ICM- oder ThLb-Injektion 6. iDISCO+ ganze Halterung immnunostaining 7. LSFM-Bildgebung |
| Anti-Prox1 Antikörper | Kernmarker von LVs-Zellen | Abbildung 1 und Abbildung 4 | 6. iDISCO+ ganze Halterung immnunostaining 7. LSFM-Bildgebung | Effizienter Antikörper gegen ganze Mount-Immnunostaining |
Tabelle 1: In der Studie verwendete Antikörper und Tracer.
| Problem | Möglicher Grund | Lösung |
| Chirurgie für Tracer-Injektion | Unerwünschte ZNS-Gewebeläsion | 1. Fehlende Kontrolle der Glaskapillarinsertion 2. Falsche Tiefe der Glaskapillarinsertion | 1. Punctate mit Sorgfalt, aber vollständig, die Dura mater mit einer 26 G Nadel vor Glas Kapillarinsertion. 2. Reduzieren Sie die Tiefe der Glaskapillarinsertion (<1,5 mm von der Dura mater). 3. Reduzieren Sie den Durchmesser der Glaskapillare. |
| Unerwünschte Verunreinigung des injizierten Tracers in die epidururalen oder extravertebralen Räume | Falsche Injektion des Tracers | 1. Prüfen Sie, ob die Mikrokapillare aus Glas gut in das Punktat der Dura mater eingeführt wurde. 2. Fügen Sie chirurgischen Kleber zwischen Glas Mikrokapillare und das umgebende Gewebe vor der Injektion Tracer. |
| Übermäßiges Volumen des injizierten Tracers | Reduzieren Sie das Volumen des injizierten Tracers (<2 l). |
| iDISCO+ Immunfärbung | Abwesenheit, Heterogenität oder übermäßiger Hintergrund der Etikettierung im Gewebe | 1. Probleme mit der Konzentration des Primärantikörpers 2. Unzureichende Permeabilisierung 3. Unzureichendes Waschen 4. Unzureichendes Clearing | Erhöhen Sie die Anzahl und/oder die Zeit der Inkubationsschritte: Permebilisation, Whashing, Primärantikörper und Clearing. Siehe http://www.idisco.info (FAQ UND TROUBLESHOOTING). |
| Unzureichende Entkalkung | Verwenden Sie eine strengere Entkalkungsbehandlung der Probe mit EDTA21 oder Morselösung für Kopfgewebe insbesondere. |
| iDISCO+ Clearing | Proben sind undurchsichtig oder braun gefärbt | Unzureichende Bleichen | Verwenden Sie frischeH2O2 Lösung, erhöhen Volumen und/oder Inkubationszeit. |
| Vorhandensein von Oxidation | Füllen Sie das Rohr vollständig, um das Vorhandensein von Luft zu vermeiden. |
| Unzureichende Clearing | Erhöhen Sie die Volumen- und/oder Inkubationszeit. Siehe http://www.idisco.info (FAQ UND TROUBLESHOOTING). |
| Tracer-Erkennung | Nicht nachweisbarer Tracer | Falsche Kombination des ausgewählten Tracers | Alexa 555, 594 und 647 Fluorchrome sind resistent gegen iDISCO+ Protokoll5,6,7,8,9,10. Dies ist jedoch nicht der Fall für FITC, GFP, RFP-Fluorchrome. |
| Opferzeitpunkt nach Injektion | Bevorzugen Sie OVA-A555 für die kurzfristige (15 min) Drainageanalyse bei lokalen Wirbellymphatiken. Für die Lymphknoten-Drainageanalyse können OVA-A555 und Lyve1 Antikörper für längerfristige (>45 min) Analysen verwendet werden. |
| Imaging: Erfassung und Analyse | Aufgenommene Bilder des Lymphkreislaufs sind nicht zufriedenstellend | Dissektionsproblem (Lymphknoten fehlen) | Fügen Sie sorgfältig die Wirbel /Schädel benachbarte Gewebe in Ihre sezierte Probe, nach dem Lymphkreislauf, den Sie abbilden möchten. |
| Imaging-Problem | 1. Ändern Sie die Erfassungsparameter des LSFM: Laserintensität, lichtbogennumerische Blende, Lichtschichtdicke, Lichtbogenstärke, Expositionszeit. 2. Legen Sie die Probe in den Träger, um den durch Licht durch das Gewebe zurückgelegten Weg bis zum Ziel zu reduzieren. 3. Stellen Sie sicher, dass sich während des Erwerbs keine Blasen in der Gewebeprobe befinden. |
Tabelle 2: Ratschläge zur Fehlerbehebung für jeden Schritt des Protokolls, einschließlich möglicher Probleme und Lösungen.