Hier stellen wir ein Protokoll zur Erhaltung der menschlichen arteriellen Architektur vor, indem gewebestabilisierendes Gel in das Gefäßlumen infundiert wird, bevor es für die molekulare oder histopathologische Analyse geschnitten wird.
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Methodenartikel
Hier stellen wir ein Protokoll zur Erhaltung der menschlichen arteriellen Architektur vor, indem gewebestabilisierendes Gel in das Gefäßlumen infundiert wird, bevor es für die molekulare oder histopathologische Analyse geschnitten wird.
Widerstandsarterien, zu denen kleine Arterien und Arteriolen gehören, spielen eine wesentliche Rolle bei der Regulierung des Blutdrucks und der Gewebeperfusion. Eine Funktionsstörung dieser Arterien kann zu verschiedenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck, Arteriosklerose und Herzinsuffizienz sowie zu neurovaskulären Erkrankungen führen. Die Untersuchung der menschlichen Resistenzarterien ist entscheidend, um die Mechanismen kardiovaskulärer Erkrankungen zu verstehen und zielgerichtete Therapiestrategien zu entwickeln. Diese Studie stellt eine innovative Methode zur Präparation isolierter humaner Widerstandsarterien vor, indem ein gewebestabilisierendes Gel in das Lumen infundiert wird, wobei ihre native Architektur und zelluläre Integrität erhalten bleibt. Humanes Omentalgewebe wurde von Patienten gewonnen, die sich einer Bauchoperation unterzogen, und kleine Widerstandsarterien (100-300 μm Durchmesser) wurden durch sorgfältige Mikrodissektion isoliert. Die Arterien wurden dann kanüliert, in einer Kulturmyographenkammer unter Druck gesetzt und mit 10 % neutral gepuffertem Formalin fixiert. In das Lumen der kanülierten Arterie wurde ein gewebestabilisierendes Gel infundiert, das sich verfestigen konnte, um die dreidimensionale Struktur zu erhalten. Histologische, immunhistochemische und Genexpressionsanalysen wurden durchgeführt, um den Erhalt der Arterien zu beurteilen. Histologische Schnitte zeigten die gut erhaltene strukturelle Integrität und natürliche Architektur der Arterien, wobei gut definierte endotheliale und glatte Muskelschichten erhalten blieben. Die immunhistochemische Färbung zeigte eine deutliche Lokalisation von Markern wie CD31 und α-glattem Muskelaktin. Die In-situ-Hybridisierung offenbarte spezifische Genexpressionsmuster, die Einblicke in die molekularen Mechanismen geben. Diese fortschrittliche Methode der intraluminalen Gelinfusion bietet erhebliche Vorteile und ermöglicht eine fortschrittliche Bildgebung und eine umfassende Analyse der arteriellen Struktur, des Umbaus und der zellulären Wechselwirkungen sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand. Diese Methode hat das Potenzial, die klinische Diagnostik und die Therapiestrategien für Gefäßerkrankungen zu verbessern und damit ein wertvolles Werkzeug für die Weiterentwicklung der gefäßbiologischen Forschung zu sein.
Widerstandsarterien regulieren den Blutfluss und den Blutdruck und unterliegen signifikanten Veränderungen bei Erkrankungen wie Bluthochdruck, Diabetes und Arteriosklerose 1,2,3,4,5. Die Untersuchung der menschlichen Widerstandsarterien ist essentiell für das Verständnis kardiovaskulärer Pathologien und die Entwicklung zielgerichteter Therapien 6,7,8,9,10. Traditionelle Methoden zur Untersuchung von Blutgefäßen haben oft zu Artefakten und zum Verlust der dreidimensionalen Integrität geführt 10,11,12,13,14,15. Um diese Einschränkungen zu beheben, stellen wir eine innovative Methode zur Präparation isolierter humaner Widerstandsarterien vor, indem ein Gel in das Lumen infundiert wird, wodurch ihre ungefähre ex vivo und/oder in vivo Struktur erhalten bleibt.
Diese intraluminale Gelinfusionstechnik behält die natürliche Architektur der Arterien bei und ermöglicht eine genauere Darstellung ihres physiologischen Zustands. Durch die Stabilisierung der Gefäßstruktur ermöglicht diese Methode eine detaillierte Untersuchung des arteriellen Umbaus, der zellulären Struktur, der Mikrodomänen, der heterozellulären Verbindungen und der Gen-/Proteinexpression über verschiedene Zellschichten hinweg. Diese Technik ist besonders vorteilhaft, um zelltypspezifische Komponenten sowohl im gesunden als auch im kranken Zustand zu untersuchen.
Diese Technik wurde in unserer jüngsten Studie16 erfolgreich angewendet und hat ihre Wirksamkeit bei der Erhaltung der strukturellen und molekularen Integrität der menschlichen Widerstandsarterien unter Beweis gestellt, was eine fortschrittliche Bildgebung und umfassende Analyse ermöglicht. Der Erfolg dieser Anwendung hat uns dazu inspiriert, dieses detaillierte Protokoll für andere zu dokumentieren.
In diesem Methodenpapier beschreiben wir das Protokoll für die Aufbereitung isolierter humaner Resistenzarterien und deren Infusion mit einem biokompatiblen gewebestabilisierenden Gel (Tissue Guard Gel). Hier beschreiben wir die experimentelle Methode und veranschaulichen ihre Anwendungen für die Beurteilung der arteriellen Struktur und die Untersuchung von Gen- und Proteinexpressionsmustern in verschiedenen Zellschichten. Durch die Bereitstellung einer umfassenden und reproduzierbaren Technik zur Präparation menschlicher Widerstandsarterien wollen wir die kardiovaskuläre biologische Forschung vorantreiben, die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse verbessern und zu neuen diagnostischen und therapeutischen Ansätzen für Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen.
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Stellen Sie vor der Durchführung der folgenden Experimente sicher, dass die Verwendung von menschlichem Gewebe und die folgenden Verfahren vom Institutional Review Board (IRB) genehmigt wurden. Die Entnahme von Omentalgewebe von Patienten, die sich im National Institutes of Health (NIH) Clinical Center klinisch indizierten Bauchoperationen unterziehen, wurde mit Genehmigung des NIH Institutional Review Board (NCT01915225) durchgeführt. Alle Teilnehmer gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab.
1. Materialien und Ausrüstungen
2. Entnahme von humanem omentalem Gewebe
3. Mikrodissektion der kleinen Widerstandsarterien des Menschen
4. Vorbereitung der Kulturmyographenkammer
5. Kanülierung und Druckbeaufschlagung der Arterien
6. Fixierung der Arterie
7. Herstellung des gewebestabilisierenden Gels
8. Intraluminale Gelinfusion und Einbettung
9. Histopathologie
10. Immunhistochemie
11. RNAScope chromogene in situ Hybridisierung
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Humanes omentales Gewebe wurde von Patienten gewonnen, die sich klinisch indizierten Bauchoperationen unterzogen. Kleine Widerstandsarterien (100-300 μm Durchmesser) wurden unter einem Dissektionsmikroskop akribisch aus dem umgebenden Fett- und Bindegewebe isoliert (Abbildung 1A-C). Die isolierten Arterien wurden gereinigt, erfolgreich kanüliert und zur Druckbeaufschlagung auf die Glaskanülen in der Kulturmyographenkammer montiert (Abbil...
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Fortschritte in der medizinischen Bildgebung, chirurgischen Techniken und Forschungsmethoden haben unser Verständnis der 3D-Gefäßarchitektur verbessert und die Diagnostik, die chirurgische Planung und die Forschung revolutioniert 17,18,19,20. Trotz dieser Innovationen bleibt die Erhaltung der 3D-Struktur isolierter menschlicher Widerstandsarterien aufgrund ihre...
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NIAID GenAI wurde verwendet, um eine erste Gliederung und einen Entwurf des Manuskripts zu erstellen, das von den menschlichen Autoren gründlich geschrieben, überprüft und bearbeitet wurde, um Genauigkeit und Kohärenz zu gewährleisten.
Diese Forschung wurde von der Abteilung für intramurale Forschung am National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Projektnummer AI001150 HCA, finanziert. Wir danken unserem ehemaligen Labormitglied, Dr. Steven Brooks, sowie unseren derzeitigen Labormitgliedern, Mohamed Ibrahim, Mary Jackson und Jian Wu von der Malaria Functional Genomics Section, für ihre Unterstützung bei der Aufnahme von Bildern während des Prozesses.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 1% Focus Acid Alcohol | StatLab | SL89-1 | |
| 10 % NBS | Leica Biosystems | 3800598 | |
| 4K Mikroskopie-HDMI-Kamera | Hitech Instruments, Inc. | HT-XP4K8MA | |
| Antikörperverdünner – Hintergrundreduktion | Dako | S3022 | |
| Automatisierter Gewebeprozessor | Leica Biosystems | HistoCore PEGASUS/Cat# 14048858005 | |
| Bond-Entwachslösung | Leica Biosystems | AR9222 | |
| Bond-Epitope-Rückruflösung 1 | Leica Biosystems | AR9961 | |
| Bond-Epitope-Rückruflösung 2 | Leica Biosystems | AR9640 | |
| Bindungspolymer-Verfeinerungsdetektion | Leica Biosystems | DS9800 | |
| Rotdetektion von Bindungspolymeren | Leica Biosystems | DS9390 | |
| Bond-Waschlösung (10x) | Leica Biosystems | AR9590 | |
| Kanülepackung (Glas), 80 Zoll; 100 & mu; m | DMT | Produktcode: 300407 | |
| CD31 | Abcam | ab28364 | |
| Sektionsschalen, groß (Pyrexglas), 93 mm | Instrumentierung von lebendigen Systemen | SKU: DD-90 | |
| Dissektionsschalen, kleine | Instrumentierung von lebendigen Systemen | SKU: DD-50 | |
| Sektionsmikroskop | Hitech Instruments, Inc. | ZEISS SteREO Discovery.V8 | |
| Dumont #5 Zange | Feine wissenschaftliche Werkzeuge | Artikel Nr. 11295-10 | |
| Dumont #5SF Zange | Feine wissenschaftliche Werkzeuge | Artikel Nr. 11252-00 | |
| EcoMount | BioCare Medical | EM897L | |
| Eosin | IHC World | IW-3100B | |
| Hämatoxylin | BioCare Medical | Cathe-MM | |
| Kamera wird eingeblendet | Olyumpus | DP28 | |
| Bildgebendes Mikroskop | Olyumpus | BX51 | |
| Krebs Henseleit Puffer (mit 2 mM Calciumchlorid) | Boston BioProducts, Inc. | SKU: C-10625N-200mL | |
| Krebs-Henseleit-Puffer (ohne Kalzium) | Boston BioProducts, Inc. | SKU: C-9906W-200mL | |
| Montagemedien | ThermoFisher Scientific | 4111 | |
| Myographenkammer und Einheit | DMT | 202/204CM | |
| PBS (phosphatgepufferte Kochsalzlösung) | Thermofisher Scientific | 10010023 | |
| PPIB | ACDBio | 313908 | |
| RNAscope 2.5 LS Reagenz Kit-RED | ACDBio | 322150 | |
| Stainer | Leica | Leica Bond RX automatisiertes System | |
| Edelstahl-Zerlegungsstifte | Instrumentierung von lebendigen Systemen | SKU: PIN-0,1MM | PIN-0,2MM | PIN-#3 | PIN-VP-1 | |
| Surgipath Paraplast | Leica Biosystems | 39601006 | |
| Tissue Guard Gel | StatLab | TissueGuard/SKU: TG12 | |
| Vannas Spring Scissors – 2 mm Schneide | Feine wissenschaftliche Werkzeuge | Artikel Nr. 15000-03 | |
| Vannas Spring Scissors – 2,5 mm Schneide | Feine wissenschaftliche Werkzeuge | Gegenstand Nr. 15000-08 | |
| Vannas Spring Scissors – 3 mm Schneide | Feine wissenschaftliche Werkzeuge | Artikel Nr. 15000-00 | |
| α-SMA | Abcam | ab5694 |
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