Nicht-invasive Visualisierung der mikrovaskulären Nagelbettmorphologie bei Mäusen mittels Kapillaroskopie
28. Februar 2025
Die Kapillaroskopie ist ein zugängliches Werkzeug für die direkte, kostengünstige und nicht-invasive Visualisierung von Mikrogefäßen. Ziel dieses Protokolls ist es, Forscher in die Lage zu versetzen, die Kapillaroskopie zur Visualisierung der peripheren mikrovaskulären Morphologie in den Nagelbetten von Mäusen zu nutzen.
Eines der Interessen unseres Labors ist die vaskuläre Dysfunktion bei neurodegenerativen Erkrankungen. Unser Ziel ist es, periphere mikrovaskuläre Pathologien mittels Kapillaroskopie zu erkennen und zu überwachen, um Einblicke in ihre mögliche Rolle bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems zu gewinnen. Der Nachweis einer mikrovaskulären Dysfunktion bei Tieren ist oft invasiv, ex vivo durchgeführt oder teuer. Mit diesem Protokoll können Forscher das Nagelbett-Mikrogefäßsystem einfach und kostengünstig beurteilen und die Ergebnisse der klinischen Nagelfalzkapillaroskopie auf Tiermodelle übertragen. Wir stellen einen neuartigen Ort zur Visualisierung der Spiegelung peripherer Mikrovaskulatur vor, das Nagelbett. Im Vergleich zur Nagelfalzkapillaroskopie bietet die Nagelbettkapillaroskopie eine größere Fläche für eine bessere Beobachtung der mikrovaskulären Morphologie und Struktur.
[Dozent] Positionieren Sie zunächst die betäubte Maus auf dem Operationstisch für den Eingriff. Tragen Sie dann Gleitgel für die Augen oder eine sterile, nicht medikamentöse Augensalbe auf beide Augen auf, um ein Austrocknen der Hornhaut zu verhindern. Halten Sie das Tier dann mit einem Nasenkonus unter Narkose und tragen Sie mit einem Applikator eine großzügige Menge Haarentfernungscreme auf die gesamte Pfote auf. Sorgen Sie für eine vollständige Abdeckung der Pfote und des Nagelbettbereichs. Nachdem Sie die Creme zwei Minuten lang einwirken lassen, reinigen Sie die Haarentfernungscreme vorsichtig mit einem sauberen Tuch und waschen Sie die Pfote in lauwarmem, sterilem Wasser. 24 Stunden nach der Fellentfernung stellen Sie das Kapillaroskopie-Gerät in einem klimatisierten Raum auf, der zwischen 21,5 und 22,5 Grad Celsius gehalten wird. Schließen Sie das Kapillaroskop über eine USB-Verbindung an einen Laptop an. Öffnen Sie die Videosoftware-Anwendung Debut auf dem Laptop. Nachdem die Maus richtig betäubt wurde, tragen Sie Gleitgel für die Augen oder eine sterile, nicht medikamentöse Augensalbe auf beide Augen auf. Legen Sie weißes Laborband oder ein ähnliches Hintergrundmaterial unter die Pfote, um den Kontrast zu erhöhen und die Gefäßsichtbarkeit zu verbessern. Positionieren Sie nun die Hinterpfote mit der volaren Seite nach oben auf der Laborbandplattform unterhalb des Objektivs. Spreizen Sie vorsichtig die Zehen, um die Nägel unter dem Mikroskopobjektiv mit einem Applikator zu trennen. Stellen Sie sicher, dass die Nagelbetten für eine optimale Gefäßbildgebung klar voneinander getrennt sind. Visualisieren Sie, was vom Kapillaroskop vergrößert wird, und fokussieren Sie sich auf das Nagelbett, indem Sie die X- und Y-Tischeinsteller und das Vergrößerungsrad einstellen, um ein klares Bild zu erhalten. Um Blendung zu reduzieren und die Konzentration zu verbessern, tragen Sie großzügig Immersionsöl auf die Pfote auf, um eine vollständige Nagelabdeckung zu gewährleisten. Konzentrieren Sie sich auf den Nagel der zweiten Zehe der Hinterpfote, da dies der größte Nagel ist und bei Mäusen am einfachsten abzubilden ist. Stellen Sie die Einsteller der X- und Y-Stufe und das Vergrößerungsrad ein, um das Gefäßnetzwerk scharf zu stellen. Passen Sie das Objektiv an, um die Blendung zu minimieren und das Nagelgefäßnetzwerk sichtbar zu machen. Um ein Video aufzunehmen, klicken Sie auf die rote Aufnahmetaste in Debut. Speichern Sie jedes Video im entsprechenden Projektordner und beschriften Sie jedes Video entsprechend. Öffnen Sie als Nächstes die ImageJ-Software und ziehen Sie die Datei in die Softwareoberfläche, um das Bild zu laden. Um Helligkeit und Kontrast anzupassen, wählen Sie Bild aus, gefolgt von Anpassen und Helligkeit/Kontrast. Mit diesem Werkzeug können Sie den Kontrast der Bilder ändern, um die Gefäßmorphologie besser zu visualisieren. Nachdem das Bild angepasst wurde, klicken Sie im Helligkeits-/Kontrastwerkzeug auf Festlegen. Gehen Sie abschließend zu Datei, Speichern unter und wählen Sie Tiff aus, um das Bild zu speichern. Die Morphologie der Nagelbettgefäße wurde erfolgreich mit der Kapillaroskopie abgebildet. Typische Nagelbettgefäße der Maus bestanden aus einem afferenten Gefäß, einem efferenten Gefäß und einem Netzwerk von Kapillaren, die beide miteinander verbanden. Das Nagelbett-Kapillarnetzwerk war über verschiedene Mausstämme hinweg konsistent, wie an Wildtyp-Mäusen auf einem SV129/S6-Hintergrund und einem C57/B6J-Hintergrund gezeigt wurde.
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Überblick
Diese Studie führt ein neuartiges Protokoll für die Kapillaroskopie ein, das es Forschern ermöglicht, die peripheren Mikrovaskularstrukturen in Mausnagelbetten zu visualisieren. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht die Beurteilung der mikrovaskulären Dysfunktion, insbesondere im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen.
Wichtige Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Mikrovaskuläre Pathologie
- Neurodegenerative Erkrankungen
- Kapillaroskopie-Techniken
Hintergrund
- Bedeutung der Untersuchung der vaskulären Dysfunktion in Tiermodellen
- Herausforderungen bestehender invasiver oder kostspieliger Techniken
- Einführung der Nagelbett-Kapillaroskopie als bessere Beobachtungsmethode
Verwendete Methoden
- Kapillaroskopie-Verfahren zur Bildgebung der Nagelbettgefäße
- Mausmodelle, insbesondere unter Verwendung von Wildtyp-Stämmen
- Fortschrittliche Bildgebungssoftware zur Bildaufnahme und -analyse
Hauptergebnisse
- Effektive Bildgebung der Nagelbettvaskularität
- Konsistentes Nagelbettkapillarnetzwerk über verschiedene Mausstämme hinweg
- Erfolgreiche Anwendung der Möglichkeiten der Kapillaroskopie bei der Beurteilung der mikrovaskulären Morphologie
Schlussfolgerungen
- Demonstriert einen zuverlässigen und innovativen Ansatz zur Untersuchung der mikrovaskulären Morphologie
- Bedeutsame Auswirkungen für die Forschung zur vaskulären Dysfunktion im Zusammenhang mit neurologischen Erkrankungen
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Non-invasive nailbed capillaroscopy in mice enables rapid, cost-effective visualization of peripheral microvascular morphology, addressing a critical translational gap between clinical and preclinical vascular research. This approach supports early detection and monitoring of microvascular dysfunction in disease models, enhancing predictive confidence for vascular-targeted drug discovery. Its scalability and reproducibility position it as a valuable asset for portfolio-wide mechanistic de-risking and target validation in systemic and neurovascular disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct visualization of microvascular architecture for functional target validation in disease models.
- Supports mechanistic de-risking by providing morphological evidence of vascular involvement in systemic and neurodegenerative conditions.
- Facilitates hypothesis-driven interrogation of microcirculatory changes linked to therapeutic intervention.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible imaging platform for quantifying microvascular changes across mouse strains.
- Delivers high-contrast, quantitative outputs suitable for downstream image analysis and assay development.
- Enables scalable screening of compounds affecting peripheral microvasculature with minimal animal distress.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical microvascular readouts with clinical capillaroscopy endpoints, improving translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by enabling non-invasive, longitudinal monitoring of vascular pathology.
- Facilitates biomarker discovery for systemic and neurovascular disease models where microcirculation is implicated.
Pipeline & Workflow Integration
This capillaroscopy protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies and translational research in vascular biology.
- Discovery Biology: Provides direct, in vivo evidence for microvascular involvement in disease mechanisms.
- Screening: Offers reproducible, quantitative imaging outputs for compound evaluation and assay standardization.
- Analytics: Enables objective measurement of vessel morphology and network integrity using digital image analysis.
- Translational Research: Connects animal model findings to clinical microvascular endpoints, supporting biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Establishes a broadly applicable, non-invasive imaging capability for diverse disease models and therapeutic areas.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vascular-targeted research.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and cost-effective imaging workflows for cross-study comparability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by enabling early, non-invasive assessment of vascular endpoints.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of programs targeting microvascular dysfunction.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal handling and digital image analysis.
- Needs standard capillaroscopy instrumentation and compatible imaging software (e.g., ImageJ).
- Demands cross-team alignment on imaging protocols and data interpretation standards.
- Adaptable to multiple mouse strains and disease models with peripheral vascular involvement.
- Limited to morphological assessment; functional or molecular endpoints require complementary assays.
