Imagerie rapide à haute résolution de l’ensemble du système vasculaire de petits animaux pour des études quantitatives

Daibo Zhang; Stephanie E. Lindsey

doi:10.3791/68206

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Article de méthode

Imagerie rapide à haute résolution de l’ensemble du système vasculaire de petits animaux pour des études quantitatives

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DOI :

10.3791/68206

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23 mai 2025

Daibo Zhang¹ , Stephanie E. Lindsey¹

¹Mechanical and Aerospace Engineering, University of California San Diego

Dans cet article

Résumé

Ce protocole introduit une méthode rapide pour l’imagerie vasculaire tridimensionnelle quantitative à montage entier à l’aide de la microscopie à fluorescence à feuillet de lumière. L’efficacité de la méthode est démontrée à l’aide du système d’artère de l’arc pharyngé du modèle d’embryon de poulet, avec des forces hémodynamiques quantifiées par la dynamique des fluides numérique.

Résumé

Dans les petits modèles animaux de développement cardiovasculaire et de maladies, les simulations informatiques spécifiques du flux sanguin permettent des évaluations quantitatives de paramètres hémodynamiques difficiles à mesurer expérimentalement. Les simulations numériques de la dynamique des fluides mettent en lumière les rôles critiques de la mécanique dans la fonction cardiovasculaire et la progression de la maladie. L’acquisition d’images volumétriques de haute qualité des récipients d’intérêt est essentielle à la précision et à la reproductibilité des résultats de mesure morphologique et de quantification des débits. Cette étude propose une méthode rapide, rentable et accessible pour l’imagerie haute résolution de l’ensemble du système vasculaire de petits animaux à l’aide de la microscopie à fluorescence à feuillet de lumière. Le protocole modifié iDISCO+ (immunomarking-enabled three-dimensional imaging of solvant-cleared organs) implique (1) le marquage du système vasculaire avec un agent fluorescent, (2) la préservation de l’échantillon et (3) la transparence de l’échantillon. Contrairement à l’iDISCO+ classique, qui utilise une coloration immunohistochimique, les auteurs marquent l’endothélium vasculaire avec de la poly-L-lysine marquée FITC, un colorant fluorescent non spécifique abordable qui résiste très bien au photo-blanchiment, dans un processus appelé « endo-peinture ». L’étiquetage rapide réduit le temps de préparation des échantillons d’environ quatre semaines à moins de 3 jours. De plus, l’utilisation de solvant peu dangereux (ECi) comme agent de clarification et solution d’imagerie rend les échantillons plus sûrs à manipuler et conformes à un plus large éventail d’installations d’imagerie. Le protocole proposé est appliqué pour obtenir des empilements d’images de microscopie à fluorescence à feuillet de lumière à haute résolution du système cardiovasculaire dans des embryons de poussin allant du jour 3 (HH18) au jour 8 (HH34). Cette étude démontre en outre l’adéquation de cette méthode pour la quantification vasculaire par reconstruction 3D et modélisation hémodynamique computationnelle d’un embryon de poussin du jour 5 (HH 26).

Introduction

L’imagerie volumétrique est nécessaire pour des études précises de la physiologie et des maladies cardiovasculaires. L’imagerie quantitative produit des piles d’images haute résolution avec des dimensions volumétriques intactes. Les échantillons doivent être conservés pour conserver leur morphologie et leur volume lumineux in vivo , ainsi que pour être imagés dans une capacité de haute résolution uniforme. À partir de piles d’imagerie haute résolution, l’utilisateur peut générer des rendus vasculaires tridimensionnels haute fidélité qui permettent un affichage complet de la forme, de la structure et de^{la con....}