$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ריאת העכבר המבודדת והמוזערת היא מודל מצוין לניתוח התגובה הפיזיולוגית של מערכת כלי הדם הריאה על שינויים באספקת החמצן ובין היתר מאפשרת מדידה רציפה של לחץ עורקי ריאתי1. עם זאת, מודל זה אינו מאפשר זיהוי וניתוח של מקטעי כלי דם אלה המציגים את התגובה החזקה ביותר להיפוקסיה. זהו היתרון של ניתוח videomorphometric שלנו של PCLS אשר מקל על מדידת HPV של עורקים בודדים עם קטרים פנימיים של 20-100 מיקרומטר. PCLS מייצגים מודל במבחנה אטרקטיבי שכן הם דומים מאוד לאיבר שממנו הם מוכנים. בניגוד למערכות תרבית התאים, כל סוגי התאים נמצאים בתצורת מטריצת הרקמות המקורית שלהם. יתר על כן, ריאה אחת מספיקה להכנת PCLS רבים, כך שלפחות באופן חלקי ניסויים יכולים להיות מתוקננים על ידי שימוש בקטעים מאותו עכבר. על פי מושג 3R (הפחתה, עידון והחלפה של חיות מעבדה במדעי החיים) של ראסל וברץ'23 עובדה זו טוענת גם לשימוש PCLS.
עם זאת, יש לזכור, כי הרקמה נפגעת על ידי חיתוך עם ויברטום איתות אורך למשל באמצעות תאי האנדותל כפי שהניח על ידי Kübler ואח '. 14 כבר לא אפשרי.
בתחילה, PCLS יושמו בעיקר עבור מחקרים ביוכימיים, פרמקולוגיים וטוקסיקולוגיים, אבל בינתיים הם משמשים גם למדידת התכווצות הסימפונות, תפקוד רירי ותגובות כלי דם (עבור ביקורות ראה סנדרסון20 ודיוויס21). מוחזק ואח '. ביצעו מחקר שבו הם השוו את המודלים של ריאות עכבר מבודדות ומאווררות ושל PCLS24. הם מצאו על ידי ניתוח של התגובות של דרכי הנשימה וכלי הריאות למגוון מתווכים אנדוגני כי מאפיינים חשובים של הריאה כולה נשמרו PCLS.
ב- PCLS, תנאים היפוקסיים אינם נקבעים דרך דרכי הנשימה כמו בריאה שלמה אלא על ידי דגירה של סעיף הריאות במדיום בגז היפוקסי. ניתחנו את הלחץ החלקי חמצן (pO2)של בינוני pregassed עם 1% O2, 5.3% CO2, 93.7% N2 ועם 21% O2, 5.3% CO2, 73.7% N2, בהתאמה, באמצעות מנתח גז דם. מיד לפני האכלתו לתוך תא זלוף, pO2 של MEM גז היפוקסי היה 40 מ"מ היג וזה של גז נורמוקסי בינוני 160 מ"מגרם 6. בריאה שלמה HPV הוא המושרה כאשר pO מכתש2 טיפות מתחת 50 מ"מ-ח"ג25, מצב אשר ניתן לחקות ללא ספק על ידי יישום של מדיום בגז היפוקסי. הנתונים שלנו על היקף HPV תואמים היטב לתוצאות שהושגו בגישה ניסיונית שונה. ימגוצ'י ואח '. יש להחיל ריאות חולדה מבודדת לבחון microvessels עם קוטר של 20-30 מיקרומטר על ידי בזמן אמת confocal לייזר סריקת מיקרוסקופיה זוהר בשילוב למצלמה רגישות גבוהה עם מגבר תמונה10. הם הבחינו בירידה ממוצעת בקוטר של 2.7 מיקרומטר לאחר חשיפת הריאות להיפוקסיה. אפשר לחשב כי הפחתה של 20% של האזור הזוהר כפי שאנו מודדים אותו במערכת שלנו מתאים כ 15% ירידה בקוטר.
בניסויים שלנו סיווגנו את העורקים ככלי טרום ותוך אצ'יניאר, בהתאמה, עם קטרים פנימיים של 40-100 מיקרומטר ו 20-40 מיקרומטר. בבני אדם המעבר מעורקים שריריים לעורקים לא שריריים מתרחש בטווח הקוטר של 70-100 מיקרומטר. בעכברים, תאי שריר חלקים נמצאים עד לקוטר חיצוני של 20 מיקרומטר26. מסיבה זו לא ניתן לנתח עורקים עם קטרים מתחת 20 מיקרומטר שכן הם לא יכולים להיות אמינים להיות מזוהים בהתבסס על תמונת ניגודיות פאזה. בקצה השני של הסולם, כלי עם קטרים מעל 100 מיקרומטר הם בקושי למצוא PCLS ובדרך כלל הפשיט מן הרקמה שמסביב.
למעשה, מספר מועמדים מולקולריים נידונים כמו חיישני חמצן מולקולריים(s) או כמרכיב של מפל איתות וכתוצאה מכך HPV (לסקירה ראה סילבסטר ואח '. 4). פעם עכברי נוקאאוט מתאימים זמינים videomorphometry ניתן להשתמש לניתוח של vasoreactivity של העורקים טרום ותוך אצ'יניאר לעומת בעלי חיים מסוג בר. עם זאת, PCLS שימשו גם עבור בעיות אחרות: פארו ואח '. העסיק אותם כדי לאפיין את הפיתוח של תדרוך תלוי אנדותל בריאה לאחר הלידה29 ו PCLS מוכן שרקנים חשופים עשן או אוויר מדי יום במשך 2 שבועות שימשו כדי להדגים את ההשפעה של עשן סיגריות על vasoreactivity באמצעות אינדוקציה של תפקוד אנדותל30.
שלבים קריטיים בתוך הפרוטוקול
בניסויים שלנו סיווגנו את העורקים כקדם-acinar (קטרים פנימיים של 40-100 מיקרומטר) ו תוך-acinar (קטרים פנימיים של 20-40 מיקרומטר). במיוחד להכנת קטעי ריאות אשר יש להשתמש בהם לניתוח של כלי גדול יותר חשוב להוסיף נתרן nitroprusside למאגר זלוף. תרופה זו מונעת את התכווצות כלי הדם במהלך הכנת המדגם ובכך לקרוע שלהם מן הרקמה שמסביב המוביל vasodilation שלם. נתרן nitroprusside במאגר זלוף לא כל כך חשוב להכנת סעיף ריאות אשר יש להשתמש בהם לניתוח של עורקים קטנים כי הם מעוגנים בחוזקה ספטה מכתשי.
כל הניסויים צריכים להתחיל עם דגירות שבהן תגובתיות העורקים נבדקת. לעתים רחוקות, השגנו תכשירי ריאות שבהם לא ניתן היה לזהות תגובה של כלי שיט לקבלנים או ל מורחבים. אנחנו לא יודעים את הסיבה לכך: יכול להיות כי נפח של agarose מלא לתוך הריאות היה גדול מדי או נמוך מדי, כך חיתוך של האיבר לתוך PCLS לא היה אופטימלי. לחלופין, ניתן להעלות על הדעת כי agarose היה להתקרר מהר מדי במהלך הליך החדרה וכתוצאה מכך נזק ללחץ גזירה. במקרה שבמחשב PCLS בודד אין עורק בר קיימא ניתן לגילוי, יש להשליך את המקטע ולהחליף אותו בעורק אחר.
ההחלטה על הכדאיות של עורק התקבלה על סמך התגובה ל- U46619. יישום של U46619 בריכוז של 0.1 מיקרומטר גורם vasoconstriction אשר - לאחר פעילות גופנית מסוימת - גלוי ישירות ברצף התמונה על המסך. מאז יש כמה שונות vasoreactivity אנו חוקרים את ההשפעה של תרופה על HPV על ידי מדידת vasoresponse בקטעי ריאות חשופים לתרופה או למדיום לבד בתורו.
HPV של עורק בודד הוא לעתים קרובות בקושי לזיהוי במיקרוסקופ, ובממוצע זה גורם להפחתת האזור הזוהר של כ 20-30%. עם זאת, שינויים קטנים בקוטר של עורק יש קלט ברור על התנגדות זרימה. על פי המשוואה "R = 1/r4" עם R = התנגדות r = רדיוס, התנגדות הזרימה היא ביחס הפוך לכוח הרביעי של הרדיוס. תן לי לתת דוגמה: "עורק אידיאלי" המציג חתך מעגלי בקוטר של 40 מיקרומטר (r = 20 מיקרומטר) יש שטח לומינלי של כ 1,260 מיקרומטר2. כאשר האזור הזוהר מצטמצם ב -20%, אנו יכולים לחשב שקוטר הכלי מצטמצם ב -10.5% ל -35.8 מיקרומטר (r = 17.9 מיקרומטר). על פי המשוואה שניתנה לעיל, התנגדות הזרימה של כלי זה תגדל מ 6.25 x 10-6 ל 9.71 x 10-6 כי הוא על ידי כ 55%. במקרה של צמצום האזור הזוהר בכ-30% הרדיוס יקטן בכ-16%, אך עמידות הזרימה תגדל בכ-100%. למרות חישובים אלה הם פשטנות יתר שבה זרימת דם למינארית צורה של צינור נוקשה הם הניחו שזה מרמז על ההשפעה של שינויים קלים כבר של הקוטר על עמידות בפני זרימה.