הבדיקה הנוכחית של 2,3,5-טריפנילטראזוליום כלוריד (TTC) מציגה פרוטוקול צביעה משופר של TTC המאפשר ניתוח פגיעות שריר הלב ברזולוציה מיקרוסקופית, ומפיקה תמונות איכותיות המאפשרות הערכה מדויקת ואמינה של גודל האוטם וחיוניות הקרדיומיוציטים ברמת התא.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
הבדיקה הנוכחית של 2,3,5-טריפנילטראזוליום כלוריד (TTC) מציגה פרוטוקול צביעה משופר של TTC המאפשר ניתוח פגיעות שריר הלב ברזולוציה מיקרוסקופית, ומפיקה תמונות איכותיות המאפשרות הערכה מדויקת ואמינה של גודל האוטם וחיוניות הקרדיומיוציטים ברמת התא.
בפרוטוקול זה, אנו מציגים שיטה משופרת מבוססת 2,3,5-טריפנילטרזוליום כלוריד (TTC) לניתוח מדויק ואמין של אוטם שריר הלב (MI) ברזולוציה תאית. פרוטוקול זה כולל הליך צביעת TTC דו-שלבי המתבצע על לבבות מאותמים 24 שעות לאחר MI: פרפוזיה, שבה תמיסת TTC של 1% מופרקת רטרוגרדית דרך כלי הדם הכליליים דרך קנולה אאורטה, וטבילה, שבה הלב מודגר בתמיסת TTC בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס במהלך הלילה. לאחר הצביעה, הלב מוטמע בתרכובת OCT ומוקפיא באופן רוחבי לפרוסות בעובי 50 מיקרון במרווחים של 100 מיקרון. לאחר תהליך קיבוע של 24 שעות עם הקיבע של זמבוני, גבול חד ומובחן בין שריר הלב (אדום עמוק) לרקמה נקרוטית (צהובה) הופך לברור תחת בדיקה מיקרוסקופית. ראוי לציין כי מבחן TTC מיקרוסקופי זה מאפשר זיהוי MI לא רק בשלב החריף (24 שעות לאחר MI) אלא גם לאורך חלון זמן ממושך מעבר ל-7 ימים. מכיוון שמבחן ה-TTC המיקרוסקופי מייצר תמונות רב-שכבתיות (80 פרוסות ללב), פיתחנו אלגוריתם חצי-אוטומטי מבוסס צבע חזק שמאפשר ניתוח מהיר ויעיל של מאגרי נתונים גדולים של תמונות גדולות ומכמת את גודל האנקט הגלובלי תוך דקות. עם שיפורים אלו, הגישה הנוכחית משפרת משמעותית את תהליך הצביעה של TTC ומספקת כלי שימושי ורחב ערך למעבדות החוקרות פגיעות איסכמיות לבביות.
במהלך שני העשורים האחרונים, קרדיופרוטקציה ממשיכה להיחשב כאסטרטגיה מרכזית לשימור קרדיומיוציטים לאחר פגיעות איסכמיות חמורות בלב1. הן בסביבות ניסיוניות והן קליניות, היקף הפגיעה הסופית בשריר הלב הוא מדד קריטי להערכת יעילות ההתערבויות הקרדיופרוטקטיביות2. לכן, הערכה אמינה ומדויקת של גודל האינקט היא רצויה מאוד וחשובה במהותה.
במודלים של מכרסמים, הפרוטוקול הסטנדרטי להערכת גודל האוטפקט לאחר המוות התבסס בעיקר על פעילות הדהידרוגנאז המיטוכונדריאלי, אשר ממיר אנזימטית את התרכובת חסרת הצבע 2,3,5-טריפנילטרזוליום כלוריד (TTC) למשקע אדום בתאים בריאים, בעוד שהוא נשאר אפור בהיר ברקמה נקרוטית3. למרות שצביעה מבוססת TTC פשוטה וחסכונית כלכלית, היא מציבה מספר אתגרים מתודולוגיים ומגבלות פנימיות. אלה כוללים פרוסות לב שעוברות התכווצות בתמיסת BIRTHC, שמעוותות קשות את הרקמה ומונע מהן לשכב שטוח לצורך פלנימטריה; עובי פרוסה לא אחיד במהלך עיבוד דגימה; ואיכות תמונה ירודה שמגבילה את ההגדרה המדויקת של גבול האימפרקט. בשנים האחרונות הוכנסו מספר שינויים טכניים בתהליך הכנת הדגימה, כגון שימוש במטריצות לב אקריליות4 או הקפאה חלקית של הלב כדי להקל על חיתוך3. למרות ששינויים אלו שיפרו משמעותית את הפרקטיות של חיתוך רקמות, הגישה המקובלת ממשיכה להסתמך על הדמיה גסה של קטעי לב עבים, לעיתים יוצרים איכות תמונה משתנה ומתחת לאופטימלית5, עם ניגודיות צבע לא מספקת שיכולה להכניס סובייקטיביות משמעותית למדידת אוטם6. יתרה מזאת, השיטה הקונבנציונלית דורשת שימוש ברקמת לב שלמה, מה שמונע ניתוחים רב-תכליתיים על אותן דגימות רקמה, כגון צביעת חלבונים רגולטוריים עם מערכת חיסון לזיהוי מפלי איתות מרכזיים המעורבים בהישרדות הלב. כתוצאה מכך, נדרשים לעיתים קרובות מספר רב של בעלי חיים כדי להתמודד כראוי עם שאלות מחקר שונות.
כדי להתגבר על מגבלות אלו5, פיתחנו פרוטוקול מתאים להדמיה מיקרוסקופית של צביעת TTC. שיטה זו משלבת שלבי צביעה של "פרפוזיה + הטמעה" עם כריתת רקמת הלב לפרוסות דקות המותאמות להדמיה במיקרוסקופ אור. למרות ששיטה זו דווחהלאחרונה ב-7, אנו מאמינים שמתן נהלים ניסיוניים מפורטים משפר את הפרקטיות והנגישות שלה. יתרה מזאת, מכיוון ששיטת ה-TTC המיקרוסקופית מייצרת תמונות ברזולוציה גבוהה המורכבות ממספר שכבות של חתכי לב, פיתחנו אלגוריתם חצי-אוטומטי מבוסס צבע חזק להתמודדות עם האופי הארוך של ניתוח מערכי נתונים גדולים של תמונות. השיטה הנוכחית מאפשרת זיהוי מהיר של אזורי האוטם וכימות גודל האוטפקט הגלובלי בתוך דקות.
בסך הכול, הפרוטוקול המוצג כאן משמש ככלי בעל ערך, המאפשר לחוקרים ליישם שיטה זו ביעילות ובקלות ובדיוק.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים אושרו על ידי LANUV של נורדריין-וסטפאלן, גרמניה, ובוצעו בהתאם להנחיות ARRIVE ולמדריך NIH לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה. כל הציוד והכימיקלים הנדרשים מופיעים בטבלת החומרים.
1. הקמת מערכת פרפוזיה רטרו-לנדורף
הערה: המערכת מורכבת מתא עצירה דו-כנופי תלת-כיווני המחובר לקנולה אאורטלית העשויה ממחט קהה בקוטר 20 ושני פתחי עירוי, אחד לתמיסת השטיפה (יציאת מלח עם זרחן (PBS)) והשני לעירוי TTC (פורט TTC). על ידי החלפת כיוון הסטופוקוק התלת-כיווני, הפרפוזאט יכול להיות מועבר ללב לסירוגין.
2. הכנת דגימת לב
הערה: עכברים C57BL/6J (20-25 גרם) שימשו במחקר זה. אוטם שריר הלב הניסיוני (MI) בוצע על ידי קשירת העורק הקדמי היורד (LAD) בניתוח למשך 30-60 דקות, כפי שמתואר להלן. שיטת האינדוקציה של MI דווחה בעבר8 ואינה מפורטת במאמר זה. אלא אם צוין אחרת, דגימות לב נאספו 24 שעות לאחר ההפרעה.
3. צביעת ניסיון להרות
4. הכנת חסימת רקמה
5. קריוסקציה וקיבוע
6. דימות ועיבוד
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השלבים המרכזיים בביצוע צביעת TTC מיקרוסקופית מוצגים באיור 1. לאחר שני סבבים של כתמי TC, הופיע דפוס מנוקב ברור על פני הלב. חיתוך סדרתי של כל הלב במרווחים של 100 מיקרון הניב כ-80 חתכי רקמה, כאשר אתר הקשיכה ממוקםסביב הפרוסה ה-60. בכל חלק, הצביעה האדומה העמוקה של קרדיומיוציטים חיים (viaCM) הייתה מובחנת בבירור מהרקמה הנמקית הצהובה (necCM), המסומנת בחומצה פיקריקית, ויצרה גבול מוגדר היטב (איור 2A
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אוטם שריר הלב (MI), הנגרם מאיסכמיה ממושכת של שריר הלב, נותר דאגה בריאותית עולמית משמעותית, שכן פציעה איסכמית לעיתים פוגעת בתפקוד הכיווץ של הלב הנדרש למחזור דם יעיל. בעשורים האחרונים, הושקעו מאמצים משמעותיים לזיהוי התערבויות או תרכובות שמגבירות את עמידות הלב ללחץ איסכמי1. למרות שנבדקו נקודות קצה חלופיות, כגון שחרור אנזימים11, התאוששות פונקציונלית פוסט-איסכמית, או מדדי קיום תאי בתאים מתורבתים12, רק
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
מחקר זה מומן על ידי FoKo 23/2013 ועל ידי מכון המחקר הקרדיווסקולרי בדיסלדורף (CARID).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מטרה 1.25x | אולימפוס | PlanApo 1.25X/0.04 | הדמיה |
| מזרקים של 10 מ"ל | ב. בראום | 4617100V | רטרו-פרפוזיה |
| 2,3,5-טריפנילטטרזוליום כלוריד | מיליפורה | 1.08380.0100 | כימיקלים |
| קנולה של 20 גרם | BD | 305895 | רטרו-פרפוזיה |
| 3 מזרקים mL | ב. בראום | 4617022V | רטרו-פרפוזיה |
| עצור תלת-כיווני | ב. בראום | 16494C | רטרו-פרפוזיה |
| Aquamount | BDH | 362262H | צירוסקציה |
| איזון | אוהאוס | לא זמין | שקילת כימיקלים |
| מיקרוסקופ בינוקולרי | לייקה | MZ6 | קנולציה |
| C57BL/6J | ג'אנבייה | לא זמין | בעלי חיים |
| מצלמה | אולימפוס | UC30 | הדמיה |
| החלקות כיסוי | אפרדיה | BB02400500A113MN20 | צירוסקציה |
| קריוסטט | לייקה | M850 | צירוסקציה |
| מים מזוקקים כפולים | מיליפור | לא זמין | הכימיקלים הממוססים |
| מספריים לניתוח דק | AESCULAP | BC702R | כלים כירורגיים |
| מלקחיים דקים עם מיקרו-דיסקטיקה | AESCULAP | FM001R | כלים כירורגיים |
| שקופיות מיקרוסקופ זכוכית | אנגלברכט | 11102 | צירוסקציה |
| ImageJ | NIH | 1.54 גרם | עיבוד דימות |
| איזופלוראן | פירמל | 14150097146754 | כימיקלים |
| איזופרופנול | רות' | 0733.1 | כימיקלים |
| מיקרוסקופ אור | אולימפוס | BX61 | הדמיה |
| מלקחיים מיקרו-דיסקטיביים | F.S.T | 11152-10 | כלים כירורגיים |
| תרכובת OCT | סאקורה | 4583 | כימיקלים |
| צלחת פטרי | תרנו סיינטיפיק | 172931 | רטרו-פרפוזיה |
| תמלח מפוספט עם בופר | רות' | 9143.1 | כימיקלים |
| Rstudio | תוכנת פוזיט | 2024.09.0 | עיבוד דימות |
| תפר משי | F.S.T | 18020-60 | רטרו-פרפוזיה |
| תוכנה | אולימפוס | CellSens V3.2 | הדמיה |
| מספריים לניתוח אל-חלד | AESCULAP | BC257R | כלים כירורגיים |
| פתרון זמבוני | מורפיסטו | 12773.0050 | כימיקלים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.