הגדרה ניתנת לשחזור עבור הדמיה דו-פוטונית ב-In vivo של כיווץ כלי הלימפה הצווארי וזרימת הלימפה בעכברים
10 באפריל 2026
כתב היד מדגים שיטה חדשנית למחקר in vivo של ההתכווצות של כלי הלימפה הצוואריים וזרימת הלימפה בעכברים, לבדיקת פונקציות פיזיולוגיות שונות של כלי הלימפה הצוואריים (cLVs) ואסטרטגיות טיפוליות לוויסות מנגנוני הוויסות הלימפתיים של ניקוז וניקוי מוח.
אנו מציגים את הצורך בהדמיה חדשה של כיווץ כלי הלימפה הצווארי והסרת תאי דם אדומים בלימפה בעכברים. חקר תפקודי כלי הלימפה הצוואריים הוא אתגר, במיוחד כאשר נדרשת תצפית ארוכת טווח על כיווץ זרימת הלימפה ומחזורי המעקב. כדי להתחיל, יש למקם מסילה אופטית מפלדה באורך 270 מילימטרים וברוחב 43 מילימטרים כבסיס המכשיר.
התקינו שני מחזיקי עמודים מעל מעקה אופטי מפלדה, כדי להבטיח מרחק של 175 מילימטרים ביניהם. הכנס שני עמודי התקנה בקוטר 12 מילימטרים לתוך מחזיקי העמודים ואבטח כל אחד מהם באמצעות בורג M6. לאחר מכן חבר קולר עמוד לכל אחד משני עמודי ההרכבה.
מקבע מהדק בזווית ישרה עם עמוד קבוע לאחד מעמודי ההרכבה וחבר אותו היטב עם בורג M6. הכנס עמוד התקנה בקוטר 12 מ"מ לחור הצדדי של מהדק העמוד בזווית ישרה. חבר מחזיק מודפס בתלת-ממד לעמוד ההרכבה הצדדי והדק אותו היטב באמצעות שני זוגות ברגי M3.
באמצעות דבק שניתן לריפוי ב-UV, הדביקו זכוכית כיסוי בקוטר 12 מ"מ מתחת למעטפת מגן מודפסת בתלת-ממד. לאחר מכן לקבע את המעטפת המגנה למחזיק המודפס בתלת-ממד באמצעות זוג ברגים/אומים M4. התקן שולחן פנטוגרף מדויק לתנועה אנכית על בסיס המסילה האופטית מפלדה באמצעות שני קליפסים ומערכות של ברגים, אגוזים ומכונות M6.
לאחר מכן מניחים מארז מודפס בתלת-ממד באורך 155 מילימטרים וברוחב 110 מילימטרים על משטח השולחן. מארז זה משמש כמאגר להצטברות תמיסת מלח. כסו את נקודת החיבור של החוטים לגוף החימום בשכבה דקה של סיליקון.
מקבע את חיישן הטמפרטורה הראשון למזרן ואטום אותו בסיליקון. הלחם את חוטי גוף החימום וחיישני הטמפרטורה לכבל רב-חוטי. מלאו את נקודת החיבור בסיליקון וסגרו אותה בניילון כיווך.
הניחו את גוף החימום השני ואת חיישן הטמפרטורה השני בתוך גלגל הקצף. תקבע את המחברים של כבל החשמל וכפתור ההפעלה לקירות מארז יחידת הבקרה. התקן ספק כוח זרם ישר של 24 וולט, ממיר זרם ישר, ושני מודולי MOSFET בתוך המארז.
לאחר הרכבת המעגל והלחמת הרכיבים הנדרשים, מקבע את ה-Arduino Uno ואת מסך המקלדת לתוך בית המכסה. מצא את שדה בחירת הטמפרטורה. כוון את הטמפרטורה ולחץ על הפעלה.
לאחר הרדמת העכבר, מרחו משחה על שני העפעפיים כדי למנוע ייבוש בגלגלי העיניים במהלך הניתוח. כאשר רפלקס המשיכה של הרגל האחורית ורפלקס קימוט הזנב מפסיק, הנח את העכבר על גבו על גוף החימום כדי לאפשר גישה לאזור הבטן. חבר את יחידת הבקרה לשקע חשמלי עם מתח כניסה של 175 עד 240 וולט עם זרם חילופין.
באמצעות סרט רפואי, מקבע את גוף החיה במצב מקביל לפני השולחן, ומקם את הראש בזווית לציר הסגיטל כך שצד אחד של הצוואר נשען על הגלגל. עטוף רצועת רצועה סביב החותכות העליונות וחבר אותה לגב המכשיר והשתמש בסרט רפואי כדי לשמור על טמפרטורת הגוף של בעל החיים. לאחר מכן, תגלח את הפרווה מאזור הצוואר.
לאחר מכן הסר את השערות הרופפות שנותרו וכסו את החיה כדי לשמור על השדה הסטרילי. לחיטוי ראשוני, חטא את עור הצוואר באמצעות מטוש אלכוהול. לאחר מכן מרחו תמיסת כלורהקסידין 0.5% או תמיסת יוד 2% לטיפול חיטוי וחזרו על תהליך החיטוי פעמיים נוספות.
לאחר אישור עומק ההרדמה באמצעות רפלקס צביטת האצבעות, בצע דרמטוטומיה על ידי ביצוע חתך לאורך עור הצוואר מהלסת התחתונה ועד עצם הבריח, באורך של כ-2 סנטימטרים. לאחר מכן מבצעים פאסיוטומיה באמצעות מספריים מיקרוכירורגיים מעוקלים. באמצעות פינצטה מעוקלת, דחפו בעדינות את בלוטות הרוק ושרירי הצוואר השטחיים כדי לחשוף את שריר הסטרנוקליידומסטואיד.
ודאו שכלי הדם הנראים לא נפגעו, והרטיבו את שדה הניתוח במלח כדי למנוע נזק לרקמות. השתמשו במספריים מיקרוכירורגיים לביצוע מיוטומיה של שריר הסטרנוקליידומסטואיד, המאפשרת גישה לאזור שבין קנה הנשימה לעורק הקרוטידי. המשך לפרוס את השרירים והפאציה, תוך ביצוע גם מיוטומיה וגם פאסיוטומיה.
לאחר מכן, מקם את בלוטת הלימפה הצוואר העמוקה יחד עם כלי הלימפה היוצאים והיוצאים בעומק של חמישה עד שבעה מילימטרים. הנח את המכשיר שמחזיק את החיה הקבועה על שולחן המיקרוסקופ הנייד. וקבע את המכשיר במקום על ידי חיבור חזק עם בורג M6 כדי להבטיח יציבות במהלך ההדמיה.
חבר את הקטטר, מלא מראש בתמיסת מלח, לעמוד ההרכבה באמצעות סרט רפואי. הניחו גלגל בקוטר סנטימטר אחד מתחת לגוף החימום בצד ראש החיה כדי לשמור על הטיה של 45 מעלות יחסית לשולחן המיקרוסקופ. לאחר מכן, ממקמים את הקטטר הקבוע באזור הצוואר שנפתח בניתוח כך שישכב קרוב לאזור עצם הבריח של החיה ומפעילים את אספקת המלח כדי למלא את חלל הצוואר הפתוח בתמיסת מלח.
הורידו את המעטפת המגנה מעל אזור הצוואר המלא במלח כך שכלי הלימפה יישכב במרכז שדה הצפייה. לאחר מכן הנח את המעטפת המגנה על קנה הנשימה בלי להפעיל לחץ. לבסוף, הורד את עדשת הפוטון הדו-פוטוני שאינה טבילה במים לתוך מעטפת ההגנה לעומק הנכון בהתאם למרחק העבודה של העדשה וביצוע הדמיה דו-פוטונית של כלי הלימפה הצווארי.
לאחר ההליך, זיהוי מוצלח של בלוטות הלימפה הצוואריות העמוקות אושר על ידי הצטברות אוונס בלו ברקמה. בוצע ניטור דו-פוטוני של התכווצות כלי הלימפה הצווארי לפני ואחרי הפוטוביומודולציה. הפוטוביומודולציה העלתה משמעותית את כיווץ כלי הלימפה הצווארי בעכברים בני 2 ו-18 חודשים בעוצמה דומה.
ניתוח כמותי הראה כי התכווצות כלי הלימפה של צוואר הרחם הייתה נמוכה משמעותית בעכברים בני 24 חודשים לעומת עכברים בני 2 ו-18 חודשים. עם זאת, הערכים לא היו שונים באופן מובהק בין עכברים בני 2 ו-18 חודשים. פוטוביומודולציה העלתה משמעותית את כיווץ כלי הלימפה הצווארי בעכברים בני 2 ו-18 חודשים, אך לא השפיעה בעכברים בני 24 חודשים.
תאי דם אדומים שהוזרקו לחדר הצידי הימני נצפו בכלי הלימפה הצוואריים ארבע שעות לאחר ההזרקה והמשיכו לנוע דרך הלומן במשך חמש שעות, מה שמאשר זרימה כיוונית מהמוח אל ההיקף. הפרוטוקול שלנו מסייע בניטור חי של תפקוד כלי הלימפה של צוואר הרחם תוך שמירה על ההתכווצות עד חמש שעות תצפית. השיטה שלנו מציעה שכפול טוב ותואמת למיקרוסקופים דו-פוטוניים ועדשות אובייקטיביות שונים, תוך שמירה על איכות תמונה גבוהה בעומקים של עד 500 מיקרומטר.
טכניקה זו יכולה להפוך לכלי אוניברסלי לחקר הפיזיולוגיה של מערכת ניקוז המוח ותפקודי כלי הלימפה הצוואריים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול חדשני לדימות דו-פוטוני in vivo של כושר ההתכווצות של כלי הלימפה הצוואריים (cLVs) בעכברים. השיטה מאפשרת תצפית ארוכת טווח על זרימת הלימפה ועל סילוק כדוריות דם אדומות, ובכך מספקת גישה הדירה ורלוונטית פיזיולוגית לחקר מנגנוני פינוי רעלים מהמוח.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי העצבים
- ביולוגיה של כלי הדם
- טכנולוגיית דימות
רקע
- כיווצות של cLV חיונית להנעת זרימת הלימפה ולפינוי רעלים מהמוח.
- שיטות דימות קיימות פוגעות לעיתים קרובות בתנאים פיזיולוגיים או שחלונות התצפית שלהן מוגבלים.
- שמירה על תנאי דימות יציבים היא קריטית להערכה מדויקת של התפקוד הלימפטי.
- דימוי ארוך טווח ברזולוציה גבוהה של cLVs בבעלי חיים חיים הוא מאתגר מבחינה טכנית.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה הניתנת לשחזור עבור דימוי דו-פוטוני in vivo של כיווצות ה-cLV בעכברים.
- מתן אפשרות לתצפית ארוכת טווח (עד 5 שעות) על זרימת לימפה והסרת תאי דם אדומים.
- שימור הכיווצות והזרימה הפיזיולוגיות במהלך הדימוי.
שיטות שהשתמשו בהן
- פד חימום קטן מותאם אישית, המותאם לצוואר העכבר לצורך בקרת טמפרטורה.
- בקרת לחות ומארז הגנה לשמירה על חיוניות הרקמה.
- מערכת מיקום לצורך ויזואליזציה אופטית יציבה של cLVs.
- פרוטוקול הכנה כירורגי מפורט לשמירה על הסביבה הפיזיולוגית ועל כושר התכווצות תקין של cLV.
תוצאות עיקריות
- חלון הדמיה מורחב של עד 5 שעות תוך שימור כיווץ ה-cLV וזרימת הלימפה.
- תמונות דו-פוטוניות באיכות גבוהה עם עומק הדמיה של עד 500 µm.
- תנאי הדמיה יציבים וניתנים לשחזור, התואמים למגוון מיקרוסקופים ועדשות דו-פוטוניות.
- תצפית ארוכת טווח מוצלחת של פינוי כדוריות דם אדומות באמצעות זרימת לימפה ב-cLVs.
מסקנות
- הפרוטוקול מאפשר דימוי ארוך טווח בעל רלוונטיות פיזיולוגית של התכווצות ה-cLV וזרימה לימפתית בעכברים.
- הוא תומך בחזרתיות ובתאימות למגוון רחב של מערכות דימוי.
- שיטה זו מקדמת את חקר התפקוד הלימפטי ומנגנוני פינוי רעלים מהמוח.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
דימוי דו-פוטוני הניתן לשחזור in vivo של כיווצות כלי לימפה צוואריים (cLV) מאפשר חקירה ברמת ביטחון גבוהה של מנגנוני זרימה לימפתית הרלוונטיים לפינוי רעלים מהמוח. יכולת זו תומכת בגילוי מוקדם ובהפחתת סיכונים מנגנונית עבור תוכניות טיפוליות המכוונות למערכת הנוירו-וסקולרית והלימפתית. השחזוריות של השיטה ותאימותה לפלטפורמות דימוי מגוונות ממצבות אותה כנכס ניתן לשימוש חוזר בקווי מחקר ופיתוח פרה-קליניים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר ויזואליזציה ישירה של כיווצות cLV וזרימה לימפטית בתנאים רלוונטיים פיזיולוגית.
- תומך בהסרת סיכונים מנגנונית על ידי מתן אפשרות להערכה בזמן אמת של התפקוד הלימפטי במודלים של בעלי חיים חיים.
- מקל על בדיקת השערות בנוגע לנתיבי פינוי רעלנים מהמוח ומודולציה של המערכת הלימפטית.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק מערכת דימות מתוקף למדידה כמותית של זרימת לימפה ושל כיווצות כלי דם.
- מבטיח הדירות וסטנדרטיזציה בין ניסויים באמצעות בקרה על הטמפרטורה והלחות.
- תומך ביכולת הרחבה של הבדיקה ובשימוש חוזר בפלטפורמה על ידי שמירה על תאימות למספרי מיקרוסקופים ועדישות דו-פוטוניים שונים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מאפשר מחקרי אורך של תפקוד לימפטי ופינוי תאי דם אדומים הרלוונטיים למודלים של מחלות נוירודגנרטיביות.
- תומך ברציפות תרגומית על ידי שימור כושר התכווצות פיזיולוגי וזרימה במהלך הפסקי דימות ממושכים.
- מספק נתונים מותאמי סיכון לקידום התערבויות המכוונות למערכת הלימפה במסלולי פיתוח פרה-קליניים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
פרוטוקול דימוי זה משתלב ברצף השלב שבין הגילוי למחקר הפרה-קליני, בכך שהוא מאפשר הערכה כמותית ואמינה של תפקוד מערכת הלימפה במודלים של בעלי חיים חיים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת במחקרים מונחי-השערה על כיווצות לימפטית ומנגנוני פינוי רעלים מהמוח.
- סריקה: מספקת פלטי דימות כמותיים הניתנים לשחזור לצורך ניתוח השוואתי של תנאים ניסיוניים.
- אנליזה: מספקת נתונים ברזולוציה גבוהה ובדיוק זמני על זרימה לימפטית ודינמיקה של כלי דם לצורך הערכה סטטיסטית.
- מחקר תרגומי: שומרת על רלוונטיות פיזיולוגית לצורך תיקוף פרה-קליני של טיפולים מווסתים של מערכת הלימפה.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה מערך דימות סטנדרטי וניתן להסתגל עבור צוותי מו"פ ופורטפוליו פרויקטים מגוונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי במחקרי תפקוד לימפתי ובתיקוף מטרות.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות, הסטנדרטיזציה והיכולת להרחבה של זרימות עבודה בדימות.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות בענייני המשך או עצירה (go/no-go) ומפחית סיכונים ביולוגיים בשלבים מאוחרים בתוכניות נוירו-וסקולריות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים של נכסים המכוונים למערכת הלימפה ומחקרים מכניסטיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהכנה כירורגית ובדימות דו-פוטוני של מודלים של בעלי חיים קטנים.
- נדרשת גישה למיקרוסקופים דו-פוטוניים תואמים ולמערכות בקרת סביבה.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרמטרי הדימות ופרוטוקולים לטיפול בבעלי חיים.
- ניתן להתאמה למגוון מטרות ופלטפורמות דימות, בתמיכה בצרכי מחקר מגוונים.
- חלון הדימות והשימור הפיזיולוגי מוגבלים לכ-5 שעות למפגש.
