Questo articolo descrive un metodo con cui l'architettura vascolare nel cervello può essere quantificata utilizzando la microscopia a due fotoni in vivo ed ex vivo.
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Questo articolo descrive un metodo con cui l'architettura vascolare nel cervello può essere quantificata utilizzando la microscopia a due fotoni in vivo ed ex vivo.
'L'infezione da virus dell'immunodeficienza umana 1 (HIV-1) provoca frequentemente disturbi neurocognitivi associati all'HIV-1 (HAND) ed è caratterizzata da uno stato neuroinfiammatorio cronico all'interno del sistema nervoso centrale (SNC), che si ritiene sia guidato principalmente dall'attivazione viralmente mediata della microglia e dei macrofagi residenti nel cervello. L'infezione da HIV-1 è anche accompagnata da cambiamenti nel flusso sanguigno cerebrovascolare (CBF), aumentando la possibilità che la neuroinfiammazione cronica associata all'HIV possa portare a cambiamenti nel CBF e/o nell'architettura vascolare cerebrale. Per rispondere a questa domanda, abbiamo utilizzato un modello murino per la neuroinfiammazione indotta dall'HIV e abbiamo testato se l'esposizione a lungo termine a questo ambiente infiammatorio può danneggiare la vascolarizzazione cerebrale e provocare la rarefazione delle reti capillari. In questo articolo descriviamo un metodo per quantificare i cambiamenti nella densità capillare corticale in un modello murino di malattia neuroinfiammatoria (topi transgenici HIV-1 Tat). Questo approccio generalizzabile impiega l'imaging in vivo a due fotoni dei capillari corticali attraverso una finestra corticale a cranio sottile, nonché l'imaging ex vivo a due fotoni dei capillari corticali nelle sezioni cerebrali del topo. Queste procedure producono immagini e file z-stack di reti capillari, rispettivamente, che possono essere sottoposti ad analisi quantitativa al fine di valutare i cambiamenti nell'architettura vascolare cerebrale.
Virus dell'immunodeficienza umana 1 (HIV-1) invade il cervello durante la fase acuta di infezione da virus, e infetta produttivo sia microglia e macrofagi residenti del cervello, portando a loro attivazione - e il rilascio di entrambi mediatori dell'infiammazione ospitanti di derivazione e l'HIV-1 solubile virotoxins come la Tat e gp120 (rivisto in 1,2). Di conseguenza, uno stato cronico neuroinflammatory si stabilisce nel SNC, che è pensato per contribuire alla patogenesi di HIV-1 disturbi associati neurocognitivi (mano) 3-5.
Sovraespressione cronica di HIV-1 Tat o interleuchina (IL) -17A nel SNC di topi ha mostrato di provocare microvascolare rarefazione 6,7. Ciò solleva la possibilità che neuroinfiammazione cronica può contribuire alla patogenesi di mano attraverso effetti sul sistema vascolare cerebrale. Al fine di esaminare ulteriormente la questione, abbiamo sviluppato metodi per quantificare strut vascolari cerebraliture.
Questo documento descrive un metodo per quantificare il numero di nodi capillari, segmenti capillari, significa la lunghezza del segmento, la lunghezza totale del segmento, diametro medio capillare, e il volume totale capillare usando immagini in vivo di reti capillari attraverso una finestra corticale sottile cranio (modificato da precedentemente descritta protocolli) 8,9, nonché ex vivo imaging sezioni cerebrali, utilizzando la microscopia a due fotoni. Questo approccio combinato prevede una quantificazione olistica parametri vascolari cerebrali, poiché il sottile cranio finestra corticale in vivo permette la preservazione dell'ambiente cerebrale, mentre ex vivo imaging reti capillari in fettine di cervello permette la ricostruzione di completo, tridimensionale reti capillari - che possono poi essere quantificati utilizzando il software disponibile in commercio.
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L'Università del comitato dell'Università di Rochester per le risorse animali ha approvato tutte le procedure eseguite in questo documento.
Preparazione 1. Pre-chirurgico (e mouse)
2. Preparazione del sottile cranio cranici Finestra
3. Il monitoraggio dei parametri fisiologici
4. L'iniezione del colorante fluorescente
5. In Vivo a due Photon Imaging
6. Ex Vivo a due Photon Imaging
7. Elaborazione Dati
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La finestra corticale sottile cranio permette in vivo due fotoni imaging capillari corticali (Figura 1). Una zona adatta per l'immagine mostra numerosi, capillari distinti (Figura 1A). Nello stesso campo di vista, non c'è arteriosa autofluorescenza parete cellulare, e ci possono essere altri segnali fluorescenti, quali il collagene, la fluorescenza indotte da generazione di seconda armonica 11 (Figura 1B).
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Il metodo qui descritto può essere applicato per analizzare strutture microvascolari cerebrali in un'ampia gamma di modelli sperimentali / impostazioni. Per il successo di questo metodo, tre passaggi critici devono essere padroneggiato. In primo luogo, la finestra sottile cranio non deve danneggiare il cranio o cerebrale sottostante. E 'facile forare il cranio durante diradamento, o causare perdite di calore indotta vascolare. Questo può interferire con le immagini come il colorante fluorescente colerà nel piano...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamo Maria Jepson, la dottoressa Paivi Jordan e la dottoressa Linda Callahan dell'Università di Rochester Multiphoton Core per la consulenza tecnica durante il completamento di questo protocollo. Ringraziamo anche il Dr. Changyong Feng per la consulenza statistica esperta e il Dr. Maiken Nedergaard dell'University of Rochester Medical Center per il design della piastra utilizzata in questo articolo. Questo lavoro è stato sostenuto in parte da sovvenzioni T32GM007356 e R01DA026325 dal National Institutes of Health (NIH); e dal Center for AIDS Research grant P30AI078498 (NIH) dell'Università di Rochester.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Microscopio Leica | Leica Inc. | MZ8 | |
| Illuminatore ad Alta Intensità | Dolan-Jenner | 180 | |
| Termoforo | Stryker | TP3E | |
| T/POMPA | Gaymar Industries, Inc. | TP-500 | |
| TEC-4 Vaporizzatore di isoflurano | Datex Ohmeda | 447 | |
| Gel lacrimale artificiale | Butler AHS | 7312 | |
| Soluzione di iodio povidone | Aplicare | 52380-1855-9 | |
| Forbici Bonn extra fini | Strumenti per la scienza fine | 14084-08 | |
| Dumot #5 Pinze | Strumenti per la scienza fine | 11295-10 | |
| Dumont # 5/45 Pinze | Strumenti per la scienza fine | 11251-35 | |
| Soluzione di cloruro ferrico | Ricca Chemical Company | 3120-16 | |
| Loctite 454 Gel adesivo istantaneo per prismi | Henkel | 45404 | |
| Cemento dentale | Stoelting | 51459 | |
| Kit manipolo Microtoruqe II | Pearson Dental | R14-0002 | |
| 005 Fresa per Micro Drill | Fine Science Tools | 19007-05 | |
| Norland Blade (Microblade dentale) | Salvin Dental | 6900 | |
| Uretano | Sigma-Aldrich | U2500 | Gruppo 2B cancerogeno |
| Sutura intrecciata | Ethicon | 735G | |
| Vannas Forbici a molla | Strumenti di scienza fine | 15000-03 | |
| Catetere arterioso | SAI Infusion Technologies | MAC-01 | L'estremità del catetere è stata allungata manualmente per diminuirne il diametro. |
| Pressione sanguigna Moniter | World Precision Instruments | SYS-BP1 | |
| Trasduttore di pressione sanguigna e cavo | World Precision Instruments | BLPR2 | |
| RAPIDLab Analizzatore di gas ematici | Siemens | 248 | |
| 40 μ l Tubo capillare | VWR | 15401-413 | |
| Texas Red-destrano (70.000 MW, 10 mg/kg disciolto in soluzione salina) | Invitrogen | D-1830 | |
| Adult Mouse Brain Slicer Matrix | Zivic Instruments | BSMAS001-1 | |
| Olympus Fluoview 1000 AOM-MPM Microscopio multifotone | Olypmus | FV-1000 MPE | |
| MaiTai HP DeepSee Ti:Sa laser | Spectra-Physics | ||
| Software ImageJ | National Institutes of Health (NIH) | Disponibile all'indirizzo | |
| http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html Amira Software | Visage Imaging |
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