修正されたLandis技術は、微小灌流技術を用いた制御および試験条件下で、正常ラットと遺伝子組み換えラットの腸間膜における個々の微小血管の透水係数のペア測定を可能にします。これは、生理学的条件下で微小血管の透過性と経血管交換を調節するメカニズムを評価するための便利な方法を提供します。
修正されたLandis技術は、微小灌流技術を用いた制御および試験条件下で、正常ラットと遺伝子組み換えラットの腸間膜における個々の微小血管の透水係数のペア測定を可能にします。これは、生理学的条件下で微小血管の透過性と経血管交換を調節するメカニズムを評価するための便利な方法を提供します。
個別灌流微小血管の透過性を測定するための実験は、培養内皮細胞単層全体微小血管床の機能交換特性における血管透過性を調節する分子・細胞メカニズムの調査の間のブリッジを提供します。カニューレを挿入し、ラット腸間膜の細静脈微小血管を灌流し、微小血管壁の透水係数を測定する方法が記載されています。必要な主要機器は、3つの異なるマイクロツールを配置するためにマイクロマニピュレーターをサポートし、大きな修正段階で生体顕微鏡含まれています:微小血管にカニューレを挿入し、潅流する(1)面取りガラスマイクロピペットを、 (2)ガラスマイクロオクルーダ一過かん流を遮断し、測定された静水圧で経水流の運動の測定を可能にし、(3)鈍いガラス棒は、カニュレーション部位で腸間膜組織を安定化させることにします。修正されたランディスマイクロ閉塞techniqUEは、微小血管を横切るように、これらの実験条件は変更される流れと静水圧とコロイド浸透圧の差の繰り返し測定を慎重に制御される可能も経流体運動のマーカーとして人工灌流液中に懸濁させた赤血球を使用し、。第一制御灌流液を使用して、透水係数の測定、試験灌流液と同じ微小血管の再挿管後に、これらのよく制御された条件下での微小血管応答の一対比較を可能にします。なぜなら、マウスの腸間膜に長いストレートと分岐していない微小血管の不在で厳しく制限された血管透過性を変更することが予想遺伝子改変マウスでの腸間膜に微小血管にメソッドを拡張しようとしますが、使用して、同様の遺伝子改変ラットの最近の可用性CRISPR / Cas9技術は、本明細書に記載の方法を適用することができる研究の新しい分野を開くことが期待されます。
血管系における微小灌流は、通常、直径が40μm未満の血管内にマイクロピペットを介し既知の組成の人工灌流液の流れを制御する確立することを伴います。灌流容器は通常の組織環境内のままで、挿管時に動物の血液を上にして灌流されます。ビデオイメージングまたは蛍光技術の範囲と併せて使用される場合、 その場での微小灌流にこれらのフローのための駆動力が知られており、血管壁の透過性特性があることができる条件下で、微小血管の壁を横切って水と溶質の流れを測定することができます直接評価。さらに、組織(灌流液とsuperfusate)で微小血管の周囲の流体の組成を制御することにより、微小血管の透過性や為替の規制は、電子の多様にさらされる微小血管の壁を形成する内皮細胞を有効にして調べることができますxperimental条件の時間の正確に測定期間(時間秒)のために(アゴニスト、修正された灌流条件、蛍光指示薬は、細胞内の組成およびシグナル伝達を測定します)。加えて、障壁を調節する重要な細胞の分子構造の超微細または細胞化学的評価は、透過性が直接測定されるのと同じ微小血管に調べることができます。アプローチは、それによって、培養内皮細胞単層および無傷の微小血管における調査に内皮バリア機能を変更するための細胞および分子メカニズムの調査の間にブリッジを形成しています。さらなる評価1-6については、以下のレビューを見ます。
微小灌流の制限は、それだけで、薄く透明であり、ガラスマイクロピペットでのカニューレ挿入を可能にするのに十分な構造的完全性を有している微小血管床で使用することができることです。初期の研究は、腸間膜と薄い皮膚狭心症Mにカエルの微小血管を使用している間7,8 uscle、はるかに哺乳動物のモデルの中で最も一般的に使用される製剤は、ラットの腸間膜9-15です。ほとんどの調査は1-4時間の期間にわたって研究し、血管透過性の急性変化に焦点を当ててきたが、より最近の研究は、初期灌流12,16の後に個々の容器での測定に24〜72時間を拡張されています。血管透過性の調節17を研究するためのより多くの遺伝的に改変されたラットモデルを利用できるようにすることを約束し、最近開発されたCRISPR技術は、これらの重要な新しいラットモデルで腸間膜の細静脈微小血管に適用されるこの通信に記載されている方法を有効にする必要があります。
方法は、動物の準備と灌流容器に近い位置のマイクロツールに使用される少なくとも三つのマイクロマニピュレーターの両方を保持するために、容器に灌流マイクロピペットを整列させるために十分な大きさの特注の顕微鏡ステージを備えた倒立顕微鏡を必要としますルーメン。例えばXY顕微鏡ステージ(約90×60センチメートル)のカスタムプラットフォームは防錆コーティングで厚さ1cmの鋼板から製造することができます。ステージは、エンジニアリングインデックステーブルまたは水平面内での移動のためにテフロンピラーやボール転送に直角に取り付けられており、サポートされている2つの鳩尾スライドに取り付けられています。典型的なリグ(図2参照)は、血管平滑の単一血管の血流およびヘマトクリット、血液灌流微小血管による局所的酸素運搬、規制を測定するものなど生体内微小循環実験の範囲に使用する顕微鏡や微細位置決め装置と多くの共通点を持っています筋緊張、および全体の循環に注入された蛍光トレーサーの局所的な微小血管の蓄積。18-26
技術の基本的な側面は、微小血管壁の定義された表面積(S)全体の体積流量(JのV)の測定です。達成するためにこれは、本明細書に記載の修正ランディス技術によって、単純な倒立顕微鏡で十分です。小型ビデオカメラは、追加された時間基準と、画像ポートとビデオ信号上に搭載されたビデオモニタに表示され、コンピュータ上のデジタル形態又はビデオレコーダのデジタルまたはアナログ信号のいずれかとして記録されています。微小血管がカニューレを挿入されると、カメラに見える微小血管の一部が挿管を中断することなくユニットとしてステージとマニピュレータを移動することによって変更することができます。
経フローの測定はまた、溶質透過性の測定に使用リグ、蛍光細胞質カルシウムまたは他の細胞機構の比率を監視し、共焦点イメージング6,12,13、などの適切なフィルタを使用して洗練された蛍光顕微鏡を使用して、より詳細な調査と組み合わせてもよいです27。すべての微小灌流アプローチの重要な利点は、同じ容器に、反復測定を行うことができることですこのような静水圧および膠質浸透圧、または炎症状態に血管応答の誘発性変化として駆動力の制御された変化の下で。最も一般的な設計は、第二のピペットで、その後、ベースラインの透過性の状態を確立するために、第一の制御灌流液と赤の細胞懸濁液を充填したマイクロピペットを介して灌流容器と同じ容器に測定透水(のL p)の一対比較であります試験薬剤と灌流液に加えます。複数のカニューレ挿入は、制御ピペットで再灌流後に繰り返しサイクルで可能です。
現在のプロトコルでは、微小血管の壁を越えた水フラックスを記録し、血管壁のL P、そのまま全体の水と溶質のための共通の経路の透過性の有用な指標を測定するために、ラットの腸間膜に小静脈血管のカニュレーションおよび微小灌流を実証内皮障壁。手順が変更されたランディスtechniqと呼ばれています灌流がブロックされた後、経流体の交換の目安として、赤血球の相対的な動きを使用して、元のランディス原理は28に保存されているので、UEが、実験条件(例えば、微小血管壁全体の静水圧およびアルブミン膠質浸透圧の差)の範囲微小灌流後に使用可能にuncannulated血液灌流微小血管8,29に比べてはるかに大きいです。
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倫理の声明:すべての手順を検討し、施設内動物管理使用委員会によって承認されました。
マイクロピペット、レストレーナー、およびブロッカーの1予備作製
2.動物の準備と手術
3.フローマーカーとして使用するためのソリューションおよび赤血球を準備
4.動物の組織をアレンジトレイ
5.ホルダーにマイクロピペットとマウントを記入
6. Microcannulationと微小血管の圧力測定
7. Microocclusionとデータの収集
L pのデータと測定の8解析(透水)
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図4は、4つの灌流液で連続的にカニューレを挿入微小血管細静脈ラットにL Pにおける変化の時間経過を測定し結果を示す。33定圧で算出さL pの大きさは、微小血管壁の透過性の変化の指標として使用された、第一容器を10 nMのBkのを含む第二のマイクロピペットを用いて炎症剤のブラジキニン(BK)に暴露したときに1%ウシ血清アルブミンを含有する灌流液での制御状態です。ブラジキニンは、その後の10〜15分かけて制御値に向けて返さL pの中に一時的な増加を引き起こしました。容器はその後、安定したベースラインを再確立するために30分間制御灌流液で再潅流しました。微小血管が同じのBkの濃度だけでなく、灌流液中の1μMのスフィンゴシン-1- phospate(S1P)第4マイクロピペットを用いて灌流した場合には、Bkのへの応答が大幅に減衰しました。度BkのS1Pと同時に灌流した減衰は、BkのS1Pへの曝露の前に20分に灌流までに追加された他の実験で測定されたものと同様であることが見出されました。これらの結果は、単一の容器にL
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L pの計算の詳細。容器が自由に灌流されている間経流体運動が起こるが、それは通常、血管灌流速度の0.01%未満であるため、そのような交換は無料灌流の間に測定することがあまりにも小さいです。しかし灌流は一過性微小血管を閉塞することにより停止したときのように、マーカー赤血球や閉塞部位との間の流体の列が短くなるように、経フロー( すなわち 、ろ過)はルーメン中のマーカー赤血球の動きから測定され、 図3。実験プロトコルの長さは600〜1000ミクロンが必要とされる分岐していない血管の複雑さと長さに応じて。
容器が閉塞されておらず、圧力計の圧力が微小血管を通る流れを駆動しているときに自由灌流中の微小血管の圧力は、典型的には、唯一であるように、ピペットチップの圧力降下が大きいです下流側の圧力よりも数CMH 2 0。対照的に、閉塞中にピペットを横切る圧力降下は、流体がゆっくりと血管壁を横切る流体フィルタを交換するために血管の内腔に入ると非常に小さいです。したが...
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著者らは開示するものは何もない。
この作品は、国立衛生研究所HL44485とHL28607を付与することによってサポートされていました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 顕微鏡、テーブル、ステージ | |||
| ビデオ用三眼ヘッド付き倒立顕微鏡(冶金タイプ):例 | オリンパス | CK-40 | 、接眼レンズをステージに対して高く配置しようとします--接眼レンズを通して見ながら、ステージの上部に手を伸ばす必要があります マイクロマニピュレーター |
| ビデオ用三眼ヘッド付き倒立顕微鏡(冶金タイプ):例 | ライカ | DMIL | は、接眼レンズをステージに対して高い位置に配置してみてください--接眼レンズを通して見ながら、介入するマイクロマニピュレータを介してステージの上部に手を伸ばす必要があります |
| 狭い直径、長い作動距離の目標:例 | ニコン | ニコンEプラン10×/ 0.25 LWD | |
| ステージプラットフォーム--1/2インチまたは1cmの鋼板 | 溶接工場 | これは振動 | |
| を減らすために重くする必要がありますUnislide x-yテーブル:鳩の尾のスライド | Velmex | AXY4006W1 | |
| VIDEO | |||
| CCDビデオカメラ:例 | Pulnix | TM-7CN(もはや利用できません) | 色不要 |
| キャプチャシステム-汎用 | |||
| ビデオ再生システム(完全に静止フレーム、単一フレームの動き) | |||
| 小さいマイク | |||
| MICROMANIPULATORS、ホルダー | |||
| マイクロマニピュレーター、XYZ (3) | Prior / Stoelting(もはや利用できません) | 細かいZを探し、油圧プローブドライブの位置決めを容易にするための粗いドライブでの移動範囲 | |
| 、一方向 | FHC | 50-12-1C | 手動ドライブまたは電子ドライブ |
| 手動ドラムドライブのいずれかを購入する必要があります | FHC | 50-12-9-02 | |
| または油圧ドライブ、3ウェイ | シスキユー株式会社 | MX610(1ウェイ)またはMX630(3ウェイ) | ショートアーム、水充填のための素晴らしい、そして補充のために~2年ごとに |
| コネクター/ロッド/ホルダー | シスキユー株式会社 | MXC-2.5、MXBなどを | |
| ピンバイス | スターレット | 162C | 拘束ピ |
| ペットホルダー | World Prescision Instruments | MPH3 | |
| 水圧計 ~120 cm | |||
| 顕微鏡トレイ | |||
| 用顕微鏡トレイ用プレキシガラス | |||
| 3/4 インチ ポリッシュ クォーツ ディスク ~1/4 インチ 高さ | クォーツ・サイエンティフィック(株) | カスタム | (または磨かれたプレキシガラス、ガラス);高さが客観的 |
| なプレキシガラス接着剤(溶接4:注意CARCINOGEN) | |||
| ティッシュウェル | NuSil | MED-1037 | |
| 万能シリコーンゴムヒートマット、5 "L x 2" W | コールパー | マーEW-03125-20 | --コードとコントローラーが必要です--240Vバージョンが利用可能 |
| カプトンヒーターおよびキット用電源コードアダプター、6フィート、120VAC | コールパー | マーEW-03122-75 | |
| STACO 3PN1010B可変電圧コントローラー、10 A、120 V入力、0-140 V出力 | コールパー | マーEW-01575-00 | |
| PIPET MANUFACTURE | |||
| 垂直ピペットプー | ラーSutter Instrument Company | P-30、ニクロムフィラメント | |
| 1.5 mm OD薄肉キャピラリーチューブ付き | Sutter Instrument Company | B150-110-10 | |
| ペットグラインダーエアストーンおよび解剖顕微鏡-テキスト | か、Sutter InstrumentsまたはWorld Precision Instruments | ||
| RXホーニングマシン、システムII | RXホーニングマシンコーポレーション | MAC-10700 RxシステムIIマシン | のエアストーンの代替品、斜め |
| に取り付けられた解剖顕微鏡と併用 セラミックシャープニングディスク付き | RXホーニングマシンコーポレーション | は、「そのまま」使用するか、ラッピングフィルム | |
| ラッピングフィルムシート、0.3または0.5 um | 3M | 部品番号051144 80827 | 268Xインペリアルラッピングフィルムシートを接着バックで取り付けます--アマゾンから購入できます |
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