Dit protocol beschrijft implantatie van een glas venster op het ruggenmerg van een muis om visualisatie te vergemakkelijken door intravital microscopie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft implantatie van een glas venster op het ruggenmerg van een muis om visualisatie te vergemakkelijken door intravital microscopie.
Dit protocol beschrijft een methode voor de implantatie van het ruggenmerg en de glazen ruit voor in vivo beeldvorming van het ruggenmerg van de muis. Een geïntegreerde digitale vaporizer wordt gebruikt om een stabiel vlak van anesthesie te bereiken bij een laag debiet van isoflurane. Er wordt een enkele wervel wervelkolom verwijderd en een in de handel verkrijgbare afdekglas wordt op een dun agarose bed gelegd. Een 3D-gedrukte kunststof achterplaat wordt vervolgens aangebracht op de aangrenzende wervel stekels met behulp van weefsellijm en tand cement. Een stabilisatie platform wordt gebruikt om bewegings artefact te verminderen van ademhaling en hartslag. Deze snelle en Clamp-Free methode is zeer geschikt voor acute multi-photon fluorescentiemicroscopie. Representatieve gegevens zijn opgenomen voor een toepassing van deze techniek op twee-Fobe microscopie van de ruggenmerg-vasculatuur in transgene muizen die eGFP uitdrukken: Claudin-5 — een strak koppelings eiwit.
Transgene diermodellen die fluorescerende eiwitten uitdrukken, in combinatie met intravital microscopie, bieden een krachtig platform voor het aanpakken van biologie en pathofysiologie. Om deze technieken toe te passen op het ruggenmerg zijn gespecialiseerde protocollen vereist om het ruggenmerg voor te bereiden op beeldvorming. Een dergelijke strategie is het uitvoeren van een laminectomie en de implantatie van het ruggenmerg venster. De belangrijkste kenmerken van een ideaal laminectomie protocol voor microscopie omvatten behoud van native weefselstructuur en functie, stabiliteit van het beeldvormings veld, snelle verwerkingstijd en reproduceerbaarheid van resultaten. Een bijzondere uitdaging is om het beeldvormings veld te stabiliseren tegen de beweging geïnduceerd door ademhaling en hartslag. Er zijn meerdere ex vivo -en in vivo -strategieën gerapporteerd om deze doelen te bereiken1,2,3,4,5. De meeste in vivo -methoden omvatten het klemmen van de zijkanten van de wervelkolom2,4 en wordt vaak gevolgd door het implanteren van een rigide metalen apparaat3,4 voor stabiliteit tijdens chirurgie en downstreambeeldverwerkings toepassingen. Klemmen van de wervelkolom kan potentieel compromitteren bloedstroom en induceren bloed-hersen barrière (BBB) eiwit remodelleren.
Het doel van deze methode is om het intacte ruggenmerg beschikbaar te maken voor optische beeldvorming in de levende muis, terwijl de invasiviteit van het protocol wordt geminimaliseerd en de resultaten worden verbeterd. We beschrijven een enkele laminectomie en Cover-Glass implantatie procedure gecombineerd met een minimaal invasieve ovale kunststof 3D-gedrukte achterplaat die nog steeds robuuste mechanische stabiliteit bereikt. De achterplaat wordt direct aan de voorste en achterste wervel stekels met tand cement gehecht. De achterplaat is uitgerust met laterale verlengarmen met schroefgaten die stevig aan de Microscoop worden bevestigd via een metalen arm. Dit verankert effectief de intact voorste en posterieure wervel tot de Microscoop fase, het verstrekken van mechanische weerstand tegen het bewegings artefact dat anders zou worden geïntroduceerd door de ademhaling en hartslag. De methode is geoptimaliseerd voor laminectomie van een enkele wervel op thoracische niveau 12, weglaten van de klemmen gebruikt in alternatieve strategieën voor stabiliteit tijdens in vivo beeldvorming. De procedure is snel, met ongeveer 30 minuten per muis.
Dit protocol kan worden gebruikt voor het bestuderen van de ziekte-mechanismen van de BBB. De BBB is een dynamisch microvasculaire systeem bestaande uit endotheel cellen, vasculaire gladde spieren, pericytes, en astrociet voet processen die zorgen voor een zeer selectieve omgeving voor het centrale zenuwstelsel (CNS). Representatieve gegevens beschrijven de toepassing van dit protocol in transgene muizen die zijn ontwikkeld om verbeterde groene fluorescerende eiwitten (eGFP) uit te drukken: Claudin-5, een BBB-strakke Junction-proteïne. De geleverde achterplaat print bestanden kunnen ook worden aangepast voor alternatieve toepassingen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimenten volgen de protocollen van de Universiteit van Illinois, de instellingen van het institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité van Chicago. Dit is een terminale procedure.
1. bereiding van het reagens
2. backplate 3D printen
3. chirurgische voorbereiding
4. laminectomie
5. afdekking-glas implantatie
6. voorbereiding van Imaging
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Geïmplanteerde glasramen en intravital Two-photon microscopie biedt een nuttig instrument voor het beoordelen van dynamische veranderingen in CNS eiwitten. De functionele integriteit van de BBB wordt beïnvloed door de expressie, subcellulaire lokalisatie, en de omzet van nauwe Junction eiwitten7. Uit eerdere studies is gebleken dat nauwe junctie eiwitten snel en dynamisch remodelleren bij steady state8. De momenteel beschreven laminectomie e...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hier beschreven methode zorgt voor een stabiele beeldvorming van het ruggenmerg bij muizen door middel van een glazen ruit. Deze methode is toegepast om BBB-remodellering in transgene eGFP te beoordelen: Claudin5 +/-muizen die een fluorescerende BBB-nauwe Junction-eiwit uitdrukken, maar het zou even goed kunnen worden toegepast voor studies van fluorescerende eiwitten of cellen in het ruggenmerg.
Er zijn meerdere methoden ontwikkeld voor het stabiliseren van laminectomie en ruggenmerg. Alle...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Het nationaal centrum voor de bevordering van translationele wetenschappen, National Institutes of Health, onder Grant KL2TR002002 en University of Illinois Chicago College of Medicine start-up fondsen Simon Alford wordt ondersteund door RO1 MH084874. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijkerwijs de officiële standpunten van de NIH. De auteurs bedanken Dritan Agalliu in het departement Neurology van Columbia University Medical Center voor de TG eGFP: Claudin-5 muizen, wetenschappelijke discussies, en inzichten in de ontwikkeling van de chirurgische protocol en imaging toepassingen. De auteurs bedanken Sunil P. Gandhi in het departement neurobiologie en gedrag aan de Universiteit van Californië, Irvine voor het ontwerpen van het eerste prototype van het stereo-apparaat en de controller voor dier temperatuur, bespreking van het chirurgische protocol, en training in Two-photon microscopie. De auteurs bedanken ook Steve Pickens (W. Nuhsbaum, Inc.) voor hulp bij het aanpassen van de chirurgische stereomicroscoop, en Ron Lipinski (walvis productie) voor het bewerken van stereotactische onderdelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3D printer | Raise3D | Pro2 | Voor het afdrukken van achterplaten |
| PLA 3D printing filament | Inland | PLA+-175-B | Zwart plastic 3D-printmateriaal |
| 3D CAD software | Dassault Systemes | Solidworks software | wordt gebruikt om 3D-vormen te ontwerpen |
| 3D printer software | Raise3D | Ideamaker software | software gebruikt om met de 3D-printer te communiceren |
| 3D gedrukte ovale achterplaat | custom | Beeldveld stabiliseren | |
| Chirurgisch dissectiemicroscoop | Leica | M205 C | Uitgerust met Leica FusionOptics, Planapo 0.63x M-serie objectief en glijdend platform |
| Microscoopcamera | Leica | MC170 | HD-kleurencamera voor het visualiseren van het chirurgische veld |
| Glijdend platform | Leica | 10446301 | Het glijdende platform bestaat uit twee metalen platen. De basisplaat is vast. De bovenste plaat glijdt op een gesmeerde interface om rotatie en lineaire beweging mogelijk te maken. |
| Chirurgisch station en stabilisatievork | Whale Manufactoring | custom | Laminectomie |
| SomnoSuite laag-flow isofluraandleveringseenheid | Kent Scientific | SS-01 | Chirurgische anesthesie-toediening met geïntegreerde digitale verdamper |
| Roestvrij stalen 1,5 inch montagepost | ThorLabs | P50/M | Voor het monteren van chirurgisch station op optische tafel voor twee-foton beeldvorming |
| Gegenboordde klemmingsvork voor 1,5" montagepost | ThorLabs | PF175 | Voor het stabiliseren van chirurgisch stationmontage op optische tafel voor twee-foton beeldvorming |
| Ideale botmicroboor | Harvard apparatus | 72-6065 | Verdun bot voor laminectomie |
| Waterbad | Fisher Scientific | 15-462-10 | Zoutoplossing opwarmen |
| Cautery-pistool | FST | 18010-00 | Kleine bloedingen cauteriseren |
| Verwarmingskussen | Benchmark | BF11222 | 1,9” x 4,5” siliconen verwarming met 20” Teflon-leidingen, 10W, 5V |
| K-type thermokoppel rectale sonde | Physitemp | RET3 | Temperatuur van muizenlichaam meten |
| Vasestijn | Sigma | 8009-03-8 | Rectale sonde smeren |
| Feedback-geregelde thermische controller | custom | NA | Commercieel verkrijgbare alternatieven zijn onder andere de Physitemp TCAT-serie |
| PVA chirurgische oogspieren | Beaver-visitec international | 40400-8 | Absorberen bloed |
| Elektrische trimmer | Wahl | 41590-0438 | Muizenhaar knippen |
| Mes, #11 | FST | 14002-14 | Chirurgisch instrument |
| Pincet, #5 | FST | 11254-20 | Chirurgisch instrument |
| Pincet, #4 | FST | 14002-14 | Chirurgisch instrument |
| Titanium getande pincet | WPI | 555047FT | Chirurgisch instrument |
| Titanium Iris-schaar | WPI | 555562S | Chirurgisch instrument |
| Vetbond weefselkleefstof | 3M | 084-1469SB | Weefseloppervlak voorbereiden voor tandheelkundig acryl |
| Keramische mengbak | Jack Richeson | 420716 | Tandheelkundig acrylmiddel met versneller mengen |
| Orthojet tandheelkundig acryl | Lang Dental | 1520BLK, 1503BLK | Achterplaat permanent aan weefsel hechten |
| Kleine ronde dekglaas, #1 dikte, 3 mm | Harvard apparatus | 64-0720 | optisch venster |
| NaCl | Fisher Scientific | 7647-14-5 | Voor aCSF |
| KCl | Fisher Scientific | 7447-40-7 | Voor aCSF |
| Glucose | Fisher Scientific | 50-99-7 | Voor aCSF |
| HEPES | Sigma | 7365-45-9 | Voor aCSF |
| MgCl2·6H2O | Fisher Scientific | 7791-18-6 | Voor aCSF |
| CaCl2·2H2O | Fisher Scientific | 10035-04-8 | Voor aCSF |
| Carprofen | Rimadyl | QM01AE91 | Analgesie |
| Bacteriostatisch water | Henry Schein | 2587428 | Verdunning voor carprofen |
| Isofluraan | Henry Schein | 11695-6776-2 | Anesthesie |
| Lactated ringer oplossing | Baxter | 0338-0117-04 | Hydratie voor muis |
| Agarose High EEO | Sigma | A9793 | gelpunt 34-37 graden C |
| Oftalmische smeermiddelzalf | Akwa Tears | 68788-0697 | Corneale uitdroging voorkomen |
| MOM Two-Photon Microscope | Sutter |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.