3D beeldvorming van de wervellymfefefaat vasculatuur
Figuur 1 presenteert de stappen van de iDISCO+/LSFM-procedure en een LSFM-beeld van lymfecircuits in het wervelkanaal van iDISCO+behandelde ThLb-wervels. De combinatie van iDISCO+ met LSFM bewaarde de wervelanatomie en veroverde een beeld van het lymfevale vaatnetwerk (d.w.z. de intravertebrale bloedvaten verbonden met de extravertebrale bloedvaten die dorsaal en lateraal uit het wervellichaam vergaan) in de omliggende botten, ligamenten, spieren en zenuwganglia.
Fluorescentie macroscopie beeldvorming van dcLN drainage
Om macromolecule drainage in het CNS-geassocieerde lymfestelsel in beeld te brengen, werden macromoleculaire tracers in vivo beheerd door injectie in het CSF of het ruggenmerg parenchyma. Een macromoleculaire tracer kan gemakkelijk worden geleverd in het CSF op de cisterna magna. De cisterna magna bevindt zich tussen het cerebellum en het rugoppervlak van de medulla oblongata, boven de foramen magnum. Macromoleculaire tracer kan ook worden geïnjecteerd in de spinale parenchyma door stereotactische chirurgie op verschillende niveaus langs de wervelkolom.
De gebruikte macromoleculaire tracers werden ofwel rechtstreeks gelabeld met een fluorofof of ontdekt postmortem door immunohistochemie met specifieke antilichamen. Figuur 2A illustreert het experimentele plan voor het volgen van OVA-A555, een rode fluorescerende en kleine moleculaire gewichtstracer (ongeveer 45 kDa), dat werd geïnjecteerd in het CSF (Figuur 2B) of de ThLb-regio van het ruggenmerg (figuur 2C).
Op 45 minuten na de macromoleculaire tracer injectie, werden de muizen geofferd, geperfundeerd met 4% PFA, en verwerkt om ontleed segmenten van de hersenstam regio van het hoofd en de wervelkolom die werden ontkalkt en verduidelijkt te isoleren. Macromolecule drainage werd vervolgens gemakkelijk beoordeeld door fluorescentie macroscopie beeldvorming van de LNs die het CSF en epidurale vloeistoffen te verzamelen. Zoals blijkt uit figuur 2,ova-a555 injectie in ofwel de CSF (Figuur 2B) of de ThLb (Figuur 2C) regio van het ruggenmerg resulteerde in OVA-A555 accumulatie in de dcLNs op 45 min na injectie. Deze observatie geeft de opname en drainage van fluorescerende tracer door het lymfestelsel aan; het is een voorwaarde voor het nastreven van de iDISCO+/ LSFM procedure om het beeld van de wervellymfedrainage.
3D-beeldvorming van macromolecule drainage in het wervellymfestelsel
Op basis van de detectie van OVA-A555-etikettering in dcLN's, kan de iDISCO+/LSFM-procedure worden toegepast op ontkalkte en voorgeclearde wervelmonsters geïsoleerd van OVA-A555-geïnjecteerde muizen. Deze aanpak kon de creatie van een 3D-kaart van de lymfedrainage van CSF en spinale epidurale vloeistof op een specifiek tijdstip na tracer injectie. Deze 3D-mapping kan worden uitgevoerd door opeenvolgende CNS-segmenten, op elk niveau van de wervelkolom, vanaf het injectiepunt te beeldvorming.
Figuur 3A toont het experimentele ontwerp voor OVA-A555-injectie in het ThLb-spinale parenchyma en het resulterende 3D-patroon van OVA-A555-verdeling in een cervicale en een thoracale wervelsegment, in combinatie met de lymfevaat. Op 45 minuten na ova-a555 injectie, OVA-A555 accumulatie werd gedetecteerd in ruggenmergweefsels en dcLN 's (witte pijlen in figuur 3B), in overeenstemming met microscoop waarnemingen geïllustreerd in figuur 2. Het werd echter niet gedetecteerd in de cervicale en thoracale lymfevaat vasculatuur gelabeld met anti-LYVE1 antilichamen. De afwezigheid van csf-geïnjecteerde tracer in de wervellymfevaten kan te wijten zijn aan ofwel een korte persistentietijd van tracer in lymfevaten of een gebrek aan opname van de tracer door de lymfevaten(figuur 3C).
Om de eerste hypothese te testen, werd het anti-LYVE1-antilichaam van het konijn gebruikt als een lymtische endotheelceltag om CNS-geassocieerde lymfevaten te binden. Het geïnjecteerde konijn anti-LYVE1 antilichaam werd daarna ontdekt door immunohistochemie met een anti-konijn secundaire antilichaam, terwijl lymfe endotheelcellen werden immunolabeled met anti-PROX1 antilichamen. Figuur 4 vertegenwoordigt het experimentele ontwerp van anti-LYVE1-injectie in het ThLb-spinale parenchyma (figuur 4A), en het resulterende 3D-distributiepatroon van LYVE1-antilichamen in een ThLb-segment dicht bij de injectieplaats, met betrekking tot PROX1+ lymfotica (figuur 4B). Zowel wervellymfatische lymfaten als hun extravertebrale lymfatische verbindingen werden gelabeld door geïnjecteerde anti-LYVE1-antilichamen, die de opname van de tracer onderbouwden door wervellymferemtische bloedvaten en de lymfedrainage naar het extravertebrale lymfestelsel. LNs ontbraken in de ThLb-regio en konden dus niet worden gevisualiseerd in het beeldsegment. Bovendien weerspiegelde het discontinu patroon van LYVE1-marker die langs lymfevaten wordt waargenomen waarschijnlijk de discontinu expressie van LYVE1 in de lymfevaat, zoals gemeld in eerdere studies14,21. In totaal toonden de resultaten van deze studie aan dat LYVE1-antilichaam, maar niet OVA-A 555, op 45 minuten na de injectie van LYVE1, maar niet OVA-A555,de lokale lymfeklieren kon detecteren en de voorkeur kreeg boven OVA-A555 als een aanhoudende marker van lokale wervellymfedrainage.

Figuur 1: Driedimensionale weergave van de wervellymfefevaat vasculatuur. (A) Schematische weergave van het protocol. (B) Planaire projectie van een 3D-weergave van de ThLb wervellymfefevaat vasculatuur vanuit een dorsofrontale perspectief. Lymfevaten werden immunolabeled met het anti-PROX1 antilichaam (groen) met behulp van de iDISCO+ protocol en vervolgens afgebeeld door LSFM. Let op het metameric-achtige patroon van de vasculatuur in het wervelkanaal van drie opeenvolgende wervels (witte pijlpunten). Naast halfronde rugvaten (witte pijlpunten), omvatte elk wervelnetwerk ventrale takken (gele pijlen), bilaterale zijuitgangsroutes langs de spinale rami en ganglia (witte pijlen), evenals een dorsale uitgangsroute bij de middellijn (witte dubbele pijl). Wervelnetwerken waren verbonden met een longitudinaal vat (paarse pijlen). Voor een volledige beschrijving, zie Jacob L. et al.18 SC = ruggenmerg; Sterretje = ventrale wervellichaam; D = dorsale; L = zijwaarts; V = ventral; Schaalbalken = 300 μm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 2: dcLNs verzamelden OVA-A555-gelabeldeCSF Fluids. aA) Schema van het experimentele ontwerp. OVA-A555 werd geïnjecteerd in ofwel de ICM of de ThLb spinale parenchyma, dan muizen werden geofferd 45 min na injectie. De monsters werden gewist en waargenomen door fluorescentie macroscoop beeldvorming (B,C). Fluorescentie macroscoop beelden van cervival wervels van ICM- (B) en ThLb- (C) geïnjecteerd muizen. Merk op dat OVA-A555 zich ophoopte in de dcLNs(B,C, witte pijlpunten), de pial en paravasculaire ruimten van het cervicale ruggenmerg (B,C) en na ICM-injectie, in ventrolaterale uitgangsroutes, waarschijnlijk langs cervicale zenuwen (B, witte pijlen). SC = ruggenmerg. Sterretje = ventrale wervellichaam; D = dorsale; L = zijwaarts; V = ventral; Schaalbalken in B en C = 2 mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 3: Detectie van OVA-A555-gelabeldeCSF-vloeistoffen in het wervellymfestelsel. aA) Schema van het experimentele ontwerp. OVA-A555 werd geïnjecteerd in de ThLb spinale parenchyma, dan muizen werden geofferd op 45 min na injectie. De monsters werden behandeld met het iDISCO+ protocol en afgebeeld met een LSFM. (B,C) Vlakke projecties van LSFM-gevangen frontale 3D-weergaven van cervicale (B) en thoracale (C) wervelkolom segmenten. OVA-A555 accumulatie (rood) werd gedetecteerd in ruggenmergweefsels en dcLN's(B, witte pijl), zoals geïllustreerd in figuur 2, maar niet in de cervicale en thoracale lymfe vasculatuur immunolabeled hier met anti-LYVE1 antilichamen (groen). SC = ruggenmerg; Sterretje = ventrale wervellichaam; D = dorsale; L = zijwaarts; V = ventral; Schaalbalken = 1 mm (B), 300 μm (C). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 4: Detectie van wervellymfedrainage na intraspinale injectie van anti-LYVE1-antilichamen. aA) Schema van het experimentele ontwerp. Anti-LYVE1 antilichamen werden geïnjecteerd in de ThLb spinale parenchyma, vervolgens muizen werden geofferd 45 min na injectie. De monsters werden behandeld met het iDISCO+ protocol en afgebeeld met een LSFM. (B). Planaire projecties van frontale 3D-weergaven van een ThLb (B) wervelkolom segment, gevangen met een LSFM. Anti-LYVE1 antilichamen werden gedetecteerd met anti-konijn antilichamen (paars) en de lymfe vasculatuur met anti-PROX1 antilichamen (groen). Witte vaten zijn PROX1+ lymfotica colabeled met anti-LYVE1 antilichamen(B); deze omvatten wervels (gele pijlen) en extravertebrale (dubbele gele pijlen) lymfeklieren. SC = ruggenmerg; Sterretje = ventrale wervellichaam; D = dorsale; L = zijwaarts; V = ventral; Schaalbalken = 300 μm (B). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
| Reagentia | Doel | Figuur | Protocolstap | Commentaar |
| OVA-A555
| CSF-tracer | Figuur 2 en figuur 3 | 2. ICM- of ThLb-injectie 7. LSFM beeldvorming. | In water oplosbaar, gemakkelijk te injecteren en hoge intense fluorescentie |
| Anti-Lyve1-antilichaam | Membraanmarkering van LVs-cellen | Figuur 3 | 6. iDISCO+ hele mount immnunostaining. 7. LSFM beeldvorming. | Efficiënt antilichaam tegen hele mount immnunostaining |
| Tracerdrainage van de durale en epidurale LVs | Figuur 4 | 2. ICM- of ThLb-injectie 6. iDISCO+ hele mount immnunostaining 7. LSFM-beeldvorming |
| Anti-Prox1 antilichaam | Nucleaire marker van LVs cellen | Figuur 1 en figuur 4 | 6. iDISCO+ hele mount immnunostaining 7. LSFM-beeldvorming | Efficiënt antilichaam tegen hele mount immnunostaining |
Tabel 1: Antilichamen en tracers die in het onderzoek worden gebruikt.
| Probleem | Mogelijke reden | Oplossing |
| Chirurgie voor tracerinjectie | Ongewenste CNS-weefsellaesie | 1. Gebrek aan controle op het inbrengen van glazen capillaire 2. Onjuiste diepte van het inbrengen van glazen capillaire | 1. Accentueer met zorg, maar volledig, de dura mater met een 26 G naald voor glas capillaire inbrengen. 2. Verminder de diepte van het inbrengen van glazen capillaire (<1,5 mm van de dura mater). 3. Verlaag de diameter van de glazen capillaire. |
| Ongewenste defilement van geïnjecteerde tracer in de epidurale of extrawervelruimten | Onjuiste injectie van tracer | 1. Controleer of de glazen micro capillaire goed is ingebracht in het punctaat van de dura mater. 2. Voeg chirurgische lijm tussen glas microcapillair en het omliggende weefsel voor het injecteren van tracer. |
| Overmatig volume geïnjecteerde tracer | Verminder het volume van de geïnjecteerde tracer (<2 μL). |
| iDISCO+ immunostaining | Afwezigheid, heterogeniteit of overmatige achtergrond van etikettering in het weefsel | 1. Problemen met de concentratie van het primaire antilichaam 2. Onvoldoende permeabilisatie 3. Onvoldoende wassen 4. Onvoldoende clearing | Verhoog het aantal en/of de tijd van incubatiestappen: permebilisatie, whashing, primair antilichaam en clearing. Zie http://www.idisco.info (faq en probleemoplossing). |
| Onvoldoende ontkalking | Gebruik een strengere ontkalkingsbehandeling van monster met EDTA21- of Morse-oplossing voor vooral hoofdweefsels. |
| iDISCO+ clearing | Monsters zijn ondoorzichtig of bruin gekleurd | Onvoldoende bleken | Gebruik een verse H2O2-oplossing, verhoog het volume en/of de incubatietijd. |
| Aanwezigheid van oxidatie | Vul de buis volledig om de aanwezigheid van lucht te voorkomen. |
| Onvoldoende clearing | Verhoog het volume en/of de incubatietijd. Zie http://www.idisco.info (faq en probleemoplossing). |
| Tracerdetectie | Niet op te sporen tracer | Onjuiste combinatie van de geselecteerde tracer | Alexa 555, 594 en 647 fluorchromen zijn bestand tegen iDISCO+ protocol5,6,,7,8,9,10. Dit is echter niet het geval voor FITC, GFP, RFP fluorchromen. |
| Opofferingstijdpunt na injectie | Geef de voorkeur aan OVA-A555 voor korte termijn (15 min) drainageanalyse in lokale wervellymfolytica. Voor lymfeklieren drainage analyse, OVA-A555 en Lyve1 antilichaam kan worden gebruikt voor de langere termijn (>45 min) analyse. |
| Beeldvorming: vastleggen en analyseren | Vastgelegde beelden van het lymfecircuit zijn niet bevredigend | Dissectie probleem (lymfeklieren ontbreken) | Neem zorgvuldig de wervel / schedel naburige weefsels in uw ontleed monster, volgens de lymfekring die u wilt beeld. |
| Beeldvormingsprobleem | 1. Wijzig de acquisitieparameters van de LSFM: laserintensiteit, lichtplaat numeriek diafragma, dikte van de lichtplaat, expositietijd. 2. Plaats het monster in de steun om het pad dat door licht door het weefsel wordt afgelegd tot aan het doel te verminderen. 3. Zorg ervoor dat er geen bellen in het weefselmonster zitten tijdens de verwerving. |
Tabel 2: Advies voor het oplossen van problemen voor elke stap van het protocol, inclusief mogelijke problemen en oplossingen.