Longhestologie vertegenwoordigt de gouden standaard voor het beoordelen van longarchitectuur tijdens gezondheid en ziekte en is een van de meest gebruikte hulpmiddelen door longonderzoekers1. Een van de meest kritische aspecten van deze techniek is de juiste isolatie en behoud van longweefsel, omdat variabiliteit in deze stap kan leiden tot slechte weefselkwaliteit en onjuiste resultaten1,2,3. Bij levende dieren wordt het longvolume bepaald door de balans tussen de naar binnen gerichte elastische terugslag van de long en de naar buiten gerichte krachten die door de borstwand en het middenrif worden overgedragen door oppervlaktespanning. Dienovereenkomstig, wanneer de thorax wordt binnengegaan, gaan de uiterlijke krachten verloren en klapt de long in. Histologische secties bereid uit ingeklapte longen hebben een druk uiterlijk en grenzen tussen anatomische compartimenten (d.w.z. luchtruimen, vasculatuur en interstitium) kunnen moeilijk te onderscheiden zijn. Om deze uitdaging te omzeilen, blazen onderzoekers vaak de longen op tijdens chemische fixatie, zodat de grootte en architectuur van het luchtruim behouden blijven.
Longen kunnen worden opgeblazen met lucht of vloeistof. De druk die nodig is om de longen tot hetzelfde volume op te blazen, verschilt tussen lucht- en vloeistofinflatie als gevolg van intermoleculaire krachten op het lucht-vloeistofinterface. Hogere druk (bijv. 25 cmH2O) is vereist tijdens luchtinflatie dan vloeistofinflatie (bijv. 12 cmH2O) om oppervlaktespanning te overwinnen en de ingeklapte longblaasjes te openen4. Zodra longblaasjes zijn gerekruteerd, kan een lagere druk de longblaasjes openhouden tot hetzelfde volume als de druk-volumecurveplateaus, en de druk egaliseert in de hele long volgens de wet van Pascal4,5,6,7,8.
Er bestaan twee belangrijke methoden voor longinflatie en fixatie om muizenlongen te behouden voor histologie. Meestal zijn de luchtruimen doordrongen van vloeistof - vaak met een fixatief. Het grote voordeel van deze aanpak is dat het relatief eenvoudig is en weinig training vereist. Hoewel intratracheale instillatie van fixatief de voorkeur kan hebben in studies die zich richten op de vasculatuur, heeft vloeistof die via de luchtpijp wordt ingebracht de neiging om proximale luchtwegcellen en mucines in meer distale luchtruimgebieden te duwen, terwijl luchtinflatie niet1,3,4,9,10,11. Bovendien verandert onbedoelde onthechting van leukocyten van het epitheel tijdens vloeibare inflatie hun morfologie, waardoor ze artefactueel een eenvoudig, afgerond uiterlijk krijgen4,10,11,12. Ten slotte kan inflatie van de longen met vloeistof onbedoeld het interstitium4,10,11comprimeren. Samen kunnen deze factoren de normale anatomie en cellulaire verdelingen in de bewaarde longen verstoren, waardoor de techniek wordt beperkt.
Een alternatieve methode voor weefselbehoud is vasculaire perfusie-fixatie. Bij deze methode wordt fixatief via de vena cava of de rechter ventrikel in de pulmonale vasculatuur geperfundeerd. Deze methode behoudt de locatie en morfologie van cellen in het luchtruim lumen. Tenzij de longen echter worden opgeblazen tijdens perfusiefixatie, zal het longweefsel waarschijnlijk instorten.
Luchtinflatie met vasculaire perfusie-fixatie maakt gebruik van sterke punten van elk van de bovenstaande fixatietechnieken. Hierin geven we een protocol voor deze techniek. De benodigde materialen en apparatuur zijn relatief goedkoop en kunnen eenvoudig worden verkregen en gemonteerd. De voltooide opstelling, weergegeven in figuur 1A,zorgt voor een constante luchtwegdruk op de longen door middel van een verstelbare, met vloeistof gevulde kolom, terwijl een peristaltische pomp fixatief levert via de rechter ventrikel. Longen met geconserveerde morfologie kunnen dan verder worden verwerkt voor structuur-functieanalyses.