Name: Precisie gesneden longplakken als een efficiënt hulpmiddel voor ex vivo longvatstructuur en contractiliteitsstudies (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 8 s
Description: Leer de precisie gesneden longplakken methode voor ex vivo onderzoek naar longvatstructuur en contractiliteit. Deze techniek behoudt driedimensionale longarchitectuur en maakt live beeldvorming, functionaliteitsassays en moleculaire analyses mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen Drs. Yuan Hao en Kaifeng Liu bedanken voor hun technische ondersteuning. Dit werk werd ondersteund door een NIH 1R01 HL150106-01A1, de Parker B. Francis Fellowship en de Pulmonary Hypertension Association Aldrighetti Research Award aan Dr. Ke Yuan.

Alle dierverzorging was in overeenstemming met de richtlijnen van het Boston Children's Hospital en de door de Institutional Animal Care and Use Committee goedgekeurde protocollen. De muizen die in deze studie worden gebruikt, zijn wilde type C57 / B6-muizen en Cdh5-CreERT2 x Ai14 tdTomato gekruiste muizen.
1. Bereiding van oplossingen
<ol><li>Bereid fosfaatbufferoplossing (1x PBS) en 2% agarose-oplossing die nodig zijn tijdens het experiment van tevoren.<ol>
<li>Meng 2 g agarosepoeder in 100 ml geautoclaveerd water. Verwarm het een paar seconden per keer in de magnetron totdat de oplossing helder is.</li>
		<li>Plaats de oplossing in een waterbad bij 42 °C tot gebruik. OPMERKING: Zowel PBS als 2% agarose kunnen wekenlang bij kamertemperatuur worden bewaard.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Extractie van de muizenlong
<ol><li>Euthanaseer de muis door een overdosis isofluraan. Bereik een overdosis isofluraan door een kleine hoeveelheid isofluraan op tissuepapier in het onderste niveau te plaatsen en de muis op het bovenste niveau in een siccator te plaatsen. De muis blijft in desiccator tot hij bewusteloos is.</li>
	<li>Zorg voor de dood van de muis door inferieure druk op de nek uit te oefenen en caudaal op de staart te trekken. Breng de muis naar het ontleedoppervlak.</li>
	<li>Plaats de muis in rugligging en zet hem op zijn plaats met plakband op de poten en neus op tafel.</li>
	<li>Spuit het ventrale oppervlak van de muis in met 70% ethanol en veeg de overtollige ethanol af.</li>
	<li>Til de buikhuid van de muis op met een tang op de locatie van de blaas en knip op de middellijn met een chirurgische schaar, beweeg superieur naar het cervicale gebied en leg de luchtpijp bloot.</li>
	<li>Til de onderliggende fasciale laag op met een pincet en knip met een chirurgische schaar om viscerale organen en mediastinale compartiment bloot te leggen, opnieuw inferieur aan superieur snijdend.</li>
	<li>Snijd het borstbeen aan de middellijn om het hart en de longen bloot te leggen.</li>
	<li>Met behulp van stompe dissectie, maakt u het diafragma los van de lever en het buikcompartiment.</li>
	<li>Lokaliseer de inferieure vena cava (IVC) onder de darmen en snijd de IVC.</li>
	<li>Zoek de juiste ventrikel. OPMERKING: De rechter ventrikel zal een lichter uiterlijk hebben in vergelijking met de linker ventrikel en het intraventriculaire septum moet worden gevisualiseerd, waarbij de rechter ventrikel van de linker ventrikel wordt gescheiden.</li>
	<li>Injecteer 0,5 ml 1% gefractioneerde heparine in de rechter ventrikel met een vlindernaald van 25-30 G en spoel vervolgens langzaam maar gestaag met 10-15 ml 1x PBS(figuur 1A).<ol>
<li>Wees voorzichtig om de naald niet door het hart te steken en heparine in de mediastinale holte te injecteren. OPMERKING: De injectie van 1x PBS maakt het longweefsel wit. De vloeistof die uit de abdominale aorta extravaseert, moet helder en kleurloos zijn en de lever kan er wit uitzien na succesvol blozen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Lokaliseer het strottenhoofd en ontleed de omliggende fascia en het weefsel met behulp van een stomp pincet.</li>
	<li>Plaats de chirurgische hechting onder de luchtpijp en knoop losjes een chirurgische knoop.</li>
	<li>Plaats een klein gaatje in de luchtpijp dat superieur is aan touw en kanulaat met 20 G stompe naald.</li>
	<li>Span de hechtdraad rond de naald en luchtpijp aan met behulp van een chirurgische knoop.</li>
	<li>Injecteer 2,5-4 ml agarose in de luchtpijp en controleer op inflatie van de longen.</li>
	<li>Nadat agarose is ingebracht, giet koud, gekoeld 1x PBS over de long om agarose te stollen.</li>
	<li>Snijd de luchtpijp superieur aan chirurgische hechting en ontleed de long en het hart van het mediastinum door eventuele verklevingen en fascia te verwijderen.</li>
	<li>Plaats na het stolde 1x DMEM (genoeg om weefsel onder te dompelen) in een petrischaaltje om op ijs te blijven. Snijd onmiddellijk één lob met behulp van een vibratomemachine(figuur 1B).</li>
</ol>3. Nauwkeurig gesneden longplakken
<ol><li>Bevestig het monster met secondelijm aan het platform, waarbij de mediale zijde van het monster naar boven gericht blijft.</li>
	<li>Vul de monstercontainer met 1x PBS en zorg ervoor dat het monster volledig onder water staat.</li>
	<li>Vul de container rond de monstercontainer met ijs om pbs en monster koud te houden.</li>
	<li>Schakel de vibratome in en pas deze aan de gewenste instellingen hieronder aan.<ol>
<li>Stel de dikte in op 300um.</li>
		<li>Stel de frequentie in op 100 Hz.</li>
		<li>Stel de amplitude in op 0,6 mm.</li>
		<li>Stel de snelheid in op 5 μm/s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gebruik een inbussleutel om de bladhouder in de veilige positie te draaien en de kaken te openen om een mes in te brengen.</li>
	<li>Span de kaken aan met een inbussleutel en draai de meshouder in de juiste positie om te snijden.</li>
	<li>Plaats het monster en het platform op de doos en schuif voor het blad.</li>
	<li>Vul de doos rond het monsterplatform met 1x PBS totdat het monster is ondergedompeld.</li>
	<li>Breng het trilmes tot aan de rand van het blok en laat het mes handmatig zakken totdat het gelijk is met de bovenkant van het monster.</li>
	<li>Bevestig de juiste instellingen en voer de vibratome uit(Figuur 2).</li>
	<li>Terwijl verse plakjes worden gesneden, verwijdert u de monsters uit de PBS en plaatst u ze in een steriel petrischaaltje met 10 ml 1x DMEM met 1x antibioticum-antimycotisch.</li>
	<li>Als u klaar bent, trekt u het blad volledig in en gebruikt u vervolgens de inbussleutel om het blad in een veilige positie te brengen.</li>
	<li>Bewaar de monsters in 1x DMEM in een incubator bij 37 °C met levensvatbaarheid bewaard gedurende maximaal 10 dagen (zie levensvatbaarheidsexperiment hieronder).</li>
</ol>4. Voorbeeld vasoconstrictor experiment
<ol><li>Plaats een trilschijfje op een microscoopglaasje.</li>
	<li>Voordat u het op de dia plaatst, gebruikt u een reinigingsdoekje om het overtollige medium (PBS) te verwijderen.</li>
	<li>Plaats het monster onder fasecontrastmicroscopie en gebruik 10-20x vergroting om een vat te identificeren.</li>
	<li>Plaats 500 μL vasoconstrictoren, zoals 60 mM KCl of 1 μM Endotheline-1 om de dia volledig onder te dompelen.</li>
	<li>Observeer en leg de video vast door op te nemen voor 30 s-60 s(Video 1).</li>
</ol>5. Het weefsel voorbereiden op RNA- of eiwitlyse op PCLS
<ol><li>Voordat u met het experiment begint, vult u een kleine doos met polystyreenschuim met 1 L vloeibare stikstof.</li>
	<li>Plaats twee kleine microcentrifugebuisjes (1,5 ml) in de container met vloeibare stikstof voordat u begint. OPMERKING: Vloeibare stikstof moet buiten de buizen afkoelen, maar niet binnenin. Zorg ervoor dat u voorzichtig omgaat met vloeibare stikstof en stel de huid niet bloot aan vloeibare stikstof. Gebruik een tang en handschoenen om buizen uit de doos te plaatsen en te verwijderen.</li>
	<li>Doe 4-5 verse plakjes vibratome in een vijzelkom.</li>
	<li>Giet 5-10 ml vloeibare N2 op de plakjes in de mortelkom.</li>
	<li>Gebruik de stamper snel om de flash freeze-plakjes tot poeder te malen voordat vloeibare stikstof verdampt. OPMERKING: Weefsel moet condenseren tot een fijn poeder. Zo niet, voeg dan extra vloeibare stikstof toe totdat dit is bereikt.</li>
	<li>Schep het poeder met behulp van een stalen laboratoriumschepper (vooraf geprechilled met vloeibare stikstof) in de twee gekoelde microcentrifugebuizen.</li>
	<li>Lyse het poeder door 500 μL RNA-extractiereagens toe te voegen om door te gaan met RNA-isolatie of 500 μL RIPA-buffer (bevat 1x proteaseremmers) om door te gaan met eiwitlysis.</li>
	<li>Bewaar de monsters bij -80 °C tot extra RNA-isolatie, BCA-meting en western blot.</li>
</ol>6. Bepalen van de levensvatbaarheid
<ol><li>Plaats na de tribratome-bereiding twee longplakken in een 24-well kweekplaat met 450 μL DMEM-media en 50 μL cel levensvatbaarheidsreagens (zorg ervoor dat het weefsel volledig wordt ondergedompeld).</li>
	<li>Plaats de monsters 's nachts terug in een incubator van 5% CO2 bij 37 °C met minimale blootstelling aan licht.</li>
	<li>Observeer 's ochtends de oplossing voor kleurverandering. De blauwe oplossing wordt roze wanneer het weefsel levensvatbaar is.</li>
</ol>7. Behoud van celetikettering
<ol><li>Behandel een transgene Cdh5-CreERT2 gekruist met Ai14 tdTomato muis met een IP-injectie van Tamoxifen (2 mg/dag) gedurende een totaal van 5 dagen (totale dosis 10 mg Tamoxifen) om tdTomato label Cre positieve cellen te induceren.</li>
	<li>Bereid de longen een week na de injectie voor met behulp van de bovenstaande stappen 1 tot en met 3.</li>
	<li>Na de bereiding van de nauwkeurig gesneden longschijf, plaatst u het weefsel op een microscoopglaasje en plaatst u een dekplaatje bovenop het weefsel.</li>
	<li>Gebruik een confocale microscoop om tdTomato-kleuring te detecteren (met behulp van excitatiegolflengte 555 nm).</li>
</ol>

<ol><li>Sparrow, D., Weiss, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Gerontology+%26+Geriatrics%22%5BJournal%5D)">Respiratory physiology.</a> Annual Review of Gerontology & Geriatrics. 6, 197-214 (1986).</li>
<li>Gerckens, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+human+3D+lung+tissue+cultures+%283D-LTCs%29+for+disease+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Generation of human 3D lung tissue cultures (3D-LTCs) for disease modeling.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), e58437(2019).</li>
<li>Li, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preserving+airway+smooth+muscle+contraction+in+precision-cut+lung+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Preserving airway smooth muscle contraction in precision-cut lung slices.</a> Scientific Reports. 10 (1), 6480(2020).</li>
<li>Rosales Gerpe, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+precision-cut+lung+slices+as+an+ex+vivo+tool+for+evaluating+viruses+and+viral+vectors+for+gene+and+oncolytic+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Therapy%3A+Methods+%26+Clinical+Development%22%5BJournal%5D)">Use of precision-cut lung slices as an ex vivo tool for evaluating viruses and viral vectors for gene and oncolytic therapy.</a> Molecular Therapy: Methods & Clinical Development. 10, 245-256 (2018).</li>
<li>Sanderson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+lung+physiology+in+health+and+disease+with+lung+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Pulmonary+Pharmacology+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Exploring lung physiology in health and disease with lung slices.</a> Pulmonary Pharmacology & Therapeutics. 24 (5), 452-465 (2011).</li>
<li>Liu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+lung+slices%3A+An+ex+vivo+model+for+the+evaluation+of+antiviral+and+anti-inflammatory+agents+against+influenza+viruses%5BTitle%5D)+AND+%22Antiviral+Research%22%5BJournal%5D)">Mouse lung slices: An ex vivo model for the evaluation of antiviral and anti-inflammatory agents against influenza viruses.</a> Antiviral Research. 120, 101-111 (2015).</li>
<li>de Graaf, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+incubation+of+precision-cut+liver+and+intestinal+slices+for+application+in+drug+metabolism+and+toxicity+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Preparation and incubation of precision-cut liver and intestinal slices for application in drug metabolism and toxicity studies.</a> Nature Protocols. 5 (9), 1540-1551 (2010).</li>
<li>Alsafadi, H. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+and+approaches+for+three-dimensional+precision-cut+lung+slices.+Disease+modeling+and+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+Cell+and+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Applications and approaches for three-dimensional precision-cut lung slices. Disease modeling and drug discovery.</a> American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 62 (6), 681-691 (2020).</li>
<li>Morin, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precision+cut+lung+slices+as+an+efficient+tool+for+in+vitro+lung+physio-pharmacotoxicology+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Xenobiotica%22%5BJournal%5D)">Precision cut lung slices as an efficient tool for in vitro lung physio-pharmacotoxicology studies.</a> Xenobiotica. 43 (1), 63-72 (2013).</li>
<li>Springer, J., Fischer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substance+P-induced+pulmonary+vascular+remodelling+in+precision+cut+lung+slices%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Substance P-induced pulmonary vascular remodelling in precision cut lung slices.</a> The European Respiratory Journal. 22 (4), 596-601 (2003).</li>
<li>Suleiman, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Argon+reduces+the+pulmonary+vascular+tone+in+rats+and+humans+by+GABA-receptor+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Argon reduces the pulmonary vascular tone in rats and humans by GABA-receptor activation.</a> Scientific Reports. 9 (1), 1902(2019).</li>
<li>Rieg, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiovascular+agents+affect+the+tone+of+pulmonary+arteries+and+veins+in+precision-cut+lung+slices%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Cardiovascular agents affect the tone of pulmonary arteries and veins in precision-cut lung slices.</a> PLoS One. 6 (12), 29698(2011).</li>
<li>Perez, J. F., Sanderson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+frequency+of+calcium+oscillations+induced+by+5-HT%2C+ACH%2C+and+KCl+determine+the+contraction+of+smooth+muscle+cells+of+intrapulmonary+bronchioles%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+General+Physiology%22%5BJournal%5D)">The frequency of calcium oscillations induced by 5-HT, ACH, and KCl determine the contraction of smooth muscle cells of intrapulmonary bronchioles.</a> The Journal of General Physiology. 125 (6), 535-553 (2005).</li>
<li>Deng, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upregulation+of+5-hydroxytryptamine+receptor+signaling+in+coronary+arteries+after+organ+culture%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Upregulation of 5-hydroxytryptamine receptor signaling in coronary arteries after organ culture.</a> PLoS One. 9 (9), 107128(2014).</li>
<li>Sandker, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adventitial+dissection%3A+A+simple+and+effective+way+to+reduce+radial+artery+spasm+in+coronary+bypass+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Interactive+Cardiovascular+and+Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Adventitial dissection: A simple and effective way to reduce radial artery spasm in coronary bypass surgery.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 17 (5), 784-789 (2013).</li>
<li>Naik, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pressure-induced+smooth+muscle+cell+depolarization+in+pulmonary+arteries+from+control+and+chronically+hypoxic+rats+does+not+cause+myogenic+vasoconstriction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Pressure-induced smooth muscle cell depolarization in pulmonary arteries from control and chronically hypoxic rats does not cause myogenic vasoconstriction.</a> Journal of Applied Physiology. 98 (3), Bethesda, Md. 1119-1124 (2005).</li>
<li>Lopez-Lopez, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetes+induces+pulmonary+artery+endothelial+dysfunction+by+NADPH+oxidase+induction%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Lung+Cellular+and+Molecular+Physiology%22%5BJournal%5D)">Diabetes induces pulmonary artery endothelial dysfunction by NADPH oxidase induction.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (5), 727-732 (2008).</li>
<li>Gonzalez-Tajuelo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+pulmonary+hypertension+associated+with+systemic+sclerosis+in+P-selectin+glycoprotein+Ligand+1-deficient+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+%26+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Spontaneous pulmonary hypertension associated with systemic sclerosis in P-selectin glycoprotein Ligand 1-deficient mice.</a> Arthritis & Rheumatology. 72 (3), Hoboken, N.J. 477-487 (2020).</li>
<li>Bai, Y., Sanderson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+the+Ca2%2B+sensitivity+of+airway+smooth+muscle+cells+in+murine+lung+slices%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Lung+Cellular+and+Molecular+Physiology%22%5BJournal%5D)">Modulation of the Ca2+ sensitivity of airway smooth muscle cells in murine lung slices.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 291 (2), 208-221 (2006).</li>
<li>Nishiyama, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+function+and+endothelin-1%3A+tipping+the+balance+between+vasodilation+and+vasoconstriction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Vascular function and endothelin-1: tipping the balance between vasodilation and vasoconstriction.</a> Journal of Applied Physiology. 122 (2), Bethesda, Md. 354-360 (2017).</li>
<li>Schneider, M. P., Inscho, E. W., Pollock, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attenuated+vasoconstrictor+responses+to+endothelin+in+afferent+arterioles+during+a+high-salt+diet%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Renal+Physiology%22%5BJournal%5D)">Attenuated vasoconstrictor responses to endothelin in afferent arterioles during a high-salt diet.</a> American Journal of Physiology. Renal Physiology. 292 (4), 1208-1214 (2007).</li>
<li>Inscho, E. W., Imig, J. D., Cook, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afferent+and+efferent+arteriolar+vasoconstriction+to+angiotensin+II+and+norepinephrine+involves+release+of+Ca2%2B+from+intracellular+stores%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Afferent and efferent arteriolar vasoconstriction to angiotensin II and norepinephrine involves release of Ca2+ from intracellular stores.</a> Hypertension. 29, Dallas, Tex. 222-227 (1997).</li>
<li>Vecchione, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protection+from+angiotensin+II-mediated+vasculotoxic+and+hypertensive+response+in+mice+lacking+PI3Kgamma%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Medicine%22%5BJournal%5D)">Protection from angiotensin II-mediated vasculotoxic and hypertensive response in mice lacking PI3Kgamma.</a> The Journal of Experimental Medicine. 201 (8), 1217-1228 (2005).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

In dit manuscript wordt een verbeterde methode beschreven om hoge resolutie beelden van murien longweefsel te produceren die de vasculaire structuur behoudt en experimentele flexibiliteit optimaliseert, met name met behulp van de toepassing van PCLS om microslices van longweefsel te verkrijgen die in drie dimensies kunnen worden bekeken met behoud van contractiliteit van de vasculatuur. Met behulp van het levensvatbaarheidsreagens toont het protocol aan dat zorgvuldig bereide en bewaarde plakjes de levensvatbaarheid lang...

Vooruitgang in de voorbereiding en beeldvorming van longweefsel dat cellulaire componenten behoudt zonder de anatomische structuur op te offeren, biedt een gedetailleerd inzicht in longziekten. Het vermogen om eiwitten, RNA en andere biologische verbindingen te identificeren met behoud van fysiologische structuur biedt essentiële informatie over de ruimtelijke ordening van cellen die het begrip van de pathofysiologie bij tal van longziekten kan verbreden. Deze gedetailleerde beelden kunnen leiden tot een beter begrip van pulmonale vaatziekten, zoals pulmonale arterie hypertensie, wanneer toegepast op diermodellen, wat mogelijk kan leiden tot verbeterde therapeutische strategieën.
Ondanks de technologische vooruitgang blijft het verkrijgen van hoogwaardige beelden van muizenlongweefsel een uitdaging. De ademhalingscyclus wordt aangedreven door een negatieve intrathoracale druk die wordt gegenereerd tijdens inademing1. Bij het traditioneel verkrijgen van biopsieën en het voorbereiden van longmonsters voor beeldvorming, gaat de negatieve drukgradiënt verloren, wat resulteert in de ineenstorting van de luchtweg en vasculatuur, die zichzelf niet langer in zijn huidige staat vertegenwoordigt. Om realistische beelden te krijgen die de huidige omstandigheden weerspiegelen, moeten de pulmonale luchtwegen opnieuw worden opgeblazen en de vasculatuur worden doordrenkt, waardoor de dynamische long in een statisch armatuur verandert. De toepassing van deze verschillende technieken maakt het behoud van structurele integriteit, pulmonale vasculatuur en cellulaire componenten mogelijk, inclusief immuuncellen zoals macrofagen, waardoor longweefsel zo dicht mogelijk bij zijn fysiologische toestand kan worden bekeken.
Precision cut lung slicing (PCLS) is een ideaal hulpmiddel voor het bestuderen van de anatomie en fysiologie van pulmonale vasculatuur2. PCLS biedt gedetailleerde beeldvorming van het longweefsel in drie dimensies met behoud van structurele en cellulaire componenten. PCLS is gebruikt in dier- en menselijke modellen om levende beelden met hoge resolutie van cellulaire functies in drie dimensies mogelijk te maken, waardoor het een ideaal hulpmiddel is om potentiële therapeutische doelen te bestuderen, kleine luchtwegcontractie te meten en de pathofysiologie van chronische longziekten zoals COPD, ILD en longkanker te bestuderen3. Met behulp van vergelijkbare technieken kan de blootstelling van PCLS-monsters aan vasoconstrictoren de longstructuur en vatcontractiliteit behouden, waardoor in vitro omstandigheden worden gerepliceert. Naast het behoud van contractiliteit, kunnen voorbereide monsters aanvullende analyses ondergaan, zoals RNA-sequencing, Western blot en flowcytometrie wanneer ze correct worden bereid. Ten slotte kunnen reporter kleur gelabelde cellen gemarkeerd met tdTomato-fluorescentie na longoogst de etikettering behouden na het bereiden van microslices, waardoor het ideaal is voor celvolgstudies. De integratie van deze technieken biedt een geavanceerd model met behoud van de ruimtelijke ordening van cellen en vatcontractiliteit die kan leiden tot een meer gedetailleerd begrip van de signaalcascades en potentiële therapeutische opties bij pulmonale vasculatuurziekte.
In dit manuscript wordt PCLS-muizenlongweefsel blootgesteld aan vasoconstrictoren, wat een behouden structurele integriteit en vatcontractiliteit aantoont. De studie toont aan dat het weefsel dat op de juiste manier is voorbereid en behandeld, 10 dagen levensvatbaar kan blijven. De studie toont ook het behoud van cellen met endogene fluorescentie (tdTomato), waardoor monsters beelden met hoge resolutie van de pulmonale vasculatuur en architectuur kunnen leveren. Ten slotte zijn manieren beschreven om weefselplakken te hanteren en voor te bereiden voor RNA-meting en Western blot om onderliggende mechanismen te onderzoeken.

<table><tbody><tr><td>0.5cc van gefractioneerde heparine in spuit</td><td>BD</td><td>100 USP eenheden per mL</td><td></td></tr><tr><td>1X PBS</td><td>Corning</td><td>&nbsp;21-040-CM</td><td></td></tr><tr><td>20 1/2 inch gauge botuiteind naald voor trachea canuletie</td><td>Cml Supply</td><td>90120050D</td><td></td></tr><tr><td>30cc spuit</td><td>BD</td><td>309650</td><td></td></tr><tr><td>Anti Anti oplossing</td><td>Gibco</td><td>15240096</td><td></td></tr><tr><td>Geautomatiseerd vibrerend mes microtoom</td><td>Leica</td><td>VT1200S</td><td></td></tr><tr><td>Cellevensvatbaarheid Reagens (alamarBlue)</td><td>Thermofisher</td><td>DAL1025</td><td></td></tr><tr><td>Confocal</td><td>Zeiss</td><td>880</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco&rsquo;s Gemodificeerd Eagles Medium en GLutaMAX, aangevuld met 10% FBS, 1% Pen/Strep</td><td>Gibco</td><td>10569-010</td><td></td></tr><tr><td>Endotheline-1</td><td>Sigma</td><td>E7764</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma</td><td>7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>Mortier en stamper</td><td>Amazon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RIPA lysis en extractie buffer</td><td>Thermoscientific</td><td>89900</td><td></td></tr><tr><td>Chirurgische hechtdraad 6/0</td><td>FST</td><td>18020-60</td><td></td></tr><tr><td>TRIzol Reagens</td><td>Invitrogen, Thermofisher</td><td>15596026</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Low Melting Point Agarose</td><td>Invitrogen</td><td>16520050</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Leica Biosystems</td><td>VT1200 S</td><td></td></tr><tr><td>Vleugelbloedafnameset (Butterfly naald) 25-30G</td><td>BD</td><td>25-30G</td><td></td></tr></tbody></table>

precisie gesneden longplakken als een efficiënt hulpmiddel voor ex vivo longvatstructuur en contractiliteitsstudies

Precision Cut Lung Slices as an Efficient Tool for Ex vivo Pulmonary Vessel Structure and Contractility Studies

De visualisatie van murine longweefsel biedt waardevolle structurele en cellulaire informatie over de onderliggende luchtweg en vasculatuur. Het behoud van longvaten dat echt fysiologische omstandigheden vertegenwoordigt, brengt echter nog steeds uitdagingen met zich mee. Bovendien resulteert de delicate configuratie van muizenlongen in technische uitdagingen bij het voorbereiden van monsters voor beelden van hoge kwaliteit die zowel de cellulaire samenstelling als de architectuur behouden. Evenzo kunnen cellulaire contractiliteitstests worden uitgevoerd om het potentieel van cellen te bestuderen om in vitroop vasoconstrictoren te reageren , maar deze testen reproduceren niet de complexe omgeving van de intacte long. In tegenstelling tot deze technische problemen, kan de precisie-cut lung slice (PCLS) -methode worden toegepast als een efficiënt alternatief om longweefsel in drie dimensies te visualiseren zonder regionale vertekening en dienen als een live surrogaatcontractiliteitsmodel voor maximaal 10 dagen. Weefsel bereid met behulp van PCLS heeft een behouden structuur en ruimtelijke oriëntatie, waardoor het ideaal is om ziekteprocessen ex vivo te bestuderen. De locatie van endogene tdTomato-gelabelde cellen in PCLS geoogst uit een induceerbare tdTomato reporter murine model kan met succes worden gevisualiseerd door confocale microscopie. Na blootstelling aan vasoconstrictoren demonstreert PCLS het behoud van zowel vessel contractiliteit als longstructuur, die kan worden vastgelegd door een time-lapse module. In combinatie met de andere procedures, zoals western blot- en RNA-analyse, kan PCLS bijdragen aan het uitgebreide begrip van signaalcascades die ten grondslag liggen aan een breed scala aan aandoeningen en leiden tot een beter begrip van de pathofysiologie bij longvasculaire aandoeningen.

Wanneer het aan cellen of weefsel wordt toegevoegd, wordt het levensvatbaarheidsreagens gewijzigd door de reducerende omgeving van levensvatbaar weefsel en wordt het roze / rood en wordt het zeer fluorescerend. De representatieve kleurveranderingen gedetecteerd vanaf dag 0-1 en dag 9-10 worden gedemonstreerd in figuur 3. Zoals opgemerkt, begon de oplossing 's nachts blauw en werd roze, wat de levensvatbaarheid aantoonde. Kleurverandering vindt meestal plaats binnen 1-4 uur; een langere tijd ...

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het behoud van de vasculaire contractiliteit van PCLS-muizenlongweefsel, wat resulteert in een geavanceerd driedimensionaal beeld van de pulmonale vasculatuur en de luchtwegen, die tot 10 dagen kunnen worden bewaard en die vatbaar zijn voor tal van procedures.

Precisie gesneden longplakken als een efficiënt hulpmiddel voor ex vivo longvatstructuur en contractiliteitsstudies

The visualization of murine lung tissue provides valuable structural and cellular information regarding the underlying airway and vasculature. However, ...

Precisie gesneden longplakken methode zal de structuur en ruimtelijke oriëntaties in drie dimensies behouden zonder regionale vertekening en kan dienen als een live surrogaatmodel voor vaten en luchtwegcontractiliteitsmetingen. In combinatie met time-lapse beeldvorming, Western blot en RNA-analyse dragen nauwkeurig gesneden longplakken bij aan het uitgebreide begrip van signaleringscascades die ten grondslag liggen aan een breed scala aan aandoeningen en leiden tot een beter begrip van de pathofysiologie bij pulmonale vaatziekten. Plaats om te beginnen de geëuthanaseerde volwassen muis in rugligging en zet hem op zijn plaats door de poten en neus met plakband op de tafel te plakken.Spuit het ventrale oppervlak van de muis met 70% ethanol. Gebruik een tang om de buikhuid van de muis op de locatie van de blaas op te tillen en een chirurgische schaar om in de middellijn te knippen, waarbij je superieur naar het cervicale gebied beweegt om de luchtpijp bloot te leggen. Gebruik vervolgens een pincet om de onderliggende fascialaag op te tillen en gebruik een chirurgische schaar om de viscerale organen en het mediastinale compartiment bloot te leggen, waarbij opnieuw inferieur aan superieur wordt gesneden.Snijd het borstbeen aan de middellijn om het hart en de longen bloot te leggen. Ontleed het middenrif zorgvuldig van de lever en het buikcompartiment. Lokaliseer de inferieure vena cava onder de darmen en snijd deze.Gebruik na het lokaliseren van de rechter ventrikel een vlindernaald van 25 tot 30 gauge om 0,5 milliliter 1% gefractioneerde heparine in de rechter ventrikel te injecteren en deze langzaam maar gestaag te spoelen met 10 tot 15 millimeter PBS. Gebruik na het lokaliseren van het strottenhoofd een stompe pincet om de omliggende fascia en weefsel te ontleden, plaats vervolgens de chirurgische hechting onder de luchtpijp en bind losjes een chirurgische knoop. Plaats een klein gaatje in de luchtpijp dat superieur is aan de snaar en cannuleer met een 20 gauge stompe naald.Span de hechtdraad rond de naald en luchtpijp aan met behulp van een chirurgische knoop. Injecteer vervolgens 2,5 tot 4 milliliter agarose in de luchtpijp en controleer op inflatie van de long. Giet na de agarose-injectie koude PBS over de long om de agarose te stollen.Snijd vervolgens de luchtpijp die superieur is aan de chirurgische hechting en ontleed de long en het hart van het mediastinum door eventuele verklevingen en fascia te verwijderen. Plaats na stolling het weefsel in DMEM in een petrischaaltje op ijs en ga onmiddellijk over tot het snijden van één kwab met behulp van een trilmachine. Om de longplakken te bereiden, bevestigt u het monster met secondelijm aan het platform, waarbij de mediale kant naar boven gericht blijft.Vul vervolgens de monstercontainer met PBS. Vul de container met ijs om de omringende PBS en monster koud te houden. Schakel de trilling in.Pas de dikte aan tot 300 micrometer, frequentie tot 100 Hertz, amplitude tot 0,6 millimeter en snelheid tot vijf micrometer per seconde. Gebruik een inbussleutel om de bladhouder in de veilige positie te draaien en de kaken te openen om een mes in te brengen. Span vervolgens de kaken aan met een inbussleutel.Plaats het monster op de doos en zorg ervoor dat het wordt ondergedompeld in PBS. Schuif de doos in de juiste positie omhoog en zorg ervoor dat deze veilig is. Draai de meshouder in de juiste positie om te snijden.Breng het trilmes tot aan de rand van het blok en laat het mes handmatig zakken totdat het gelijk is met de bovenkant van het monster. Bevestig de instellingen en voer de vibratome uit. Nadat de verse plakjes zijn gesneden, verwijdert u de monsters uit de PBS en plaatst u ze in een steriel petrischaaltje met 10 milliliter DMEM met eenmalig antimycotisch antibioticum.Nadat u alle plakjes in een petrischaal hebt geplaatst, trekt u het mes volledig in en gebruikt u de inbussleutel om het mes in een veilige positie te brengen. Bewaar de monsters in DMEM bij 37 graden Celsius. En leg een vibratome slice op een microscoopglaasje.Gebruik een reinigingsdoekje om overtollig medium te verwijderen. Plaats het monster op de fasecontrastmicroscopie en gebruik 10 tot 20x vergroting om een vat te identificeren. Voeg vervolgens 500 microliter vasoconstrictoren toe, zoals 60 millimolair kaliumchloride of één micromolair endotheline-1 om de dia volledig onder te dompelen.Observeer en leg de video vast door gedurende 30 tot 60 seconden op te nemen. Voordat u met het experiment begint, vult u een kleine polystyreenschuimdoos met één liter vloeibare stikstof en plaatst u twee microcentrifugebuizen van 1,5 milliliter in de container met vloeibare stikstof. Doe vier tot vijf verse plakjes vibratome in een vijzelkom.Giet 5 tot 10 milliliter vloeibare stikstof over de plakjes en gebruik snel de stamper om de plakjes tot poeder te malen voordat de vloeibare stikstof verdampt. Gebruik een voorgekoelde stalen laboratoriumschep om het poeder in de twee gekoelde microcentrifugebuizen te scheppen en het poeder te lyseren door 500 microliter RNA-extractiereagens toe te voegen voor RNA-isolatie of 500 microliter RIPA-buffer voor eiwitlysis. In het representatieve levensvatbaarheidsexperiment werd de kleurverandering van de PCLS-plakjes gedetecteerd van dag nul tot één en dag negen tot 10.De oplossing was aanvankelijk blauw en werd 's nachts roze, wat de levensvatbaarheid aantoonde. Kleurverandering trad meestal op binnen één tot vier uur, maar een langere tijd kan nodig zijn. Het dagelijkse verschil tussen absorptie op golflengten van 562 en 613 nanometer voor het vibratome-geprepareerde weefsel wordt hier weergegeven.De vernauwing van de vasculatuur in een vibratome-geprepareerd longweefsel met behulp van endotheline-1 en kaliumchloride kan hier worden gevisualiseerd. Het behoud van tdTomato-etikettering in cellen een week na tamoxifeninjectie wordt aangetoond in deze longplakken. Het is het belangrijkst om de longreinigings- en inflatiestap goed uit te voeren om al het bloed uit de bloedsomloop te verwijderen voordat aanvullende experimenten en beeldvorming worden uitgevoerd.Naast vaatziekten kan PCLS worden toegepast om de fysiobiologie van luchtweggerelateerde ziekten te bestuderen en kan het verder worden getest op menselijke longweefsels in klinisch relevante scenario's.

precision-cut-lung-slices-as-an-efficient-tool-for-ex-vivo-pulmonary

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

In this video, we describe a procedure to inflate isolated human lungs with agarose and prepare human precision-cut lung slices. The prepared ex vivo lung slices can be used for further immunologic experiments.

Agarose-Based Preparation of Human Precision-Cut Lung Slices

Hypoxische pulmonale vasoconstrictie (HPV) is een belangrijk fysiologisch fenomeen waarbij bij alveolaire hypoxie longperfusie wordt afgestemd op beademing. Het belangrijkste vasculaire segment dat bijdraagt aan HPV is de intra-acinaire slagader. Hier beschrijven we ons protocol voor de analyse van HPV van muriene longvaten met diameters van 20-100 μm.

Videomorfometrische analyse van hypoxische pulmonale vasoconstrictie van intrapulmonale slagaders met behulp van murineprecisie gesneden longschijfjes

We beschrijven een werkwijze voor het precisie-cut Lung Schijfjes (PCLS) en immunokleuring ze naar de lokalisatie van diverse immuun celsoorten te visualiseren in de longen. Ons protocol kan worden uitgebreid tot de locatie en de functie van vele verschillende celtypen te visualiseren onder verschillende omstandigheden.

Precisie-cut Mouse Lung Slices Live Pulmonary visualiseren van dendritische cellen

Interne longoppervlakte (ISA) is een kritisch criterium voor de beoordeling van longmorfologie en fysiologie bij longziekten en schade-geïnduceerde alveolaire regeneratie. We beschrijven hier een gestandaardiseerde methode die de metafora voor ISA kan minimaliseren in zowel longpneumonectomy als protes implantatie muis modellen.

Een gestandaardiseerde methode voor het meten van het interne longoppervlak door middel van muizenpneumonectomy en prothese implantatie

Met het oog op het 3V-principe, respiratoire modellen als alternatieven voor dierproeven evolueren. Met name voor risico-evaluatie van respiratoire stoffen is er een gebrek aan adequate tests. Hier beschrijven we het gebruik van menselijke precisie-cut Long segmenten voor de beoordeling van airborne stoffen.

Beoordeling van de cytotoxische en immunomodulerende effecten van stoffen in menselijke precisie-cut Lung plakjes

Dit protocol beschrijft een methode om reproduceerbare, kleinschalige gemanipuleerde longweefsels te genereren, door gedecellulariseerde precisiegesneden longplakken opnieuw te bevolken met alveolaire epitheliale type 2-cellen, fibroblasten en endotheelcellen.

Gemanipuleerde longweefsels bereid uit gedecellulariseerde longplakken

Het huidige protocol beschrijft het voorbereiden en gebruiken van precisiegesneden longplakken van muizen om de luchtweg en intrapulmonale arteriële gladde spiercontractiliteit in een bijna in vivo omgeving te beoordelen.

Gebruik van de precision-cut lung slice om de contractiele regulatie van luchtweg en intrapulmonale arteriële gladde spier te bestuderen

We hebben een weefselverwerkingstechniek ontwikkeld die gebruik maakt van een vibratoom en in agarose ingebed longweefsel om longsecties te genereren, waardoor het mogelijk wordt om beelden met een hoge resolutie van de longarchitectuur te verkrijgen. We gebruikten immunofluorescentiekleuring om ruimtelijke eiwitexpressie te observeren met behulp van specifieke structurele markers in de longen.

Geautomatiseerde vibratoomdoorsnede van in agarose ingebed longweefsel voor multiplex fluorescentiebeeldvorming

Hier beschrijven we een eenvoudig en economisch protocol om onbevooroordeelde kwantificering van de pulmonale microvasculaire dichtheid voor longweefsel van hele muizen uit te voeren met behulp van enkelvoudige kleuring van isolectine B4.

Kwantificering van pulmonale microvasculaire dichtheid bij muizen over lobben

Retinale beeldanalyse is een onopvallende procedure voor het visualiseren van de microcirculatie. De gevolgen van hart-en vaatziekten risicofactoren kunnen leiden tot veranderingen van het netvlies kalibers vaartuig. De procedures voor fundus foto en stappen te nemen voor het berekenen van het vaartuig kalibers worden beschreven.

Fundus fotografie als een handig hulpmiddel om microvasculaire Reacties op hart-en vaatziekten Risicofactoren in epidemiologische studies Studie

Leer de precisie gesneden longplakken methode voor ex vivo onderzoek naar longvatstructuur en contractiliteit. Deze techniek behoudt driedimensionale longarchitectuur en maakt live beeldvorming, functionaliteitsassays en moleculaire analyses mogelijk.

Precisie gesneden longplakken als een efficiënt hulpmiddel voor ex vivo longvatstructuur en contractiliteitsstudies

Meer video's verkennen