W niniejszej pracy opisujemy tanią, szybką, kontrolowaną i jednorodną procedurę fiksacji z użyciem 4% paraformaldehydu podawanego przez perfuzję układu naczyniowego: poprzez serce szczura, aby uzyskać jak najlepszą konserwację mózgu.
Artykuł metodologiczny
W niniejszej pracy opisujemy tanią, szybką, kontrolowaną i jednorodną procedurę fiksacji z użyciem 4% paraformaldehydu podawanego przez perfuzję układu naczyniowego: poprzez serce szczura, aby uzyskać jak najlepszą konserwację mózgu.
Celem fiksacji jest szybkie i jednorodne utrwalenie tkanki w stanie zbliżonym do żywego organizmu. Choć bezpośrednie umieszczenie tkanki w utrwalaczu sprawdza się w przypadku małych fragmentów, większe preparaty, takie jak nienaruszony mózg, stanowią problem w przypadku fiksacji przez imersję, ponieważ utrwalacz nie dociera do wszystkich obszarów tkanki z tą samą prędkością 5,7. Często zmiany w odpowiedzi na hipoksję zaczynają się, zanim tkanka zostanie utrwalona 12. Przewagą bezpośredniej perfuzji utrwalacza przez układ krwionośny jest fakt, że substancja chemiczna może szybko dotrzeć do każdego zakątka organizmu, wykorzystując naturalną sieć naczyniową. Aby najskuteczniej wykorzystać układ krwionośny, należy zadbać o dostosowanie ciśnienia do wartości fizjologicznych 3. Należy zauważyć, że ciśnienia fizjologiczne zależą od wykorzystanego gatunku. Techniki fiksacji perfuzyjnej różnią się w zależności od utrwalanej tkanki oraz sposobu jej przetwarzania po fiksacji. W niniejszym filmie opisujemy niskokosztową, szybką, kontrolowaną i jednorodną procedurę fiksacji z użyciem 4% paraformaldehydu perfundowanego przez układ naczyniowy: przez serce szczura, aby uzyskać jak najlepsze utrwalenie mózgu do immunohistochemii. Główną zaletą tej techniki (w porównaniu z systemami grawitacyjnymi) jest najskuteczniejsze wykorzystanie układu krwionośnego.
1. Przygotowanie utrwalacza
(Patrz tabela Fiksatywy i bufory.)
2. Przygotowanie buforów perfuzyjnych
(Patrz tabela Utrwalacz i bufory.)
3. Przygotowanie aparatury i znieczulenia
4. Operacja perfuzji

Kliknij tutaj, aby wyświetlić większy rysunek.
5. Perfuzja
6. Disekcja 4,11
7. Postutrwalanie i przechowywanie
8. Reprezentatywne wyniki
Wstępnym wskaźnikiem powodzenia perfuzji jest przejaśnienie kończyn, takich jak nos, uszy i łapy, oraz organów wewnętrznych, takich jak grasica i wątroba (IHC World). Makroskopowa ocena mózgu wykazuje naczynia krwionośne pozbawione krwi (wygląd od białego do bladożółtego). Będzie to widoczne również w przekrojach tkankowych przeznaczonych do barwienia i immunohistochemii. Ostatecznym wskaźnikiem wyniku perfuzji jest stan ultrastruktury w tkance.1,6,7,8
| Przygotowanie utrwalacza: |
| Przygotowanie roztworu stokowego 8% paraformaldehydu |
|
| Przygotowanie 0,2 M buforu fosforanowego sodu, pH 7,4 |
|
| Przygotowanie 4% utrwalacza na bazie paraformaldehydu |
|
| Przygotowanie buforów do perfuzji i przechowywania: |
| Przygotowanie soli fizjologicznej buforowanej fosforanowo (PBS), pH 7,4 |
|
| Roztwór Hanksa buforowany HEPES (HBHS) z azotkiem sodu, pH 7,4 |
|
Tabela 1. Przygotowanie utrwalacza i buforów.

Rysunek 1. Aparatura do perfuzji z opisanymi elementami.

Rysunek 2. Przygotowanie aparatu do perfuzji I. Należy zacząć od linii z utrwalaczem. Usunąć pęcherzyki powietrza z drenów i wypełnić je buforem, gwałtownie wtłaczając i odsysając bufor do strzykawki i przez linię. Zamknąć zawór przy igle. Umieścić linię z utrwalaczem w butelce z utrwalaczem, uważając, aby nie wprowadzić pęcherzyków powietrza.

Rycina 3. Przygotowanie aparatu do perfuzji II. 1. Otwórz zawór przy igle. 2. Przekręć zawór buforu (niebieski) do pozycji umożliwiającej przepływ. 3. Usunij pęcherzyki powietrza z drenu i wypełnij go buforem, szybko wypychając i zasysając bufor za pomocą strzykawki. 4. Zamknij zawór przy igle. Umieść dren w butelce z buforem. Sprawdź szczelność systemu, pompując gruszkę manometru i obserwując wskaźnik. Aparat jest teraz gotowy do procedury perfuzji.

Rycina 4. Aparatura do perfuzji w pozycji do podawania buforu.

Rycina 5. Operacja perfuzji I. a) Wykonaj nacięcie boczne przez powłoki skórne i ścianę brzucha. b) Wykonaj nacięcie przepony i przetnij ją w poprzek, odsłaniając serce. Wykonaj równoległe nacięcia po obu stronach żeber aż do obojczyka. c) Zaciśnij końcówkę mostka kleszczykami hemostatycznymi i odciągnij kleszczyki w stronę głowy.

Rysunek 6. Operacja perfuzyjna II. a) Przełożyć igłę perfuzyjną przez przeciętą komorę do aorty wstępującej. b) Zabezpieczyć igłę perfuzyjną, używając jednego zestawu kleszczyków hemostatycznych do zaklemowania serca. Drugi zestaw zmodyfikowanych kleszczyków hemostatycznych można wykorzystać do zaklemowania aorty wokół końcówki igły, aby zapobiec wyciekowi. Za pomocą nożyczek irydowych wykonać niewielkie nacięcie w tylnej części lewej komory.

Rycina 7. Perfuzja buforem. Należy ścisnąć gruszkę manometru, aby wytworzyć ciśnienie w przewodzie. Otwórz zawór (1) i podłącz go do nasady igły. Kluczowe jest upewnienie się, że do układu nie dostały się pęcherzyki powietrza. Należy napompować gruszkę manometru do ciśnienia 80 mm Hg i utrzymywać tę wartość przez cały czas infuzji buforu.

Rycina 8. Perfuzja utrwalaczem. Gdy bufor jest prawie na wyczerpaniu (200 ml), należy przełączyć zawór buforu (1), aby umożliwić przepływ utrwalacza. Ciśnienie można stopniowo zwiększać do maksymalnie 130 mm Hg.

Rysunek 9. Sekcja I. a) usunięcie głowy za pomocą nożyczek. b) wykonanie nacięcia skóry wzdłuż linii środkowej od szyi do nosa i odsłonięcie czaszki. c) odcięcie pozostałych mięśni szyi w celu odsłonięcia podstawy czaszki. Należy trzymać głowę tak, aby otwór wielki w powierzchni czaszki (foramen magnum) był dostępny. Ostrym końcem nożyczek irydologicznych należy ostrożnie wprowadzić narzędzie do otworu wielkiego i wykonać cięcie. Tę samą czynność należy powtórzyć po stronie przeciwległej. Za pomocą kuretażu kostnego (rongeurs) należy usunąć fragmenty czaszki wokół móżdżku.

Rysunek 10. Sekcja II. a) ostrożnie przesuń nożyczki wzdłuż wewnętrznej powierzchni czaszki. Podczas cięcia lekko unieś końcówkę nożyczek, aby zapobiec uszkodzeniu mózgu. Powtórz tę czynność po przeciwnej stronie. Użyj kleszczy kostnych, aby oddzielić czaszkę od mózgu. b) ilustracja z usuniętą czaszką i odsłoniętym mózgiem. c) za pomocą szpatułki przetnij cebulki węchowe i połączenia nerwowe w najbardziej przedniej części mózgu. Ostrożnie prowadź końcówkę szpatułki wzdłuż dolnej powierzchni mózgu, aby przeciąć połączenia i ułatwić jego usunięcie. Wyjmij mózg i umieść go w fiolce z utrwalaczem.
Dodatkowe uwagi dla powodzenia zabiegu chirurgicznego:
Autorzy nie zgłaszają żadnych konfliktów interesów.
Niniejsza praca została sfinansowana przez Center for Neural Communication Technology (CNCT), centrum zasobów P41 finansowane przez National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB, P41 EB002030) oraz wspierane przez National Institutes of Health (NIH).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Środek znieczulający: | |||
| Mieszanina ketaminy i ksylazyny (środek znieczulający może się różnić w zależności od laboratorium/instytucji) | Ketaset | NDC 0856-2013-01 | fiolka 10 ml |
| Chirurgia: | |||
| Końcówka igły, 27 GA x 1,25" | Usługi Materiałowe | 25251 | |
| Duże nożyczki tępe/tępozakrzywione (~14,5 cm) | Fine Science Tools | 14519-14 | |
| Proste nożyczki irydologiczne | Fine Science Tools | 14058-11 | |
| Standardowe pęsety | Fine Science Tools | 11027-12 | |
| Para pęsety precyzyjnej (Graefe) | Fine Science Tools | 11050-10 | |
| 1 duże kleszczyki hemostatyczne – zakrzywione lub proste (~19 cm) | surgicaltools.com | 17.21.51 | |
| 2 standardowe kleszczyki hemostatyczne – proste, ząbkowane (14 cm) | Fine Science Tools | 13013-14 | |
| 1 zmodyfikowany zacisk hemostatyczny (z otworem o rozmiarze 15G wykonanym w końcówce) | Fine Science Tools | 13013-14 | |
| igła tępa lub z oliwnym zakończeniem o rozmiarze 15G (igła do perfuzji) | Fisnar | 5601137 | |
| Perfuzja: | |||
| System HyPerFusion lub odpowiednik | |||
| Sroztwór soli fosforowej (PBS), pH 7,4 | |||
| 4% paraformaldehyd w 0,1 M buforze fosforanowym, pH 7,4 | |||
| Płytka tacka szklana lub plastikowa, ok. 10" x 10" | |||
| Kruszony lód | |||
| Kąpiel wodna (37 °C) | |||
| Timer | |||
| strzykawka 50 ml | Medline Industries | NPMJD50LZ | |
| Sekcja: | |||
| Para standardowych prostych nożyczek ostrych/tępych (~12 cm) | Fine Science Tools | 14054-13 | |
| Średnie kleszczyki kostne (rongeury) zakrzywione lub proste (14-16 cm) lub kleszczyki do usuwania kości czaszki | Fine Science Tools | 16020-14 | |
| Proste nożyczki irydologiczne (~9 cm) | Fine Science Tools | 14058-11 | |
| Mikroszpatułka (podwójna 2" końce płaskie, jeden zaokrąglony, jeden zwężający się do 1/8") | Fine Science Tools | 10091-12 | |
| Po utrwalaniu &Przechowywanie: | |||
| fiolka szklana 50 ml | |||
| 40 ml roztworu Hanksa buforowanego HEPES-em (HBHS) z azotkiem sodu (90 mg/l) |