1. Przygotowania przed rozpoczęciem
- Napełnij każdą stronę aparatu do perfuzji ciśnieniowej odpowiednio buforem rozszerzającym naczynia (4mg/L papaweryny + 1g/L adenozy w PBS) lub 4% paraformaldehydem (PFA) w PBS.
- Przygotuj strzykawkę insulinową o pojemności 1/2cc (z na stałe przymocowaną igłą 29G ½"), napełniając ją 0,1 ml heparyny w stężeniu 1:100 (roztwór stokowy 5000U/ml) i zginając igłę pod kątem ok. 120 stopni, tak aby ścięcie było skierowane do góry. Postąp analogicznie ze strzykawką 1 ml (z igłą 26G ½") napełnioną 0,3 ml nasyconego roztworu KCl.
2. Odsłonięcie serca i kaniulacja aorty
- Zanurzyć mysz w narkozie, stosując wybrany środek anestetyczny. (Stosujemy przedawkowną mieszaninę Ketaminy/Xylazyny: wtryskiwanie IP 130 mg/kg Ketaminy i 8,8 mg/kg Xylazyny w roztworze soli fizjologicznej).
- Przypiąć zanarkotyzowaną mysz do tacki sekcyjnej stroną brzuszna do góry. Otworzyć jamę brzuszną wykonując nacięcie w linii środkowej i odsunąć skórę, aby odsłonić organy. Przesunąć jelita na bok, aby odsłonić odcinek tylnej żyły głównej (PVC).
- Wstrzyknąć roztwór Heparyny do PVC. Podczas wyciągania igły przykryć otwór po igle aplikatorem z bawełnianym końcem, aby zapobiec wyciekowi, i przytrzymać przez kilka sekund, aż ściana PVC zakrzepnie i zamknie się. Odczekać 2-3 minuty, aż Heparyna rozprowadzi się w krwiobiegu myszy.
- Wypreparować przeponę i klatkę piersiową, aby móc obserwować bijące serce. Powoli wstrzykiwać roztwór KCl do PVC, aż do zatrzymania akcji serca.
- Usunąć wszystkie organy poniżej przepony i wyciąć tylną część ciała myszy, pozostawiając nienaruszony obszar przed przeponą. Usunąć przeponę, uważając, aby przeciąć PVC w pobliżu przepony, tak aby odcinek proksymalny względem serca był łatwy do zlokalizowania w kolejnych krokach.
- Zlokalizować przecięty koniec aorty. Umieścić jeden długi odcinek plecionej nici jedwabnej 6-0 pod aortą, kilka milimetrów przed przeciętym końcem, w taki sposób, aby nić była zagięta z powrotem. Przeciąć tę dłuższą nić na pół, tak aby pod aortą znalazły się dwa odcinki nici. Wprowadzić cewnik angiograficzny do przeciętego końca aorty (Rys. 1A, B) i zawiązać każdą nić podwójnym węzłem, aby utrzymać cewnik na miejscu i zapobiec wyciekowi wynikającemu z przeciwciśnienia w obrębie aorty.
3. Perfuzja i wstrzykiwanie Microfil
- Podłącz kaniulę do aparatury do perfuzji ciśnieniowej (Rys. 2) i rozpocznij perfuzję naczyń buforem rozszerzającym naczynia (Rys. 1C), pompując aparat perfuzyjny do ciśnienia napędowego 100-110 mmHg. Upewnij się ponownie, że bufor przepływa przez tętnice wieńcowe, sprawdzając, czy ciecz wypływa z PVC. Kontynuuj perfuzję przez co najmniej 3 minuty lub do momentu, gdy ciecz wypływająca z PVC stanie się przejrzysta. (Przejdź do kolejnych kroków podczas trwającej perfuzji).
- Przeprowadź dyssekcję żeber i odchyl (lub usuń) klatkę piersiową, aby odsłonić serce. Po odsłonięciu uważaj, aby serce nie wyschło, wyciskając krople buforu na organ z nasączonego buforem kawałka gazy. Usuń grasicę, aby odsłonić łuk aorty. Podwiąż trzy główne odgałęzienia aorty za pomocą plecionej nici jedwabnej 6-0, aby zapewnić przekierowanie cieczy przez tętnice wieńcowe, a nie przez te większe naczynia o niskiej oporności (Rys. 1D).
- Perfuduj serce utrwalaczem przez 15 minut, a następnie przepłucz buforem rozszerzającym naczynia przez co najmniej 2 minuty. W międzyczasie podwiąż obie przednie żyły główne, aby zapobiec wyciekowi Microfil z serca po wstrzyknięciu (Rys. 1E). Załóż szwy wokół PVC i aorty, ale nie zaciśnij ich aż do zakończenia napełniania.
- Przygotuj Microfil (zgodnie z tabelą odczynników) i nabierz go do strzykawki 1 ml. Napełnij kuwetę do dyssekcji wystarczającą ilością wody, aby zakryć kaniulę (aby zapobiec wprowadzeniu pęcherzyków powietrza podczas zmiany rurki perfuzyjnej na strzykawkę z Microfil). Odłącz aparaturę do perfuzji od kaniuli i podłącz przygotowaną strzykawkę z Microfil.
- Wstrzyknij Microfil do aorty, aż widoczne będzie prawidłowe wypełnienie tętnic wieńcowych (Rys. 1F, 3A): najpierw wypełnią się tętnice, a następnie Microfil „przeleje się” do naczyń kapilarnych, a tkanka nabierze barwy Microfil. Po przejściu na stronę żylną hydrofobowa natura Microfil sprawia, że początkowo pojawia się on w postaci niezależnych sfer wypływających z mniejszych naczyń. Kontynuuj wstrzykiwanie Microfil, aż żyły wypełnią się ciągłą kolumną. Pełne wypełnienie będzie widoczne, gdy Microfil będzie ciągły w naczyniach i zacznie wypływać przez PVC.
- Po zakończeniu napełniania szybko zaciśnij szwy, które wcześniej zostały założone wokół PVC i aorty, aby zapobiec wypchnięciu Microfil z naczyń przez elastyczną tkankę serca.
- Przykryj serce mokrą gazą (nasączoną wodą z kuwety do dyssekcji), aby zapobiec jego wysychaniu i pozostaw na około 1 godzinę w temperaturze pokojowej, aż Microfil spolimeryzuje. Unikaj wywierania jakiegokolwiek zewnętrznego nacisku na serce podczas procesu polimeryzacji, np. podnoszenia lub obracania serca w celu wcześniejszego obejrzenia wypełnionych naczyń z tyłu organu. Może to spowodować wypchnięcie Microfil z niektórych naczyń do bardziej elastycznych obszarów serca, co doprowadzi do przerwania ciągłości Microfil.
- Wyjmij serce i poddaj je dofixacji w 4% PFA przez noc w temperaturze 4°C. Następnie przechowuj w 70% etanolu w 4 °C. Układ naczyniowy serca jest teraz gotowy do obrazowania μCT.
4. Reprezentatywne wyniki
Naczynia, które zostały skutecznie perfundowane preparatem Microfil, będą miały ciągły, nieprzerwany Microfil w całym ich przebiegu (Ryc. 3A). Stopień wypełnienia naczyń wieńcowych można ocenić wizualnie; żyły są zlokalizowane w obrębie osierdzia18 i mogą być łatwo zaobserwowane (Ryc. 3A, grot strzałki); tętnice, które znajdują się bardziej wewnątrzmiąższowo18, są również widoczne przez powierzchnię serca (Ryc. 3A, strzałka). Widoczne jest również wypełnienie kapilar, ponieważ tkanka serca charakteryzuje się bardzo wysoką gęstością naczyń włosowatych, w związku z czym po ich wypełnieniu tkanka serca nabierze koloru Microfilu (Ryc. 3A, gwiazdka). W ten sposób wszelkie sieci naczyniowe, które nie zostały wypełnione, będą zauważalne ze względu na brak Microfilu (Ryc. 3B, C).
Przerwy w Microfil (oznaczone gwiazdkami na Ryc. 3B) często pojawiają się z powodu hydrofobowej natury Microfil, co powoduje jego kurczenie się i prowadzi do powstania „przerw” w wypełnionych naczyniach. Można ograniczyć liczbę tych „przerw”, utrzymując ciśnienie w naczyniach poprzez prawidłowe podwiązanie punktów wyjścia naczyń z serca. Inne przerwy mogą być spowodowane pęcherzykami powietrza w Microfil. Aby zapobiec wprowadzeniu powietrza, należy upewnić się, że cewnik naczyniowy jest całkowicie zanurzony w wodzie podczas przechodzenia z aparatury perfuzyjnej na strzykawkę z Microfil. Jeśli wprowadzony zostanie pęcherzyk powietrza, często można go usunąć, po prostu kontynuując perfuzję Microfil aż do momentu, gdy pęcherzyk zostanie wypchnięty z naczyń wieńcowych.
Sieci naczyniowe mogą nie zostać w pełni wypełnione, jeśli część łożyska naczyniowego zostanie zablokowana (Ryc. 3B, strzałka). Chociaż heparyna hamuje tworzenie się skrzepów krwi, sporadyczne zatory mogą nadal występować z powodu niepełnej perfuzji heparyny przed rozpoczęciem procedury lub z powodu innych, nieznanych czynników. W przypadku wystąpienia zatoru, według naszej wiedzy, nie istnieje metoda usunięcia go w celu całkowitego wypełnienia naczyń. Niepełne wypełnienie może również wynikać ze zbyt niskiego ciśnienia podczas aplikacji, ponieważ Microfil nie zostanie wtłoczony do wszystkich łożysk naczyniowych i sieci kapilarnych (Ryc. 3C). Z kolei zbyt wysokie ciśnienie może spowodować pęknięcie naczyń włosowatych i wydostanie się Microfilu do otaczających tkanek (Ryc. 3D).

Rysunek 1. Przegląd schematu perfuzji Microfil. (A) Aorta i PVC są przecinane mniej więcej na poziomie przepony. (B) W aorcie wstępującej umieszcza się kaniulę angiograficzną. (C) Przez naczynia perfunduje się bufor rozszerzający naczynia, przy użyciu aparatu do perfuzji ciśnieniowej (brak na rysunku), podczas gdy (D) trzy główne odgałęzienia łuku aorty są podwiązywane. (E) Przez tętnice wieńcowe perfunduje się 4% PFA, podczas gdy obie przednie żyły główne (Anterior Vena Cavas) są podwiązywane. (F) Za pomocą strzykawki Microfil jest perfundowany przez tętnice wieńcowe, aż do momentu zaobserwowania jego wypływu z PVC.

Rysunek 2. Aparatura perfuzyjna. Dwie kolby Erlenmeyera, z których każda jest wypełniona buforem do wazodylatacji lub 4% PFA, są połączone i poddane ciśnieniu za pomocą rurek podłączonych do ich bocznych wlewów. System jest poddawany ciśnieniu poprzez ręczne pompowanie gruszki, a do jednej z kolb podłączono manometr, aby umożliwić monitorowanie i utrzymywanie ciśnienia. Małe rurki przechodzą przez gumowe korki i sięgają dna cieczy w każdej kolbie. Ciśnienie wprowadzane przez boczne wlewy wypompowuje ciecz z każdej kolby przez te mniejsze rurki. Rurki łączą się następnie w kranie, który umożliwia przepływ cieczy tylko z jednej kolby na raz.

Rysunek 3. Przykłady serc wypełnionych preparatem Microfil. (A) Naczynia dobrze wypełnione będą miały niewiele (lub żadnych) przerw w Microfilu, a tkanka serca będzie zabarwiona na kolor Microfilu ze względu na wypełnione naczynia włosowate (gwiazdka, porównać z C). Zarówno tętnice (strzałka – lewa tętnica zstępująca przednia) jak i żyły (grot strzałki – lewa żyła wieńcowa) są widoczne na powierzchni serca. (B) Serce z przerwami w Microfilu (gwiazdki) oraz zatorami w niektórych naczyniach, które uniemożliwiły pełną penetrację Microfilu. Zablokowane naczynia pozostają czerwone (strzałka), ponieważ krew nie została wypłukana podczas procesu perfuzji. (C) Serce z naczyniami, które zostały wypełnione niecałkowicie. Zauważalny jest brak żółtego zabarwienia tkanki przez Microfil, co wskazuje, że preparat nie przeniknął do naczyń włosowatych. (D) Serce, w którym podczas wypełniania pękły naczynia włosowate, powodując wyciek Microfilu do otaczającej tkanki (strzałka).