Jako reprezentatywne przykłady obrazów uzyskanych zgodnie z opisanym tutaj protokołem, przekroje mózgu myszy barwiono przeciwciałami rozpoznającymi różne komponenty NVU, w tym błonę podstawną, astrocyty, perycyty i komórki śródbłonka (szczegółowe informacje o użytych przeciwciałach znajdują się w Tabeli materiałów) (Rycina 1A, D, oraz E). Przy tej rozdzielczości możliwe jest rozróżnienie poszczególnych wypustek astrocytarnych i stópek końcowych, które pozostają w bezpośrednim kontakcie z kapilarami.
Aby podkreślić przydatność niniejszego protokołu do wykrywania struktur wewnątrzkomórkowych, przekroje mózgu zwierząt, którym obwodowo wstrzyknięto ludzkie przeciwciało mAb86 przeciwko Tau16, zabarwiono przeciwciałem przeciwko ludzkim przeciwciałom znakowanym fluorescencyjnie (Rysunek 1B). Wiadomo, że mAb86 specyficznie celuje w neurony wykazujące patologiczną formę białka Tau16. Stosując opisany tutaj protokół, mAb86 wykryto z rozdzielczością ograniczoną dyfrakcyjnie w pojedynczych strukturach pęcherzykowych wewnątrz neuronów (Rysunek 1B-C). Dodatkowo, endogenne IgG mysie wykryto w strukturach wewnątrzkomórkowych w komórkach śródbłonka, ale nie w perycytach (Rysunek 1D-E oraz Rysunek 2).
Pozyskanie wysokorozdzielczych stosów z-stack confocal naczyń krwionośnych mózgu umożliwia trójwymiarową segmentację naczyń włosowatych oraz pęcherzyków wewnątrzkomórkowych w obrębie BBB. Rycina 2 przedstawia przykład procesu renderowania i segmentacji naczynia włosowatego znakowanego CollagenIV oraz pęcherzyków wewnątrzkomórkowych wykazujących obecność mysiego IgG (mIgG). Poprzez kwantyfikację pełnego zbioru danych z obrazów poddanych segmentacji, na przykład poprzez pomiar liczby pęcherzyków w przeliczeniu na objętość naczynia włosowatego, możliwe jest badanie zmian w procesach transportu wewnątrzkomórkowego w różnych warunkach. Rycina 3B-C pokazuje różnice w liczbie pęcherzyków mIgG oraz intensywności fluorescencji odpowiadającej mIgG w parenchymie mózgu, odpowiednio, po usunięciu perycytów w modelu mysim pdgf-bret/ret , zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami17. To samo podejście zostało niedawno wykorzystane do analizy zmian w transporcie wewnątrzkomórkowym w obrębie BBB między różnymi regionami mózgu18.

Rycina 1: Etykietowanie wielu typów komórek i struktur subkomórkowych jednostki naczyniowo-nerwowej. Reprezentatywne obrazy jednostki naczyniowo-nerwowej (A i D) oraz pęcherzyków wewnątrzkomórkowych w neuronach (B) lub komórkach śródbłonka (E) uzyskane zgodnie z niniejszym protokołem. Obraz maksymalnej projekcji intensywności w A (góra) pokazuje rozkład astrocytów GFAP-dodatnich (czerwony) otaczających naczynia włosowate oznakowane CollagenIV (zielony). Strzałki wskazują poszczególne wypustki astrocytarne. Pasek skali = 20 µm. Przy tej rozdzielczości poszczególne wypustki astrocytarne i stopki końcowe są wyraźnie widoczne, co pokazano na powiększonym obrazie zaznaczonego obszaru (dół). Groty strzałek wskazują stopki końcowe astrocytów. Pasek skali = 10 µm. Obraz w B pokazuje akumulację przeciwciała wstrzykniętego obwodowo, mAb86 (zielony), w neuronie hipokampa. Groty strzałek wskazują poszczególne pęcherzyki mAb86-dodatnie. Pasek skali = 10 µm. Wykres w C przedstawia profil intensywności linii pojedynczego pęcherzyka. Rozmiar pęcherzyka oszacowano na podstawie pełnej szerokości w połowie maksimum dopasowania Gaussa (czarna linia ciągła) krzywej intensywności (zielona linia i kółka). Obrazy w D przedstawiają trójwymiarową rekonstrukcję komórki śródbłonka (zielony) otoczonej przez perycyyt (czerwony) w obrębie błony podstawnej (CollagenIV, szary). Dolne panele pokazują poszczególne kanały fluorescencji. Pasek skali = 10 µm. Obrazy w E pokazują lokalizację mIgG (czerwony) w pęcherzykach wewnątrzkomórkowych w komórkach śródbłonka (panel lewy, CD31 w kolorze zielonym), ale nie w perycytach (panel prawy, CD13 w kolorze zielonym). Na wszystkich obrazach jądra barwione DAPI są pokazane w kolorze niebieskim. Pasek skali = 5 µm. Panele D i E zostały zmodyfikowane z referencji17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Trójwymiarowe odwzorowanie naczyń włosowatych i pęcherzyków wewnątrzkomórkowych w barierze krew-mózg. Zgodnie z opisanym protokołem uzyskano wysokorozdzielcze obrazy konfokalne naczyń włosowatych wykazujących obecność kolagenu IV (zielony) oraz wewnątrzkomórkowych pęcherzyków zawierających mysie IgG (czerwony) (A). Panel lewy przedstawia pojedynczy przekrój optyczny z przekrojami poprzecznymi. Strzałki wskazują poszczególne pęcherzyki mIgG-dodatnie wewnątrz komórek śródbłonka mózgu. Panel prawy przedstawia rekonstrukcję 3D pełnego stosu z-stack wykonaną za pomocą oprogramowania do przetwarzania obrazów (patrz Tabela materiałów). Objętość naczyń włosowatych (B) oraz poszczególne pęcherzyki (C) zostały odwzorowane w trzech wymiarach i poddane kwantyfikacji przy użyciu oprogramowania do przetwarzania obrazów (patrz Tabela materiałów). Na wszystkich obrazach jądra barwione DAPI przedstawiono w kolorze niebieskim. Paski skali = 5 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3Ilościowe oznaczenie wewnątrzkomórkowej lokalizacji mIgG w barierze krew-mózg. Reprezentatywne obrazy przedstawiające (A) trójwymiarowe rekonstrukcje naczyń włosowatych (oznaczonych kolagenem IV, zielony) oraz rozkład mIgG (czerwony) u myszy C57BL/6 i w pdgf-bret/ret myszy z uszczupleniem perycytów opisanymi wcześniej w19Skale = 10 µmObrazy w B przedstawia segmentację pęcherzyków wewnątrzkomórkowych w obrębie maski CollagenIV. Wykres w B przedstawia ilościowe określenie i porównanie liczby pęcherzyków mIgG w jednostce objętości kapilary. Każdy punkt reprezentuje pomiary z poszczególnych segmentów kapilar. Linia ciągła oznacza średnią, a słupki błędów przedstawiają odchylenie standardowe danych. Obrazy w C pokaż sygnał fluorescencji mIgG poza maską CollagenIV. Podobnie wykres w C przedstawia kwantyfikację i porównanie intensywności fluorescencji mIgG w miąższu mózgu myszy C57BL/6 oraz pdgf-bret/ret myszy z wyczerpaną populacją perycytów. Jednostki intensywności fluorescencji znormalizowano względem średniej intensywności mIgG w miąższu, zmierzonej u wszystkich myszy C57BL/6. Rysunek został zmodyfikowany na podstawie literatury17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.