Ten protokół opisuje wszczepienie szklanego okienka do rdzenia kręgowego myszy w celu ułatwienia wizualizacji za pomocą mikroskopii przyżyciowej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje wszczepienie szklanego okienka do rdzenia kręgowego myszy w celu ułatwienia wizualizacji za pomocą mikroskopii przyżyciowej.
Ten protokół opisuje metodę laminektomii rdzenia kręgowego i implantacji szklanego okienka do obrazowania in vivo rdzenia kręgowego myszy. Zintegrowany parownik cyfrowy służy do uzyskania stabilnej płaszczyzny znieczulenia przy niskim natężeniu przepływu izofluranu. Usuwa się pojedynczy kręgosłup kręgowy, a na cienkie podłoże agarozowe nakłada się dostępne w handlu szkło nakrywkowe. Wydrukowana w 3D plastikowa płyta tylna jest następnie mocowana do sąsiednich kolców kręgowych za pomocą kleju tkankowego i cementu dentystycznego. Platforma stabilizująca służy do redukcji artefaktów ruchowych spowodowanych oddychaniem i biciem serca. Ta szybka i bezzaciskowa metoda doskonale nadaje się do ostrej wielofotonowej mikroskopii fluorescencyjnej. Uwzględniono reprezentatywne dane dotyczące zastosowania tej techniki do mikroskopii dwufotonowej układu naczyniowego rdzenia kręgowego u myszy transgenicznych wykazujących ekspresję eGFP:Claudin-5 - białka o ścisłym połączeniu.
Transgeniczne modele zwierzęce wyrażające białka fluorescencyjne, w połączeniu z mikroskopią przyżyciową, stanowią potężną platformę do zajmowania się biologią i patofizjologią. Aby zastosować te techniki do rdzenia kręgowego, wymagane są specjalistyczne protokoły przygotowujące rdzeń kręgowy do obrazowania. Jedną z takich strategii jest przeprowadzenie laminektomii i implantacji okienka rdzenia kręgowego. Kluczowe cechy idealnego protokołu laminektomii do mikroskopii obejmują zachowanie natywnej struktury i funkcji tkanki, stabilność pola obrazowania, szybki czas przetwarzania i powtarzalność wyników. Szczególnym wyzwaniem jest ustabilizowanie pola obrazowania przed ruchem wywołanym oddychaniem i biciem serca. Zgłoszono wiele strategii ex vivo i in vivo, aby osiągnąć te cele1,2,3,4,5. Większość metod in vivo polega na zaciskaniu boków kręgosłupa2,4 i często następuje po wszczepieniu sztywnego metalowego aparatu3,4 w celu zapewnienia stabilności podczas operacji i dalszych zastosowań obrazowania. Zaciśnięcie kręgosłupa może potencjalnie zagrozić przepływowi krwi i wywołać przebudowę białka bariery krew-mózg (BBB).
Celem tej metody jest udostępnienie nienaruszonego rdzenia kręgowego do obrazowania optycznego u żywej myszy, przy jednoczesnym zminimalizowaniu inwazyjności protokołu i poprawie wyników. Opisujemy pojedynczą laminektomię i zabieg implantacji szkła nakrywkowego w połączeniu z minimalnie inwazyjną owalną plastikową płytą tylną wydrukowaną w 3D, która nadal osiąga solidną stabilność mechaniczną. Tylna płytka jest bezpośrednio przylegająca do przedniego i tylnego kręgosłupa za pomocą cementu dentystycznego. Płyta tylna jest wyposażona w boczne wysięgniki z otworami na, które sztywno mocuje się do stolika mikroskopu za pomocą metalowego ramienia. To skutecznie zakotwicza nienaruszony przedni i tylny kręg w stoliku mikroskopu, zapewniając mechaniczny opór artefaktowi ruchu, który w przeciwnym razie zostałby wprowadzony przez oddychanie i bicie serca. Metoda została zoptymalizowana pod kątem laminektomii pojedynczego kręgu na poziomie klatki piersiowej 12, z pominięciem klamer stosowanych w alternatywnych strategiach stabilności podczas obrazowania in vivo. Procedura jest szybka, trwa około 30 minut na mysz.
Ten protokół może być używany do badania mechanizmów chorobowych BBB. Bariera krew-mózg to dynamiczny układ mikronaczyniowy składający się z komórek śródbłonka, mięśni gładkich naczyń krwionośnych, perycytów i wyrostków stopy astrocytów, które zapewniają wysoce selektywne środowisko dla ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Reprezentatywne dane obrazują zastosowanie tego protokołu u transgenicznych myszy zmodyfikowanych do ekspresji wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (eGFP): Claudin-5, białka ścisłego połączenia BBB. Dostarczone pliki do drukowania na płycie tylnej można również dostosować do alternatywnych zastosowań.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty są zgodne z protokołami Komitetu ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Illinois, Chicago. Jest to procedura terminalna.
1. Przygotowanie odczynnika
2. Druk 3D na płycie tylnej
3. Przygotowanie chirurgiczne
4. Laminektomia
5. Implantacja szkła nakrywkowego
6. Przygotowanie do obrazowania
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zaimplantowane okna szklane oraz intravitalna mikroskopia dwufotonowa stanowią przydatne narzędzie do oceny dynamicznych zmian w białkach OUN. Na funkcjonalną integralność BBB wpływa ekspresja, lokalizacja subkomórkowa oraz tempo obrotu białek połączeń ścisłych7. Wcześniejsze badania wykazały, że białka połączeń ścisłych ulegają szybkiej i dynamicznej przebudowie w stanie stacjonarnym8. Opisana obecnie laminektomia i przygotowanie okna szkla...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisana tutaj metoda pozwala na stabilne obrazowanie rdzenia kręgowego u myszy przez szklane okienko. Metoda ta została zastosowana do oceny przebudowy BBB u transgenicznych myszy eGFP:Claudin5 +/, które wyrażają fluorescencyjne białko ścisłego połączenia BBB, ale może być równie dobrze zastosowana do badań dowolnych fluorescencyjnych białek lub komórek w rdzeniu kręgowym.
Opracowano wiele metod laminektomii i stabilizacji rdzenia kręgowego. Wszystkie protokoły dotyczą stabilizacji rdzenia krę...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
S.E. Lutz jest wspierany przez National Center for Advancing Translational Sciences, National Institutes of Health, w ramach Grantu KL2TR002002 oraz University of Illinois Chicago College of Medicine. Simon Alford jest wspierany przez RO1 MH084874. Wyłączną odpowiedzialność za treść ponoszą autorzy i niekoniecznie reprezentują one oficjalne poglądy NIH. Autorzy dziękują Dritan Agalliu z Wydziału Neurologii w Columbia University Medical Center za myszy Tg eGFP: Claudin-5, dyskusje naukowe i wgląd w rozwój protokołu chirurgicznego i aplikacji obrazowania. Autorzy dziękują Sunilowi P. Gandhiemu z Wydziału Neurobiologii i Zachowania Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine za zaprojektowanie pierwszego prototypu aparatu stereotaktycznego i regulatora temperatury zwierząt, omówienie protokołu chirurgicznego i szkolenie w zakresie mikroskopii dwufotonowej. Autorzy dziękują również Steve'owi Pickensowi (W. Nuhsbaum, Inc.) za pomoc w dostosowaniu stereoskopu chirurgicznego oraz Ronowi Lipinskiemu (Whale Manufacturing) za obróbkę części stereotaktycznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Drukarka 3D | Raise3D | Pro2 | Do drukowania płyt tylnych |
| Filament do druku 3D PLA | Inland | PLA+-175-B | plastikowy materiał do druku 3D |
| Oprogramowanie CAD 3D Oprogramowanie | Dassault Systemes | Solidworks | służące do projektowania kształtów 3D |
| Oprogramowanie drukarki 3D | Raise3D | Ideamaker | używane do interfejsu z drukarką 3D |
| Drukowana w 3D owalna płyta tylna | niestandardowa | Stabilizujące pole obrazowania | |
| Chirurgiczny mikroskop preparacyjny | Leica | M205 C | Wyposażony w Leica FusionOptics, obiektyw Planapo 0,63x z serii M i stolik ślizgowy |
| Kamera mikroskopowa | Kolorowa kamera Leica | MC170 | HD do wizualizacji pola operacyjnego |
| Etap ślizgowy | Leica | 10446301 | Stopień ślizgowy zbudowany jest z dwóch metalowych płyt. Płyta podstawy jest zamocowana. Górna płyta przesuwa się po nasmarowanym interfejsie, aby umożliwić ruch obrotowy i liniowy. |
| Stacja chirurgiczna i widelec stabilizacyjny | Produkcja wielorybów | niestandardowa | laminektomia |
| Jednostka dostarczająca izofluran o niskim przepływie SomnoSuite | Kent Scientific | SS-01 | Podawanie znieczulenia chirurgicznego ze zintegrowanym waporyzatorem cyfrowym |
| Słupek montażowy ze stali nierdzewnej 1,5 cala | ThorLabs | P50/M | Do montażu stanowiska chirurgicznego na stole optycznym w celu obrazowania |
| dwufotonowegoWidelec zaciskowy z pogłębieniem do montażu 1,5" Słupek | ThorLabs | PF175 | Do stabilizacji stanowiska chirurgicznego Montaż na stole optycznym do obrazowania dwufotonowego |
| Idealna mikrowiertło do kości | Aparat Harvard | 72-6065 | Cieńsza kość do laminektomii |
| Kąpiel wodna | Fisher Scientific | 15-462-10 | Sól fizjologiczna rozgrzewająca |
| Pistolet do kauteryzacji | FST | 18010-00 | Kauteryzacja drobna spady |
| Poduszka grzewcza | Benchmark | BF11222 | Grzałka silikonowa 1,9" x 4,5" z 20" Przewody teflonowe, 10W, 5V |
| Sonda doodbytnicza z termosprzężeniem typu K | Physitemp | RET3 | Pomiar temperatury ciała myszy |
| wazelina wazelina | Sigma | 8009-03-8 | Smarująca sonda doodbytnicza |
| Regulator termiczny regulowany sprzężeniem zwrotnym | niestandardowy | NA | Dostępne na rynku alternatywy obejmują serię Physitemp TCAT |
| PVA Chirurgiczne włócznie do oczu | Beaver-visitec międzynarodowa | 40400-8 | Wchłanianie krwi |
| Trymer elektryczny | Wahl | 41590-0438 | Przycinanie futra myszy |
| Ostrze, #11 | FST | 14002-14 | Kleszcze do narzędzi chirurgicznych |
| , #5 | FST | 11254-20 | Kleszcze do narzędzi chirurgicznych |
| , #4 | FST | 14002-14 | Narzędzie chirurgiczne |
| Kleszcze zębate Titatnium | WPI | 555047FT | Narzędzie chirurgiczne |
| Tytanowe nożyczki do tęczówki | WPI | 555562S | Narzędzie chirurgiczne |
| Klej tkankowy Vetbond | 3M | 084-1469SB | Przygotowanie powierzchni tkanki pod akryl dentystyczny |
| Ceramiczna taca do mieszania | Jack Richeson | 420716 | Mieszanie dentystycznego środka akrylowego z akceleratorem |
| Akryl dentystyczny Orthojet | Lang Dental | 1520BLK, 1503BLK | Trwałe wiązanie tylnej płytki z tkanką |
| Małe okrągłe szkło nakrywkowe, grubość #1, 3 mm | Aparat Harvard | 64-0720 | Okno optyczne |
| NaCl | Fisher Scientific | 7647-14-5 | Dla aCSF |
| KCl | Fisher Scientific | 7447-40-7 | Dla aCSF |
| Glukoza | Fisher Scientific | 50-99-7 | Dla aCSF |
| HEPES | Sigma | 7365-45-9 | Dla aCSF |
| MgCl2& środkowa kropka; 6H2O | Fisher Scientific | 7791-18-6 | Dla aCSF |
| CaCl2· 2H2O | Fisher Scientific | 10035-04-8 | Dla aCSF |
| Karprofen | Rimadyl | QM01AE91 | Analgezja |
| Woda bakteriostatyczna | Henry | Schein 2587428 | Rozcieńczalnik do karprofenu |
| Izofluran | Henry Schein | 11695-6776-2 | Znieczulenie |
| Mleczanowy roztwór dzwonka | Baxter | 0338-0117-04 | Nawilżenie dla myszy |
| Agaroza High EEO | Sigma A9793 | żel punktowy 34-37 stopni C | |
| Okulistyczna maść nawilżająca | Akwa Tears | 68788-0697 | Zapobiegaj wysuszaniu rogówki |
| Mikroskop dwufotonowy MOM | Sutter |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.