Protokół jest opisany dla perfuzji in situ dolnej części ciała myszy, w tym pęcherza, prostaty, narządów płciowych, kości, mięśni i skóry stóp.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Protokół jest opisany dla perfuzji in situ dolnej części ciała myszy, w tym pęcherza, prostaty, narządów płciowych, kości, mięśni i skóry stóp.
Perfuzja ex vivo jest ważnym fizjologicznym narzędziem do badania funkcji izolowanych narządów (np. wątroby, nerek). Jednocześnie, ze względu na mały rozmiar narządów myszy, perfuzja ex vivo kości, pęcherza moczowego, skóry, prostaty i narządów rozrodczych jest trudna lub niewykonalna. Tutaj po raz pierwszy zgłaszamy obwód perfuzji dolnej części ciała in situ u myszy, który obejmuje powyższe tkanki, ale omija główne narządy klirensu (nerki, wątrobę i śledzionę). Obwód jest ustanawiany przez kaniulację aorty brzusznej i żyły głównej dolnej powyżej tętnicy biodrowej i żyły oraz kauteryzację obwodowych naczyń krwionośnych. Perfuzja odbywa się za pomocą pompy perystaltycznej z przepływem perfuzatu utrzymywanym do 2 godzin. Barwienie in situ fluorescencyjną lektyną i roztworem Hoechsta potwierdziło, że mikrokrążenie zostało skutecznie perfundowane. Ten mysi model może być bardzo przydatnym narzędziem do badania procesów patologicznych, a także mechanizmów dostarczania leków, migracji/przerzutów krążących komórek nowotworowych do/z guza oraz interakcji układu odpornościowego z perfundowanymi narządami i tkankami.
Izolowana perfuzja narządów została pierwotnie opracowana do badania fizjologii narządów do transplantacji1,2,3, i umożliwiła zrozumienie funkcji organów bez ingerencji ze strony innych układów ciała. Na przykład izolowana perfuzja nerek i serca była niezwykle przydatna w zrozumieniu podstawowych zasad hemodynamiki i działania czynników wazoaktywnych, podczas gdy perfuzja wątroby była ważna dla zrozumienia funkcji metabolicznej, w tym metabolizmu leków w zdrowych i chorych tkankach4,5,6,7. Ponadto badania perfuzji miały kluczowe znaczenie dla zrozumienia żywotności i funkcji narządów przeznaczonych do przeszczepów. W Cancer Researchearch, izolowana perfuzja guza została opisana przez kilka grup przy użyciu myszy, szczurów i świeżo wyciętych tkanek ludzkich8,9. W przypadku niektórych izolowanych perfuzji guzów, guz został wszczepiony w poduszeczkę tłuszczową jajnika, aby wymusić wzrost guza zaopatrującego naczynia krwionośne z tętnicy krezkowej10. Grupa dżinistyczna przeprowadziła pionierskie badania z wykorzystaniem izolowanej perfuzji gruczolakoraków jelita grubego, aby zrozumieć hemodynamikę guza i przerzuty8,11,12,13. Inne innowacyjne konfiguracje zaprojektowane ex vivo obejmują 96-dołkowe urządzenie perfuzyjne oparte na płytce do hodowli pierwotnych ludzkich komórek szpiczaka mnogiego14 oraz modułową komorę przepływową do inżynierii architektury i badań nad funkcją szpiku kostnego15.
Oprócz badań nad fizjologią i patologią, perfuzja narządów została wykorzystana do zbadania podstawowych zasad dostarczania leków. Tak więc jedna grupa opisała izolowaną perfuzję kończyn szczura i badała akumulację liposomów w zagnieżdżonych mięsakach16, podczas gdy inna grupa przeprowadziła wypreparowaną perfuzję ludzkiej nerki w celu zbadania ukierunkowania nanocząstek na śródbłonek17. Ternullo i wsp. wykorzystali izolowany perfundowany płat ludzkiej skóry jako model penetracji skóry zbliżony do in vivo przez lek18.
Pomimo tych postępów w perfuzji dużych organów i tkanek, nie było doniesień o modelach perfuzji in situ u myszy, które: a) omijają narządy oczyszczające, takie jak wątroba, śledziona i nerki; b) obejmują narządy miednicy, skórę, mięśnie, narządy rozrodcze (u mężczyzn), pęcherz moczowy, prostatę i szpik kostny. Ze względu na mały rozmiar tych narządów i zaopatrujące je naczynia krwionośne, kaniulacja ex vivo i utworzenie obwodu perfuzyjnego nie było możliwe. Mysz jest najważniejszym modelem zwierzęcym w badaniach nad rakiem i immunologią oraz w dostarczaniu leków. Zdolność do perfuzji małych narządów myszy pozwoliłaby na udzielenie odpowiedzi na interesujące pytania dotyczące dostarczania leków do tych narządów, w tym do nowotworów zagnieżdżonych w miednicy (pęcherz moczowy, prostata, jajnik, szpik kostny), a także badania nad podstawową fizjologią i immunologią chorób tych narządów. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy obwód perfuzji in situ u myszy, który może potencjalnie uniknąć uszkodzenia tkanek i znacznie lepiej nadaje się do badań funkcjonalnych niż perfuzja izolowanych narządów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Kolorado (IACUC).
1. Podgrzej system perfuzyjny
2. Cewnikowanie naczyniowe
3. Konfiguracja systemu perfuzji
4. Analiza perfuzji narządów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ustanowiliśmy zamknięty układ perfuzyjny poprzez kaniulację aorty brzusznej i żyły głównej dolnej u myszy w wieku 8–10 tygodni, utrzymując objętość buforu perfuzyjnego poniżej 10 mL. Rycina 3A przedstawia obrazy konfokalne po perfuzji tkanek roztworem Ringera zawierającym Hoechst 33342 i DyLight 649-lectin. Mięśnie, szpik kostny, jądra, pęcherz moczowy, prostatę oraz skórę stopy wykazano efektywne barwienie jąder komórkowych i naczyń. Rycina 3B przedstawia barwi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany obwód może być wykorzystany do zgłębienia różnych pytań badawczych, na przykład roli różnych składników surowicy i barier tkankowych w dostarczaniu leków, czy też o transport komórek immunologicznych i macierzystych. Do perfuzatu można dodać różne systemy dostarczania leków (np. liposomy i nanocząstki) w celu zrozumienia roli czynników fizjologicznych i biochemicznych w dostarczaniu. Czas trwania perfuzji może się różnić w zależności od badanej tkanki, celów naukowych i składu perfuzatu. Prezentujemy tutaj wyniki...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badanie było wspierane przez CA194058 grantu NIH dla DS, Skaggs School of Pharmacy ADR seed grant program (DS); Chińska Narodowa Fundacja Nauk Przyrodniczych (grant nr 31771093), projekt współpracy międzynarodowej prowincji Jilin (nr 201180414085GH), fundusze na badania podstawowe dla uniwersytetów centralnych, program dla innowacyjnego zespołu badawczego JLU Science and Technology (2017TD-27, 2019TD-36).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sprzęt< / mocny> | |||
| mikroskop stereoskopowy 3,5x-90x z zoomem na stojaku na wysięgniku ze światłem LED | Amscope | SKU: SM-3BZ-80S | |
| Dwutlenek węgla, USP | Airgas healthcare | 19087-5283 | |
| Mikroskop konfokalny | NIKON | ECLIPSE Ti2 | |
| Jednorazowy sterylny długopis kauteryzacyjny o wysokiej temperaturze | FIAB | F7244 | |
| Pułapka bąbelkowa z wilgotną komorą (część 6 na rysunku 1) | Aparatura Harvarda | 733692 | Dostosowana jako pojemnik na perfisat; umożliwiła również perfuzję pod stałym ciśnieniem |
| Pokrywa komory wilgotnej z okienkiem kwarcowym (część 3 na rysunku 1) | Aparat Harvarda | 733524 | utrzymanie temperatury komory |
| Wilgotna komora z wymiennikiem ciepła z metalową rurką | Aparatura Harvarda | 732901 | Komora nawilżana z płaszczem wodnym z pokrywą do utrzymywania temperatury perfuzatu i myszy |
| Uchwyty igieł Olsen-Hegar z obcinakami do szwów | Fine Science Tools (FST) | 125014 | |
| Sprężony tlenem, USP | Airgas | healthcare C2649150AE06 | |
| Pompa rolkowa (część 4 na rysunku 1) | Aparat Harvarda | 730113 | dostarczania perfuzatu do kaniuli w komorze |
| wilgotnościowejSterowanie serwomechanizmem SCP plugsys F/Perfuzja (część 1 na rysunku 1) | Aparatura Harvarda | 732806 | kontroli prędkości purfuzji |
| Podkładka silikonowa | Aparat | ||
| Zestaw silikonowych rurek (strzałki na rysunku 1) | Aparat Harvarda (TYGON) | 733456 | |
| Standardowe kleszcze studenckie | Narzędzia do nauki precyzyjnej (FST) | 91100-12 | |
| Nożyczki | chirurgiczneFine Science Tools (FST) | 14001-14 | |
| Stół do komory wilgotnej | Aparat Harvard 734198 | ||
| Termocyrkulator (część 2 na rysunku 1) | Aparat Harvard | 724927 | kąpieli wodnej z cyrkulacją dla wszystkich elementów z płaszczem wodnym |
| Zawór trójdrogowy (część 5 na rysunku 1) | Cole-Palmer | 30600-02 | |
| Aparat do znieczulenia weterynaryjnego | Highland | HME109 | |
| Materiały | |||
| 19-G Igła PrecisionGlide | BD | 305186 | Do unieruchamiania igły Insyte Autoguard Winged i drapania kości korowej |
| 4-0 nici jedwabne | Keebomed-Hopemedical | 427411 | |
| 6-0 | 427401 | Keebomed-Hopemedical | |
| ( 0,2 &mikro; m) | Filtr ThermoFisher | 42225-CA | do 5% BSA-RINGER' S |
| Marker permanentny | Staedtler | 342-9 | |
| Strzykawka (10 ml) | Fisher Scientific | 14-823-2E | |
| (60 mL) | Filtr 309653 BD | do 5% BSA-RINGER' S | |
| Odczynniki | |||
| 1% błękit Evansa (w/v) w soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS, pH 7,5) | Sigma | 314-13-6 | |
| 10% buforowana formalina | velleyvet | 36692 | |
| BALB/c myszy (8-10 tygodni) | Charles River | ||
| Baxter Viaflex mleczan roztwór Ringera | EMRN Medical Supplies Inc. | JB2324 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Thermo Fisher | 11021-037 | |
| Klej cyjanoakrylowy | Krazy Glue | ||
| DyLight-649-lektyna | Vector Laboratories, Inc. | ZB1214 | |
| Etanol (70% (vol/vol))Pharmco | 111000190 | ||
| Hoechst33342 | Life Technologies | H3570 | |
| Isoflurane | Piramal Enterprises Limited | 66794-017-25 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Gibco | 10010023 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.