Histologia płuc stanowi złoty standard oceny architektury płuc w czasie zdrowia i choroby i jest jednym z najczęściej używanych narzędzi przez badaczy chorób płuc1. Jednym z najbardziej krytycznych aspektów tej techniki jest właściwa izolacja i zachowanie tkanki płucnej, ponieważ zmienność na tym etapie może prowadzić do niskiej jakości tkanki i błędnych wyników1,2,3. U żywych zwierząt objętość płuc zależy od równowagi między wewnętrznym elastycznym odrzutem płuc a siłami zewnętrznymi przenoszonymi ze ściany klatki piersiowej i przepony przez napięcie powierzchniowe. W związku z tym, gdy klatka piersiowa jest wprowadzana, siły zewnętrzne są tracone, a płuco zapada się. Skrawki histologiczne przygotowane z zapadniętych płuc mają zatłoczony wygląd, a granice między przedziałami anatomicznymi (tj. przestrzeniami powietrznymi, naczyniami krwionośnymi i śródmiąższem) mogą być trudne do odróżnienia. Aby obejść ten problem, naukowcy często namuchują płuca podczas utrwalania chemicznego, aby zachować rozmiar i architekturę przestrzeni powietrznej.
Płuca mogą być napełnione powietrzem lub płynem. Ciśnienie niezbędne do napompowania płuc do tej samej objętości różni się między napompowaniem powietrza i cieczy z powodu sił międzycząsteczkowych na granicy faz powietrze-ciecz. Podczas napełniania powietrzem wymagane jest wyższe ciśnienie (np. 25 cmH2O) niż napełnianie cieczą (np. 12 cmH2O), aby pokonać napięcie powierzchniowe i otworzyć zapadnięte pęcherzyki płucne4. Po rekrutacji pęcherzyków płucnych niższe ciśnienie może utrzymać pęcherzyki płucne otwarte do tej samej objętości, co krzywa ciśnienie-objętość, a ciśnienie wyrównuje się w całym płucu zgodnie z prawem Pascala4,5,6,7,8.
Istnieją dwie główne metody napompowania i unieruchomienia płuc, które pozwalają zachować płuca myszy do histologii. Najczęściej do przestrzeni powietrznych wkrapla się płyn - często zawierający utrwalacz. Główną zaletą tego podejścia jest to, że jest ono stosunkowo łatwe i wymaga niewielkiego treningu. Podczas gdy dotchawicze wkraplanie utrwalacza może być preferowane w badaniach, które koncentrują się na unaczynieniu, płyn wkraplany przez tchawicę ma tendencję do wypychania bliższych komórek dróg oddechowych i mucyn do bardziej dystalnych obszarów przestrzeni powietrznej, podczas gdy inflacja powietrza nie1,3,4,9,10,11. Co więcej, niezamierzone oderwanie leukocytów od nabłonka podczas napełniania płynu zmienia ich morfologię, sztucznie nadając im prosty, zaokrąglony wygląd4,10,11,12. Wreszcie, napełnienie płuc płynem może nieumyślnie skompresować śródmiąższ4,10,11. Razem czynniki te mogą zniekształcić normalną anatomię i rozmieszczenie komórek w zachowanych płucach, ograniczając w ten sposób technikę.
Alternatywną metodą konserwacji tkanek jest utrwalanie perfuzji naczyniowej. W tej metodzie utrwalacz jest perfundowany do układu naczyniowego płuc przez żyłę główną lub prawą komorę. Metoda ta pozwala zachować lokalizację i morfologię komórek w świetle przestrzeni powietrznej. Jednakże, o ile płuca nie zostaną napompowane podczas perfuzji-utrwalenia, tkanka płucna prawdopodobnie się zapadnie.
Pompowanie powietrzem z perfuzją naczyniową wykorzystuje mocne strony każdej z powyższych technik fiksacji. W tym miejscu przedstawiamy protokół dla tej techniki. Wymagane materiały i sprzęt są stosunkowo niedrogie i można je łatwo zdobyć i zmontować. Kompletna konfiguracja, pokazana na Rysunek 1A, zapewnia stałe ciśnienie w drogach oddechowych do płuc za pomocą regulowanej, wypełnionej płynem kolumny, podczas gdy pompa perystaltyczna dostarcza utrwalacz przez prawą komorę. Płuca z zachowaną morfologią mogą być następnie dalej przetwarzane do analiz strukturalno-funkcjonalnych.