Obecny protokół pozwala na efektywne i stabilne dostarczanie mikrosfer fluorescencyjnych (MS) i kropek kwantowych (QD) do mięśnia sercowego żywych ryb, które mogą być śledzone (śledzone) w czasie.
Method Article
* These authors contributed equally
Obecny protokół pozwala na efektywne i stabilne dostarczanie mikrosfer fluorescencyjnych (MS) i kropek kwantowych (QD) do mięśnia sercowego żywych ryb, które mogą być śledzone (śledzone) w czasie.
Danio pręgowany okazał się ważnym modelem do badania tworzenia i funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego podczas rozwoju i regeneracji postembrionalnej. Niniejszy protokół opisuje metodę wstrzykiwania fluorescencyjnych znaczników do mięśnia sercowego danio pręgowanego w celu zbadania wchłaniania płynu śródmiąższowego i zanieczyszczeń do naczyń limfatycznych serca. W tym celu do mięśnia sercowego żywego danio pręgowanego wprowadza się mikrosfery (o średnicy 200 nm) i kropki kwantowe (o średnicy <10 nm), które można śledzić za pomocą mikroskopii konfokalnej ex vivo. Znaczniki te są następnie śledzone z przerwami przez kilka godzin, aby śledzić usuwanie z mięśnia sercowego do naczyń limfatycznych serca. Kropki kwantowe są transportowane przez naczynia limfatyczne serca z dala od serca, podczas gdy większe mikrosfery pozostają w miejscu wstrzyknięcia przez ponad trzy tygodnie. Ta metoda wstrzykiwania do mięśnia sercowego może być rozszerzona na inne zastosowania, w tym wstrzykiwanie kapsułkowanego stwardnienia rozsianego lub hydrożeli w celu miejscowego uwolnienia komórek, białek lub związków będących przedmiotem zainteresowania do docelowego regionu serca.
Układ limfatyczny jest niezbędny do utrzymania równowagi tkankowo-płynowej, modulacji odpowiedzi immunologicznej po urazie oraz absorpcji lipidów w jelitach1. Coraz więcej dowodów potwierdza szeroką rolę układu limfatycznego w różnych kontekstach chorobowych i rozwojowych. Jednak badania mechanistyczne są utrudnione, ponieważ naczynia limfatyczne mogą być trudne do uwidocznienia, a ich funkcjonalność może być niepewna. Wczesne techniki obrazowania opierały się na naturalnej zdolności układu limfatycznego do śródmiąższowego wchłaniania wstrzykniętych znaczników, a następnie transportowania ich przez sieć naczyń limfatycznych, umożliwiając wykrywanie i wizualizację1. Metoda ta może być nie tylko wykorzystana do wizualizacji limfy, ale może być również wykorzystana do ilościowego określenia ich zdolności do wchłaniania płynów i makrocząsteczek z tkanki.
Rozległa sieć limfatyczna obejmuje również układ limfatyczny serca, który, jak wykazano, odgrywa integralną rolę w regeneracji danio pręgowanego2,3,4. Zrozumienie różnic i podobieństw w funkcjonowaniu układu limfatycznego u różnych gatunków ma kluczowe znaczenie dla klinicznego wykorzystania tej wiedzy. W związku z tym istnieje potrzeba zbadania technologii, które mogą mierzyć i wizualizować funkcje limfatyczne w różnych organizmach modelowych5,6. Limfatyka to naczynia o końcach, które transportują płyn w jednym kierunku, z dala od tkanki7. Wstrzyknięcie do mięśnia sercowego barwników fluorescencyjnych jest wymagane w celu zaobserwowania drenażu limfatycznego z tkanki serca. Iniekcje domięśniowe były również stosowane klinicznie i przedklinicznie w modelach ssaków do przeszczepiania komórek macierzystych i progenitorowych lub związków egzogennych, takich jak hydrożel, w celu zbadania poprawy czynności serca po zawale mięśnia sercowego8,9,10. Wstrzyknięcie do mięśnia sercowego danio pręgowanego nie zostało szczegółowo opisane, co ograniczyło zastosowanie takich eksperymentalnych podejść do serca danio pręgowanego.
Zastrzyki do przestrzeni osierdziowej danio pręgowanego i ogólnoustrojowy przepływ krwi w świetle serca zostały wcześniej szczegółowo opisane11,12, i zgłoszono udane wstrzyknięcie do mięśnia sercowego znaczników fluorescencyjnych u dorosłych ryb danio pręgowanego2. Niniejszy artykuł zawiera szczegółowy protokół przeprowadzania iniekcji domięśniowych u dorosłych danio pręgowanego. Kilka transgenicznych linii danio pręgowanego może identyfikować naczynia limfatyczne; Istnieje jednak potrzeba zbadania podejść do zrozumienia drenażu limfatycznego lub wizualizacji układu limfatycznego przy braku markerów transgenicznych. Znaczniki fluorescencyjne, mikrosfery (MS) i kropki kwantowe (QD) są tutaj używane do wizualizacji miejsca wstrzyknięcia i przepływu płynu do układu limfatycznego serca. QD to fluorescencyjne nanokryształy o średnicy <10 nm, których właściwości optyczne można dostroić i dostosować do wielu zastosowań biomedycznych13,14. QD są łatwo wychwytywane przez naczynia limfatyczne, ale nie przez naczynia krwionośne, gdy są wstrzykiwane śródmiąższowo15,16. MS to powlekane fluorescencyjnie kulki polistyrenowe o średnicy około 200 nm15. W związku z tym stwardnienie rozsiane jest znacznie większe niż QD i znacznie bardziej trwałe po wstrzyknięciu do mięśnia sercowego, co pozwala na spójną identyfikację miejsca wstrzyknięcia. Metoda ta jest przydatna do badania funkcji limfatycznych podczas regeneracji serca, ale może być dostosowana do badania różnych aspektów biologii serca przy użyciu stabilnego miejscowego wprowadzania powlekanych kulek, hydrożeli lub preparatów komórkowych.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Wszystkie procedury dla zwierząt zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Weill Cornell Medicine (protokół 2020-0027) i przestrzegały odpowiednich wytycznych. Następujące doświadczenia przeprowadzono na samcach i samicach AB typu dzikiego w wieku od 14 do 20 miesięcy po zapłodnieniu u dorosłych i 35 dni po zapłodnieniu u osobników młodocianych.
1. Wyciąganie igieł i przygotowanie odczynnika
2. Przygotowanie stacji iniekcyjnej i przygotowanie danio pręgowanego
3. Wtrysk
4. Ekstrakcja serca i obrazowanie
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Natychmiast po wstrzyknięciu musi być widoczny mały biały obszar ściany mięśnia sercowego (Rysunek 3F). Ten obszar będzie wykazywał jasne fluorescencyjne znakowanie wstrzykniętego MS i QD (Rysunek 4B, E). Ponadto po zabiegu mogą występować słabe i sporadyczne punkty fluorescencji na zewnętrznej powierzchni serca z dowolnego QD i MS w przestrzeni osierdzia (Figura 4B, E). Wstrzyknięte znaczniki można śledzić w czasie. A...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
W niniejszym artykule opisano metodę wprowadzania materiału egzogennego do mięśnia sercowego danio pręgowanego. Technika ta została opracowana w celu wprowadzenia QD i MS do mięśnia sercowego w celu zbadania funkcji limfatycznej w homeostazie i regeneracji 2,18. Podobne podejście zastosowano również do wprowadzenia QD do mięśnia sercowego myszy w celu zbadania obecności i funkcji limfy po zawale mięśnia sercowego19,20
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dziękujemy Adedeji Afolalu, Chaimowi Shapiro, Soji Hostenowi i Chelsea Quaies za opiekę nad rybami (Weill Cornell Medicine), Caroline Pearson (Weill Cornell Medicine) za krytyczne przeczytanie manuskryptu. Jingli Cao (Weill Cornell Medicine) za korzystanie z lunety sekcyjnej i kamery do nagrywania procedury, a także do krytycznego czytania rękopisu. Nathan Lawson (University of Massachusetts Medical School), Brant Weinstein (NICHD), Elke Ober (University of Copenhagen) i Stephan Schulte-Merker (WWU Münster) za transgeniczne linie do danio pręgowanego. Daniel Castranova (NICHD) za porady dotyczące QD i obrazowania oraz Yu Xia (Weill Cornell Medicine) za wskazówki dotyczące przechwytywania wideo z lunety sekcyjnej. Praca ta była wspierana przez stypendium NYSTEM Fellowship dla NM, American Heart Association Career Development Award (AHA941434), grant National Institutes of Health (NIH) (R01NS126209) oraz Weill Cornell Medicine Startup Fund dla MH.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Naczynie krystalizacyjne | VWR | 89000-288 | |
| Zakres preparacji | Zeiss | 495010-0007-000 | |
| Woda z obiektu rybnego | N/A | /A | woda ro z dodatkiem soli morskiej i wodorowęglanu sodu do przewodności 226uS i pH 7,35 |
| Kleszcze | Dumont | 11252-20 | |
| Kapilary szklane | WPI | 1B120-3 | bez filamentu |
| ImageJ | https://imagej.nih.gov/ij/download.html | ||
| Nożyczki do irydektomii | Fine Scientific Tools | 15000-00 | |
| Mikroiniektor | Warner Instruments | 64-1735 | |
| Końcówki femtograficzne do mikroładowarek | Eppendorf | 5242 956.003 | |
| Ściągacz do mikropipet | Sutter Instrument | P-97 | Bramkowane wejście pedału |
| Mikrosfery | Thermo Fisher Scientific | B200 | Niebieski |
| PBS | Corning | 46-013-CM | |
| Kropki kwantowe (QD) | Thermo Fisher Scientific | Q21061MP | Qtracker705 etykieta naczyniowa |
| Gąbka | dowolny | (1,5 & razy; 5 & razy; 3 cm) z rowkiem (0,5 & razy; 2,5 cm) | |
| Filtr strzykawkowy | Corning | 431220 | |
| Tricaine | Sigma-Aldrich | A5040 | stężenie: 4 mg / ml |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission