Aby zademonstrować mikroanatomię nienaruszonej aorty zdrowej i chorej oraz ujawnić fizyczne połączenia między układem odpornościowym, układem nerwowym i układem sercowo-naczyniowym w mysich modelach miażdżycy, zastosowaliśmy dwa komplementarne podejścia do utrudniania tkanek (clearing): utrudnianie TDE wyizolowanej aorty oraz utrudnianie iDISCO całej myszy (Rysunek 1). Po immunobarwieniu całego preparatu (whole-mount), aortę en face utrudniono za pomocą serii roztworów roboczych TDE. Wskaźnik załamania światła (RI) dopasowano do wartości 1,4-1,5, w zależności od stężenia TDE w ostatnim kroku, aby uzyskać optymalną przejrzystość tkanki aorty bez zmiany jej objętości (Rysunek 1A). W przeciwieństwie do utrudniania TDE, protokół utrudniania iDISCO obejmuje etapy odbarwiania i permeabilizacji przed immunobarwieniem całego preparatu, a następnie delipidację i odwodnienie przy użyciu różnych rozpuszczalników chemicznych oraz dopasowanie RI do wartości 1,56 (Rysunek 1B). Utrudnianie iDISCO umożliwia wizualizację tkanek o dużym rozmiarze, a nawet całego ciała myszy, ze względu na kurczenie się tkanki.
Konfokalne i wielofotonowe obrazowanie 3D całego preparatu aorty en face po utrwaleniu metodą TDE umożliwia wizualizację struktur, w tym blaszek miażdżycowych w intima, komórkowości błony zewnętrznej oraz projekcji neuronalnych błony zewnętrznej, wśród innych struktur, podczas gdy obrazowanie arkuszem światła (light-sheet) myszy utrwalonej metodą iDISCO pozwala na wizualizację i rekonstrukcję drzewa tętniczego wraz z okołynacznową tkanką tłuszczową, węzłami chłonnymi nerek i powiązanymi komponentami nerwowymi, w tym nerwami i zwojami (Ryc. 1C). Na przykład konfokalne obrazowanie aorty miażdżycowej utrwalonej metodą TDE wykazało obecność wielu limfocytów T barwionych na CD3e w blaszce oraz rozległą neogenezę włókien nerwowych o różnych średnicach barwionych na NF200 w ATLO, natomiast wielofotonowe obrazowanie całego preparatu chorej aorty brzusznej z wiekowych myszy Apoe-/- utrwalonej metodą TDE wykazało terytorialność kiełkowania aksonów wykazujących ekspresję NF200 w obszarach ATLO wolnych od limfocytów T (B220 negatywnych) (Ryc. 2A). Z kolei obrazowanie arkuszem światła całego brzucha myszy utrwalonej metodą iDISCO pozwoliło zwizualizować relację przestrzenną między aortą a sąsiednimi zwojami współczulnymi. Segmentacja obrazu 3D i śledzenie poszczególnych aksonów od zwojów do powierzchni aorty ujawniło silną przebudowę neuronalną, w tym nowo powstałe aksony barwione na NF200 w błonie zewnętrznej aorty w sąsiedztwie blaszki miażdżycowej (Ryc. 2B).

Rycina 1: Schemat badawczy. (A) Klarowanie aorty en faced metodą TDE opartą na roztworach wodnych. (B) Klarowanie całego organizmu myszy metodą iDISCO opartą na rozpuszczalnikach. (C). Obrazowanie wolumetryczne 3D oraz przetwarzanie obrazów optycznie sklarowanych próbek izolowanej aorty lub całych myszy. Rycina została zmodyfikowana za zgodą Sun i wsp.17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Przykład obrazów 3D tkanek utrwalonych metodami TDE i iDISCO. (A) Obrazowanie 3D aorty poddanej utrwalaniu TDE en face. Panel górny: obrazy konfokalne wykazały limfocyty T CD3e+ (czerwony, strzałka) w blaszce nowotworowej intimy oraz aksony nerwowe NF200+ (zielony) w błonie zewnętrznej aorty miażdżycowej (ATLO); Panel dolny: obrazy wielofotonowe wykazały aksony nerwowe NF200+ (zielony, groty strzałek), limfocyty B B220+ (czerwony, pusty trójkąt) oraz generację drugiej harmonicznej pochodną kolagenu (SHG, biały) w ATLO 78-tygodniowych samców myszy Apoe-/-. Sytox (niebieski) i DAPI (niebieski) wybarwiły jądra komórkowe. (B) Zrekonstruowane i segmentowane obrazy 3D całego brzucha myszy utrwalonego metodą iDISCO. Rekonstrukcja 3D za pomocą arkusza światła, segmentacja i śledzenie nerwów oraz aksonów NF200+ (strzałki, zielony) i ich relacja przestrzenna z zwojami współczulnymi (groty strzałek) nienaruszonej aorty brzusznej. Pusty trójkąt wskazuje nowo powstały akson sąsiadujący z blaszkami miażdżycowymi. Autofluorescencja (auto) została wykorzystana do obrazowania aorty i tkanki łącznej, w tym blaszki (cyjan) i węzła chłonnego nerkowego (RLN, niebieski). CG, zwoje trzewne, SycG, zwoje łańcucha współczulnego. Rycina została zmodyfikowana za zgodą Mohanta et al.6 oraz Sun et al.17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.