Przedstawiamy tutaj protokół zachowania architektury tętnic ludzkich poprzez wprowadzenie żelu stabilizującego tkanki do lumenu naczynia przed przecięciem w celu analizy molekularnej lub histologicznej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiamy tutaj protokół zachowania architektury tętnic ludzkich poprzez wprowadzenie żelu stabilizującego tkanki do lumenu naczynia przed przecięciem w celu analizy molekularnej lub histologicznej.
Tętnice oporowe, w tym małe tętnice i tętnice, odgrywają kluczową rolę w regulacji ciśnienia krwi i przelewu tkanek. Dysfunkcja tych tętnic może prowadzić do różnych schorzeń sercowo-naczyniowych, takich jak nadciśnienie, miażdżyca i niewydolność serca, a także do schorzeń nerwowo-naczyniowych. Badanie tętnic oporowych u ludzi jest kluczowe dla zrozumienia mechanizmów chorób sercowo-naczyniowych oraz opracowania ukierunkowanych strategii terapeutycznych. Niniejsze badanie przedstawia innowacyjną metodę przygotowania izolowanych tętnic oporowych człowieka poprzez wprowadzenie żelu stabilizującego tkanki do lumenu, zachowując ich naturalną architekturę i integralność komórkową. Pobrano ludzkie tkanki mentalne od pacjentów poddawanych operacjom jamy brzusznej, a małe tętnice oporowe (średnica 100-300 μm) zostały wyizolowane przez staranną mikro-sekcję. Tętnice były następnie kanylowane, sprężane w komorze miografu hodowlanego i fiksowane 10% neutralną formaliną buforowaną. Do światła tętnicy kanilowanej wprowadzono żel stabilizujący tkankę, który pozwolił się stwardnieć, aby zachować trójwymiarową strukturę. Przeprowadzono analizy histologiczne, immunohistochemiczne oraz ekspresję genów, aby ocenić zachowanie tętnic. Cięcia histologiczne ujawniły dobrze zachowaną integralność strukturalną i naturalną architekturę tętnic, zachowując wyraźnie zarysowane warstwy śródbłonka i mięśni gładkich. Barwienia immunohistochemiczne wykazały wyraźną lokalizację markerów takich jak CD31 i aktyna mięśni gładkich α. Hybrydyzacja in situ ujawniła specyficzne wzorce ekspresji genów, dostarczając wglądu w mechanizmy molekularne. Ta zaawansowana metoda infuzji żelowej wewnątrzświetlnej oferuje znaczące zalety, umożliwiając zaawansowane obrazowanie i kompleksową analizę struktury tętnic, remodelacji oraz interakcji komórkowych zarówno w stanie zdrowym, jak i chorym. Ta metoda ma potencjał do poprawy diagnostyki klinicznej i strategii terapeutycznych chorób naczyń, stanowiąc tym samym cenne narzędzie do rozwoju badań nad biologią naczyniową.
Tętnice oporowe regulują przepływ krwi i ciśnienie oraz ulegają znaczącym zmianom w schorzeniach, takich jak nadciśnienie, cukrzyca i miażdżyca 1,2,3,4,5. Badanie tętnic oporowych u człowieka jest niezbędne do zrozumienia patologii układu sercowo-naczyniowego i opracowania terapii celowanych 6,7,8,9,10. Tradycyjne metody badania naczyń krwionośnych często prowadziły do powstawania artefaktów i utraty trójwymiarowej integralności 10,11,12,13,14,15. Aby złagodzić te ograniczenia, przedstawiamy innowacyjną metodę przygotowania izolowanych tętnic oporowych u człowieka poprzez wprowadzenie żelu do lumenu, zachowując tym samym ich przybliżoną strukturę ex vivo i/lub in vivo.
Ta technika infuzji żelowej wewnątrzświatła zachowuje naturalną architekturę tętnic, umożliwiając dokładniejsze odwzorowanie ich stanu fizjologicznego. Poprzez stabilizację struktury naczynia, metoda ta umożliwia szczegółowe badanie przebudowy tętnic, struktury komórkowej, mikrodomen, złączeń heterokomórkowych oraz ekspresji genów/białek w różnych warstwach komórkowych. Technika ta jest szczególnie korzystna przy badaniu specyficznych dla typu komórek składników zarówno w stanie zdrowym, jak i chorym.
Technika ta została z powodzeniem zastosowana w naszym niedawnym badaniu16, co wykazało jej skuteczność w zachowaniu integralności strukturalnej i molekularnej tętnic oporowych u człowieka, ułatwiając zaawansowane obrazowanie i kompleksową analizę. Sukces tej aplikacji zainspirował nas do udokumentowania tego szczegółowego protokołu dla innych.
W tym artykule metodycznym opisujemy protokół przygotowania izolowanych tętnic oporowych u człowieka i infuzji ich biokompatybilnym żelem stabilizującym tkanki (Tissue Guard Gel). Tutaj opisujemy metodę eksperymentalną i ilustrujemy jej zastosowania w ocenie struktury tętnic oraz badaniu wzorców ekspresji genów i białek w różnych warstwach komórkowych. Dostarczając kompleksową i powtarzalną technikę przygotowania tętnic oporowych u człowieka, dążymy do rozwoju badań nad biologią sercowo-naczyniową, poprawy powtarzalności wyników oraz przyczynienia się do nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przed przeprowadzeniem następujących eksperymentów upewnij się, że użycie ludzkich tkanek oraz następujące procedury zostały zatwierdzone przez Instytucjonalną Radę Przeglądową (IRB). Pobranie tkanki mięśniowej od pacjentów poddawanych klinicznie wskazanym operacjom brzusznej w National Institutes of Health (NIH) Clinical Center przeprowadzono za zgodą Instytucjonalnej Rady Przeglądowej NIH (NCT01915225). Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę.
1. Materiały i wyposażenie
2. Zbieranie ludzkich tkanek umysłowych
3. Mikroprzecięcie ludzkich tętnic o małym oporze
4. Przygotowanie komory miografu hodowlanego
5. Kanulacja i ciśnienie tętnic
6. Fiksacja tętnic
7. Przygotowanie żelu stabilizującego tkanki
8. Wlew żelowy i osadzanie wewnątrzświatła
9. Histopatologia
10. Immunohistochemia
11. Chromogeniczna hybrydyzacja in situ w RNASkopie
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ludzkie tkanki mentalne zostały pobrane od pacjentów poddawanych klinicznie wskazanym operacjom jamy brzusznej. Małe tętnice oporowe (100-300 μm średnicy) zostały starannie odizolowane od otaczającej tkanki tłuszczowej i łącznej pod mikroskopem rozwarstwionym (rysunek 1A-C). Izolowane tętnice zostały oczyszczone, skutecznie kaniulowane i zamontowane na szklanych kaniulach w komorze miograficznej hodowli do ciśnienia (rysunek 1D-F
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Postępy w obrazowaniu medycznym, technikach chirurgicznych i metodologiach badawczych poprawiły naszą wiedzę o architekturze naczyń 3D, rewolucjonizując diagnostykę, planowanie chirurgiczne i badania 17,18,19,20. Pomimo tych innowacji, zachowanie trójwymiarowej struktury izolowanych tętnic oporowych człowieka pozostaje wyzwaniem ze względu na ich delikatny i złożony charakter, co utrudnia izola...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
NIAID GenAI został użyty do stworzenia wstępnego konspektu i szkicu rękopisu, który został dokładnie napisany, przejrzany i zredagowany przez ludzkich autorów, aby zapewnić dokładność i spójność.
Badania te zostały sfinansowane przez Wydział Badań Wewnętrznych w Narodowym Instytucie Alergii i Chorób Zakaźnych, projekt numer AI001150 dla HCA. Dziękujemy naszemu byłemu członkowi laboratorium, dr. Stevenowi Brooksowi, a także obecnym członkom laboratorium, Mohamedowi Ibrahimowi, Mary Jackson i Jianowi Wu z Sekcji Genomiki Funkcjonalnej Malarii, za pomoc w rejestrowaniu obrazów podczas procesu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1% Focus Acid Alcohol | StatLab | SL89-1 | |
| 10% NBS | Leica Biosystems | 3800598 | |
| Kamera HDMI do mikroskopii 4K | Hitech Instruments, Inc. | HT-XP4K8MA | |
| Rozcieńczalnik przeciwciał – redukcja tła | Dako | S3022 | |
| Zautomatyzowany procesor tkanek | Leica Biosystems | HistoCore PEGASUS/Cat# 14048858005 | |
| Roztwór Dewax Bond | Leica Biosystems | AR9222 | |
| Rozwiązanie do odzyskiwania epitopów wiązanych 1 | Leica Biosystems | AR9961 | |
| Rozwiązanie odzyskiwania epitopu wiązanego 2 | Leica Biosystems | AR9640 | |
| Detekcja rafinacji polimeru wiązanego | Leica Biosystems | DS9800 | |
| Wykrywanie Czerwieni przez rafinację polimeru wiązanego | Leica Biosystems | DS9390 | |
| Roztwór Bond Wash (10x) | Leica Biosystems | AR9590 | |
| Zestaw kaniuli (szklany), 80 i pomiędzy nami; 100 μ m | DMT | Kod produktu: 300407 | |
| CD31 | Abcam | ab28364 | |
| Anteny do sekcji, duże (szkło pyrex), 93 mm | Instrumentacja systemów żywych | SKU: DD-90 | |
| Małe talerze do sekcji | Instrumentacja systemów żywych | SKU: DD-50 | |
| Mikroskop sekcjonujący | Hitech Instruments, Inc. | ZEISS SteREO Discovery.V8 | |
| Kleszcze Dumont #5 | Narzędzia Nauki Ścisłej | Pozycja nr 11295-10 | |
| Kleszcze Dumont #5SF | Narzędzia Nauki Ścisłej | Pozycja nr 11252-00 | |
| EcoMount | BioCare Medical | EM897L | |
| Eozyną | IHC World | IW-3100B | |
| Hematoksyliną | BioCare Medical | Cathe-MM | |
| Kamera lądowania | Olyumpus | DP28 | |
| Mikroskop obrazujący | Olyumpus | BX51 | |
| Bufor Krebs Henseleit (z 2 mM chlorku wapnia) | Boston BioProducts, Inc. | SKU: C-10625N-200mL | |
| Bufor Krebs-Henseleit (bez wapnia) | Boston BioProducts, Inc. | SKU: C-9906W-200mL | |
| Materiały montażowe | ThermoFisher Scientific | 4111 | |
| Komora i jednostka myografowa | DMT | 202/204CM | |
| PBS (sól fizjologiczna buforowana fosforanem) | Thermofisher Scientific | 10010023 | |
| PPIB | ACDBio | 313908 | |
| RNAscope 2.5 LS Reagent Kit-RED | ACDBio | 322150 | |
| Stainer | Leica | Zautomatyzowany system Leica Bond RX | |
| Stalowe kołki do rozcinania | Instrumentacja systemów żywych | SKU: PIN-0,1MM | PIN-0,2MM | PIN-#3 | PIN-VP-1 | |
| Paraplast chirurgiczny | Leica Biosystems | 39601006 | |
| Żel ochronny przed tkanką | StatLab | TissueGuard/SKU: TG12 | |
| Nożyczki sprężynowe Vannas - krawędź tnąca 2 mm | Narzędzia Nauki Ścisłej | Pozycja nr 15000-03 | |
| Nożyczki sprężynowe Vannas - krawędź tnąca 2,5 mm | Narzędzia Nauki Ścisłej | Pozycja nr 15000-08 | |
| Nożyczki sprężynowe Vannas - krawędź tnąca 3 mm | Narzędzia Nauki Ścisłej | Pozycja nr 15000-00 | |
| &alfa;-SMA | Abcam | ab5694 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.