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O processo de geração de fatias de tecido pulmonar envolve várias etapas principais, incluindo preparação, incorporação e secção. A solução de agarose (3% (p/v) é feita dissolvendo 1,5 g de agarose de baixo ponto de fusão em 50 mL de PBS estéril. Os consumíveis necessários incluem um copo plástico, tampa de um tubo cônico de 50 mL (aro removido), pinça e tesoura. O tecido pulmonar é cuidadosamente ressecado em blocos menores com pinça fina e tesoura estéril (Figura 1A,B). Em seguida, para incorporar os blocos de tecido pulmonar, o fundo do copo é preenchido com uma pequena quantidade de agarose, uma tampa é colocada na superfície da agarose e o copo é armazenado a 4 °C por 5 min (Figura 1C). Aproximadamente 1 mL de agarose líquida é adicionado à pálpebra, e o bloco de tecido pulmonar é colocado sobre a tampa. A agarose é deixada por 2-3 min para semi-solidificar à temperatura ambiente (Figura 1D). Uma vez que um bloco pulmonar é mantido no lugar pela agarose semi-solidificada, agarose líquida é então despejada no copo até que o bloco de tecido pulmonar esteja totalmente submerso. Este é armazenado a 4 °C durante 15 min (Figura 1E,F). A incorporação de agarose de baixo ponto de fusão fornece o suporte e a rigidez necessários ao tecido pulmonar, o que ajuda a manter sua arquitetura original durante o processo de fatiamento. Uma lâmina afiada é usada para remover o excesso de agarose ao redor do tecido pulmonar. Uma camada uniforme de aproximadamente 5 mm de espessura é deixada ao redor do tecido (Figura 1G). O bloco de tecido pulmonar excisado é então cuidadosamente colado no suporte de tecido (Figura 1H). A bandeja tampão do vibratomo é preenchida com PBS, o gelo é colocado no banho de gelo circundante e o disco da amostra instalado na bandeja do tampão (Figura 1I). Os parâmetros de corte do vibratomo fixados no painel foram: espessura de corte: 200 μm; frequência: 100 Hz; amplitude da lâmina: 1.3mm; velocidade de avanço da lâmina: 0,02-0,03 mm/s, que depende da rigidez do tecido (Figura 1J). Finalmente, a coloração é realizada em cortes flutuantes (Figura 1K-M).
A coloração por imunofluorescência foi realizada em cortes de 200 μm de cada espécie para actina de músculo liso (SMA, um marcador de célula muscular lisa e miofibroblasto), elastina (proteína da matriz extracelular) e lectina Lycopersicon Esculentum (LEA), que se liga às células epiteliais broncoalveolares. O pulmão é um tecido estruturalmente heterogêneo e, como tal, observa-se distribuição diferencial da AMS e da elastina em todas as estruturas, incluindo ductos alveolares, vasos sanguíneos, bronquíolos intrapulmonares e alvéolos de camundongos, suínos e humanos (Figura 2A-L). Uma renderização de alta resolução de um volume de 20 μm de um bronquíolo mostra como estruturas finas dentro do pulmão podem ser examinadas em um nível semi-tridimensional (Supplemental Video S1). Como exemplo quantitativo, utilizando o traçado de imagens, mostramos como o tamanho dos alvéolos difere entre as amostras (n = 20 alvéolos) (Figura 2L,M).
Para mostrar como é possível utilizar quantitativamente esses dados avançados de imagem, comparamos a distribuição de células de pneumócitos tipo 2 (TII) no tecido pulmonar humano de um adulto e um lactente. O anticorpo de células alveolares tipo 2 específico para humanos, HTII-280, tem forte afinidade com a superfície das células humanas tipo 2 (Figura 3A-F). Essas células podem ainda ser visualizadas no espaço tridimensional de um único alvéolo usando imagens volumétricas (Supplemental Video S2). Para quantificar o número de TII entre as amostras de adultos e lactentes, processamos a contagem HTII-280 em 10 campos de visão aleatórios (fov). Entre essas amostras, a amostra de lactentes apresentou contagem de células TII significativamente maior (Figura 3G). No entanto, a amostra infantil também apresentou cobertura de arcabouço significativamente maior que a adulta, o que poderia explicar o maior número de células (Figura 3H). Para isso, avaliou-se, então, o número de ITIs com base na cobertura do arcabouço, como células pormm2 de tecido, que ainda mantinha um número significativamente maior de ITIs na amostra infantil (Figura 3I). Assim, a maior contagem de TII na amostra infantil não se deve ao aumento da cobertura do scafold e ressalta a importância de avaliar a distribuição celular no pulmão com base na área do scaffold, e não no fov global.

Figura 1: Protocolo para corte de cortes de tecido pulmonar. (A) As soluções e materiais: uma solução de agarose a 3% (p/v) obtida pela dissolução de 1,5 g de agarose de baixo ponto de fusão em 50 mL de solução salina estéril tamponada com fosfato; um copo plástico; tampa de tubo cônico de 50 mL; fórceps e tesouras. (B) Os tecidos pulmonares foram dissecados com pinça fina e tesoura estéril. (C) Encha o fundo do copo com uma pequena quantidade de agarose e coloque a tampa na superfície da agarose; em seguida, armazená-lo a 4 °C por 5 min. (D) Adicionar lentamente 1-2 mL de agarose líquida à tampa, colocar o pedaço de tecido pulmonar na tampa cuidadosamente e armazená-lo a 4 °C por 2 min. (E,F) Despeje a agarose líquida no copo até que o pedaço de tecido pulmonar esteja totalmente submerso, armazená-lo a 4 °C por 15 min, e, em seguida, quebre o copo de plástico suavemente. (G) Utilizar lâmina pontiaguda para remover o excesso de agarose ao redor do tecido pulmonar, deixando uma camada uniforme de aproximadamente 5 mm de espessura ao redor do tecido. (H) O bloco de tecido pulmonar excisado é então cuidadosamente colado no suporte de tecido. (I) Encha a bandeja tampão do vibratomo com PBS, coloque gelo no banho de gelo ao redor e instale o disco da amostra na bandeja tampão. (J) Definir parâmetros de corte no painel do vibratome; espessura do corte: 200 μm, frequência: 100 Hz, amplitude da faca: 1,3 mm e velocidade de avanço da lâmina de 0,02-0,04 mm/s. (K-M) Imagens representativas de um corte flutuante ainda embutido em agarose e pronto para coloração por imunofluorescência. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Imagens de imunofluorescência da estrutura pulmonar em humanos, suínos e camundongos. (A-L) Imagens representativas de um ducto alveolar, vaso sanguíneo, bronquíolo e alvéolos em cortes de tecido pulmonar de camundongos, porcos e humanos, respectivamente. A AME (mostrada em verde) é um marcador para células musculares lisas e é observada nas paredes vasculares e brônquicas do tecido pulmonar. A elastina (mostrada em vermelho) faz parte da matriz extracelular dos pulmões. (M) Quantificação do tamanho alveolar selecionando 20 posições aleatórias em cada fatia de tecido pulmonar para amostras humanas, de porcos e camundongos. Histogramas foram utilizados para ilustrar a distribuição do tamanho alveolar dentro de cada grupo. Barras de escala = 50 μm (A-F, H-L), 100 μm (G). *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. Abreviações: DAPI = 4′,6-diamidino-2-fenilindol; LEA = lectina Lycopersicon Esculentum; AMS = actina de músculo liso; ms = rato; hmn = humano. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Gráfico 3. Distribuição de pneumócitos tipo 2 em amostras humanas adultas e infantis. (A,B) Imagens representativas de tecido pulmonar humano adulto e infantil corado para HTII-280 (mostrado em vermelho), CD31 (mostrado em verde) e LEA (mostrado em cinza). (C,D) Imagens representativas de humanos adultos e lactentes mostrando apenas a distribuição de pneumócitos tipo 2. (E,F) Imagens representativas de resolução de célula única de um pneumócito tipo 2 individual de amostras de pulmão humano adulto e infantil. (G) Quantificação do número de pneumócitos tipo 2 entre amostras de adultos e lactentes. (H) Quantificação da cobertura da área do arcabouço de tecido pulmonar (% vs ar) em amostras de adultos e lactentes. (I) Quantificação de pneumócitos tipo 2 por mm2 de tecido em amostras de adultos e lactentes. Barras de escala = 5 μm (E,F), 100 μm (A-D). n = 10 fov por amostra. Teste t não pareado ou teste de Mann-Whitney.*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. Abreviações: DAPI = 4', 6-diamidino-2-fenilindol; LEA = lectina Lycopersicon Esculentum; HTII = células humanas tipo II; CD31 = molécula de adesão das células endoteliais plaquetárias-1/cluster de diferenciação 31; fov = campo de visão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Vídeo Suplementar S1: Vídeo de 20 μm de volume de imagem de uma única via aérea porcina corada usando DAPI, LEA, AMA e elastina mostrando uma visão de alta resolução da estrutura dos elementos da parede das vias aéreas. Abreviações: DAPI = 4′,6-diamidino-2-fenilindol; LEA = lectina Lycopersicon Esculentum; AMS = actina de músculo liso. Clique aqui para baixar este arquivo.
Vídeo Suplementar S2: Vídeo de 30 μm de volume de imagem de um único alvéolo corado usando DAPI, LA e HTII-280 mostrando a distribuição de pneumócitos tipo 2 em toda a estrutura. Abreviações: DAPI = 4′,6-diamidino-2-fenilindol; LEA = lectina Lycopersicon Esculentum; AMS = actina de músculo liso. Clique aqui para baixar este arquivo.