В этом протоколе мы описываем три способа извлечения содержимого яиц из скорлупы на 5-8 день инкубации (HH 26-3522). На рисунке 6 показано содержание яиц в весовых лодках после того, как оно было извлечено из скорлупы. 5-дневный эмбрион и CAM (рисунок 6A) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.2. 6 и 7-дневные эмбрионы и CAM (рисунок 6B,C) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.3. 8-дневный эмбрион и CAM (рисунок 6D) были удалены с использованием метода, описанного в разделе 1.4. Кровотечение или повреждение эмбриона или CAM не может наблюдаться, что указывает на то, что эти методы могут быть использованы для безопасного извлечения содержимого яиц из скорлупы без вреда для эмбриона или сосудов CAM. При правильном выполнении метод для 5-дневных эмбрионов обеспечит жизнеспособный эмбрион и интактный CAM в 90% всех процедур. Показатель жизнеспособности основан на общем количестве оплодотворенных яйцеклеток, успешно извлеченных из яичной скорлупы. При втором методе, для 6 и 7-дневных инкубированных яиц, вероятность жизнеспособного эмбриона и интактного CAM составляет около 75% для 6-дневных и около 50% для 7-дневных. С третьим методом, описанным для 8-дневных эмбрионов, вероятность жизнеспособного эмбриона и интактного CAM составляет около 60%. Можно наблюдать различия в стадиях развития между 5 и 8-дневными эмбрионами, что согласуется с Гамбургером и Гамильтоном22. Как размер эмбриона, так и сложность сосудов CAM увеличиваются во время развития (рисунок 6A-D).. На рисунке 6C показан тонкий участок агарозы поверх содержимого яйцеклетки, который позволяет визуализировать эмбрион и CAM с помощью ультразвуковой установки, показанной на рисунке 5C. После того, как содержимое яйца извлечено из скорлупы, сердцебиение эмбриона видно невооруженным глазом. Частота сердечных сокращений этих эмбрионов ex ovo аналогична частоте сердечных сокращений у эмбрионов ovo при 183 ударах в минуту (уд/мин) на 5-й день до ~208 уд/мин на8-30-й день. При увлажнении и при 37 °C эмбрион будет поддерживать эту частоту сердечных сокращений в течение ~ 5 ч в экспериментальных ультразвуковых установках.
Множественные осложнения могут возникнуть во время ранее описанных трех методов. На рисунке 7А показан захваченный воздух под CAM, что делает эмбрион непригодным для ультразвуковой визуализации, и давление пузырька (пузырьов) воздуха также может повредить эмбрион и / или CAM. Эта проблема возникает, когда воздушный мешок внутри скорлупы не вступает в контакт с воздухом снаружи скорлупы при извлечении содержимого яйца из скорлупы. На рисунке 7B показана небольшая утечка желтка из желточного мешка в правом верхнем углу изображения. Это может произойти при извлечении содержимого яиц из скорлупы, когда желточный мешок повреждается острыми краями скорлупы или когда желточный мешок проникает пинцетом. Утечка желтка может повлиять на видимость эмбриона и сосудов CAM. На рисунке 7C показан эмбрион, в котором пузырь воздуха захвачен под CAM. Это иногда происходит в эмбриональном развитии. Еще одним осложнением, которое может возникнуть, является повреждение сосудов. Это повреждение может быть создано при извлечении содержимого яйца из скорлупы или при выполнении инъекции (рисунок 7D). Кроме того, эмбрион и сосуды также могут со временем высыхать (рисунок 7E). Это происходит, когда содержимое яиц не посыпается PBS. Высыхание эмбриона может привести к массивным капиллярным препятствиям (рисунок 7F), что влияет на жизнеспособность эмбриона. Массивные капиллярные препятствия также могут возникать во время развития или когда сердцебиение эмбриона неустойчиво.
После того, как содержимое яйца извлечено из скорлупы без каких-либо осложнений, эмбриону можно вводить, например, ультразвуковые контрастные вещества, такие как микропузырьки (рисунок 3C). На рисунке 8 показаны циркулирующие микропузырьки в просвете кровеносного сосуда при инъекции. Эти микропузырьки переносятся вместе с кровотоком и присутствуют в кровообращении в течение нескольких часов (Дополнительное видео 1). Наличие этих микропузырьков в циркуляции создает возможность для выполнения различных типов CEUS и экспериментов по доставке лекарств 7,11,12. CAM идеально подходит для исследования новых методов обнаружения ультразвукового контраста, для которых мы показываем три примера. На рисунке 9А показана высокочастотная ультразвуковая субгармоническая визуализация 6-дневного куриного эмбриона в B-режиме и CEUS до и после инъекции микропузырька. Здесь сосудам CAM вводили 5 мкл ультразвукового контрастного вещества, а визуализацию выполняли с помощью доклинического ультразвукового аппарата животных с зондом MS250 (частота передачи 30 МГц и приема 15 МГц, мощность 10%). До инъекции микропузырька контраст уже можно увидеть внутри эмбрионального сердца на изображениях B-Mode (рисунок 9A-I). Это явление обусловлено наличием в птичьем эритроците ядра, которое увеличивает контраст крови при ультразвуковой визуализации 5,31. Добавление микропузырьков увеличило контрастность и видимость эмбриона, как в B-режиме, так и в визуализации CEUS. На рисунке 9B показано оптическое и высокочастотное 3D-субгармоническое изображение 6-дневного эмбриона и окружающих сосудов. CAM вводили 5 мкл ультразвукового контрастного вещества и проводили визуализацию с помощью доклинического ультразвукового аппарата животных с зондом MS550s (частота пропускания 40 МГц, пиковое отрицательное давление ~ 300 кПа). Эти результаты показывают, что визуализация CEUS в сочетании с контрастным веществом также может быть использована для создания высокочастотных 3D-субгармонических изображений и для изображения кровеносных сосудов за пределами эмбриона. На рисунке 9C показано оптическое изображение и ультрагармоническое внутрисосудистое ультразвуковое изображение (IVUS), сделанное с помощью специального зонда микрососудов CAM 6-дневного эмбриона (26 МГц и частота приема 39 и 65 МГц). Сосудам CAM вводили 4 ± ультразвукового контрастного вещества объемом 1 мкл. Оптическое изображение и изображение IVUS взяты из одного и того же эмбриона и одной и той же области интереса, показывающей соответствующие сети сосудов.
Куриный эмбрион и сосуды CAM также могут быть использованы для исследования доставки лекарств, опосредованной ультразвуком, для чего мы показываем один пример. Поскольку желток препятствует световому пути во время визуализации, удаление желточного мешка необходимо для оптического исследования доставки лекарств в сосуды эмбриона и CAM. Для этого исследования эмбрион и CAM были подготовлены для микроскопической визуализации, как описано в разделе 2.2, путем отделения мембраны, содержащей эмбрион и CAM, от желточного мешка (рисунок 4C). У этих эмбрионов частота сердечных сокращений стабильна около 80 уд/мин, и эмбрионы остаются живыми до 2 ч при температуре 37 °C7. На рисунке 10 показано ультразвуковое и микропузырьковое опосредованное исследование доставки лекарственного средства в эндотелиальные клетки сосудов CAM. Микропузырьки с липидным покрытием, нацеленные на стенку сосуда с использованием αvβ3-антител и окрашенные флуоресцентным красителем DiI7, вводили в сосуды CAM (рисунок 10A, C). Ядра эндотелиальных клеток сосудов CAM окрашивали Hoechst 33342 (рисунок 10B), а для визуализации сонопорации7 использовали модельный препарат Propidium Iodide (PI). Оба этих красителя вводились одновременно с микропузырьками. При ультразвуковой обработке (1 МГц, пиковое отрицательное давление 200 кПа, одиночный всплеск из 1000 циклов) поглощение ПИ наблюдалось в ядрах, ближайших к целевым микропузырькам (рисунок 10D). Это показывает, что ультразвуковые колебания целевых микропузырьков смогли создать пору в мембране эндотелиальных клеток.

Рисунок 1. Оборудование для подготовки эмбрионов. (А-Б) вид сверху и сбоку металлического держателя для яиц и вид сверху и сбоку ( C-D) металлического держателя для взвешивания лодки. Пинцет (E-F) необходим для извлечения содержимого яиц из скорлупы. Масштаб в см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2. Процедура удаления эмбриона. (A) Небольшой отступ в верхней части яйца, обозначенный черным кругом. (B) Небольшой отступ 2/3 вниз по яйцу, обозначенный черным кругом. (C) Изъятие ~2 мл яичного белка. (D) Герметичный зазор сбоку с помощью ленты. (E) Увеличение небольшого отверстия в верхней части яйца. (F) Эмбрион становится видимым после удаления части оболочки. (Г-Н) После поворота яйцеклетки на 180° эмбрион всплывает вверх и становится невидимым (стрелки указывают направление движения эмбриона). Через 1-2 мин эмбрион становится невидимым со дна. I) После расчесывания мембраны содержимое яиц падает в весовую лодку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3. Инъекция микропузырьков в сосуды CAM. (A) Стеклянная капиллярная игла. Накипь в см. (В) растворе пропидия йодида (ПИ) (левая капля) и микропузырьках (правая капля) перед аспирацией перед инъекцией. Иглу (очерченную черным цветом) можно увидеть в правом верхнем углу (C) Microbubble injection. Кончик капиллярной иглы расположен внутри просвета одной из вен (слева). Микропузырьки, белое облако, обозначенное стрелкой, вводятся и рассеиваются вслед за кровотоком (справа). Шкала представляет 1 мм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4. Извлечение эмбриона и КАМ из желточного мешка и помещение на держатель с акустической мембраной. (A) Держатель с акустической мембраной, заполненной агарозным слоем. (B) Куриный эмбрион и сосуд CAM в весовой лодке перед разделкой. Пунктирная линия указывает на линию разреза вокруг CAM. (C) Куриный эмбрион и CAM отделяют от желтка и прикрепляют к акустической мембране. (D) Закрепленный куриный эмбрион с акустически и оптически прозрачной мембраной в держателе (синем), помещенном поверх CAM. Держатель может быть заполнен полуводостью, поэтому можно использовать цель для погружения в воду. Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5. Различные установки для эмбриона курицы и ультразвуковой визуализации CAM. (A) Настройка для ультразвуковой визуализации сбоку. Куриный эмбрион помещали в специально настроенную весовую лодку с одной акустически прозрачной стенкой и помещали в водяную баню с температурой 37 °C. Ультразвуковой преобразователь был расположен на левой (а) стороне рядом с акустически прозрачной стенкой, а лазер (б) для фотоакустической визуализации сверху. (B) Настройка для ультразвуковой визуализации сверху. Эмбрион и CAM были погружены в стакан PBS, который был помещен в водяную баню с температурой 37 °C. Пунктирная очертания показывает стеклянный стакан (а) объемом 2 л со стеклянным стаканом (б) объемом 500 мл внутри. (C) Установка для ультразвуковой визуализации сверху с подвижным преобразователем. Тонкую агарозную прокладку (пунктирную линию) помещали поверх эмбриона с тонким слоем PBS в качестве связи между преобразователем и поверхностью агарозы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6. Содержание яиц вне скорлупы. (A) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 5 дней инкубации. Указываются хориоаллантоическая мембрана (CAM), тело эмбриона (EB), передние и задние вителлиновые вены (*) и соответствующие места для инъекций (наконечники стрел). (B) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 6 дней инкубации. Показаны передние и задние вителлиновые вены (*) и соответствующие места для инъекций (наконечники стрел). (C) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 7 дней инкубации. Пластырь агарозы помещается сверху, чтобы обеспечить ультразвуковую визуализацию. Углы агарозного пятна обозначены черными кругами. D) Содержание яиц, извлеченных из скорлупы после 8 дней инкубации. Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 7. Осложнения, которые могут возникнуть во время процедур с куриным эмбрионом и моделью CAM. (A) Пузырьки воздуха, захваченные под CAM при извлечении содержимого яиц из скорлупы с использованием метода 1.2 (5-дневный эмбрион) или 1.3 (эмбрион в возрасте от 6 до 7 дней). (B) Небольшая утечка желтка, обозначенная стрелкой в правом верхнем углу (6-дневный эмбрион). (C) Воздух, захваченный под CAM, обозначенный черным пунктирным кругом (7-дневный эмбрион). (D) Кровотечение, обозначенное черными стрелками (5-дневный эмбрион. (E) Высохший эмбрион и CAM (5-дневный эмбрион). (F) Массивные капиллярные обструкции (5-дневный эмбрион). Все шкалы представляют 1 см. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8. Микропузырьки в кровеносных сосудах CAM. Стенка сосуда обозначена пунктирной линией, а одиночные микропузырьки обозначены стрелками. Шкала представляет собой 20 мкм. Соответствующую запись микроскопии можно найти в Дополнительном видео 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 9. Контрастно-усиленная ультразвуковая визуализация у куриных эмбрионов и сосудов CAM. (A) Проекция максимальной интенсивности B-Mode (I, III) и субгармонических (II, IV) изображений в реальном времени (доклинический ультразвуковой аппарат животных с зондом MS250, 30 МГц и приемная частота 15 МГц, мощность 10%) 6-дневного эмбриона с участком агарозы сверху. Верхние изображения (I, II) показывают результаты до и нижние (III, IV) после инъекции ультразвукового контрастного вещества объемом 5 мкл. Шкала представляет собой 1 мм. Это изображение было изменено с разрешения Daeichin et al. 201511 (B) Оптическая (слева) и 3D-субгармоническая визуализация (справа) 6-дневного куриного эмбриона с участком агарозы сверху. Сосудам CAM вводили ультразвуковое контрастное вещество объемом 5 мкл и проводили визуализацию высокочастотным зондом (доклинический ультразвуковой аппарат животных с зондом MS550s, частота пропускания 40 МГц, пиковое отрицательное давление ~ 300 кПа, визуализированный в доклиническом ультразвуковом аппарате животных 3-D режиме). Шкала представляет собой 5 мм. Это изображение было изменено с разрешения Daeichin et al. 201511. (C) Оптическое изображение (слева) и проекция средней интенсивности ультрагармонического внутрисосудистого ультразвука (IVUS) (справа) микроциркуляторного русла CAM 6-дневного эмбриона. Сосудам CAM вводили 4 ± 1 мкл контрастного вещества. Ультрагармоническая визуализация IVUS была выполнена с помощью специального датчика IVUS (частота передачи 35 МГц, пиковое отрицательное давление 600 кПа). Оба изображения сделаны из одного и того же эмбриона и области интереса. Стрелки указывают на соответствующие сосуды на двух изображениях. Шкала представляет собой 1 мм. Это изображение было изменено с разрешения Maresca et al. 201412. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 10. Доставка препарата к эндотелиальным клеткам сосуда CAM у 6-дневного эмбриона. (A) Изображение Брайтфилда шести αvβ3-целевых микропузырьков, обозначенных белыми стрелками, прилипшими к стенке сосуда перед ультразвуковым лечением. (B) Ядра эндотелиальных клеток флуоресцентно окрашиваются перед ультразвуковым лечением. (C) Флуоресцентное изображение окрашенных целевых микропузырьков, обозначенное белыми стрелками, перед ультразвуковым лечением. (D) Поглощение модельного лекарственного препарата пропидия йодида (PI) в клеточные ядра под целевыми микропузырьками после ультразвуковой обработки (1 МГц, пиковое отрицательное давление 200 кПа, одиночный всплеск 1000 циклов). Шкала представляет собой 10 мкм и применяется ко всем изображениям. Это изображение было изменено с разрешения Skachkov et al. 20147. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФАЙЛЫ
Дополнительное видео 1. Микропузырьки в кровеносных сосудах CAM. Шкала представляет 20 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить это видео.