Мезоскопическая оптическая визуализация всего сердца мыши

Francesco Giardini; Erica Lazzeri; Camilla Olianti; Giada Beconi; Irene Costantini; Ludovico Silvestri; Elisabetta Cerbai; Francesco S. Pavone; Leonardo Sacconi

doi:10.3791/62795

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Мезоскопическая оптическая визуализация всего сердца мыши

2.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62795

⸱

14 октября 2021 г.

Francesco Giardini^*¹ , Erica Lazzeri^*¹ , Camilla Olianti^*¹ , Giada Beconi¹ , Irene Costantini¹^,² , Ludovico Silvestri¹^,³^,⁴ , Elisabetta Cerbai¹^,⁵ , Francesco S. Pavone¹^,³^,⁴ , Leonardo Sacconi¹^,³^,⁶

¹European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy, ²Department of Biology, University of Florence, ³National Institute of Optics, National Research Council, ⁴Department of Physics and Astronomy, University of Florence, ⁵Department of Neurosciences, Psychology, Drugs and Child Health, University of Florence, ⁶Institute for Experimental Cardiovascular Medicine, Faculty of Medicine, University of Freiburg

^* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

Мы сообщаем о методе мезоскопической реконструкции всего сердца мыши, сочетая новые достижения в области трансформации и окрашивания тканей с разработкой осевого сканируемого светового листового микроскопа.

Аннотация

Как генетические, так и негенетические сердечные заболевания могут вызывать тяжелые процессы ремоделирования в сердце. Структурное ремоделирование, такое как отложение коллагена (фиброз) и клеточное смещение, может повлиять на электрическую проводимость, привести к электромеханическим дисфункциям и, в конечном итоге, привести к аритмии. Современные прогностические модели этих функциональных изменений основаны на неинтегрированной структурной информации с низким разрешением. Размещение этой структуры на другом порядке величины является сложной задачей из-за неэффективности стандартных методов визуализации при выполнении визуализации высокого разрешения в массивной ткани. В этой работе мы описываем методологическую основу, которая позволяет визуализировать целые сердца мыши с микрометрическим разрешением. Достижение этой цели потребовало технологических усилий, в которых были объединены достижения в области трансформации тканей и методов визуализации. Во-первых, мы описываем оптимизированный протокол CLARITY, способный превращать неповрежденное сердце в нанопористую, гидрогеле-гибридизированную, безлипидную форму, которая обеспечивает высокую прозрачность и глубокое окрашивание. Затем описывается флуоресцентный световой микроскоп, способный быстро получать изображения мезоскопического поля зрения (в масштабе мм) с микронным разрешением. Следуя проекту mesoSPIM, задуманный микроскоп позволяет реконструировать все сердце мыши с микрометрическим разрешением в одном томографическом сканировании. Мы считаем, что эта методологическая основа позволит прояснить участие цитоархитектуры в электрических дисфункциях и проложить путь к комплексной модели, которая учитывает как функциональные, так и структурные данные, что позволит провести единое исследование структурных причин, которые приводят к электрическим и механическим изменениям после ремоделирования тканей.

Введение

Структурное ремоделирование, связанное с сердечными заболеваниями, может влиять на электропроводность и вводить электромеханические дисфункции органа ^1,2. Современные подходы, используемые для прогнозирования функциональных изменений, обычно используют МРТ и DT-МРТ для получения общей реконструкции отложения фиброза, сосудистого дерева и распределения волокон сердца, и они используются для моделирования путей распространения потенциала предпочтительного действия (APP) через орган ^3,4. Эти стратегии могут дать прекрасный обзор организации сердца. Однако....