Пробоподготовка для трехмерной визуализации сосудов задних конечностей на основе компьютерной томографии
7 октября 2021 г.
Здесь мы описываем метод визуализации и количественной оценки сосудов задних конечностей мышей с использованием микро-рентгеновской компьютерной томографии.
Можно сделать КТ-снимки кровеносных сосудов в нижних конечностях и органах брюшной полости с помощью пошагового протокола. Метод позволяет всесторонне оценить все кровеносные сосуды. Кроме того, можно оценить только артерии или одновременно артерии и вены.
Очень важно предотвратить сгустки крови, утечки крови или крови хорошо, и избегать пузырьков воздуха. Перед операцией вводят 1 единицу/грамм гепарина в PBS во внутрибрюшинную полость мыши. Через 30 минут сделайте разрез средней линии в грудине усыпленной мыши и зафиксируйте открытую грудную клетку булавками.
Отрежьте восходящую аорту перед удалением сердца, а затем удалите легкое, чтобы обнажить нисходящую аорту. Разрежьте нисходящую аорту по диагонали, чтобы выявить поперечное сечение сосуда. Затем вставьте катетер 22-го калибра в нисходящую аорту во время работы буфера вазодилатации.
Закрепите корень катетера и сделайте узел, чтобы предотвратить утечку из-за обратного потока. После этого начните перфузию с подогретого сосудорасширяющего раствора при фиксированном давлении от 13 до 15 килопаскалей. Через три минуты перфузить раствором 4%-го параформальдегида в ПБС в течение 3 мин.
Остановите перфузию и заполните удлинительную трубку, подключенную к катетеру, 2 мл свежеприготовленного контрастного вещества, разбавленного в соотношении 1:1 для перфузии при фиксированном расстоянии от 13 до 15 килопаскалей. Чтобы визуализировать артерии, проверьте ноготь рта, чтобы подтвердить, что контрастное вещество достигло артерии. Таким же образом проверьте нижнюю полую вену диафрагмы, чтобы подтвердить полную циркуляцию контрастного вещества и визуализировать все сосуды.
Если циркуляция контрастного вещества завершена, закройте трехсторонний запорный кран и снимите трубку. Инкубируйте образец в течение ночи при температуре 4 градуса Цельсия. В этом протоколе были визуализированы все сосуды в нижних конечностях мыши.
Результаты модели ишемии задних конечностей подтвердили, что нелигированная бедренная артерия проходит параллельно бедренной вене. Также прерывание контрастных веществ позволило легко увидеть перевязанную бедренную артерию и развитие коллатеральных сосудов. Можно было увидеть несколько сосудов, заполненных контрастным веществом.
С другой стороны, также было замечено нарушение контрастных сред из-за смешивания неконтрастных сред или недостаточной перфузии. Невозможно было рассмотреть артерии на поверхности тела путем микроскопического стереомикроскопического наблюдения контрастного вещества, что облегчило оценку дефектов сосудистой системы. Очень важно избегать пузырьков воздуха при введении катетера.
Поскольку их органы брюшной полости также расслаблены, можно вынуть из органов и сделать компьютерную томографию. Используя этот метод, мы смогли определить новый квартал насыщения.
Обзор
В данной статье описан метод визуализации и количественной оценки сосудов задних конечностей мышей с использованием микро-рентгенографии. Эта методика позволяет проводить комплексную оценку кровеносных сосудов в нижних конечностях и брюшных органах.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Васкулярная биология
- Изобразательные методы
Предпосылки
- Микро-рентгенография – мощный инструмент визуализации.
- Понимание структуры кровеносных сосудов важно для различных биологических исследований.
- Предыдущие методы могли не обеспечивать полную визуализацию.
- Это исследование направлено на улучшение методов визуализации для моделей мышей.
Цель исследования
- Разработать надежный метод визуализации сосудов задних конечностей.
- Обеспечить количественную оценку сосудов в моделях мышей.
- Оценить влияние вмешательств на состояние сосудов.
Используемые методы
- Введение гепарина для предотвращения тромбов.
- Перфузия контрастного средства для визуализации кровеносных сосудов.
- КТ-визуализация для получения детальных изображений сосудов.
- Оценка как артерий, так и вен в задних конечностях.
Основные результаты
- Успешная визуализация всех сосудов в нижних конечностях.
- Идентификация коллатеральных сосудов в модели ишемической задней конечности.
- Замечены проблемы с пузырьками воздуха и неполной перфузией.
- Метод позволил оценить состояние сосудов.
Выводы
- Метод предоставляет комплексный подход к визуализации сосудов.
- Он может улучшить понимание состояния сосудов в моделях мышей.
- Будущие применения могут включать исследования состояния и заболеваний сосудов.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
This method enables comprehensive 3D visualization of murine vascular networks, supporting preclinical assessment of angiogenic responses and vascular pathology. By providing quantitative structural data from hind-limb and abdominal organ vasculature, it enhances target validation in vascular biology and ischemic disease models. The technique improves predictive confidence in lead identification by reducing reliance on 2D sectioning and enabling direct observation of vascular architecture and collateral formation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to angiogenesis and vascular remodeling in ischemic models.
- Operational Value: Provides functional validation of vascular targets through direct 3D imaging of perfusion defects and collateral development.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by quantifying vascular responses to pharmacological or genetic interventions.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares standardized biological systems for downstream compound screening by establishing baseline vascular morphology.
- Quantitative Output: Delivers measurable vascular parameters such as vessel density, branching patterns, and perfusion completeness for assay standardization.
- Scalability: Compatible with micro-CT platforms, enabling reproducible imaging across laboratories and study sites.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models physiological and pathological angiogenesis in hind-limb ischemia, supporting translational biomarker alignment.
- Preclinical Continuity: Bridges discovery findings with preclinical validation by enabling longitudinal vascular assessment.
- Risk-Adjusted Decisions: Informs go/no-go criteria by visualizing vascular defects and compensatory mechanisms that influence drug efficacy.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, particularly in target validation and lead optimization stages where vascular phenotypes are critical readouts.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of angiogenic pathways and vascular integrity in disease models.
- Screening: Enables assay-ready vascular models with reproducible, quantitative imaging outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides structural and perfusion-based readouts that allow comparative analysis across experimental conditions.
- Translational Research: Connects molecular findings to vascular outcomes in preclinical models, supporting biomarker-linked efficacy assessment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for vascular phenotyping across multiple therapeutic areas.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in vascular responses.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization through standardized perfusion and imaging protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of vascular liabilities and reducing late-stage attrition.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted advancement decisions based on quantitative vascular morphology and perfusion data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical vascular perfusion and contrast agent handling.
- Dependent on micro-CT imaging infrastructure and contrast medium preparation capabilities.
- Necessitates cross-team standardization of perfusion pressure, timing, and contrast dilution for reproducible results.
- Adaptation across model systems may require adjustments in cannulation technique and perfusion parameters.
- Practical limitations include sensitivity to air bubbles, incomplete perfusion, and contrast mixing, which can impair visualization quality.
