Microperfusion 기술은 쥐 장간막에서 미세 혈관 투과성의 규정을 조사하기 위해

Summary

The modified Landis technique enables paired measurement of the hydraulic conductivity of individual microvessels in the mesentery of normal and genetically modified rats under control and test conditions using microperfusion techniques. It provides a convenient method to evaluate mechanisms that regulate microvessel permeability and transvascular exchange under physiological conditions.

Abstract

개별적으로 관류 미세 혈관의 투과성 특성을 측정하는 실험은 배양 된 내피 세포의 단층 및 전체 미세 혈관 침대의 기능 교환 특성의 혈관 투과성을 조절하는 분자 및 세포 메커니즘을 조사 사이에 다리를 제공합니다. cannulate 랫트 장간막 세정맥의 미세 혈관을 관류 및 미세 혈관 벽의 수리 전도도를 측정하는 방법을 설명한다. 필요한 주요 장비는 세 가지 다른 microtools의 위치를​​ 미세 조작기를 지원하는 큰 수정 단계와 생체 내에 현미경 포함한다 : (1) 경 사진 유리 마이크로 피펫은 cannulate 및 미세 혈관을 관류하는 단계; (2) 유리 미세 occluder에가 일시적 혈류를 차단하고 측정 정수압에 transvascular 물 흐름 운동의 측정을 가능하게하고, (3) 무딘 유리로드는 삽관의 사이트에있는 장간막 조직을 안정화한다. 수정 된 랜디스 마이크로 클루 techniqUE는 다음과 같은 미세 혈관 걸쳐 실험 조건이 변경되는 흐름과 정압 및 콜로이드 삼투압 차이의 반복 측정이 신중하게 제어 가능하게 또한 transvascular 유체 운동의 마커로서 인공 관류에 현탁 적혈구를 사용하고. 먼저 테스트 관류와 같은 미세 혈관의 재 삽관 한 후, 제어 관류 액을 사용하여 수리 전도도의 측정이 잘 조절 된 조건 하에서 미세 혈관 응답의 비교를 페어링 가능하게한다. 혈관 투과성을 수정할 것으로 예상 유전자 변형 쥐의 장간막에서 미세 혈관에 방법을 확장하는 시도 때문에 마우스 장간막에 긴 직선과 분지 미세 혈관의 부재로 엄격하게 제한했지만, 비슷한 유전 적 변형과 쥐의 최근 가용성은 사용 CRISPR / Cas9 기술은 여기에 설명 된 방법을 적용 할 수있는 새로운 영역의 조사를 열 것으로 예상된다. </P>

Introduction

혈관계에서 Microperfusion 보통 직경 미만 40 μm의 혈관에 마이크로 피펫을 통해 공지 된 조성물의 인공 관류 액의 흐름을 제어 확립하는 것을 수반한다. 관류 용기는 정상 조직 환경 내에서 유지되며 삽관시에 동물의 혈액 관류 업된다. 시츄 microperfusion 비디오 영상 또는 형광 기술 범위와 함께 사용하는 경우 이러한 흐름에 대한 구동력이 공지되어 있으며, 혈관벽의 투과성 특성이 될 수 조건에서 미세 혈관의 벽에 걸쳐 물과 용질 플로우의 측정을 가능하게 직접 평가. 또한, 조직의 미세 혈관 (관류 및 superfusate)을 둘러싸는 유체의 조성물을 제어함으로써, 미세 혈관 투과성과 교환 규제 E 다양한 노출되어 미세 혈관 벽을 형성하는 내피 세포를 활성화하여 조사 할 수있다xperimental 조건 시간을 정확하게 측정 기간 (시간에 초)에 대한 (작용제, 수정 관류 조건, 형광 지표 세포 내 구성과 신호를 측정). 또한, 배리어 조절 키 셀룰러 분자 구조의 미세 구조 또는 세포 화학적 평가는 투자율이 직접 측정되는 동일한 미세 혈관에 조사 될 수있다. 접근시켜 배양 된 내피 세포의 단층을 그대로 미세 혈관 내피 세포에서 조사 장벽 기능을 변경하는 세포와 분자 메커니즘 조사 간의 브릿지를 형성한다. 추가 평가 ^1-6에 대해 다음 리뷰를 참조하십시오.

microperfusion의 한계는 단지 얇은 투명하고 유리 마이크로 피펫으로 삽관을 활성화하기에 충분한 구조적 완전성을 미세 혈관 베드에서 사용될 수 있다는 것이다. 초기 조사는 장간막 얇은 피부 협심증 분에 개구리 미세 혈관을 사용하는 동안^7,8 uscle 단연 포유 동물 모델에서 가장 널리 사용되는 제제는 쥐 장간막 ^9-15이다. 대부분의 조사는 1-4 시간의 기간 동안 공부 혈관 투과성의 급성 변화에 초점을 맞추고있다, 그러나 최근의 연구는 초기 관류 ^{(12, 16)} 이후 개별 선박에 대한 측정에 24 ~ 72 시간을 확장되었습니다. 이 통신에 설명 된 방법을 사용하도록 설정해야 혈관 투과성 조절 ⁽¹⁷⁾ 공부에 더 많은 유전자 변형 쥐 모델을 사용할 수 있도록 약속 최근에 개발 된 CRISPR 기술은 이러한 중요한 새로운 쥐 모델에서 장간막의 세정맥 미세 혈관에 적용 할 수 있습니다.

이 방법은 관류 배 가까이 용기와 관류 마이크로 피펫을 정렬 할 위치 microtools에 사용되는 동물의 준비와 적어도 세 개의 미세 조작기를 모두 보관 유지하는데 충분한 크기가 사용자 정의 내장 현미경 단계 장착 거꾸로 현미경이 필요합니다루멘. 예를 들어 XY 현미경 단계 (약 90 × 60cm)에 대한 사용자 지정 플랫폼은 녹 방지 코팅 1cm 두께의 강판으로 제조 할 수있다. 스테이지 엔지니어링 인덱스 테이블 또는 수평면에서 이동을 위해 테프론 기둥 또는 공 전송에 직각으로 장착되고 두지지 도브 – 테일 슬라이드에 부착된다. 전형적인 장비 (도 2 참조) 혈관 매끄러운 단일 혈관 혈류 및 헤마토크리트, 혈액 관류 된 미세 혈관 현지 산소 공급, 규제를 측정하는 등의 것과 같은 생체 내에 미세 실험의 범위에 사용되는 현미경 및 마이크로 위치 장비와 공통점을 갖는다 근육 긴장, 전체 순환 주입 형광 추적자의 미세 혈관 지방 축적. ^18-26

기술의 기본 양태는 미세 혈관 벽의 한정된 면적 (S) 전체 유량 (J의 _V)의 측정이다. 달성하기 위해이는 본원에 기재된 개질 랜디스 기법을 통해 간단한 거꾸로 현미경은 적절하다. 소형 비디오 카메라가 추가 시간베이스로, 비디오 모니터 상에 표시되고, 컴퓨터에 디지털 형태로 또는 비디오 레코더, 디지털 또는 아날로그 신호로서 어느 기록 화상 포트와 비디오 신호 상에 장착된다. 미세 혈관은 삽관되면 카메라에 가시적 미세 혈관의 부분은 삽관을 방해하지 않고 단위로 스테이지를 이동 및 조종에 의해 변경 될 수있다.

transvascular 플로우의 ^측정은, 예컨대 용질 투과성, 세포질 칼슘 또는 다른 셀룰러 메커니즘, 및 공 초점 영상 ^6,12,13 형광 비 모니터링의 측정을 위해 사용되는 유전 적절한 필터 정교한 형광 현미경을 사용하여 더 상세한 조사와 결합 될 수있다 ^27. 모든 microperfusion 접근법의 주요 장점은 동일한 용기에 반복 측정을 할 수있는 능력이다같은 수압과 oncotic 압력, 또는 염증 상태에 혈관 반응에 의한 변화로 힘을 구동 제어 변화에 따라. 가장 일반적인 디자인은 제 피펫 후, 기준선 투과 상태를 확립하기 위해 제 제어 관류 및 적혈구 현탁액으로 채워진 마이크로 피펫을 통해 관류 용기와 동일한 용기에 측정 수리 전도도 (L의 _P)의 한 쌍의 비교이며 테스트 에이전트와 관류에 추가됩니다. 여러 삽관은 제어 피펫 재관류 후에 반복주기 가능하다.

본 프로토콜은 미세 혈관 벽에 걸쳐 물 플럭스를 기록 및 혈관벽의 L _p를 그대로 걸쳐 물과 용질에 대한 공통 경로의 투자율의 유용한 지표를 측정하는 래트 장간막에서 세정맥 용기의 삽관과 microperfusion을 보여 내피 장벽. 절차의 변형 랜디스 techniq라고UE 때문에 ²⁸ 보존 차단 관류 후 transvascular 유체 교환 수단으로 적혈구의 상대 이동을 사용하여 원래 랜디스 원리 있지만 실험 조건의 범위 (예를 들면, 미세 혈관 벽에 걸쳐 정압 알부민 oncotic 압력 차) microperfusion를 사용할 수는 uncannulated 혈액 관류 미세 혈관 ^{8,29에서보다} 훨씬 더 크다.

Protocol

윤리 선언문 : 모든 절차를 검토하고 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다. 마이크로 피펫, Restrainers 및 차단제 1. 예비 제작 인출 할 때, 관의 신장 된 부분은 길이가 약 1 cm이고, 두 반쪽 다소 대칭이며,되도록 조정 전자 풀러를 사용하여 절반의 여러 깨끗한 붕규산 유리 모세관 튜브를 당겨. . 테이퍼는 그림 1의 치수와 일치하는지 확인 ?…

Representative Results

도 4는 네 관류로 차례로 삽관 미세 혈관 세정맥 래트에 L의 P의 변화를 시간 경과에 따라 측정의 결과를 도시한다. (33) 정압에서 산출 L (p)의 크기가 미세 혈관 벽의 투과성의 변화의 측정치로 사용하고, 제 용기를 10 nM의 Bk에 함유 초 마이크로 피펫 염증제의 브라 디 키닌 (Bk에)에 노출되었을 때 후 1 % 소 혈청 알부민을 함유하는 관류 액으로 제어 상태. 브라 ?…

Discussion

용기가 자유로이 관류하면서 transvascular 유체 운동이 발생하더라도 L _{p를 계산의} 세부 사항. 이러한 교환은 혈관 관류 속도의 0.01 % 미만이 일반적이기 때문에 프리 재관류 동안 측정하기에는 너무 작다. 관류는 일시적 미세 혈관, transvascular 흐름을 폐색하여 정지시하지만 (즉, 여과)에 도시 짧아 같이 마커 적혈구와 폐쇄 위치 사이의 유체의 열로 루멘 마커 적혈구의 이동으로?…

Materials

MICROSCOPE, TABLE AND STAGE
inverted microscope (metallurgical type) with trinocular head for video: example	Olympus	CK-40	try to place eyepieces higher relative to stage–you have to look through eyepieces while reaching around to top of stage over intervening micromanipulators
inverted microscope (metallurgical type) with trinocular head for video: example	Leica	DMIL	try to place eyepieces higher relative to stage–you have to look through eyepieces while reaching around to top of stage over intervening micromanipulators
narrow diameter, long working distance objective: example	Nikon	Nikon E Plan 10×/0.25 LWD
stage platform–1/2 inch or 1 cm sheet steel	welding shop		this should be heavy to reduce vibration
Unislide x-y table: dove tail slides	Velmex	AXY4006W1
VIDEO
CCD video camera: example	Pulnix	TM-7CN (no longer available)	no color needed
video capture system with audio–generic
video playback system (completely still frame, single frame motion)
small microphone
MICROMANIPULATORS, HOLDERS
micromanipulator, XYZ (3)	Prior/Stoelting (no longer available)		look for fine Z, and larger range of travel in coarse drives for ease of positioning
hydraulic probe drive, one way	FHC	50-12-1C	need to buy either manual drive or electronic drive
manual drum drive	FHC	50-12-9-02
or hydraulic drive, 3 way	Siskiyou Corporation	MX610 (1-way) or MX630 (3-way)	great for short arms, water filled and must be sent back for refill ~every 2 years
connectors/rods/holders	Siskiyou Corporation	MXC-2.5, MXB etc.
pin vise	Starrett	162C	to hold restrainer
pipette holder	World Prescision Instruments	MPH3
water manometer ~120 cm
MICROSCOPE TRAY
clear Plexiglas for microscope tray for animal
3/4 inch polished quartz disc ~1/4 inch tall	Quartz Scientific Inc.	custom	(or polished plexiglass, glass); make sure the height is less than working distance of objective
Plexiglas glue (Weld-on 4: CAUTION CARCINOGEN)
medical adhesive for tissue well	NuSil	MED-1037
All-purpose silicone rubber heat mat, 5" L x 2" W	Cole Parmer	EW-03125-20	heater for microscope tray–needs cord and controller–240V version available
Power Cord Adapter for Kapton Heaters and Kits, 6 ft, 120 VAC	Cole Parmer	EW-03122-75
STACO 3PN1010B Variable-Voltage Controller, 10 A; 120 V In, 0-140 V Out	Cole Parmer	EW-01575-00
PIPET MANUFACTURE
vertical pipette puller	Sutter Instrument Company	P-30 with nichrome filament
1.5 mm OD thin wall capillary tubing	Sutter Instrument Company	B150-110-10
pipette grinder air stone and dissection microscope–see reference in text			or purchase a package from Sutter Instruments or World Precision Instruments
RX Honing Machine, System II	RX Honing Machine Corporation	MAC-10700 Rx System II Machine	alternative for air stone, use with a dissecting microscope mounted at an angle
with ceramic sharpening disc	RX Honing Machine Corporation		use "as is" or attach lapping film
lapping film sheets, 0.3 or 0.5 um	3M	part no. 051144 80827	268X Imperial lapping film sheets with adhesive back–can be purchased from Amazon