Summary

ل<em> فيفو السابقين</em> طريقة التصوير الوقت الفاصل بين الجرذ شبكات الاوعية الدموية الدقيقة مساريقي مثقف

Published: February 09, 2017
doi:

Summary

Angiogenesis involves multi-cell, multi-system interactions that need to be investigated in a physiologically relevant environment. The objective of this study is to demonstrate the ability of the rat mesentery culture model to make time-lapse comparisons of intact microvascular networks during angiogenesis.

Abstract

الأوعية الدموية، الذي يعرف بأنه نمو أوعية دموية جديدة من السفن الموجودة من قبل، ينطوي على الخلايا البطانية، pericytes، وخلايا العضلات الملساء، الخلايا المناعية، والتنسيق مع الأوعية اللمفاوية والأعصاب. الخلية متعددة، والتفاعلات المتعددة نظام تستلزم التحقيق في الأوعية الدموية في بيئة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. وهكذا، في حين أن استخدام في المختبر نماذج لزراعة الخلايا قدمت رؤى الآلية، نقد شيوعا هو أنها لا ألخص التعقيدات المرتبطة مع شبكة الاوعية الدموية الدقيقة. والهدف من هذا البروتوكول هو لإثبات القدرة على إجراء مقارنات الوقت الفاصل بين شبكات الاوعية الدموية الدقيقة على حالها قبل وبعد تحفيز الأوعية الدموية في أنسجة الفئران مساريق مثقف. الأنسجة مثقف تحتوي على شبكات الاوعية الدموية الدقيقة التي تحافظ على التسلسل الهرمي بهم. وضع العلامات المناعى يؤكد وجود خلايا بطانة الأوعية الدموية، والخلايا العضلية الملساء، pericytes والأوعية الدموية والأوعية اللمفاوية. فيddition، واصفة الأنسجة مع BSI-كتين يمكن مقارنة الوقت الفاصل بين المناطق الشبكة المحلية قبل وبعد التحفيز مصل أو عامل النمو يتسم بزيادة تنتشر الشعرية وكثافة السفينة. في مقارنة لنماذج ثقافة الخلية المشتركة، وهذه الطريقة توفر أداة لدراسات الخلايا البطانية النسب والأنسجة التقييم المحددة المخدرات عائية في شبكات الاوعية الدموية الدقيقة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية.

Introduction

نمو شبكة الاوعية الدموية الدقيقة، وإعادة عرض وقواسم مشتركة من أجل وظيفة الأنسجة، والتئام الجروح، وأمراض متعددة وعملية رئيسية هي الأوعية الدموية، الذي يعرف بأنه نمو أوعية دموية جديدة من القائمة 1 و 2. لهندسة الأنسجة سفن جديدة أو تصميم العلاجات عائية القائمة على فهم أهمية ديناميات الخلوية العاملة في الأوعية الدموية أمر بالغ الأهمية. ومع ذلك، فإن هذه العملية معقدة. يمكن أن تختلف في مواقع محددة داخل شبكة الاوعية الدموية الدقيقة ويشمل أنواع خلايا متعددة (أي الخلايا البطانية، وخلايا العضلات الملساء، pericytes، الضامة، والخلايا الجذعية) وأنظمة متعددة (شبكات اللمفاوية والشبكات العصبية). على الرغم من أن في المختبر نماذج ساهمت الى حد كبير في دراسة العلاقة بين الخلايا المختلفة المشاركة في الأوعية الدموية يمكن أن تقوض أهميتها الفسيولوجية بسبب thei ص تعقيد محدود، وحقيقة أنها لا تعكس بشكل وثيق سيناريو في الجسم الحي. للتغلب على هذه القيود، ونظم ثقافة ثلاثية الأبعاد المجراة سابقا نماذج الأنسجة أنظمة الموائع الدقيقة 5 و 6 و 7 النماذج الحسابية تم تطويرها وتقديمها في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، لا يزال هناك حاجة لنموذج مع القدرة على مرور الزمن لتحقيق الأوعية الدموية في شبكات الاوعية الدموية الدقيقة سليمة خارج الحي. وإنشاء نماذج الوقت الفاصل جديدة للدراسات الأوعية الدموية مع هذا المستوى من التعقيد توفر أداة لا تقدر بثمن لفهم الآليات الكامنة وراء تنظيم الأوعية الدموية وتحسين العلاجات.

نموذج محتمل تمكن التحقيق المجراة سابقا من الأوعية الدموية عبر شبكة الاوعية الدموية الدقيقة سليمة والفئران نموذج الثقافة مساريق> 8. في الأعمال الأخيرة، لقد أثبتنا أن الدم وشبكات الاوعية الدموية الدقيقة اللمفاوية تبقى قابلة للحياة بعد الثقافة. الأهم من ذلك، نموذج ثقافة مساريق الفئران يمكن استخدامها لتحقيق الوظيفية التفاعلات خلية حوطية البطانية الخلايا والدم وصلات الخلايا البطانية اللمفاوية، والوقت الفاصل بين التصوير. الهدف من هذه الورقة هو تقديم لدينا بروتوكول للأسلوب التصوير في الوقت الفاصل بين. وثيقتنا نتائج ممثل أنواع الخلايا المتعددة التي تبقى قابلة للحياة بعد تحفيز الأوعية الدموية مع الدم وتقديم أمثلة على استخدام هذا الأسلوب لتحديد كمية الأنسجة ردود عائية محددة وكذلك البطانية دراسات تتبع الخلية.

Protocol

تمت الموافقة على جميع التجارب والإجراءات الحيوانية من قبل لجنة جامعة تولين في المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام (IACUC). 1. إعداد الإجراءات الجراحية أدوات الأوتوكلاف والمعدات الجراحية…

Representative Results

بعد 3 أيام في الثقافة، وصفت الأنسجة مع الميتة عدة الحية / الجدوى / السمية الخلوية لإثبات جدوى من الأوعية الدموية الدقيقة في نموذج الثقافة الفئران مساريق (الشكل 2A). بقيت غالبية الخلايا الموجودة في مساريق قابلة للحياة في الثقافة حيث تم تحديد ا?…

Discussion

هذا البروتوكول يوثق طريقة لاستخدام نموذج الثقافة الفئران مساريق كأداة خارج الجسم الحي للتصوير الوقت الفاصل بين النمو شبكة الاوعية الدموية الدقيقة. وقد أنشأت الأعمال السابقة في مختبرنا استخدام نموذجنا لل1) الأوعية الدموية 2) lymphangiogenesis <sup class="xre…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by National Institutes of Health Grant 5-P20GM103629 to WLM and the Tulane Center for Aging. We would like to thank Matthew Nice for his help with editing the protocol text.

Materials

Drape Cardinal Health 4012 12”x12” Bio-Shield Regular Sterilization Wraps
Scalpel Handle Roboz Surgical Instrument RS-9843 Scalpel Handle, #3; Solid; 4" Length
Sterile Surgical Blade Cincinnati Surgical 0110 Stainless Steel; Size 10
Culture Dish (60mm) Thermo Scientific 130181 10/Sleeve
Graefe Forcep (curved tweezers) Roboz Surgical Instrument RS-5135 Micro Dissecting Forceps; Serrated; Slight Curve; 0.8mm Tip Width; 4" Length
Graefe Forcep (straight tweezers) Roboz Surgical Instrument RS-5130 Micro Dissecting Forceps; Serrated, Straight; 0.8mm Tip Width; 4" Length
Noyes Micro Scissor Roboz Surgical Instrument RS-5677 Noyes Micro Dissecting Spring Scissors;
Straight, Sharp-Blunt Points; 13mm Cutting Edge; 0.25mm Tip Width, 4 1/2" Overall Length
Gauze Pads FisherBrand 13-761-52 Non-Sterile Cotton Gauze Sponges; 4"x4" 12-Ply
Cotton-Tippled Applicators FisherBrand 23-400-124 6" Length; Wooden Shaft; Single Use Only
6-Well Plate Fisher Scientific 08-772-49 Flat Bottom with Low Evaporation Lid; Polystyrene; Non-Pyrogenic
Sterile Syring 5ml Fisher Scientific 14-829-45 Luer-Lok Tip
Sterile Bowl Medical Action Industries Inc. 01232 32 oz. Peel Pouch; Blue; Sterile Single Use
6-Well Plate Inserts (CellCrown Inserts) SIGMA Z681792-3EA 6-Well Plate Inserts; Non-Sterile
Polycarbonate Filter Membrane SIGMA TMTP04700 Isopore Membrane Filter; Polycarbonate; Hydrophilic; 5.0 µm, 47 mm, White Plain
Name Company Catalog Number Comments/Description
Beuthanasia Schering-Plough Animal Health Corp. Union (Ordered from MWI Veterinary Supply) MWI #: 011168 Active Ingredient: Per 100mL, 390 mg pentobarbital sodium, 50mg phenytoin sodium 
Ketamine Fort Dodge Animal Health (Ordered from MWI Veterinary Supply) MWI #: 000680 Kateset 100 mg/ml
Xylazine LLOYD. Inc. (Ordered from MWI Veterinary Supply) MWI #: 000680 Anased 100 mg/ml
Saline Baxter 2F7122
PBS Invitrogen 14040-133
MEM Invitrogen 11095080
PenStrep Invitrogen 15140-122
FBS Invitrogen 16000-044
BSA Jackson ImmunoResearch 001-000-162
Saponin  SIGMA S7900-100G
Isopropyl Alcohol Fisher Scientific S25372
Povidone-Iodine Operand 82-226
Hydrochloric Acid SIGMA 320331
Methanol Fisher Scientific 67-56-1
Glycerol Fisher Scientific 56-81-5
FITC-conjugated Lectin SIGMA L9381-2MG
Anti-NG2 Chondroitin Sulfate Proteoglycan Antibody SIGMA AB5320
PECAM (CD31) Antibody BD Biosciences 555026
LYVE-1 Antibody AngioBio Co. 11-034
Goat Anti-Rabbit Cy2-conjugated Antibody Jackson ImmunoResearch 111-585-144
Goat Anti-Mouse Cy3-conjugated Antibody Jackson ImmunoResearch 115-227-003
Streptavidin Cy3-conjugated Antibody Jackson ImmunoResearch 016-160-084
Live/Dead Viability/Cytotoxicity Kit Invitrogen L3224
Normal Goat Serum  Jackson ImmunoResearch 005-000-121
5-Bromo-2'-Deoxyuridine SIGMA B5002
Monoclonal Mouse Anti-Bromodeoxyuridine                        Clone Bu20a Dako M074401-8
Mouse Anti-Rat CD11b  AbD Serotec MCA275R

References

  1. Carmeliet, P., Jain, R. K. Angiogenesis in cancer and other diseases. Nature. 407 (6801), 249-257 (2000).
  2. Carmeliet, P. Angiogenesis in life, disease and medicine. Nature. 438 (7070), 932-936 (2005).
  3. Kaunas, R., Kang, H., Bayless, K. J. Synergistic Regulation of Angiogenic Sprouting by Biochemical Factors and Wall Shear Stress. Cell Mol Bioeng. 4 (4), 547-559 (2011).
  4. Pitulescu, M. E., Schmidt, I., Benedito, R., Adams, R. H. Inducible gene targeting in the neonatal vasculature and analysis of retinal angiogenesis in mice. Nat Protoc. 5 (9), 1518-1534 (2010).
  5. Song, J. W., Munn, L. L. Fluid forces control endothelial sprouting. Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (37), 15342-15347 (2011).
  6. Chan, J. M., et al. Engineering of in vitro 3D capillary beds by self-directed angiogenic sprouting. PLoS One. 7 (12), e50582 (2012).
  7. Peirce, S. M., Mac Gabhann, F., Bautch, V. L. Integration of experimental and computational approaches to sprouting angiogenesis. Curr Opin Hematol. 19 (3), 184-191 (2012).
  8. Stapor, P. C., Azimi, M. S., Ahsan, T., Murfee, W. L. An angiogenesis model for investigating multicellular interactions across intact microvascular networks. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 304 (2), H235-H245 (2013).
  9. Azimi, M. S., et al. An ex vivo model for anti-angiogenic drug testing on intact microvascular networks. PLoS One. 10 (3), e0119227 (2015).
  10. Nicosia, R. F., Ottinetti, A. Growth of microvessels in serum-free matrix culture of rat aorta. A quantitative assay of angiogenesis in vitro. Lab Invest. 63 (1), 115-122 (1990).
  11. Hutter-Schmid, B., Kniewallner, K. M., Humpel, C. Organotypic brain slice cultures as a model to study angiogenesis of brain vessels. Front Cell Dev Biol. 3, 52 (2015).
  12. Sawamiphak, S., Ritter, M., Acker-Palmer, A. Preparation of retinal explant cultures to study ex vivo tip endothelial cell responses. Nat Protoc. 5 (10), 1659-1665 (2010).
  13. Unoki, N., Murakami, T., Ogino, K., Nukada, M., Yoshimura, N. Time-lapse imaging of retinal angiogenesis reveals decreased development and progression of neovascular sprouting by anecortave desacetate. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51 (5), 2347-2355 (2010).
  14. Norrby, K. In vivo models of angiogenesis. J Cell Mol Med. 10 (3), 588-612 (2006).
  15. Kelly-Goss, M. R., Sweat, R. S., Azimi, M. S., Murfee, W. L. Vascular islands during microvascular regression and regrowth in adult networks. Front Physiol. 4, 108 (2013).
  16. Kelly-Goss, M. R., et al. Cell proliferation along vascular islands during microvascular network growth. BMC Physiol. 12, 7 (2012).
  17. Skalak, T. C., Price, R. J. The role of mechanical stresses in microvascular remodeling. Microcirculation. 3 (2), 143-165 (1996).
  18. Kadohama, T., Nishimura, K., Hoshino, Y., Sasajima, T., Sumpio, B. E. Effects of different types of fluid shear stress on endothelial cell proliferation and survival. J Cell Physiol. 212 (1), 244-251 (2007).
  19. Milkiewicz, M., Brown, M. D., Egginton, S., Hudlicka, O. Association between shear stress, angiogenesis, and VEGF in skeletal muscles in vivo. Microcirculation. 8 (4), 229-241 (2001).
  20. Corliss, B. A., Azimi, M. S., Munson, J. M., Peirce, S. M., Murfee, W. L. Macrophages: An Inflammatory Link Between Angiogenesis and Lymphangiogenesis. Microcirculation. 23 (2), 95-121 (2016).

Play Video

Cite This Article
Azimi, M. S., Motherwell, J. M., Murfee, W. L. An Ex Vivo Method for Time-Lapse Imaging of Cultured Rat Mesenteric Microvascular Networks. J. Vis. Exp. (120), e55183, doi:10.3791/55183 (2017).

View Video