Summary

Micro-CT 화상 진찰을 위한 성인 및 초기 산후 마우스 폐의 혈관 주조

Published: June 20, 2020
doi:

Summary

이 기술의 목적은 폐 인플레이션과 폐 동맥을 통해 무선 불투명 한 폴리머 기반 화합물의 주입을 통해 초기 산후 및 성인 마우스의 폐 동맥 네트워크의 전 생체 시각화입니다. 캐스팅된 조직에 대한 잠재적 응용 프로그램도 논의됩니다.

Abstract

혈관은 3 차원 공간에서 복잡한 네트워크를 형성합니다. 따라서 조직의 표면을 관찰하여 혈관 네트워크가 상호 작용하고 어떻게 작용하는지 시각적으로 이해하기가 어렵습니다. 이 방법은 폐의 복잡한 3차원 혈관 구조를 시각화하는 수단을 제공한다.

이를 달성하기 위해 카테터는 폐 동맥에 삽입되고 혈관은 동시에 혈액을 플러시하고 저항을 제한하기 위해 화학적으로 팽창됩니다. 폐는 표준 압력에서 기관을 통해 팽창하고 중합체 화합물은 표준 유량에 혈관 침대에 주입된다. 전체 동맥 망이 채워지고 치료할 수 있게 되면 폐 혈관은 마이크로 CT(μCT) 스캐너에서 직접 시각화되거나 이미지화될 수 있습니다.

성공적으로 수행 하면, 하나는 초기 산후 나이에서 성인에 이르기까지 쥐에 폐 동맥 네트워크를 감사할 수 있습니다. 또한 폐 동맥 침대에서 시연되었지만 이 방법은 최적화된 카테터 배치 및 끝점을 갖춘 혈관 침대에 적용할 수 있습니다.

Introduction

이 기술의 초점은 마우스에 있는 폴리머 기지를 둔 화합물을 사용하여 폐 동맥 건축의 시각화입니다. 뇌,,심장 및 신장1,2,2,,3,4,5와같은 전신 혈관 침대에서 광범위한 작업이 수행되었지만 폐 동맥 망의 준비 및 충진에 관한 정보가 적습니다. 따라서 이 연구의 목적은 전작6,,7,,8을 확장하고 조사관이 쉽게 따를 수 있는 상세한 서면 및 시각적 참조를 제공하여 폐 동맥 나무의 고해상도 이미지를 생성하는 것입니다.

자기 공명 영상, 에코카디그래피 또는 CT 혈관 조영술9,,10과같은 폐 혈관을 라벨링 및 이미징하기 위한 수많은 방법이 존재하지만, 이러한 양식의 대부분은 연구될 수 있는 것의 범위를 제한하여 작은 혈관을 적절히 채우거나 캡처하지 못합니다. 직렬 단면 및 재구성과 같은 방법은 고해상도를 제공하지만 시간 /노동 집약적11,,12,,13입니다. 주변 연조직 무결성은 전통적인 부식 주조10,,13,,14,,15,,16에서손상된다. 동물 의 나이와 크기조차도 카테터를 도입하려고 할 때 요인이되거나 해상도가 부족합니다. 반면에 폴리머 주입 기술은 동맥을 모세관 수준으로 채우고 μCT와 결합하면 비교할 수 없는 분해능5를허용합니다. 산후 14일의 어린 마우스 폐에서 샘플을 성공적으로캐스팅하고 몇 시간 만에 처리되었습니다. 이들은 기존연조직(17)을손상시키지 않고 조직학적 제제/전자 현미경검사(EM)를 위해 무기한 재스캔하거나 심지어 보내질 수 있다. 이 방법의 주요 제한 사항은 CT 장비/소프트웨어의 선행 비용, 혈관 내 압력을 정확하게 모니터링하는 데 어려움을 겪고 있으며 동일한 동물에서 세로로 데이터를 수집할 수 없다는 것입니다.

이 논문은 폐 동맥 주입 기술을 더욱 최적화하고 출생 후 날 1 (P1)까지 연령 / 크기 관련 경계를 밀어 눈에 띄는 결과를 산출하기 위해 기존의 작업을 기반으로합니다. 동맥 혈관 네트워크를 연구하려는 팀에게 가장 유용합니다. 따라서 카테터 배치/안정화에 대한 새로운 지침을 제공하고, 채우기 속도/볼륨에 대한 제어가 증가하고, 주조 성공증가를 위한 주목할 만한 함정을 강조합니다. 그런 다음 결과 캐스트를 향후 특성화 및 형태 분석에 사용할 수 있습니다. 아마도 더 중요한 것은, 이것은 이 복잡한 절차를 통해 사용자를 안내하는 우리의 지식에 대한 첫 번째 시각적 데모입니다.

Protocol

여기에 설명된 모든 방법은 국립 심장 폐 및 혈액 연구소의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (ACUC)에 의해 승인되었습니다. 1. 준비 헤파린 (1 단위 /g 마우스 체중)과 마우스 를 인내하여 2 분 동안 앰필 할 수 있도록하십시오. CO2 챔버에서 동물을 안락사시합니다. 수술 판의 척추 자세로 마우스를 준비하고 테이프로 네 개의 팔다리를 모두 보드에 고…

Representative Results

성공적인 캐스트는 전체 폐 동맥 네트워크의 균일 한 충전을 전시할 것입니다. 우리는 나이에 이르기까지 C57Bl/6J 마우스에서 이를 입증합니다: 산후일 P90(도 4A),P30(도 4B),P7(도 4C),및 P1(도 4D). 유량의 속도를 제어하고 실시간으로 채우기를 시각적으로 모니터링함으로써, 가장 단산적?…

Discussion

제대로 실행, 이 방법은 폐 동맥 네트워크의 눈에 띄는 이미지를 산출, 설치류 모델의 비교 및 실험을 허용. 길을 따라 몇 가지 중요한 단계는 성공을 보장합니다. 첫째, 조사관은 혈전이 심장의 폐 혈관과 챔버에서 형성되는 것을 방지하기 위해 준비 단계에서 동물을 헤아린해야합니다. 이를 통해 중합체 화합물의 완전한 동맥 통과를 가능하게 합니다. 둘째, 다이어프램을 뚫고 흉곽을 제거 할 때,…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 NHLBI 교내 연구 프로그램 (DIR HL-006247)에 의해 부분적으로 지원되었다. NIH 마우스 이미징 시설에서 이미지 수집 및 분석에 대한 지침을 주셔서 감사합니다.

Materials

1cc syringe Becton Dickinson 309659
20ml Glass Scintillation Vials Fisher 03-340-25P
30G Needle Becton Dickinson 305106
50mL conical tubes Cornin 352098 For sample Storage and scanning
60cc syringe Becton Dickinson 309653
7-0 silk suture Teleflex 103-S
Analyze 12.0 Software AnalyzeDirect Inc. N/A Primary Software
Amira 6.7 Software Thermo Scientific N/A Alternative Sofware
CeramaCut Scissors 9cm Fine Science tools 14958-09
Ceramic Coated Curved Forceps Fine Science tools 11272-50
CO2 Tank Robert's Oxygen Co. n/a
Dual syringe pump Cole Parmer EW-74900-10
Dumont Mini-Forceps Fine Science tools 11200-14
Ethanol Pharmco 111000200
Formalin Sigma – Life Sciences HT501128
Gauze Covidien 441215
Hemostat Fine Science tools 13013-14
Heparin (1000USP Units/ml) Hospira NDC 0409-2720-01
Horos Software Horos Project N/A Alternative Sofware
induction chamber n/a n/a
Kimwipe Fisher 06-666 fiber optic cleaning wipe
Labelling Tape Fisher 15966
Magnetic Base Kanetec N/A
Micro-CT system SkyScan  1172
Microfil (Polymer Compound) Flowech Inc. Kit B – MV-122 8 oz. of MV compound; 8 oz. of diluent; MV-Curing Agent
Micromanipulator Stoelting 56131
Monoject 1/2 ml Insulin Syringe Covidien 1188528012
Octagon Forceps Straight Teeth Fine Science tools 11042-08
Parafilm Bemis company, Inc. #PM999
PE-10 tubing Instech BTPE-10
Phospahte buffered Saline BioRad #161-0780
Ring Stand Fisher S13747 Height 24in.
Sodium Nitroprusside sigma 71778-25G
Steel Plate N/A N/A 16 x 16 in. area, 1/16 in thick
Straight Spring Scissors Fine Science tools 15000-08
SURFLO 24G Teflon I.V. Catheter Santa Cruz Biotechnology 360103
Surgical Board Fisher 12-587-20 This is a converted slide holder
Universal 3-prong clamp Fisher S24280
Winged Inf. Set 25X3/4, 12" Tubing Nipro PR25G19
Zeiss Stemi-508 Dissection Scope Zeiss n/a

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Knutsen, R. H., Gober, L. M., Sukinik, J. R., Donahue, D. R., Kronquist, E. K., Levin, M. D., McLean, S. E., Kozel, B. A. Vascular Casting of Adult and Early Postnatal Mouse Lungs for Micro-CT Imaging. J. Vis. Exp. (160), e61242, doi:10.3791/61242 (2020).

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