Summary

以下の肝臓の生体顕微鏡イメージング<em>リーシュマニア</em>感染症:肝血行動態の評価

Published: July 28, 2015
doi:

Summary

This article reports on a detailed method for the dynamic measurement and quantification of blood flow velocity within individual blood vessels of the mouse liver vasculature using intravital microscopy imaging in combination with a specific methodology for image acquisition and analysis.

Abstract

生体顕微鏡(IVM)は、リアルタイムで、ライブ動物における様々な生物学的事象の可視化、監視および定量化を可能にした強力な光イメージング技術です。この技術は、非常に生理的プロセスおよび特定の器官中の病原体媒介性の現象の理解を進めています。

本研究では、IVMはマウス肝臓に適用され、プロトコルが設計されている画像に、インビボで肝臓の循環系および個々の肝臓の血管内の赤血球(RBC)の速度を測定します。肝臓器官を特徴付ける別の容器サブタイプを視覚化し、血流速度測定を実行するために、C57BL / 6マウスに、静脈内に、肝臓に関連する血管系を標識する蛍光プラズマ試薬を注射します。 IVMは、in vivo、リアルタイム、関心のある特定の容器内のRBC速度の測定有効になります。この方法論を確立することが可能になります生理学的および病理学的条件下での肝血行動態を調査します。最終的には、このイメージングベースの方法論は、Lの影響を研究するために重要になります肝血行動態上のドノバン感染。

この方法は、他の感染モデルとマウスの臓器に適用することができ、さらに血流に及ぼす影響を定量化することによって、炎症に対する薬物の効果を試験する臨床を事前に拡張することがあります。

Introduction

器官特異的血行動態が、任意の哺乳動物の臓器の重要な生理学的特徴です。血流の異常は、炎症の結果および臓器不全1の徴候である可能性があり。したがって、血流組織、構造および機能は、生理学的および病理学的条件下での分析のためのような重要なパラメータを表示されます。一般的に、特定の器官における血流を解析するために使用されている技術は、技術自体の解像限界を含む、いくつかの制限を含む( 例えば、血流のドップラーイメージング)当たりの血液のみ(容積絶対血流を測定するための能力臓器を提供するユニット)( 例えば、光コヒーレンストモグラフィー)および血管2,3の大規模かつ異種集団における速度の平均変化を測定します。肝臓の循環系は、それらのサイズ、構造と機能に不均質である別の容器サブタイプをリンクします。でこの研究は、生体顕微鏡(IVM)イメージング技術は、肝臓器官を構成する個々の血管の特性を明らかにするために、リアルタイムで、高解像度でかつ並列に、インビボでの肝血行動態を評価するために適用されます。この強力な光イメージング技術の最近の開発は、研究者は、高い空間分解能と時間分解能で生きている動物への動的なデータを収集することができます。直接可視化およびインビボでの特異的かつ急速な生物学的過程のリアルタイムの監視を可能にすることにより、IVMは、画像の個々の血管を研究するユニークな機会を提供し、具体的に選択された内の単一の赤血球(RBC)の速度を測定し、定量化します肝臓の血管。

本研究では、肝臓の血行動態上の肝親和性リーシュマニア寄生虫によるマウスの感染の影響を調査するために、マウスの肝臓でのIVMの技術を実装している。L.ドノバンエージェントは、内臓リーシュマニア症、急性·オン·慢性炎症反応と脾臓および肝臓を含む複数の器官で存在する病理学によって特徴付けられる重篤な疾患の原因です。内臓リーシュマニア症の実験マウスモデルでは、脾臓の感染は4プログレッシブであるのに対し、肝臓感染症は、自己解決である個々の器官に対してリーシュマニア感染これらの成果は、まだ完全には理解されていません。病理学的条件の下で、肝臓と脾臓血行動態の検討は、ホスト寄生虫相互作用および疾患の病因に新たな光を当てるします。

我々の実験モデル系は、肝intravasculatureの標識に特異的な蛍光色素の静脈内注射を受け、麻酔したマウスの肝臓を露出し画像化に基づいています。肝臓は、イントラ不可欠な顕微鏡検査のための有利な器官です。小さなincisioを行った後nは腹部に、肝臓を穏やかに外部化され、その後、心拍や呼吸による任意のモーションアーチファクトを低減することを目的としたカバースリップ上に、濡れたガーゼの上に置きました。肝臓は、その後、顕微鏡レンズの視野内に配置されます。 IVMの研究のための2光子顕微鏡を使用する必要が脾臓およびリンパ節と比較して、肝臓の利点は、最大侵入深さで、従来の共焦点顕微鏡の使用を可能にする、その均質な3Dアーキテクチャ/解剖学であります約50μm、生体顕微鏡イメージング5-8。

この研究は、個々の血管におけるRBC速度及び血流速度の定量的測定のための2つの独立した画像化方法を記載しています。第1の方法では、肝血流量は、時間の経過とともに、XY二次元モードを使用して取得されます。得られたXYTデータは個々をの追跡を可能にする無料のImageJソフトウェアでMtrackJプラグインを用いて分析されていますUAL赤血球経時。第2の方法では、単一の血管を選択し、対応する血液の流れは、共焦点レーザー走査顕微鏡のライン走査高速取得モードを使用して分析されます。興味のある容器は、軸線を通って、その中心軸に沿って高頻度で走査されます。血流速度は、次いで、標識されていない暗い赤血球および蛍光標識されたプラズマとの間のコントラストの差に基づいて定量化されます。ラインスキャンに沿って取得された赤血球と血漿の蛍光強度は、角度は、個々のRBCの速度に比例し、筋を得るために時間に対してプロットされています。

この記事の目的は、イメージングのための簡単​​かつ再現性のある方法を提供し、肝臓の個々の血管内の血流速度を測定し、マウスの手術、IVMとの速度の定量分析の成功のパフォーマンスのための基本的なツールを利用できるようにすることです個々の赤血球。 T彼のアプローチは、研究者は、病理学的条件下での血流速度に新たな洞察を得ることができます。

Protocol

倫理文:すべての動物実験は、エクス·マルセイユ大学、フランスの制度動物実験委員会によって承認されたガイドラインおよびプロトコルに従って実施しました。 8での女性のC57BL / 6マウス – 古い10週間は、商業的にDécretN°8 87から848、1987年10月19日、パリの規則に従って取得され、処理されていました。 L.を使用して、すべての実験ドノバン LD1S寄生虫は、フランスと欧州連合?…

Representative Results

肝臓での正弦波の特定の建築組織が ​​可視化され、この器官( 図1、パネルBおよびC、緑)、肝細胞核の標識のためのヘキストの腹腔内注射の自己蛍光性に基づくことができる( 図1B、青)および肝循環系( 図1C、赤)の染色用蛍光BSAの静脈内注射。肝臓は、直径(D)小血管の(Dで40-700μmの2の範囲の異なる機能や構造や大きさで、いくつかの…

Discussion

マウス肝臓の生体内顕微鏡検査の最近の開発は、in vivoで 、リアルタイム5,9,10における感染に対する生理的応答の調査のための新しい可能性を開きます。臓器血流量は、しばしば多くの疾患において変化している重大な生理学的パラメータです。しかし、生理学的および感染性条件下での肝血行動態の状態が不十分な探求領域のままです。本研究では、以前に脾臓および腫瘍血…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

本研究では、INSERM、エクス·マルセイユ大学、CLフォレスによって得られたHFSPOからキャリア開発賞によってサポートされていました。

Materials

Hoechst 33342 Sigma Aldrich B2261
BSA-Alexa 647 lifetechnologies A34785
Dextran-FITC 500 mol wt SIGMA 46947
Ketamine PanPharma 20434
Xylazine Bayer KP07KEU
Vetedine Pharma Animal 6869029
Cyanoacrylate liquid Cyanolit 5833300005
Coverslip frame: Membrane slide for microdissection part N°: 5013 Molecular machines 50103
Coverslip DiaPath 24×60 ep: 1.6 mm DiaPath 61061
Confocal laser scanning microscope Leica  TCS-SP5
LAS-AF viewer  Leica software Version 3.1.0 buid 8587

References

  1. Vollmar, B., Menger, M. D. The hepatic microcirculation: mechanistic contributions and therapeutic targets in liver injury and repair. Physiol. Rev. 89, 1269-1339 (2009).
  2. Srinivasan, V. Absolute blood flow measured by optical methods. SPIE Newsroom. , (2011).
  3. Seifalian, A. M., Stansby, G. P., Hobbs, K. E., Hawkes, D. J., Colchester, A. C. Measurement of liver blood flow: a review. HPB. Surg. 4, 171-186 (1991).
  4. Engwerda, C. R., Ato, M., Kaye, P. M. Macrophages, pathology and parasite persistence in experimental visceral leishmaniasis. Trends Parasitol. 20, 524-530 (2004).
  5. Beattie, L., et al. Dynamic imaging of experimental Leishmania donovani-induced hepatic granulomas detects Kupffer cell-restricted antigen presentation to antigen-specific CD8 T cells. PLoS Pathog. 6, e1000805 (2010).
  6. Lee, W. Y., et al. An intravascular immune response to Borrelia burgdorferi involves Kupffer cells and iNKT cells. Nat. Immunol. 11, 295-302 (2010).
  7. Geissmann, F., et al. Intravascular immune surveillance by CXCR6+ NKT cells patrolling liver sinusoids. PLoS Biol. 3, e113 (2005).
  8. Marques, P. E., et al. Imaging liver biology in vivo using conventional confocal microscopy. Nat. protocols. 10, 258-268 (2015).
  9. Thiberge, S., et al. In vivo imaging of malaria parasites in the murine liver. Nat. protocols. 2, 1811-1818 (2007).
  10. Vacchina, P., Morales, M. A. In vitro screening test using Leishmania promastigotes stably expressing mCherry protein. Antimicrob. Agents Chemother. 58, 1825-1828 (2014).
  11. Ferrer, M., Martin-Jaular, L., Calvo, M., del Portillo, H. A. Intravital microscopy of the spleen: quantitative analysis of parasite mobility and blood. J. Vis. Exp. , (2012).
  12. Kamoun, W. S., et al. Simultaneous measurement of RBC velocity, flux, hematocrit and shear rate in vascular networks. Nat. Methods. 7, 655-660 (2010).
  13. MacPhee, P. J., Schmidt, E. E., Groom, A. C. Intermittence of blood flow in liver sinusoids, studied by high-resolution in vivo microscopy. Am. J. Phys. 269, G692-G698 (1995).

Play Video

Citer Cet Article
Dasari, S., Weber, P., Makhloufi, C., Lopez, E., Forestier, C. Intravital Microscopy Imaging of the Liver following Leishmania Infection: An Assessment of Hepatic Hemodynamics. J. Vis. Exp. (101), e52303, doi:10.3791/52303 (2015).

View Video