Driedimensionale weergave en analyse van Immunolabeled, verduidelijkt menselijke placenta Villous vasculaire netwerken

Ons begrip van de ontwikkeling van de placenta en de pathologieën is, in belangrijke mate beperkt tot ruimtelijke relaties tussen aangrenzende villi en ingeperkt haarvaten afgeleid van histologische secties afgeleid. In dit onderzoek hebben we deze kwestie door de ontwikkeling van de middelen voor het genereren van driedimensionale (3D) renderings van menselijke placenta capillaire netwerken die geschikt voor analyses van capillaire netwerkfuncties (bijvoorbeeld vertakking zijn, stevigheid). Om dit te doen hebben wij gecombineerd immunefluorescentie kleuring met twee commerciële weefsel clearing producten, Visikol-1 en Visikol-2 (hierna aangeduid als oplossing-1 en oplossing-2).

De menselijke placenta is een uitgestrekte complex van bloedvaten, gelegen op het raakvlak tussen de intervillous bloed van de moeder en de zich ontwikkelende foetus. Uit te breiden uit vanaf de invoegpositie in de chorionic plaat, takken de navelstreng in een netwerk van slagaderen en aderen die ramify ter dekking van de chorionic oppervlak met een uitgebreide vasculaire netwerk. Hun doeleinden dan neer in het interieur of de diepte van de placenta schijf waar ze ondergaan verschillende meer vertakkende generaties en eindigen in de terminal villi en hun ingeperkt capillaire netwerken, de site van de uitwisseling van gassen, voedingsstoffen, doordringen en metabole afval tussen foetale en maternale bloed.

Beledigingen naar de placenta capillaire netwerk tijdens de ontwikkeling duurzame gevolgen hebben voor de gezondheid van de foetus, pasgeboren zuigelingen- en de opkomende volwassen ^1,2,3. Met het oog op zwangerschap-gerelateerde aandoeningen zoals miskraam, beperking van de uteriene groei, pre-eclampsie en de moeder diabetes ^4,5,6 er is een hoge waarde geplaatst op de ontwikkeling van methoden voor de meting en karakterisatie van placenta villous capillaire netwerken. Een grote wegversperring is dat placenta vasculaire netwerken een brede waaier van schaal omvatten. De oppervlakte vasculaire netwerken kunnen worden zo groot als 4-5 mm in diameter. De terminal villous haarvaten zijn over de volgorde van 10 -20 µm in diameter; de placenta bevat meer dan 300 km aan bloedvaten ⁷. Op dit moment zijn er paar makkelijk te gebruiken en snelle technieken die deze uitersten van de schaal van het vaartuig vangen kunnen. Tot op heden kan slechts een klein aantal villi worden gemaakt door microscopie. Bijvoorbeeld, Jirkovska et al. gericht op de placenta villosités op termijn confocale microscopie combineren met seriële optische secties tussenpozen 1 µm verkregen 120 µm dik secties; ⁸werden geen gegevens over het aantal monsters studeerde noch statistieken worden meegedeeld. Capillaire structuren werden geïdentificeerd, en contouren van villi en haarvaten waren handgetekende, met schetsen voor beeldanalyse geëxporteerd. Terwijl de auteurs spreken over de implicaties van hun bevindingen voor het “groeiend villous vasculaire netwerk”, zijn deze conclusies problematisch wanneer alleen “term” (36 + week zwangerschapsduur) weefsel wordt bestudeerd. Evenzo Mayo et eenl. en Pearce et al. vertrouwd op het weefsel van dezelfde leeftijd, voor hun simulaties van bloed stroom en zuurstof overdracht, maar hun analyses werden beperkt tot slechts een paar termijn terminal villi ^9,10 . Stereology is ook toegepast op de studie van de structuur van villous schepen. Maar nogmaals, de focus is over het algemeen op latere zwangerschappen leveren liveborn zuigelingen met één of meer zwangerschap complicaties ^11,12.

Tot voor kort, was confocal microscopie beperkt tot imaging naar weefsel diepten van 100-200 µm vanwege de absorptie van de excitatie en emissie van de fluorescentie door de bovenliggende weefsel ¹³ . Hoewel weefsel clearing en 3D histologie wijd zijn beschreven in de literatuur en er zijn zijn tal van methoden voor clearing veel weefsel ongeschikt voor gebruik met weefsels in het algemeen, aangezien zij onherroepelijk cellulaire morfologie via de Hyperhydratie beschadigen van proteïnen of verwijdering van lipiden. Daarom is het niet mogelijk om te valideren dat deze resultaten kenmerkend voor het weefsel zelf en niet artefacten zijn uit de verwerking van overwegende dat onze weefsel clearing proces is een omkeerbare techniek welk vermag valideren tegen traditionele histologie. Weefsel clearing in het algemeen gaat om een van drie belangrijke benaderingen: 1) uniforme matching van de brekingsindex (RI) van weefsel componenten door onderdompeling in RI overeenkomende oplossingen, waarbij de cumulatieve lichtverstrooiing veroorzaakt uit lensing toe te schrijven aan continu wordt verwijderd schommelingen van de lage RI (cytosol) en hoge RI (eiwit/lipiden) bestanddelen; 2) verwijderen van lipide onderdelen door middel van inbedding in de hydrogel en met behulp van elektroforese/diffusie Schakel lipide onderdelen; 3) uitbreiding/denaturatie van eiwitstructuur dat toegenomen penetratie van oplosmiddelen te bevorderen van de eenvormigheid van de RI ¹³. Terwijl deze benaderingen kunnen weefsels transparant maken en toestaan voor 3D voorstellingen van biomarkers moeten worden gegenereerd, zijn deze 3D representaties van twijfelachtige klinische waarde omdat het is uitdagend om te bepalen of deze beelden indicatieve van weefsel eigenschappen of van het weefsel clearing proces. Aan de andere kant, aangezien onze weefsel wissen omkeerbaar is kan standaard histologische en/of immunohistochemistry worden toegepast op de dezelfde weefsel te beoordelen of de wijzigingen klinisch significante zijn.

Deze studie geeft een analyse van 47 distale villous monsters verkregen uit een totaal van 23 klinisch normaal en electively beëindigd zwangerschappen tussen 9-23 voltooide weken dracht en twee voldragen normale leveringen. Immunofluorescentie etikettering van trofoblast en endothelia heeft een kwantitatieve en geautomatiseerde analyse van veranderingen in de villous vasculaire netwerken en hun complexiteit.

Met dit protocol, we geïsoleerd en geanalyseerd terminal villi en hun capillaire netwerken op een schaal niet mogelijk eerder. Deze aanpak, wanneer toegepast op de ontwikkeling van het netwerk van villous en capillaire hele draagtijd zal identificeren die eigenschappen die de Stichting voor de geboorte van een gezond kind. Wanneer toegepast op studies van gecompliceerde zwangerschappen, zal het ook duidelijk maken wanneer en hoe de placenta pathologieën wijzigen de villous bomen en de capillaire netwerken ze schede, en hoe deze foetale welzijn aantasten.