일반 마우스의 70 % 부분 간 절제술 후 혈관 및 실질 재생의 시각화
Summary
Tools used for visualizing vascular regeneration require methods for contrasting the vascular trees. This film demonstrated a delicate injection technique used to achieve optimal contrasting of the vascular trees and illustrate the potential benefits resulting from a detailed analysis of the resulting specimen using µCT and histological serial sections.
Abstract
변성 실리콘 주입 절차는 간 혈관 트리 시각화 하였다. 이 절차는 포털 또는 간정맥으로, 26 G 카테터를 통해 실리콘 화합물의 생체 내 주입으로 구성되었다. 실리콘 주입 한 후, 기관은 외식하고 전 생체 마이크로 CT (μCT) 스캔 준비했다. 실리콘 주입 과정은 기술적으로 어려운 것이다. 성공적인 결과를 달성하는 것은 외과 의사에서 광범위한 미세 수술 경험이 필요합니다. 이 절차의 과제 중 하나는 실리콘 화합물에 대한 적절한 관류 레이트를 결정하는 것을 포함한다. 실리콘 화합물의 혈류 속도는 관심 혈관계의 혈류 역학에 기초하여 정의 될 필요가있다. 부적절한 관류 속도는 혈관 나무의 불완전 관류, 인공 팽창 및 파열로 이어질 수 있습니다.
혈관 시스템의 3 차원 재구성 CT 스캔을 기반으로하고 사용하여 달성되었다이러한 HepaVision으로 전임상 소프트웨어. 재구성 된 혈관 트리의 품질을 직접 실리콘 관류의 품질과 관련되었다. 이러한 총 혈관의 볼륨으로의 혈관 성장을 표시해서 산출 혈관 파라미터, 혈관 재구성에 기초하여 산출 하였다. μCT 검사 후 시편의 후속 조직 학적 작업 업에 허용 된 실리콘과 혈관 트리를 대조. 시편 직렬 단면 조직 학적 분석 및 전체 슬라이드 스캔을 실시하고, 그 후 학적 영상에 기초한 혈관 나무의 3D 재구성을 할 수있다. 이것은 분자 이벤트 탐지 및 혈관 트리에 대하여, 그 분포를위한 필수 조건이다. 이 변성 실리콘 주입 과정을 시각화 또한 다른 장기의 혈관 시스템을 재구성 할 수있다. 이 기술은 광범위하게 다양한 전위 동물 A의 혈관 해부학 및 성장에 관한 연구에 적용되어야차 질환 모델.
Introduction
간 재생 종종 간 중량 및 부피의 증가를 측정하여 상기 간세포 증식 속도 (16)를 평가함으로써 결정된다. 그러나, 간 재생은 실질 재생뿐만 아니라 혈관 재생 (6)을 유도한다뿐만 아닙니다. 따라서, 혈관 성장은 더 간 재생의 진행에서의 역할에 대해 조사해야합니다. 간장 혈관 시스템의 시각화는 혈관 재생에 대한 우리의 이해를 발전에 매우 중요합니다. 다수의 간접 방법 간 혈관 재생의 기본 분자 메커니즘을 연구하기 위해 개발되었다. 전통적으로, 사이토 카인의 검출 (VEGF 혈관 내피 성장 인자) 14 길항 (CXCR4 / CXCR7 / CXCL12)는 4 혈관 재생을 연구 대들보왔다. 그러나 혈관의 정량 분석과 함께 3 차원 모형 중요한 해부학을 추가정보는 간 실질 혈관 재생의 중요한 관계를 더 잘 이해한다.
혈관 나무 대조 필요 간 혈관계를 시각화 생쥐 직접 포털 또는 간 정맥 혈관 트리에 방사선 불 투과성이 실리콘 고무 조영제 주입 하였다. 실리콘 및 기관의 외식 중합 후 간 샘플을 CT 스캐너를 이용 μCT 스캐닝을 실시한다. 스캔은 복셀 이미지 표현 초래 실리콘 주입 9를 표본.
품질 관리, 혈관계 먼저 전임상 소프트웨어를 이용하여 3 차원으로 시각화 하였다. 세분화 연조직 강도와 용기의 강도 사이의 임계 값을 설정하여 수행 하였다. 그 결과 혈관 마스크 표면 렌더링을 사용하여 시각되었습니다. 이 소프트웨어는 또한 vascul의 두 개의 매개 변수를 수동으로 측정을 위해 허용아칸소 성장 : 최대 선박 길이와 반경.
전임상 소프트웨어는 다음 3 차원 혈관 나무 재와, 공급 또는 배출 혈관 영역 (13)의 후속하는 계산을 위해 사용 하였다. 또한,이 소프트웨어는 자동적으로 또한 전체 가장자리 길이 또는 총 용기 체적으로 알려진 모든 보이는 혈관 구조의 전체 길이와 같은 혈관 성장의 특정 파라미터를 결정했다.
실리콘 관류 절차 나이브 마우스의 70 % 부분을 절제 (PH)를받은 마우스에서 수행 하였다. 간은 상기 시각화 및 정량화 기술을 이용하여 혈관 및 간 실질 재생을 분석 절제술 후 다른 관찰 시점에서 수집 하였다.
(1) 최적의 대조 및 (2)의 잠재적 이점 얻어진 FR 표시를 달성하기 위해 필요한 섬세한 주입 기법을 설명이 영화의 주요 목표는 다음μCT 및 조직 학적 시리얼 섹션을 사용하여 생성 된 시편의 톰 상세한 분석. 영화를 시청 한 후, 판독기는 특정의 혈관계 내로 기술의 유용성 및 적용 성 실리콘 화합물을 주입하는 방법을 더 잘 이해한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
실리콘 주입 및 μCT 검사에 의한 혈관 트리를 대조하는 혈관 신생 진행 5,7,8,10을 연구하기 위해 자주 종양 모델 및 신경 질환 모델에서 도입되었습니다. 실리콘 주입 방법의 개선 시각화 및 마우스에서 부분 간 절제술 후 혈관 성장을 정량화하기위한 본 연구에서 이루어졌다.
관류 좋은 품질을 달성하기 위해주의를 기울여야하는 중요한 단계가 있습니다. 우선 전신 ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge funding by the German Ministry of Education and Research (BMBF) via the systems biology network “Virtual Liver”, grant numbers 0315743 (ExMI), 0315765 (UK Jena), 0315769 (MEVIS).The authors also thank Frank Schubert for technical support.
Materials
| PERFUSOR® VI | B.BRAUN | 87 222/0 | |
| Pipetus®-akku | Hirschmann | 9907200 | |
| Pipets | Greiner | 606180 | |
| micro scissors | Fine Science Tools (F·S·L) | No. 14058-09 | |
| micro serrefine | Fine Science Tools (F·S·L) | No.18055-05 | |
| Micro clamps applicator | Fine Science Tools (F·S·L) | No. 18057-14 | |
| Straight micro forceps | Fine Science Tools (F·S·L) | No. 00632-11 | |
| Curved micro forceps | Fine Science Tools (F·S·L) | No. 00649-11 | |
| needle-holder | Fine Science Tools (F·S·L) | No. 12061-01 | |
| 1ml syringe | B.Braun | 9161406V | |
| 5ml syringe | B.Braun | 4606051V | |
| extension and connection lines | B.Braun | 4256000 | 30cm, inner ø1.2mm |
| 6-0 silk (Perma-Hand Seide) | Ethicon | 639H | |
| 6-0 prolene | Ethicon | 8711H | |
| Microfil® MV diluent | FLOW TECH, INC | ||
| Microfil® MV – 120 | FLOW TECH, INC | MV – 120 (blue) | |
| MV curing agent | FLOW TECH, INC | ||
| Heparin 2500 I.E./5ml | Rotexmedica | ETI3L318-15 | |
| Saline | Fresenius Kabi Deutschland GmbH | E15117/D DE | |
| Imalytics Preclinical software | Experimental Molecular Imaging, RWTH Aachen University, Germany | ||
| HepaVision | Fraunhofer MEVIS, Bremen, Germany | ||
| NanoZoomer 2.0-HT Digital slide scanner | Hamamatsu Electronic Press, Japan | C9600 | |
| Tomoscope Duo CT | CT Imaging GmbH, Erlangen, Germany | TomoScope® Synergy | |
Riferimenti
- Bearden, S. E., Segal, S. S. Neurovascular alignment in adult mouse skeletal muscles. Microcirculation. 12 (2), 161-167 (2005).
- Brown, R. P., Delp, M. D., Lindstedt, S. L., Rhomberg, L. R., Beliles, R. P. Physiological parameter values for physiologically based pharmacokinetic models. Toxicol.Ind.Health. 13 (4), 407-484 (1997).
- Dai, D., et al. Elastase-Induced Intracranial Dolichoectasia Model in Mice. Neurosurgery. , (2015).
- Ding, B. S., et al. Inductive angiocrine signals from sinusoidal endothelium are required for liver regeneration. Nature. 468 (7321), 310-315 (2010).
- Downey, C. M., et al. Quantitative ex-vivo micro-computed tomographic imaging of blood vessels and necrotic regions within tumors. PLoS.One. 7 (7), 41685 (2012).
- Ehling, J., et al. CCL2-dependent infiltrating macrophages promote angiogenesis in progressive liver fibrosis. Gut. , (2014).
- Ehling, J., et al. Micro-CT imaging of tumor angiogenesis: quantitative measures describing micromorphology and vascularization. Am.J.Pathol. 184 (2), 431-441 (2014).
- Ghanavati, S., Yu, L. X., Lerch, J. P., Sled, J. G. A perfusion procedure for imaging of the mouse cerebral vasculature by X-ray micro-CT. J.Neurosci.Methods. 221, 70-77 (2014).
- Gremse, F., et al. Hybrid microCT-FMT imaging and image analysis. J.Vis.Exp. (100), (2015).
- Jing, X. L., et al. Radiomorphometric quantitative analysis of vasculature utilizing micro-computed tomography and vessel perfusion in the murine mandible. Craniomaxillofac.Trauma Reconstr. 5 (4), 223-230 (2012).
- Melloul, E., et al. Small animal magnetic resonance imaging: an efficient tool to assess liver volume and intrahepatic vascular anatomy. J.Surg.Res. 187 (2), 458-465 (2014).
- Schwier, M., Bohler, T., Hahn, H. K., Dahmen, U., Dirsch, O. Registration of histological whole slide images guided by vessel structures. J.Pathol.Inform. 4 ((Suppl)), 10 (2013).
- Selle, D., Preim, B., Schenk, A., Peitgen, H. O. Analysis of vasculature for liver surgical planning. IEEE Trans.Med.Imaging. 21 (11), 1344-1357 (2002).
- Shergill, U., et al. Inhibition of of VEGF- and NO-dependent angiogenesis does not impair liver regeneration. Am.J.Physiol Regul.Integr.Comp Physiol. 298 (5), 1279-1287 (2010).
- Sueyoshi, R., Ralls, M. W., Teitelbaum, D. H. Glucagon-like peptide 2 increases efficacy of distraction enterogenesis. J.Surg.Res. 184 (1), 365-373 (2013).
- Wei, W., et al. Rodent models and imaging techniques to study liver regeneration. Eur.Surg.Res. 54 (3-4), 97-113 (2015).
- Xie, C., Wei, W., Zhang, T., Dirsch, O., Dahmen, U. Monitoring of systemic and hepatic hemodynamic parameters in mice. J.Vis.Exp. (92), e51955 (2014).
