Summary

Realtid Digital Imaging af leukocyt-endotel Interaktion med iskæmi-reperfusionsskade (IRI) af rotte Cremaster Muscle

Published: August 05, 2012
doi:

Summary

Digital intravital epifluorescens-mikroskopi af postkapillære venuler i den cremasteric mikrocirkulation er en bekvem metode til at få indblik i leukocyt-endotel-interaktion<em> In vivo</em> I iskæmi-reperfusionsskade (IRI) af tværstribet muskelvæv. Vi her give en detaljeret protokol til sikkert at udføre teknikken og diskutere dens anvendelsesmuligheder og begrænsninger.

Abstract

Iskæmi-reperfusionsskade (IRI) har været impliceret i en lang række patologiske tilstande, såsom cerebralt slagtilfælde, myocardieinfarkt, intestinal iskæmi såvel som efter transplantationen og kardiovaskulær kirurgi. En Reperfusion af tidligere iskæmisk væv, mens afgørende for forebyggelse af irreversibel vævsskade, fremkalder overdreven inflammation af det påvirkede væv. Tilgrænsende til produktion af reaktive oxygenarter, aktivering af komplementsystemet og forøget mikrovaskulær permeabilitet, aktivering af leukocytter er en af de vigtigste aktører i patologiske kaskade af inflammatorisk vævsbeskadigelse under reperfusion. 2, 3 leukocytaktivering er en flertrinsproces, der består rullende, faste adhæsion og transmigration og er medieret af et komplekst samspil mellem adhæsionsmolekyler som reaktion på kemoattraktanter såsom komplementfaktorer, kemokiner eller blodplade-aktiverende faktor. 4

<p class = "jove_content"> Mens leukocyt rulning i postkapillare venuler hovedsageligt medieres ved interaktion af selectiner 5 med deres modparter ligander, faste adhæsion af leukocytter til endotelet, er selectin-styret via binding til intercellulære adhæsionsmolekyler (ICAM) og vaskulær cellulære adhæsionsmolekyler (VCAM). 6, 7

Guldstandarden til in vivo observation af leukocyt-endotel-interaktion er en teknik intravital mikroskopi, først beskrevet i 1968. 8

Selvom forskellige modeller af IRI (iskæmi-reperfusionsbeskadigelse), er blevet beskrevet til forskellige organer, 9-12 kun få er egnede til direkte visualisering af leukocytrekruttering i mikrovaskulære leje på et højt niveau af billedkvaliteten. 8

Vi her fremme den digitale intravital epifluorescens-mikroskopi af postkapillære venulen i cremasteric mikrocirkulationaf rotte 13 som en bekvem metode til kvalitativt og kvantitativt at analysere leukocytrekruttering for IRI-forskning i tværstribet muskelvæv og giver en detaljeret manual for udførelse af teknikken. Vi yderligere at belyse almindelige faldgruber og give nyttige tips, der skal gøre det muligt for læseren at virkelig værdsætte, og sikkert udføre metoden.

I en trinvis protokol, som vi skildrer, hvordan du kommer i gang med åndedræt kontrolleret anæstesi under tilstrækkelig overvågning til at holde dyret fast bedøvet i længere perioder. Vi så beskriver cremasteric præparatet som en tynd flad plade for fremragende optisk opløsning og giver en protokol for leukocyt billeddannelse i IRI, der er blevet veletableret i vores laboratorier.

Protocol

1. Anæstesi og overvågning Passende nationale og institutionelle etik skal være på plads, før du udfører dyreforsøg. Efter godkendelse fra den etiske komité bedøver Sprague Dawley rotter med en kropsvægt fra 120 til 180 g. Lever 2 til 3 vol% isofluran til en plexiglas kasse via isofluran fordamper og placere rotten inde. Så snart det passende niveau af anæstesi er opnået (manglende reaktion på tåen eller hale knibe) rotte vægtes og barberedes på den ventrale cervikale område. …

Discussion

Leukocyt-endothelial interaktion, produktion af reaktive ilt arter og aktivering af komplementsystemet er de vigtigste funktioner i IRI-induceret væv dysfunktion. 26 mikrocirkulationen af det angrebne væv betragtes som integralet stedet for den inflammatoriske debut. Bortset fra ex vivo eksperimenter såsom flow kammer analyser 27, 28 er det obligatorisk at give veletablerede modeller for intravital billedbehandling til yderligere at evaluere in vivo relevans. Selvom IRI er blev…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af en bevilling af "Deutsche Forschungsgemeinschaft" til SU Eisenhardt (EI 866/1-1).

Materials

Name of the equipment: Company: Catalogue No.: Comments:
Forene 100% (V/V) Abbot B506 API isoflurane
Terylene Suture Serag Weissner OC108000
Portex Fine Bore Polythene Tubing Smiths Medical 800/100/100 0.28 mm inner Diameter
0,9% saline solution Fresinus Kabi 808771
Change-A-tip deluxe cautery kit Bovie Medical DEL1
Abbocath -T 14G Venisystems G713 – A01 used as lens tube
Servo Ventilator 900C Maquet used as animal ventialtor
Logical pressure transducer Smiths Medical MX1960
Sirecust 404 Monitor Siemens
ABL 700 Benchtop Analyzer Radiometer for blood gas measurement
Heating pad Effenberger 8319
Aluminum stage Alfun AW7022
Surgical microscope OPMI 6-SDFC Carl Zeiss
Microsurgical instruments lab set S&T 767
Biemer vessel clip Diener 64.562
Applying forceps Diener 64.568 for Biemer vessel clip
Rhodamine 6G Sigma-Aldrich R4127
Vaseline white DAB Winthrop 2726853
Cover glasses 32×32 mm
Intravital setup
Zeis Axio Scope A-1 MAT Carl Zeis 490036 epifluorescence microscope
470 nm LED Carl Zeis 423052 fluorescence light source
Colibri 2 System Carl Zeis 423052
W Plan-Apochromat 20x/1,0 DIC Carl Zeis 421452 water immersion objective
AxioCam MRm Rev. 3 FireWire Carl Zeis 426509 high resolution digital camera
Axio vision LE software Carl Zeis 410130 use for offline analysis

References

  1. Cetin, C. Protective effect of fucoidin (a neutrophil rolling inhibitor) on ischemia reperfusion injury: experimental study in rat epigastric island flaps. Ann. Plast. Surg. 47, 540-546 (2001).
  2. Granger, D. N. Role of xanthine oxidase and granulocytes in ischemia-reperfusion injury. Am. J. Physiol. 255, H1269-H1275 (1988).
  3. Lazarus, B. The role of mast cells in ischaemia-reperfusion injury in murine skeletal muscle. J Pathol. 191, 443-448 (2000).
  4. van den Heuvel, M. G. Review: Ischaemia-reperfusion injury in flap surgery. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 62, 721-726 (2009).
  5. Rosen, S. D. Cell surface lectins in the immune system. Semin. Immunol. 5, 237-247 (1993).
  6. van der Flier, A., Sonnenberg, A. Function and interactions of integrins. Cell Tissue Res. 305, 285-298 (2001).
  7. Panes, J., Perry, M., Granger, D. N. Leukocyte-endothelial cell adhesion: avenues for therapeutic intervention. Br. J. Pharmacol. 126, 537-550 (1999).
  8. Gavins, F. N., Chatterjee, B. E. Intravital microscopy for the study of mouse microcirculation in anti-inflammatory drug research: focus on the mesentery and cremaster preparations. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 49, 1-14 (2004).
  9. Sutton, T. A. Injury of the renal microvascular endothelium alters barrier function after ischemia. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 285, 191-198 (2003).
  10. Serracino-Inglott, F. Differential nitric oxide synthase expression during hepatic ischemia-reperfusion. Am. J. Surg. 185, 589-595 (2003).
  11. Eppinger, M. J. Mediators of ischemia-reperfusion injury of rat lung. Am J Pathol. 150, 1773-1784 (1997).
  12. Dumont, E. A. Real-time imaging of apoptotic cell-membrane changes at the single-cell level in the beating murine heart. Nat Med. 7, 1352-1355 (2001).
  13. Baez, S. An open cremaster muscle preparation for the study of blood vessels by in vivo microscopy. Microvasc Res. 5, 384-394 (1973).
  14. Woeste, G. Octreotide attenuates impaired microcirculation in postischemic pancreatitis when administered before induction of ischemia. Transplantation. 86, 961-967 (2008).
  15. Schultz, J. E., Hsu, A. K., Gross, G. J. Morphine mimics the cardioprotective effect of ischemic preconditioning via a glibenclamide-sensitive mechanism in the rat heart. Circ. Res. 78, 1100-1104 (1996).
  16. Dobschuetz, E. v. o. n. Dynamic intravital fluorescence microscopy–a novel method for the assessment of microvascular permeability in acute pancreatitis. Microvasc Res. 67, 55-63 (2004).
  17. Vutskits, L. Adverse effects of methylene blue on the central nervous system. Anesthesiology. 108, 684-692 (2008).
  18. Takasu, A. Improved survival time with combined early blood transfusion and fluid administration in uncontrolled hemorrhagic shock in rats. J. Trauma. 8, 312-316 (2010).
  19. Proctor, K. G., Busija, D. W. Relationships among arteriolar, regional, and whole organ blood flow in cremaster muscle. Am. J. Physiol. 249, 34-41 (1985).
  20. Bagher, P., Segal, S. S. The Mouse Cremaster Muscle Preparation for Intravital Imaging of the Microcirculation. J. Vis. Exp. (52), e2874 (2011).
  21. Kanwar, S., Hickey, M. J., Kubes, P. Postischemic inflammation: a role for mast cells in intestine but not in skeletal muscle. Am. J. Physiol. 275, 212-218 (1998).
  22. Leoni, G. Inflamed phenotype of the mesenteric microcirculation of melanocortin type 3 receptor-null mice after ischemia-reperfusion. FASEB J. 22, 4228-4238 (2008).
  23. Simoncini, T. Interaction of oestrogen receptor with the regulatory subunit of phosphatidylinositol-3-OH kinase. Nature. 407, 538-541 (2000).
  24. Woollard, K. J. Pathophysiological levels of soluble P-selectin mediate adhesion of leukocytes to the endothelium through Mac-1 activation. Circ. Res. 103, 1128-1138 (2008).
  25. Mori, N. Ischemia-reperfusion induced microvascular responses in LDL-receptor -/- mice. Am. J. Physiol. 276, H1647-H1654 (1999).
  26. Eisenhardt, S. U. Monitoring Molecular Changes Induced by Ischemia/Reperfusion in Human Free Muscle Flap Tissue Samples. Ann. Plast. Surg. , (2011).
  27. Eisenhardt, S. U. Generation of activation-specific human anti-{alpha}M{beta}2 single-chain antibodies as potential diagnostic tools and therapeutic agents. Blood. 109, 3521-3528 (2007).
  28. Eisenhardt, S. U. Dissociation of pentameric to monomeric C-reactive protein on activated platelets localizes inflammation to atherosclerotic plaques. Circ Res. 105, 128-137 (2009).
  29. Eisenhardt, S. U. C-reactive protein: how conformational changes influence inflammatory properties. Cell Cycle. 8, 3885-3892 (2009).
  30. Granger, D. N. . Physiology and pathophysiology of leukocyte adhesion. , 520 (1995).
  31. Baatz, H. Kinetics of white blood cell staining by intravascular administration of rhodamine 6G. Int. J. Microcirc. Clin. Exp. 15, 85-91 (1995).
  32. Mempel, T. R. In vivo imaging of leukocyte trafficking in blood vessels and tissues. Curr. Opin. Immunol. 16, 406-417 (2004).
  33. Abbitt, K. B., Rainger, G. E., Nash, G. B. Effects of fluorescent dyes on selectin and integrin-mediated stages of adhesion and migration of flowing leukocytes. J. Immunol. Methods. 239, 109-119 (2000).
check_url/kr/3973?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Thiele, J. R., Goerendt, K., Stark, G. B., Eisenhardt, S. U. Real-time Digital Imaging of Leukocyte-endothelial Interaction in Ischemia-reperfusion Injury (IRI) of the Rat Cremaster Muscle. J. Vis. Exp. (66), e3973, doi:10.3791/3973 (2012).

View Video