3-dimensionell hartsgjutdel och avbildning av mus portvenen eller Intrahepatisk Bile Duct System
Summary
En metod för visualisering och kvantifiering av 3-dimensionella strukturen av mus hepatisk portvenen eller intrahepatisk gallgången beskrivs. Detta harts gjutna teknik kan också tillämpas på andra duktala eller vaskulära system och medger<em> In situ</em> Visualisering eller kvantifiering av ett systems intakt kommunicera arkitektur.
Abstract
Med organ, är den korrekta arkitekturen av vaskulära och duktal strukturer oumbärlig för korrekt fysiologisk funktion, och bildandet och upprätthållandet av dessa strukturer är en mycket reglerad process. Analysen av dessa komplexa, 3-dimensionella strukturer har i hög grad beroende av antingen 2-dimensionell undersökning i avsnitt eller färgämne injektion studier. Dessa tekniker är dock inte kan ge en fullständig och kvantifierbar representation av duktal eller vaskulära strukturer som de är avsedda att belysa. Alternativt genererar arten av 3-dimensionella plastharts kastar en permanent ögonblicksbild av systemet och är ett nytt och brett användbar teknik för att visualisera och kvantifiera 3-dimensionella strukturer och nätverk.
En avgörande fördel med hartset gjutsystemet är förmågan att bestämma den intakta och anslutna, eller kommunicerar, strukturen hos ett blodkärl eller kanal. Strukturen av vaskulär och ductal nätverk är avgörande för organfunktion, och denna teknik har potential att underlätta studier av vaskulära och duktal nätverk på flera sätt. Harts gjutning kan användas för att analysera normala morfologi och funktionella arkitektur av en luminal struktur, identifiera utvecklingsmässiga morfogenetiska förändringar och avslöja morfologiska skillnader i vävnad arkitektur mellan normala och sjukdomstillstånd. Tidigare arbete har utnyttjat harts gjutning studera till exempel arkitektoniska och funktionella defekter i musen intrahepatiska gallgången system som inte återspeglas i 2-dimensionell analys av strukturen 1,2, förändringar i hjärnans kärlsystem av Alzheimers sjukdom musmodell 3 , portvenen avvikelser i portalen hypertensiva och cirrotiska möss 4, utvecklande steg i råtta lymfatiska mognad mellan omogna och vuxna lungor 5, omedelbara mikrovaskulära förändringar i råtta lever, bukspottkörtel och njure som svar på kemisk skada6.
Här presenterar vi en metod för att generera en 3-dimensionell harts avgjutning av en mus vaskulär eller duktal nätverk, med särskild inriktning på portalen ven och intrahepatisk gallgången. Dessa kastar kan visualiseras genom att rensa eller urlakning av vävnaden och kan sedan analyseras. Denna teknik kan tillämpas på praktiskt taget alla kärl eller duktal systemet och skulle vara direkt tillämpliga på någon undersökning frågat om utveckling, funktion, underhåll eller skada av en 3-dimensionell duktal eller vaskulär struktur.
Protocol
Discussion
Vi har beskrivit specifika exempel för hur portvenen och intrahepatiska galla system kanal i levern kan gjutas, men denna teknik kan tillämpas på nästan alla andra duktal eller kärlsystemet med smärre anpassningar. Tidigare arbete har visat att möjligheten att denna teknik i flera arter, inklusive mus 1,2,7-9, ankungar 10,11, 12,13 kanin, hund 14, och gris 15, och i många organ, inklusive nasal körtel 14, hjärta 16, 12,13 blåsa, och lever …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete har finansierats med bidrag från National Institutes of Health (NIH) till SSH (R01-DK078640), från Howard Hughes Medical Institute (HHMI) genom HHMI / Vanderbilt University Certificate Program i molekylär medicin till TJW (GRDOT56006779), den Vanderbilt Diabetes Research and Training Center (P30-DK020593) och Vanderbilt Digestive Disease Research Center (P30-DK058404) som ger Core Services.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalog number | Comments |
| PE10 polyethylene tubing | Fisher Scientific | 1417012P | |
| 5-0 surgical black braided silk | Roboz Surgical | SUT-15-1 | |
| Steriject 32 G x 13 mm needle | Air-tite | TSK3213 | |
| Spring scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
| Number 5 forceps | Fine Science Tools | 91150-20 | |
| Mercox II kit | Ladd Research | 21247 | |
| Benzyl alcohol | Fisher Scientific | 1816-04 | Only required for BABB-clearing |
| Benzyl benzoate | MP Biomedicals, LLC | 154839 | Only required for BABB-clearing |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | |||
| Modeling clay | |||
| Scale | |||
| Laboratory scissors | |||
| 15 ml cap polypropylene tubes | |||
| 4% paraformaldahyde | |||
| 15% potassium hydroxide (KOH) | Only required for maceration | ||
| Razor blade | |||
| 100% methanol | |||
| 3 ml luer lock syringe |
References
- Sparks, E. E., Perrien, D. S., Huppert, K. A., Peterson, T. E., Huppert, S. S. Defects in hepatic Notch signaling result in disruption of the communicating intrahepatic bile duct network in mice. Dis. Model Mech. 4, 359-367 (2011).
- Vanderpool, C. Genetic interactions between hepatocyte nuclear factor-6 and notch signaling regulate mouse intrahepatic bile duct development in vivo. Hepatology. 55, 233-243 (2012).
- Meyer, E. P., Ulmann-Schuler, A., Staufenbiel, M., Krucker, T. Altered morphology and 3D architecture of brain vasculature in a mouse model for Alzheimer’s disease. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 3587-3592 (2008).
- Van Steenkiste, C. Vascular corrosion casting: analyzing wall shear stress in the portal vein and vascular abnormalities in portal hypertensive and cirrhotic rodents. Lab Invest. 90, 1558-1572 (2010).
- Dickie, R., Cormack, M., Semmler-Behnke, M., Kreyling, W. G., Tsuda, A. Deep pulmonary lymphatics in immature lungs. Journal of Applied Physiology. 107, 859-863 (2009).
- Kelly, D. M., McEntee, G. P., McGeenery, K. F., Fitzpatrick, J. M. Microvasculature of the pancreas, liver, and kidney in cerulein-induced pancreatitis. Archives of Surgery. 128, 293-295 (1993).
- Sparks, E. E., Huppert, K. A., Brown, M. A., Washington, M. K., Huppert, S. S. Notch signaling regulates formation of the three-dimensional architecture of intrahepatic bile ducts in mice. Hepatology. 51, 1391-1400 (2010).
- Carlson, T. R. Endothelial expression of constitutively active Notch4 elicits reversible arteriovenous malformations in adult mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 9884-9889 (2005).
- Hemmeryckx, B., Emmerechts, J., Bovill, E. G., Hoylaerts, M. F., Lijnen, H. R. Effect of ageing on the murine venous circulation. Histochem. Cell Biol. , (2012).
- Hossler, F. E., Olson, K. R. Microvasculature of the nasal salt gland of the duckling, Anas platyrhynchos: quantitative responses to osmotic adaptation and deadaptation studied with vascular corrosion casting. J. Exp. Zool. 254, 237-247 (1990).
- Hossler, F. E., West, R. F. Venous valve anatomy and morphometry: studies on the duckling using vascular corrosion casting. Am. J. Anat. 181, 425-432 (1988).
- Hossler, F. E., Monson, F. C. Structure and blood supply of intrinsic lymph nodes in the wall of the rabbit urinary bladder–studies with light microscopy, electron microscopy, and vascular corrosion casting. Anat. Rec. 252, 477-484 (1998).
- Hossler, F. E., Monson, F. C. Evidence for a unique elastic sheath surrounding the vesicular arteries of the rabbit urinary bladder–studies of the microvasculature with microscopy and vascular corrosion casting. Anat. Rec. 252, 472-476 (1998).
- Hossler, F. E., Kao, R. L. Microvasculature of the urinary bladder of the dog: a study using vascular corrosion casting. Microsc. Microanal. 13, 220-227 (2007).
- Wischgoll, T., Choy, J. S., Kassab, G. S. Extraction of morphometry and branching angles of porcine coronary arterial tree from CT images. Am J Physiol. Heart. Circ. Physiol. 297, H1949-H1955 (2009).
- Hossler, F. E., Douglas, J. E., Douglas, L. E. Anatomy and morphometry of myocardial capillaries studied with vascular corrosion casting and scanning electron microscopy: a method for rat heart. Scan Electron Microsc. , 1469-1475 (1986).
- Hossler, F. E., Douglas, J. E. Vascular Corrosion Casting: Review of Advantages and Limitations in the Application of Some Simple Quantitative Methods. Microsc. Microanal. 7, 253-264 (2001).
- Mondy, W. L. Micro-CT of corrosion casts for use in the computer-aided design of microvasculature. Tissue Eng. Part C Methods. 15, 729-738 (2009).
- Masyuk, T. V., Ritman, E. L., LaRusso, N. F. Quantitative Assessment of the Rat Intrahepatic Biliary System by Three-Dimensional Reconstruction. The American Journal of Pathology. 158, 2079-2088 (2001).
- Masyuk, T. V., Ritman, E. L., LaRusso, N. F. Hepatic Artery and Portal Vein Remodeling in Rat Liver: Vascular Response to Selective Cholangiocyte Proliferation. The American Journal of Pathology. 162, 1175-1182 (2003).
