3-dimensjonale Resin Casting og bildebehandling av Mouse Portal Vein eller intrahepatiske kanalsystem
Summary
Fremgangsmåte for visualisering og kvantifisere den 3-dimensjonale struktur av mus hepatisk portvenen eller intrahepatisk gallekanalen er beskrevet. Denne harpiks støpt teknikken kan også anvendes for andre duktale eller vaskulær systemer og tillater<em> In situ</em> Visualisering eller kvantifisering av et systems intakt kommuniserer arkitektur.
Abstract
Med organer, er den riktige arkitekturen av vaskulære og ductal strukturer uunnværlig for riktig fysiologisk funksjon, og dannelsen og opprettholdelsen av disse strukturene er godt regulert prosess. Analysen av disse komplekse, 3-dimensjonale strukturer har sterkt avhengig enten 2-dimensjonal undersøkelse i avsnitt eller på fargestoff injeksjon studier. Disse teknikkene, men er ikke i stand til å tilby en komplett og kvantifiserbare representasjon av duktale eller vaskulær strukturer de er ment å belyse. Alternativt, genererer naturen av 3-dimensjonale plast harpiks avstøpninger permanent øyeblikksbilde av systemet og er en ny og allment nyttig teknikk for å visualisere og kvantifisere 3-dimensjonale strukturer og nettverk.
En avgjørende fordel av harpiksen avstøpning systemet er evnen til å bestemme den intakte og koblet til, eller kommunisere, struktur av et blodkar eller kanal. Strukturen av vaskulær og ductal nettverk er avgjørende for organfunksjon, og denne teknikken har potensial for å hjelpe studie av vaskulære og ductal nettverk på flere måter. Harpiks avstøpning kan brukes til å analysere normal morfologi og funksjonell arkitektur en luminal struktur, identifisere utviklingsmessige morfogenetisk endringer, og avdekke morfologiske forskjeller i vevsarkitektur mellom normale og sykdomstilstander. Tidligere arbeid har utnyttet harpiks støping å studere for eksempel arkitektoniske og funksjonelle defekter innenfor musen intrahepatiske kanalsystem som ikke ble reflektert i 2-dimensjonal analyse av strukturen 1,2, endringer i hjernens blodkar en Alzheimer musemodell 3 , portvenen unormalt i portalen hypertensive og cirrhose mus 4, utviklingsmessige trinn i rotte lymphatic modning mellom umodne og voksne lungene 5, umiddelbare mikrovaskulære endringer i rotte lever, bukspyttkjertel og nyrer som svar i til kjemisk skade6.
Her presenterer vi en metode for å generere en 3-dimensjonal harpiks kastet av en mus vaskulær eller duktale nettverk, med fokus spesielt på portvenen og intrahepatisk gallegang. Disse kaster kan visualiseres ved å fjerne eller maserere vev og kan deretter bli analysert. Denne teknikken kan brukes til nesten enhver vaskulær eller duktalt system og ville være direkte anvendelig til enhver studie enquiring i utviklingen, funksjon, vedlikehold eller skade av en 3-dimensjonal duktale eller vaskulær struktur.
Protocol
Discussion
Vi har beskrevet konkrete eksempler for hvordan portvenen og intrahepatiske kanalsystem i leveren kan støpes, men denne teknikk kan brukes til praktisk talt alle andre duktale eller karsystemet med små tilpasninger. Tidligere arbeid har vist gjennomførbarheten av denne teknikken i flere arter, inkludert mus, 1,2,7-9 andungen 10,11, 12,13 kanin, hund 14, og gris 15, og i mange organer, inkludert nasal kjertel 14, hjerte 16, blære 12,13, og <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet med tilskudd fra National Institutes of Health (NIH) til SSH (R01-DK078640), fra Howard Hughes Medical Institute (HHMI) gjennom HHMI / Vanderbilt University Certificate Program i molekylærmedisin til TJW (GRDOT56006779), den Vanderbilt Diabetes Research og Training Center (P30-DK020593) og Vanderbilt Digestive Disease Research Center (P30-DK058404) gir 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).
