Summary

Perfusione retrograda e riempimento del sistema vascolare coronarico mouse come preparazione per la Micro Computed Tomography Imaging

Published: February 10, 2012
doi:

Summary

Visualizzazione dei vasi coronarici è fondamentale per avanzare la nostra comprensione delle malattie cardiovascolari. Qui si descrive un metodo per la perfusione vascolare coronarica murino con una gomma di silicone radiopaco (Microfil), in preparazione per le micro-Tomografia Computerizzata (μCT) imaging.

Abstract

Visualizzazione della vascolarizzazione sta diventando sempre più importante per capire molti stati patologici diversi. Mentre esistono diverse tecniche per l'imaging vascolare, pochi sono in grado di visualizzare la rete vascolare nel suo insieme, mentre si estende a una risoluzione che include il 1,2 imbarcazioni più piccole. Inoltre, molte tecniche di fusione vascolari distruggere il tessuto circostante, impedendo ulteriori analisi del campione 3-5. Un metodo che elude questi temi è micro-Tomografia Computerizzata (μCT). μCT possibile eseguire la scansione di immagini con risoluzione inferiore a 10 micron, è capace di produrre ricostruzioni 3D della rete vascolare, e lascia intatto il tessuto per l'analisi successiva (ad esempio, l'istologia e la morfometria) 6-11. Tuttavia, navi imaging di ex vivo metodi μCT richiede che i vasi da riempire con un composto radiopaco. Come tale, la rappresentazione accurata di vasi prodotta da μCT immagini è subordinatoriempimento affidabile e completa dei vasi. In questo protocollo, si descrive una tecnica per il riempimento di vasi coronarici del mouse in preparazione per l'imaging μCT.

Due tecniche predominano esistono per il riempimento del sistema vascolare coronarico: in vivo via cannulazione e perfusione retrograda dell'aorta (o di un ramo dell'arco aortico) 12-14, o ex vivo mediante un sistema di perfusione Langendorff 15-17. Qui si descrive un metodo de cannulazione aortica vivo che è stato specificamente progettato per garantire il riempimento di tutte le navi. Usiamo un composto a bassa viscosità radiopaco chiamato Microfil che può perfondere attraverso i piccoli vasi per riempire tutti i capillari, nonché entrambi i lati arterioso e venoso della rete vascolare. Le navi sono perfusi con tampone utilizzando un sistema di pressione di perfusione, e poi riempito con Microfil. Per garantire che Microfil riempie i piccoli vasi di resistenza superiori, abbiamo legare i rami di grandi dimensioni emanating dall'aorta, che devia il Microfil nelle coronarie. Una volta che il riempimento è completata, per impedire la natura elastica del tessuto cardiaco da spremere fuori Microfil di alcuni vasi, si legare accessibili i punti importanti uscita vascolari immediatamente dopo il riempimento. Pertanto, la nostra tecnica è ottimizzato per il riempimento completo e la ritenzione massimo dell'agente di riempimento, permettendo la visualizzazione della completa rete vascolare coronarico -, capillari, arterie e vene simili.

Protocol

1. Preparativi prima di iniziare Riempire ciascun lato dell'apparecchio perfusione pressione con tampone Vasodilator (4 mg / L papaverina + 1 g / L adenosina in PBS) o 4% paraformaldeide (PFA) in PBS, rispettivamente. Preparare una siringa 1/2cc insulina (con una 29G permanentemente attaccato ½ "needle), riempiendolo con 0,1 ml di eparina 1:100 (stock 5000U/ml) e piegando l'ago ~ 120 gradi con il smussata. Do the stesso con una siringa da 1 ml (con 26G ½ "spillo) riempita con 0,3…

Discussion

Tessuto cardiaco ha una forte domanda metabolica, e richiede pertanto un costante rifornimento di sostanze nutritive e ossigeno dal sangue erogata dal sistema vascolare coronarico. Malattie dei vasi coronarici, che riducono la funzione a causa di stenosi coronarica nave e blocco, possono portare a ipossia tissutale e di ischemia, e mettere i pazienti affetti a rischio di infarto miocardico e danni irreparabili al muscolo cardiaco. Una migliore comprensione dello stato di malattia di questi vasi è necessario, e critico …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ringraziamo il Dott. Kelly Stevens per le prove iniziali del protocollo, il dottor Michael Simons, Hauch Kip Dr., e membri di entrambi i loro laboratori per la discussione generale.

Questo lavoro è l'assistenza di sovvenzioni NIH HL087513 e P01 HL094374.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
1 ml syringes Becton Dickinson BD-309602  
1/2cc insulin syringes with permanently attached 29G ½’ needles Becton Dickinson BD-309306  
2″ x 2″ Gauze pads Med101store.com SKU 2208  
24G ¾” Angiocath IV catheter Becton Dickinson BD-381112  
26G ½”gauge needles Becton Dickinson BD-305111  
Adenosine Sigma A9251 1g/L in PBS for Vasodilation Buffer (with Papaverine)
Angled Graefe Forceps Fine Science Tools 11052-10  
Cotton-tipped applicators: 6″ non-sterile Cardinal Health C15055-006  
Curved Surgical Scissors Fine Science Tools 14085-09  
Dissecting stereoscope and light source Nikon NA NA
Dissecting Tray, 11.5 x 7.5 inches Cole-Parmer YO-10915-12 Filled with tar for pinning down the mouse
Fine Curved Forceps Aesculap FD281R Need two
Heparin, 5000 U/ml stock APP Pharmaceuticals LLC NDC 63323-047-10 1:100 dilution in water
KCl Fisher P217 Saturated solution in H2O
Ketamin  (Ketaset), 100 mg/ml stock Fort Dodge, Overland Park, KS, USA NDC 0856-2013-01 Mixed as 130 mg/kg body weight, with Xylazine in 0.9% saline
Microfil Flow Tech MV-122 (yellow). Other color options are also available. Mix 1:1 by weight, with 10% by volume of curing agent. Prepare just before injection, and vortex to ensure it is well mixed
Non-sterile Suture: 6-0, braided silk Harvard Apparatus 723287  
Papaverine American Regent Inc. NDC 0517-4010-01 4mg/L in PBS for Vasodilation Buffer (with Adenosine)
Paraformaldehyde Sigma P6148 Prepared as 4% solution
Perfusion Apparatus     See figure 2
Spring Scissors Fine Science Tools 15018-10  
Xylazine (Anased), 20 mg/gl stock Lloyd Labs NADA #139-236 Mixed as 8.8 mg/kg body weight, with Ketamin in 0.9% saline

Referências

  1. Couffinhal, T., Dufourcq, P., Barandon, L., Leroux, L., Duplaa, C. Mouse models to study angiogenesis in the context of cardiovascular diseases. Front. Biosci. 14, 3310-3325 (2009).
  2. Zagorchev, L., Mulligan-Kehoe, M. J. Molecular imaging of vessels in mouse models of disease. Eur. J. Radiol. 70, 305-311 (2009).
  3. Krucker, T., Lang, A., Meyer, E. P. New polyurethane-based material for vascular corrosion casting with improved physical and imaging characteristics. Microsc. Res. Tech. 69, 138-147 (2006).
  4. Murakami, T. Blood flow patterns in the rat pancreas: a simulative demonstration by injection replication and scanning electron microscopy. Microsc. Res. Tech. 37, 497-508 (1997).
  5. Icardo, J. M., Colvee, E. Origin and course of the coronary arteries in normal mice and in iv/iv mice. J. Anat. 199, 473-482 (2001).
  6. Beighley, P. E., Thomas, P. J., Jorgensen, S. M., Ritman, E. L. 3D architecture of myocardial microcirculation in intact rat heart: a study with micro-CT. Adv. Exp. Med. Biol. 430, 165-175 (1997).
  7. Bentley, M. D., Ortiz, M. C., Ritman, E. L., Romero, J. C. The use of microcomputed tomography to study microvasculature in small rodents. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 282, R1267-R1279 (2002).
  8. Jorgensen, S. M., Demirkaya, O., Ritman, E. L. Three-dimensional imaging of vasculature and parenchyma in intact rodent organs with X-ray micro-CT. Am. J. Physiol. 275, H1103-H1114 (1998).
  9. Marxen, M. MicroCT scanner performance and considerations for vascular specimen imaging. Med. Phys. 31, 305-313 (2004).
  10. Zagorchev, L. Micro computed tomography for vascular exploration. J. Angiogenes. Res. 2, 7-7 (2010).
  11. Heinzer, S. Hierarchical microimaging for multiscale analysis of large vascular networks. Neuroimage. 32, 626-636 (2006).
  12. Dedkov, E. I. Synectin/syndecan-4 regulate coronary arteriolar growth during development. Dev. Dyn. 236, 2004-2010 (2007).
  13. Gossl, M. Functional anatomy and hemodynamic characteristics of vasa vasorum in the walls of porcine coronary arteries. Anat. Rec. A. Discov. Mol. Cell. Evol. Biol. 272, 526-537 (2003).
  14. Rodriguez-Porcel, M. Altered myocardial microvascular 3D architecture in experimental hypercholesterolemia. Circulation. 102, 2028-2030 (2000).
  15. Bell, R. M., Mocanu, M. M., Yellon, D. M. Retrograde heart perfusion: The Langendorff technique of isolated heart perfusion. J. Mol. Cell. Cardiol. 50, 940-950 (2011).
  16. Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szelag, A., Schulz, R. Isolated heart perfusion according to Langendorff—still viable in the new millennium. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 55, 113-126 (2007).
  17. Toyota, E. Vascular endothelial growth factor is required for coronary collateral growth in the rat. Circulation. 112, 2108-2113 (2005).
  18. Lavine, K. J., Long, F., Choi, K., Smith, C., Ornitz, D. M. Hedgehog signaling to distinct cell types differentially regulates coronary artery and vein development. Development. 135, 3161-3171 (2008).
  19. Cheema, A. N. Adventitial microvessel formation after coronary stenting and the effects of SU11218, a tyrosine kinase inhibitor. J. Am. Coll. Cardiol. 47, 1067-1075 (2006).
  20. Lametschwandtner, A., Lametschwandtner, U., Weiger, T. Scanning electron microscopy of vascular corrosion casts–technique and applications: updated review. Scanning Microsc. 4, 889-941 (1990).
  21. Schneider, P. Simultaneous 3D visualization and quantification of murine bone and bone vasculature using micro-computed tomography and vascular replica. Microsc. Res. Tech. 72, 690-701 (2009).
  22. Manelli, A., Sangiorgi, S., Binaghi, E., Raspanti, M. 3D analysis of SEM images of corrosion casting using adaptive stereo matching. Microscopy Research and Technique. 70, 350-354 (2007).
  23. Alanentalo, T. Tomographic molecular imaging and 3D quantification within adult mouse organs. Nat. Meth. 4, 31-33 (2007).
  24. Quintana, L., Sharpe, J. . Optical projection tomography of vertebrate embryo development. , 586-594 (2011).
  25. Walls, J. R., Coultas, L., Rossant, J., Henkelman, R. M. Three-Dimensional Analysis of Vascular Development in the Mouse Embryo. PLoS ONE. 3, e2853-e2853 (2008).
  26. Chalothorn, D., Clayton, J. A., Zhang, H., Pomp, D., Faber, J. E. Collateral density, remodeling, and VEGF-A expression differ widely between mouse strains. Physiol. Genomics. 30, 179-191 (2007).
  27. Behm, C. Z. Molecular Imaging of Endothelial Vascular Cell Adhesion Molecule-1 Expression and Inflammatory Cell Recruitment During Vasculogenesis and Ischemia-Mediated Arteriogenesis. Circulation. 117, 2902-2911 (2008).
  28. Carr, C. L., Lindner, J. R. Myocardial perfusion imaging with contrast echocardiography. Curr. Cardiol. Rep. 10, 233-239 (2008).
  29. Leong-Poi, H. Assessment of Endogenous and Therapeutic Arteriogenesis by Contrast Ultrasound Molecular Imaging of Integrin Expression. Circulation. 111, 3248-3254 (2005).
  30. Villanueva, F. S. Microbubbles Targeted to Intercellular Adhesion Molecule-1 Bind to Activated Coronary Artery Endothelial Cells. Circulation. 98, 1-5 (1998).
  31. Wei, K. Quantification of Myocardial Blood Flow With Ultrasound-Induced Destruction of Microbubbles Administered as a Constant Venous Infusion. Circulation. 97, 473-483 (1998).
  32. Beckmann, N., Stirnimann, R., Bochelen, D. High-Resolution Magnetic Resonance Angiography of the Mouse Brain: Application to Murine Focal Cerebral Ischemia Models. Journal of Magnetic Resonance. 140, 442-450 (1999).
  33. Kobayashi, H. 3D MR angiography of intratumoral vasculature using a novel macromolecular MR contrast agent. Magnetic Resonance in Medicine. 46, 579-585 (2001).
  34. Nezafat, R. B1-insensitive T2 preparation for improved coronary magnetic resonance angiography at 3 T. Magn. Reson. Med. 55, 858-864 (2006).
  35. Wagner, S., Helisch, A., Ziegelhoeffer, T., Bachmann, G., Schaper, W. Magnetic resonance angiography of collateral vessels in a murine femoral artery ligation model. NMR in Biomedicine. 17, 21-27 (2004).
  36. Cochet, H. In vivo MR angiography and velocity measurement in mice coronary arteries at 9.4 T: assessment of coronary flow velocity reserve. Radiology. , 254-441 (2010).
check_url/pt/3740?article_type=t

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Citar este artigo
Weyers, J. J., Carlson, D. D., Murry, C. E., Schwartz, S. M., Mahoney, Jr., W. M. Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging. J. Vis. Exp. (60), e3740, doi:10.3791/3740 (2012).

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