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Artigo de método

Análise Temporal Espacial do Fluxo de Campo na Microvasculatura

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DOI:

10.3791/60493

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18 de novembro de 2019

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Neste artigo

Resumo

Para quantificar o fluxo microvascular de sequências de imagem capilar de fluxo de alta velocidade, desenvolvemos o software STAFF (Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow). Em todo o campo de imagem completo e ao longo do tempo, a EQUIPE avalia as velocidades de fluxo e gera uma sequência de mapas espaciais codificados por cores para visualização e saída tabular para análises quantitativas.

Resumo

As alterações na velocidade e distribuição do fluxo sanguíneo são vitais para manter a perfusão de tecidos e órgãos em resposta às diferentes necessidades celulares. Além disso, o aparecimento de defeitos na microcirculação pode ser um indicador primário no desenvolvimento de múltiplas patologias. Os avanços nas imagens ópticas fizeram da microscopia intravital (IVM) uma abordagem prática, permitindo imagens a nível celular e subcelular em animais vivos em alta velocidade ao longo do tempo. No entanto, apesar da importância de manter a perfusão de tecido adequada, a variabilidade espacial e temporal no fluxo capilar raramente é documentada. Na abordagem padrão, um pequeno número de segmentos capilares são escolhidos para imagens ao longo de um tempo limitado. Para quantificar de forma abrangente o fluxo capilar de uma forma imparcial, desenvolvemos a Análise Temporal Espacial do Fluxo De Campo (STAFF), uma macro para o software de análise de imagem de código aberto de FIJI. Usando sequências de imagem de alta velocidade de campos cheios de fluxo sanguíneo dentro de capilares, staff produz imagens que representam o movimento ao longo do tempo chamado kymographs para cada intervalo de tempo para cada segmento vascular. A partir dos kymographs STAFF calcula velocidades da distância que os glóbulos vermelhos se movem ao longo do tempo, e fornece os dados de velocidade como uma seqüência de mapas espaciais codificados por cores para visualização e saída tabular para análises quantitativas. Em fígados de camundongos normais, a STAFF analisa diferenças profundas quantificadas na velocidade do fluxo entre regiões pericentrais e periportal dentro dos lóbulos. Ainda mais inesperadas são as diferenças na velocidade do fluxo observadas entre os sinusoids que estão lado a lado e flutuações observadas dentro de segmentos vasculares individuais ao longo de segundos. A EQUIPE É uma nova ferramenta poderosa capaz de fornecer novos insights, permitindo a medição da complexa dinâmica espaçotemporal do fluxo capilar.

Introdução

A microvasculatura desempenha um papel crítico na fisiologia, garantindo uma perfusão eficaz de tecidos em condições de mudança. A disfunção microvascular está associada a inúmeras condições, incluindo morbidade cardiovascular e mortalidade a longo prazo, desenvolvimento de demência e doença de fígado e rim e, portanto, é um fator-chave de interesse em uma ampla gama de investigações biomédicas1,2,3,4,5. Embora várias técnicas tenham sido usadas para avaliar a perfusão de tecidos, apenas a microscopia intra....

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Protocolo

Todos os experimentos com animais foram aprovados e realizados de acordo com as diretrizes do Institutional Animal Care and Use Committee da Universidade de Indiana, e aderiram ao guia nrc para o cuidado e uso de animais.

1. Preparação cirúrgica para microscopia intravital

Nota: Isto não é uma cirurgia de sobrevivência. Uma vez iniciada a seção 1 "Preparação cirúrgica para microscopia intravital", os trabalhos não podem ser pausados até a conclusão da seção 2 "Microscopia Intravital".

  1. Aclimatize 9-10 ratos machos C57BL/6, por pelo menos 4 dias e rápido para 16 h antes dos estudos.
  2. ....

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Resultados

A análise da equipe gera um censo completo de velocidades microvasculares em campos de microscópio inteiros ao longo de períodos de tempo que se estende de segundos a minutos. Os resultados representativos são apresentados na Figura 1, Figura 2, Figura 3e Figura 4. A Figura 1 mostra um exemplo de uma série temporal da rede microvascular no fígado de um camundongo, a geração.......

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Discussão

Há vários passos críticos neste protocolo. Primeiro, a minimização do movimento durante a imagem intravital do fígado é essencial para gerar filmes que são utilizáveis para análise de fluxo capilar usando staff. Devido à proximidade do diafragma, ocorrem curtos períodos de movimento induzido pela respiração, com o fígado seguro retornando à sua posição inicial após cada respiração. Proteger o fígado exposto cirurgicamente contra o prato com fundo de coverslip usando gaze, em seguida, a imagem de baixo usando um microscóp.......

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Divulgações

Os autores não relatam nenhum interesse concorrente.

Agradecimentos

Estudos apresentados aqui foram apoiados por financiamento dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH U01 GM111243 e NIH NIDDK P30 DK079312). Estudos de microscopia intravital foram realizados no Indiana Center for Biological Microscopy. Agradecemos ao Dr. Malgorzata Kamocka por assistência técnica com microscopia.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
# 5 fórcepsFine Science Tools11251-20Dumont # 5 Inox Fórceps
C57BL / 6 camundongosJackson Labsmacho 9-12 semanas de idade
CânulaInstechBTPE-10Tubo de polietileno 0,011 x 0,024 polegadas
Câmera CMOSHamamatsuC11440-42U304.0LT Scientific CMOS
Prato com fundo de lamínulaMicroscopia eletrônica SciencesWillCo Tesoura de dissecação com fundo de vidro GWST5040
de ciências
fiais Fiji ImageJ Softwarehttps://fiji.sc/ ; https://downloads.imagej.net/fiji/Life-Line/fiji-win64-20170530.zip
Fluoresceína dextranaThermo Fisher, InvitrogenD1822Dextran, Fluoresceína, 70.000 MW, aniônico, lisina fixável
Esponja de gazeFisher22-415-5042x2 polegadas Dukal esponjas de gaze estéril
Almofada de aquecimentoReptithermRH-4entre o mouse e o palco
Almofada de aquecimentoSunbeam000732-500-000Usobre o mouse
Microscópio de epifluorescência invertidaNikonNikon TiE microscópio invertido
Isis Rodent barbeador elétricoBraun AesculapGT420
IsofluoranoAbbott GmbHPZN4831850
Adaptador de ponta LuerFisher14-826-19EAdaptador de cateter
Micro tesoura CastroViejo
Objetiva de microscópioNikonPlan Fluor 20x, NA 0,75 agulha de imersão em água
Fisher30 G x1/2"
Agulha suporteOlsen-Hegar
Aquecedor de objetivaBioScience ToolsMTC-HLS-025Controlador de temperatura com aquecedor de objetiva
Termômetro retalBraintree Scientific, INCTH-5AMonitoramento da temperatura corporal do mouse
STAFF macroshttps://github.com/icbm-iupui/STAFF
Cordão de suturaHarvard Bioscience723288sutura de seda preta
Ferramentas de análise de imagem

Referências

  1. Shen, J., et al. Subclinical Vascular Dysfunction Associated with Metabolic Syndrome in African Americans and Whites. The Journal of clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (11), 4231-4239 (2015).
  2. Sherman, I. A., Pappas, S. C., Fisher, M. M.

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Reimpressões e permissões

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