Imagem óptica mesoscópica do coração de todo o rato

Francesco Giardini; Erica Lazzeri; Camilla Olianti; Giada Beconi; Irene Costantini; Ludovico Silvestri; Elisabetta Cerbai; Francesco S. Pavone; Leonardo Sacconi

doi:10.3791/62795

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Artigo de método

Imagem óptica mesoscópica do coração de todo o rato

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DOI:

10.3791/62795

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14 de outubro de 2021

Francesco Giardini^*¹ , Erica Lazzeri^*¹ , Camilla Olianti^*¹ , Giada Beconi¹ , Irene Costantini¹^,² , Ludovico Silvestri¹^,³^,⁴ , Elisabetta Cerbai¹^,⁵ , Francesco S. Pavone¹^,³^,⁴ , Leonardo Sacconi¹^,³^,⁶

¹European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy, ²Department of Biology, University of Florence, ³National Institute of Optics, National Research Council, ⁴Department of Physics and Astronomy, University of Florence, ⁵Department of Neurosciences, Psychology, Drugs and Child Health, University of Florence, ⁶Institute for Experimental Cardiovascular Medicine, Faculty of Medicine, University of Freiburg

^* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Relatamos um método para reconstrução mesoscópica de todo o coração do rato, combinando novos avanços na transformação e coloração de tecidos com o desenvolvimento de um microscópio de folha de luz digitalizado axialmente.

Resumo

Doenças cardíacas genéticas e não genéticas podem causar processos graves de remodelação no coração. O remodelamento estrutural, como a deposição de colágeno (fibrose) e o desalinhamento celular, pode afetar a condução elétrica, introduzir disfunções eletromecânicas e, eventualmente, levar à arritmia. Os modelos preditivos atuais dessas alterações funcionais são baseados em informações estruturais não integradas e de baixa resolução. Colocar essa estrutura em uma ordem diferente de magnitude é um desafio devido à ineficácia dos métodos de imagem padrão na realização de imagens de alta resolução em tecidos maciços. Neste trabalho, descrevemos um referencial metodológico que permite a imagem de corações inteiros de camundongos com resolução micrométrica. A consecução deste objetivo exigiu um esforço tecnológico onde os avanços na transformação de tecidos e métodos de imagem foram combinados. Primeiro, descrevemos um protocolo CLARITY otimizado capaz de transformar um coração intacto em uma forma nanoporosa, hibridizada em hidrogel e livre de lipídios que permite alta transparência e coloração profunda. Em seguida, um microscópio de folha de luz de fluorescência capaz de adquirir rapidamente imagens de um campo de visão mesoscópico (escala mm) com a resolução em escala mícron é descrito. Seguindo o projeto mesoSPIM, o microscópio concebido permite a reconstrução de todo o coração do rato com resolução micrométrica em uma única varredura tomográfica. Acreditamos que esse referencial metodológico permitirá esclarecer o envolvimento do desarranjo citoarquitetônico nas disfunções elétricas e abrir caminho para um modelo abrangente que considere tanto os dados funcionais quanto estruturais, possibilitando assim uma investigação unificada das causas estruturais que levam a alterações elétricas e mecânicas após o remodelamento tecidual.

Introdução

O remodelamento estrutural associado a doenças cardíacas pode afetar a condução elétrica e introduzir disfunções eletromecânicas do órgão ^1,2. As abordagens atuais utilizadas para predizer alterações funcionais comumente empregam RM e DT-MRI para obter uma reconstrução geral da deposição de fibrose, árvore vascular e distribuição de fibras do coração, e são usadas para modelar caminhos de propagação do potencial de ação preferencial (APP) através do órgão ^3,4. Essas estratégias podem fornecer uma bela visão geral da organização do coração. No entanto, ....