A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
الفحص المجهري داخل الحيوية هو أداة قوية توفر نظرة ثاقبة لكل من العلاقات الزمنية والمكانية للعمليات السريعة و / أو المتسلسلة. هنا ، نصف بروتوكولا لتقييم كل من تفاعلات البروتين والبروتين والتفاعلات الصفائح الدموية والعدلات وبطانة في الجيوب الأنفية الكبدية في نموذج الفئران للتعفن التجريبي (تسمم الدم الداخلي).
الالتهاب والتخثر من العمليات المعقدة التي تحدث بشكل أساسي في دوران الأوعية الدقيقة. على الرغم من أن علم الأنسجة القياسي قد يوفر نظرة ثاقبة للمسار النهائي لكل من الالتهاب والتخثر ، إلا أنه غير قادر على إظهار التغيرات الزمنية التي تحدث طوال المسار الزمني لهذه العمليات. الفحص المجهري داخل الحيوية (IVM) هو استخدام التصوير الحيواني الحي لاكتساب نظرة ثاقبة زمنية للعمليات الفسيولوجية في الجسم الحي. هذه الطريقة قوية بشكل خاص عند تقييم التفاعلات الخلوية والبروتينية داخل الدورة الدموية بسبب الأحداث السريعة والمتسلسلة التي غالبا ما تكون ضرورية لحدوث هذه التفاعلات. في حين أن IVM هي منهجية تصوير قوية للغاية قادرة على عرض العمليات المعقدة في الجسم الحي ، إلا أن هناك عددا من العوامل المنهجية التي يجب مراعاتها عند التخطيط لدراسة IVM. توضح هذه الورقة عملية إجراء التصوير داخل الحيوية للكبد ، وتحديد الاعتبارات المهمة والمزالق المحتملة التي قد تنشأ. وهكذا ، تصف هذه الورقة استخدام IVM لدراسة تفاعلات الصفائح الدموية والكريات البيض وبطانة الكبد لدراسة المساهمات النسبية لكل منها في نماذج مختلفة من إصابة الكبد الحادة.
الالتهاب والتخثر من العمليات المعقدة التي تحدث بشكل أساسي في دوران الأوعية الدقيقة. يحدد هذا البروتوكول التحضير الجراحي الذي يسمح بتصوير الأوعية الدموية الدقيقة للكبد في الجسم الحي. على الرغم من أن علم الأنسجة القياسي قد يوفر نظرة ثاقبة للمسارات النهائية لكل من الالتهاب والتخثر ، إلا أنه لا يمكن أن يظهر التغيرات الزمنية التي تحدث طوال العملية. علاوة على ذلك ، فإن هذه الطريقة قوية بشكل خاص عند تقييم التفاعلات الخلوية والبروتينية العابرة التي تحدث داخل الدورة الدموية الوعائية الدقيقة نظرا لقدرتها على التقاط التفاعلات السريعة والمتسلسلة التي تحدث في كثير من الأحيان داخل الأنظمة البيولوجية عبر الفحص المجهري. تصف هذه الورقة استخدام الفحص المجهري داخل الحيوية لدراسة تفاعلات الصفائح الدموية والكريات البيض وبطانة الكبد في الجيوب الأنفية الكبدية لدراسة المساهمة النسبية لكل منها في نماذج مختلفة من إصابة الكبد الحادة.
في حين أن طريقة التحضير الجراحي والتصوير هذه لديها القدرة على التكيف مع مجموعة من النماذج الالتهابية والمرضية ، فقد تم توضيح نموذجين لالتهاب الأوعية الدموية هنا: نموذج تسمم الدم لتعفن الدم في الفئران وإصابة الكبد الناجمة عن الأسيتامينوفين (APAP). حقن السموم الداخلية (عديد السكاريد الدهني; LPS) للحث على نموذج تجريبي لتعفن الدم الفئران بدأ في وقت مبكر من الثلاثينيات من القرن العشرين مع عزله واستكشافه اللاحق كجزيء رئيسي في تطور الإنتان1. في حين أن هذا النموذج محدود من حيث أن LPS هو مكون واحد فقط من البكتيريا سالبة الجرام ، إلا أن هذه طريقة مقبولة ومستخدمة على نطاق واسع وهي بسيطة نسبيا وسريعة الأداء. علاوة على ذلك ، فإنه يكرر بسرعة ودقة المظاهر الفسيولوجية للتعفنالدماغي 1. بالنظر إلى الدور الذي يلعبه امتصاص السموم الداخلية المعوية في تطور أمراض الكبد والالتهابات2 ، يعد هذا نموذجا رائعا لدراسة تفاعلات الصفائح الدموية والكريات البيض وبطانة الرحم في كبد الفأر.
بالإضافة إلى نموذج LPS للتعفن الدموي ، توفر جرعة زائدة من APAP نموذجا ممتازا لدراسة التفاعلات المرضية بين الخلايا والخلايا في الكبد. يمكن أن تؤدي الجرعة الزائدة من APAP إلى فشل كبدي حاد ، يتميز بقلة الصفيحات وتراكم الصفائح الدموية في الكبد ، مما يؤدي لاحقا إلى منع تعافي الكبد بوساطة الكريات البيض3. في حين أن منهجية التحضير الجراحي والتصوير لهذا النموذج يمكن تكييفها لعدد من الأسئلة البيولوجية ولدراسة العمليات المرضية المختلفة ، فإن كلا من نموذج LPS للتعفن الدموي وإصابة الكبد الناجمة عن APAP هما نماذج ممتازة لدراسة تفاعلات الصفائح الدموية والكريات البيض والبطانية في الجسم الحي.
يتمتع IVM ببعض المزايا المتأصلة في التقنيات النسيجية القياسية. بينما تسمح الأساليب النسيجية القياسية بدراسة عينات الأنسجة الكاملة أو المقطعة وتقدير البروتينات وبنية الأنسجة ، فإن هذه المنهجيات تأتي مع قيود. حسب التصميم ، تتطلب هذه العمليات معالجة الأنسجة ، والتي لديها القدرة على تشويه أو إخفاء ما هو موجود في الجهاز الحي. يجب إصلاح الأنسجة أثناء التحضير النسيجي ، مما يؤدي إلى إمكانية التثبيت أو التألق الذاتي المعزز. يمكن أن يؤدي التثبيت أيضا إلى تغييرات داخل الخلايا في الأنسجة ، وقد يؤدي احتمال التثبيت غير السليم إلى تدهور الأنسجة. علاوة على ذلك ، تفتقر الأساليب النسيجية إلى إمكانية الدراسة المباشرة للجوانب الزمنية للتفاعلات البروتينية أو الخلوية ولديها القدرة على فقدان التفاعلات سريعة الزوال أو غير المتكررة.
على العكس من ذلك ، يسمح الفحص المجهري داخل الحيوية الفلوري للمرء بتجنب العديد من المضاعفات والقيود الكامنة في علم الأنسجة القياسي. يتجنب IVM التثبيت ، وبالتالي القطع الأثرية أو تدهور الأنسجة الذي يمكن أن يحدث أثناء التحضير النسيجي. حسب التصميم ، فإنه يسمح أيضا بتصوير الأنسجة داخل النظام البيولوجي الحي ، وعلى هذا النحو ، لا يلزم عزل الأنسجة وتقسيمها. علاوة على ذلك ، فإنه يسمح بتصوير ودراسة العمليات العابرة أو غير المتكررة ، والتي قد يكون من الصعب أو المستحيل التقاطها باستخدام الأنسجة. يمكن أيضا استخدام طريقة IVM هذه لالتقاط وتحديد العمليات المتسلسلة (على سبيل المثال ، التفاعلات التي تبدأ من الصفائح الدموية أو الكريات البيض مما يؤدي إلى مجاميع الصفائح الدموية والكريات البيض المرتبطة ببطانة الأوعية الدموية). أخيرا ، يمكن تكييف هذه الطريقة مع مجموعة من أنظمة التصوير. اعتمادا على احتياجات الدراسة ومجموعة البيانات المطلوبة ، بعد التحضير الجراحي ، يمكن وضع الكبد الخارجي على أي نظام تصوير مرغوب فيه تقريبا. لقد نجحنا في تطبيق هذا البروتوكول على التصوير باستخدام الفحص المجهري الفلوري واسع المجال ، والفحص المجهري للقرص الدوار ، والفحص المجهري متحد البؤر للمسح بالليزر باستخدام ماسح ضوئي لرأس الرنين ، بالإضافة إلى الفحص المجهري ثنائي الفوتون. ومع ذلك ، لا يوجد سبب للاعتقاد بأن هذه الطريقة يجب أن تقتصر على أنظمة الفحص المجهري المذكورة أعلاه.
تحدد ورقة الطرق هذه بروتوكولا للإدارة المتكاملة للنسب الدموية ، والذي تم استخدامه سابقا لدراسة تفاعلات الصفائح الدموية والكريات البيض وبطانة الرحم في كبد الفأر. تم استخدام هذا البروتوكول لمقارنة التصاق الصفائح الدموية والبطانية الصدغية للصفائح الدموية ، إما المسمى بأجسام مضادة مترافقة فلورية أو معدلة وراثيا للتألق الداخلي4. تم استخدام هذا البروتوكول لتقييم التفاعلات العابرة للصفائح الدموية والكريات البيض وبطانة في الجيوب الأنفية للكبد في نموذج السم الداخلي لالتهاب الكبد والمشاركة في تحديد موقع P-selectin والبروتين المؤتلف. بالإضافة إلى ذلك ، أتاح هذا البروتوكول تحديد ما إذا كانت الاختلافات التي شوهدت في كثافة العدلات باستخدام الأنسجة القياسية كانت نتيجة للاختلافات في سرعات خلايا الدم الحمراء (كبديل لمعدل التدفق الحجمي)5. أخيرا ، تم استخدام هذه الطريقة لتقييم تجنيد الصفائح الدموية بواسطة خلايا Kupffer في الجيوب الأنفية الكبدية في نموذج حاد لإصابة الكبد التي يسببها APAP6. لم يكن هذا العمل ممكنا باستخدام الأساليب النسيجية القياسية. كما ذكرنا ، يمكن تكييف هذا البروتوكول مع مجموعة متنوعة من أنظمة التصوير ، ومع التحضير الجراحي المناسب ، واختيار الأجسام المضادة الفلورية ، وإعدادات التصوير ، فإن هذا البروتوكول موثوق به للغاية وقابل للتكرار لدراسة أمراض الكبد.
تمت الموافقة على جميع بروتوكولات من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامه في كلية بايلور للطب ولجنة البحث والتطوير في المركز الطبي لشؤون المحاربين القدامى مايكل إي ديباكي. جميع التجارب نهائية ، حيث يتم إجراء القتل الرحيم في النهاية تحت مستوى جراحي للتخدير. راجع جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بجميع المواد والكواشف والمعدات المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. تحضير الأجسام المضادة والأصباغ
2. حقن الذيفان الداخلي داخل الصفاق
ملاحظة: لتقييم تفاعلات الصفائح الدموية والعدلات والبطانية في الجيوب الأنفية للكبد في نموذج تجريبي لتعفن الدم الفئراني ، يمكن استخدام حقن السموم الداخلية.
3. تحريض وصيانة تخدير والقتل الرحيم
4. قسطرة الوريد الوداجي والقصبة الهوائية
5. إضفاء الطابع الخارجي على الكبد
6. التصوير المجهري داخل الكبد
ملاحظة: يستخدم هذا البروتوكول مجهر متحد البؤر للمسح بالليزر مع ماسح ضوئي لرأس الرنين ثنائي الاتجاه للفحص المجهري داخل الحيوية. لتثبيت تردد رأس الرنين ، قم بتشغيل النظام لمدة 30 دقيقة على الأقل قبل التصوير. قد يكون للأنظمة المختلفة قدرات مختلفة. مناقشة هذه خارج نطاق هذه المقالة. اتصل بممثلي المعدات للحصول على التفاصيل الفنية لأنظمة معينة.
7. تحليل الصور
ملاحظة: تم استخدام ImageJ/FIJI لمعالجة جميع الصور في هذه الورقة. FIJI (fiji.sc) هو إصدار مفتوح المصدر من Image J (imagej.nih.gov) يحتوي على المزيد من الوظائف من خلال استخدام المكونات الإضافية ووحدات الماكرو13.
تقييم تأثير مجال قضيب الفيمنتين في التصاق الكريات البيض بالبطانة الملتهبة
يحدث ارتباط Leukocyte P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) بالبطانة والصفائح الدموية P-selectin خلال المرحلة الحادة من التهاب إصابة الكبد الناجم عن الإنتان. ومع ذلك ، فقد ثبت أن مجال القضيب البشري المؤتلف من...
الغرض من ورقة الطرق هذه هو تحديد الخطوات اللازمة لالتقاط صور ومقاطع فيديو عالية الدقة داخل الحيوية لكبد الفأر بشكل موثوق في ظل ظروف الاستتباب واتباع إعطاء الذيفان الداخلي أو APAP. في حين أن هذا البروتوكول قد سمح بالإنتاج المتسق للبيانات حول تفاعلات الصفائح الدموية والكري...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه. لم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو قرار النشر أو إعداد المخطوطة. لا تمثل المحتويات وجهات نظر وزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية أو حكومة الولايات المتحدة.
تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة / NIGMS GM-123261 (FWL) و NIH / NHLBI HL139425 (JC). كما تم تمويل الدعم البحثي من قبل HL116524 المعاهد الوطنية للصحة / NHLBI.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical Supplies | |||
2" x 2" non-woven sponges | McKesson Med. Surg | 92242000 | For liver isolation |
#4-0 silk braided suture with needle | SOFSILK | N/A | 4-0 Softsilk coated braided black, nonabsorbable: C-1 cutting needle |
#4-0 silk braided suture without needle | Ethicon | N/A | 4-0 Black braided silk, nonabsorbable |
21 G blunt needle (0.5 inch) | SAI Infusion Technologies | B21-50 | This is used to attach to the end of the tracheostomy tube to allow for connection to the ventilator. An alternative source is Instech |
23 G blunt needle (0.5 inch) | SAI Infusion Technologies | B23-50 | This is used for the vascular catheter to allow for connection to a syringe. An alternative source is Instech |
Dissecting Scissors (Pointed Tip) | Kent Scientific | INS600393-G | Micro Dissecting Scissors; Carbide Blades; Straight; Sharp Points; 24 mm Blade Length; 4 1/2" Overall Length |
McPherson-Vannas Micro Scissors (Vannas) | Kent Scientific | INS600124 | These are useful for creating the openings in the trachea and vessels |
Polyethylene tubing 10 | Instech | BTPE-10 | This is used to make the intravascular portion of the catheter. An alternative source is BD Intramedic |
Polyethylene tubing 50 | Instech | BTPE-50 | This is used to make the extravascular portion of the catheter. An alternative source is BD Intramedic |
Polyethylene tubing 90 | Instech | BTPE-90 | This is used to make the tracheostomy tube. An alternative source is BD Intramedic |
USP grade sterile normal saline | Coviden | 8881570121 | Hospira 0.0% Sodium Chloride Injection, USP |
Microscopy Supplies | |||
Isoflurane delivery system and ventilator | Kent Scientific | Somnosuite | Combination rodent ventilator and volatile anesthetic delivery system |
Foam spacer for warming pad during microscopy | N/A | N/A | This spacer should be cut from high quality foam, should fit around the liver microscope tray and specific height dimensions are dependent upon the microscope system |
Laser scanning confocal microscope system with resonance head scanner | Olympus | FV3000 | Although we describe the use of an Olympus FV3000 using a resonance head scanner, this protocol with work with most imaging systems |
Liver Microscope Tray | N/A | N/A | The liver microscope tray was designed for an inverted microscope |
Antibodies & Related Reagents | |||
Brilliant Violet 421/anti-mouse Ly6G antibody | BioLegend | 127628 | 3 µg/mouse. To label neutrophils |
BV421/F4/80 antibody | BioLegend | 123132 | 0.75 mg/kg. To label Kupffer cells |
Dulbecco's phosphate buffered saline w/o calcium or magnesium | Gibco/ThermoFisher Scientific | 14190144 | Used as dialysate to remove sodium azide from antibodies |
DyLight649/anti-GPIbβ antibody | emfret Analytics | X649 | 3 µg/mouse. To label platelets |
DyLight488/anti-mouse GPIbβ antibody | emfret Analytics | X488 | 6 µg/mouse. To label platelets |
Endotoxin from Escherichia coli serotype O111:B4 | Sigma-Aldrich | L3024 | 5 mg/kg; Potency of endotoxin may vary from lot to lot. Therefore, the same lot should be used for a series of experiments to minimize variation due to endotoxin lot |
PerCP-eFluor 710/anti-mouse P-selectin antibody | Invitrogen | 46-0626-82 | 4 µg/mouse. To label P-selectin |
Slide-a-Lyzer 7,000 MWCO cassette | Thermo Scientific | 66370 | Used to dialyze antibodies to remove sodium azide |
Texas Red-labeled dextran | Sigma-Aldrich | T1287 | ~150 kDa; 250 µg/mouse |
TRITC/bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A2289 | 500 µg/mouse. Dilute to a stock concentration of 50 mg/mL (5%) in normal saline. Used to label the vasculature. It may leak into the interstitial space more readily than high molecular weight dextran during inflammation |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved