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Method Article
La microscopía intravital es una herramienta poderosa que proporciona información sobre las relaciones temporales y espaciales de procesos rápidos y/o secuenciales. En este trabajo describimos un protocolo para evaluar tanto las interacciones proteína-proteína como las interacciones plaqueta-neutrófilos-endoteliales en sinusoides hepáticos en un modelo murino de sepsis experimental (endotoxemia).
La inflamación y la trombosis son procesos complejos que ocurren principalmente en la microcirculación. Aunque la histología estándar puede proporcionar información sobre la vía final tanto para la inflamación como para la trombosis, no es capaz de mostrar los cambios temporales que ocurren a lo largo del curso temporal de estos procesos. La microscopía intravital (IVM) es el uso de imágenes de animales vivos para obtener información temporal sobre los procesos fisiológicos in vivo. Este método es particularmente poderoso cuando se evalúan las interacciones celulares y proteicas dentro de la circulación debido a los eventos rápidos y secuenciales que a menudo son necesarios para que ocurran estas interacciones. Si bien la MIV es una metodología de imagen extremadamente poderosa capaz de ver procesos complejos in vivo, hay una serie de factores metodológicos que es importante tener en cuenta al planificar un estudio de MIV. Este documento describe el proceso de realización de imágenes intravitales del hígado, identificando consideraciones importantes y posibles dificultades que pueden surgir. Por lo tanto, este artículo describe el uso de la MIV para estudiar las interacciones plaqueta-leucocito-endotelial en sinusoides hepáticos para estudiar las contribuciones relativas de cada uno en diferentes modelos de lesión hepática aguda.
La inflamación y la trombosis son procesos complejos que ocurren principalmente en la microcirculación. Este protocolo describe la preparación quirúrgica que permite obtener imágenes de la microvasculatura hepática in vivo. Aunque la histología estándar puede proporcionar información sobre las vías finales tanto para la inflamación como para la trombosis, no puede mostrar los cambios temporales que ocurren a lo largo del proceso. Además, este método es particularmente poderoso cuando se evalúan las interacciones celulares y proteicas transitorias que ocurren dentro de la circulación microvascular debido a su capacidad para capturar, a través de videomicroscopía, las interacciones a menudo rápidas y secuenciales que ocurren dentro de los sistemas biológicos. Este artículo describe el uso de la microscopía intravital para estudiar las interacciones plaqueta-leucocito-endotelial en sinusoides hepáticos para estudiar la contribución relativa de cada uno en diferentes modelos de lesión hepática aguda.
Si bien esta preparación quirúrgica y esta modalidad de imagen tienen el potencial de adaptarse a una gran cantidad de modelos inflamatorios y patológicos, aquí se describen dos modelos de inflamación vascular: un modelo de endotoxemia de sepsis murina y una lesión hepática inducida por acetaminofén (APAP). La inyección de endotoxina (lipopolisacárido; LPS) para inducir un modelo experimental de sepsis murina comenzó ya en la década de 1930 con su aislamiento y posterior exploración como una molécula clave en la progresión de la sepsis1. Si bien este modelo es limitado en el sentido de que el LPS es solo un componente de las bacterias gramnegativas, este es un método ampliamente aceptado y utilizado que es relativamente simple y rápido de realizar. Además, replica de forma rápida y precisa las manifestaciones fisiológicas de la sepsis1. Dado el papel que desempeña la absorción de endotoxinas intestinales en el desarrollo de la enfermedad hepática y la inflamación2, este es un modelo excelente para estudiar las interacciones plaqueta-leucocitos-endoteliales en el hígado de ratón.
Además de un modelo LPS de sepsis, la sobredosis de APAP proporciona un modelo excelente para el estudio de las interacciones patológicas célula-célula en el hígado. La sobredosis de APAP puede conducir a insuficiencia hepática aguda, marcada por trombocitopenia y acumulación de plaquetas en el hígado, bloqueando posteriormente la recuperación hepática mediada por leucocitos3. Si bien la preparación quirúrgica y la metodología de imagen para este modelo se pueden adaptar a una serie de cuestiones biológicas y para estudiar diversos procesos patológicos, tanto el modelo LPS de sepsis como la lesión hepática inducida por APAP son excelentes modelos para el estudio de las interacciones plaqueta-leucocito-endotelial in vivo.
La MIV tiene algunas ventajas inherentes sobre las técnicas histológicas estándar. Si bien los métodos histológicos estándar permiten el estudio de muestras de tejido enteras o seccionadas y la apreciación de las proteínas y la arquitectura de los tejidos, estas metodologías tienen limitaciones. Por diseño, estos procesos requieren el procesamiento de tejidos, que tiene el potencial de distorsionar o enmascarar lo que se encuentra en el sistema vivo. El tejido debe fijarse durante la preparación histológica, lo que introduce la posibilidad de artefactos de fijación o autofluorescencia mejorada. La fijación también puede provocar cambios intracelulares en el tejido, y la posibilidad de una fijación inadecuada puede conducir a la degradación del tejido. Además, los métodos histológicos carecen del potencial para estudiar directamente los aspectos temporales de las interacciones proteicas o celulares y tienen el potencial de omitir interacciones efímeras o poco frecuentes.
Por el contrario, la microscopía intravital de fluorescencia permite evitar muchas de las complicaciones y limitaciones inherentes a la histología estándar. La MIV evita la fijación y, por lo tanto, los artefactos o la degradación del tejido que pueden ocurrir durante la preparación histológica. Por diseño, también permite la obtención de imágenes de tejidos dentro del sistema biológico vivo y, como tal, no se requiere aislamiento y sección de tejidos. Además, permite la obtención de imágenes y el estudio de procesos transitorios o poco frecuentes, que pueden ser difíciles o imposibles de capturar mediante histología. Este método de MIV también se puede utilizar para capturar e identificar procesos secuenciales (por ejemplo, interacciones iniciadas por plaquetas o leucocitos que dan lugar a agregados de plaquetas y leucocitos unidos al endotelio vascular). Por último, este método se puede adaptar a una gran cantidad de sistemas de imagen. Dependiendo de las necesidades del estudio y del conjunto de datos deseado, después de la preparación quirúrgica, el hígado externalizado se puede colocar en casi cualquier sistema de imagen que se desee. Hemos aplicado con éxito este protocolo a la obtención de imágenes mediante microscopía de fluorescencia de campo amplio, microscopía de disco giratorio, microscopía confocal de barrido láser mediante un escáner de cabeza de resonancia, así como microscopía de dos fotones. Sin embargo, no hay razón para creer que este método deba limitarse a los sistemas de microscopía antes mencionados.
Este documento de métodos describe un protocolo para la MIV, que se utilizó anteriormente para estudiar las interacciones plaqueta-leucocito-endotelial en el hígado de ratón. Este protocolo se ha utilizado para comparar la adhesión temporal plaquetaria-endotelial de las plaquetas, ya sea marcadas con anticuerpos conjugados fluorescentes o modificadas genéticamente para fluorescencia endógena4. Este protocolo se ha utilizado para evaluar las interacciones transitorias plaqueta-leucocito-endotelial en los sinusoides hepáticos en un modelo endotoxémico de inflamación hepática y para colocalizar la P-selectina y la proteína recombinante. Además, este protocolo permitió determinar si las diferencias observadas en la densidad de neutrófilos utilizando la histología estándar eran el resultado de diferencias en las velocidades de los glóbulos rojos (como sustituto del caudal volumétrico)5. Finalmente, este método se ha utilizado para evaluar el reclutamiento de plaquetas por las células de Kupffer en los sinusoides hepáticos en un modelo agudo de lesión hepática inducida por APAP6. Este trabajo no habría sido posible con los métodos histológicos estándar. Como se ha señalado, este protocolo se puede adaptar a una variedad de sistemas de imagen y, con la preparación quirúrgica adecuada, la elección de anticuerpos fluorescentes y la configuración de imágenes, este protocolo es altamente confiable y reproducible para el estudio de la patología hepática.
Todos los protocolos para animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Baylor College of Medicine y el Comité de Investigación y Desarrollo del Centro Médico de Asuntos de Veteranos Michael E. DeBakey. Todos los experimentos son terminales, con la eutanasia realizada al final bajo un plano quirúrgico de anestesia. Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles relacionados con todos los materiales, reactivos y equipos utilizados en este protocolo.
1. Preparación de anticuerpos y colorantes
2. Inyección intraperitoneal de endotoxinas
NOTA: Para evaluar las interacciones plaqueta-neutrófilos-endoteliales en los sinusoides hepáticos en un modelo experimental de sepsis murina, se puede utilizar la inyección de endotoxinas.
3. Inducción y mantenimiento de la anestesia de los animales y eutanasia
4. Cateterismo de la vena yugular y la tráquea
5. Exteriorización del hígado
6. Imágenes de microscopía intravital hepática
NOTA: Este protocolo utiliza un microscopio confocal de barrido láser con un escáner de cabeza de resonancia bidireccional para microscopía intravital. Para estabilizar la frecuencia del cabezal de resonancia, encienda el sistema durante al menos 30 minutos antes de la toma de imágenes. Diferentes sistemas pueden tener diferentes capacidades. La discusión de estos está fuera del alcance de este artículo. Póngase en contacto con los representantes de equipos para conocer los detalles técnicos de sistemas específicos.
7. Análisis de imágenes
NOTA: Se utilizó ImageJ/FIJI para procesar todas las imágenes de este documento. FIJI (fiji.sc) es una versión de código abierto de Image J (imagej.nih.gov) que tiene más funcionalidad mediante el uso de complementos y macros adicionales13.
Evaluación del efecto del dominio de bastones de vimentina en la adhesión de los leucocitos al endotelio inflamado
La unión del ligando-1 de la glicoproteína P-selectina leucocitaria (PSGL-1) a la P-selectina endotelial y plaquetaria se produce durante la fase aguda de la inflamación por lesión hepática inducida por sepsis. Sin embargo, se ha demostrado que el dominio recombinante de bastones humanos de vimentina (rhRod) se une a la P-selectina y bloquea la adh...
El propósito de este artículo de métodos es describir los pasos necesarios para capturar de manera confiable imágenes y videos intravitales de alta resolución del hígado de ratón en condiciones homeostáticas y después de la administración de endotoxina o APAP. Si bien este protocolo ha permitido la producción constante de datos sobre las interacciones plaqueta-leucocito-endotelial en el hígado, hay una serie de pasos críticos necesarios para el éxito, así como posibles tra...
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar. Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito. El contenido no representa los puntos de vista del Departamento de Asuntos de Veteranos de EE. UU. ni del Gobierno de los Estados Unidos.
Este trabajo fue apoyado por NIH/NIGMS GM-123261 (FWL) y NIH/NHLBI HL139425 (JC). El apoyo a la investigación también fue financiado por el HL116524 de los NIH/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 |
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