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Method Article
A microscopia intravital é uma ferramenta poderosa que fornece informações sobre as relações temporais e espaciais de processos rápidos e/ou sequenciais. Descrevemos um protocolo para avaliar as interações proteína-proteína e as interações plaqueta-neutrófilo-endotelial em sinusóides hepáticos em um modelo murino de sepse experimental (endotoxemia).
Inflamação e trombose são processos complexos que ocorrem principalmente na microcirculação. Embora a histologia padrão possa fornecer informações sobre a via final da inflamação e da trombose, ela não é capaz de mostrar as mudanças temporais que ocorrem ao longo do curso de tempo desses processos. A microscopia intravital (IVM) é o uso de imagens de animais vivos para obter informações temporais sobre os processos fisiológicos in vivo. Este método é particularmente poderoso ao avaliar as interações celulares e proteicas dentro da circulação devido aos eventos rápidos e sequenciais que muitas vezes são necessários para que essas interações ocorram. Embora o IVM seja uma metodologia de imagem extremamente poderosa, capaz de visualizar processos complexos in vivo, há uma série de fatores metodológicos que são importantes a serem considerados ao planejar um estudo de IVM. Este artigo descreve o processo de realização de imagens intravitais do fígado, identificando considerações importantes e possíveis armadilhas que podem surgir. Assim, este artigo descreve o uso da MIV para estudar as interações plaquetas-leucócitos-endoteliais em sinusóides hepáticos para estudar as contribuições relativas de cada um em diferentes modelos de lesão hepática aguda.
Inflamação e trombose são processos complexos que ocorrem principalmente na microcirculação. Este protocolo descreve a preparação cirúrgica que permite a imagem da microvasculatura hepática in vivo. Embora a histologia padrão possa fornecer informações sobre as vias finais da inflamação e da trombose, ela não pode mostrar as mudanças temporais que ocorrem ao longo do processo. Além disso, este método é particularmente poderoso ao avaliar as interações celulares e proteicas transitórias que ocorrem dentro da circulação microvascular devido à sua capacidade de capturar, via videomicroscopia, as interações muitas vezes rápidas e sequenciais que ocorrem dentro de sistemas biológicos. Este artigo descreve o uso da microscopia intravital para estudar as interações plaquetário-leucocitário-endotelial em sinusóides hepáticos para estudar a contribuição relativa de cada um em diferentes modelos de lesão hepática aguda.
Embora essa preparação cirúrgica e a modalidade de imagem tenham o potencial de serem adaptadas a uma série de modelos inflamatórios e patológicos, dois modelos de inflamação vascular são descritos aqui: um modelo de endotoxemia de sepse murina e lesão hepática induzida por paracetamol (APAP). A injeção de endotoxina (lipopolissacarídeo; LPS) para induzir um modelo experimental de sepse murina começou já na década de 1930 com seu isolamento e subsequente exploração como uma molécula-chave na progressão da sepse1. Embora este modelo seja limitado porque o LPS é apenas um único componente das bactérias Gram-negativas, este é um método amplamente aceito e utilizado que é relativamente simples e rápido de executar. Além disso, replica com rapidez e precisão as manifestações fisiológicas da sepse1. Dado o papel que a absorção de endotoxinas intestinais desempenha no desenvolvimento de doenças hepáticas e inflamações2, este é um excelente modelo para estudar as interações plaquetas-leucócitos-endoteliais no fígado de camundongos.
Além de um modelo LPS de sepse, a overdose de APAP fornece um excelente modelo para o estudo de interações patológicas célula-célula no fígado. A superdosagem de APAP pode levar à insuficiência hepática aguda, marcada por trombocitopenia e acúmulo de plaquetas no fígado, bloqueando subsequentemente a recuperação hepática mediada por leucócitos3. Embora a preparação cirúrgica e a metodologia de imagem para este modelo possam ser adaptadas para uma série de questões biológicas e para estudar vários processos patológicos, tanto o modelo LPS de sepse quanto a lesão hepática induzida por APAP são excelentes modelos para o estudo das interações plaqueta-leucócitos-endotelial in vivo.
O IVM tem algumas vantagens inerentes às técnicas histológicas padrão. Embora os métodos histológicos padrão permitam o estudo de amostras de tecido inteiro ou seccionado e a apreciação de proteínas e arquitetura de tecido, essas metodologias apresentam limitações. Por design, esses processos requerem processamento de tecidos, que tem o potencial de distorcer ou mascarar o que é encontrado no sistema vivo. O tecido deve ser fixado durante o preparo histológico, introduzindo o potencial para artefatos de fixação ou autofluorescência aprimorada. A fixação também pode levar a alterações intracelulares no tecido, e o potencial de fixação inadequada pode levar à degradação do tecido. Além disso, os métodos histológicos não têm o potencial de estudar diretamente os aspectos temporais das interações proteicas ou celulares e têm o potencial de perder interações efêmeras ou pouco frequentes.
Por outro lado, a microscopia intravital de fluorescência permite evitar muitas das complicações e limitações inerentes à histologia padrão. A MIV evita a fixação e, portanto, os artefatos ou degradação tecidual que podem ocorrer durante o preparo histológico. Por design, também permite a imagem de tecidos dentro do sistema biológico vivo e, como tal, o isolamento e o seccionamento do tecido não são necessários. Além disso, permite a imagem e o estudo de processos transitórios ou pouco frequentes, que podem ser difíceis ou impossíveis de capturar usando histologia. Esse método de MIV também pode ser usado para capturar e identificar processos sequenciais (por exemplo, interações iniciadas por plaquetas ou leucócitos, resultando em agregados plaquetários-leucócitos ligados ao endotélio vascular). Finalmente, este método pode ser adaptado a uma série de sistemas de imagem. Dependendo das necessidades do estudo e do conjunto de dados desejado, após a preparação cirúrgica, o fígado externalizado pode ser colocado em quase qualquer sistema de imagem desejado. Aplicamos com sucesso este protocolo a imagens usando microscopia de fluorescência de campo amplo, microscopia de disco giratório, microscopia confocal de varredura a laser usando um scanner de cabeça de ressonância, bem como microscopia de dois fótons. No entanto, não há razão para acreditar que esse método deva ser limitado aos sistemas de microscopia acima mencionados.
Este artigo de métodos descreve um protocolo para IVM, que foi usado anteriormente para estudar as interações plaqueta-leucócitos-endotelial no fígado de camundongo. Esse protocolo tem sido utilizado para comparar a adesão plaquetária-endotelial temporal de plaquetas, marcadas com anticorpos conjugados fluorescentes ou geneticamente modificadas para fluorescência endógena4. Este protocolo tem sido usado para avaliar as interações transitórias plaquetas-leucócitos-endoteliais nos sinusóides hepáticos em um modelo endotoxêmico de inflamação hepática e para co-localizar a P-selectina e a proteína recombinante. Além disso, esse protocolo possibilitou determinar se as diferenças observadas na densidade de neutrófilos usando histologia padrão eram resultado de diferenças nas velocidades dos glóbulos vermelhos (como substituto da taxa de fluxo volumétrico)5. Finalmente, esse método tem sido usado para avaliar o recrutamento de plaquetas pelas células de Kupffer nos sinusóides hepáticos em um modelo agudo de lesão hepática induzida por APAP6. Este corpo de trabalho não teria sido possível usando métodos histológicos padrão. Como afirmado, este protocolo pode ser adaptado para uma variedade de sistemas de imagem e, com preparação cirúrgica adequada, escolha de anticorpos fluorescentes e configurações de imagem, este protocolo é altamente confiável e reprodutível para o estudo da patologia hepática.
Todos os protocolos de animais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais do Baylor College of Medicine e pelo Comitê de Pesquisa e Desenvolvimento do Michael E. DeBakey Veterans Affairs Medical Center. Todos os experimentos são terminais, com a eutanásia realizada no final sob um plano cirúrgico de anestesia. Consulte a Tabela de Materiais para obter detalhes relacionados a todos os materiais, reagentes e equipamentos usados neste protocolo.
1. Preparação de anticorpos e corantes
2. Injeção intraperitoneal de endotoxina
NOTA: Para avaliar as interações plaqueta-neutrófilo-endotelial nos sinusóides hepáticos em um modelo experimental de sepse murina, a injeção de endotoxina pode ser usada.
3. Indução e manutenção da anestesia dos animais e eutanásia
4. Cateterismo da veia jugular e traqueia
5. Exteriorização do fígado
6. Imagem de microscopia intravital do fígado
NOTA: Este protocolo usa um microscópio confocal de varredura a laser com um scanner de cabeça de ressonância bidirecional para microscopia intravital. Para estabilizar a frequência da cabeça de ressonância, ligue o sistema por pelo menos 30 minutos antes da imagem. Sistemas diferentes podem ter recursos diferentes. A discussão sobre isso está fora do escopo deste artigo. Entre em contato com os representantes do equipamento para obter detalhes técnicos de sistemas específicos.
7. Análise de imagem
NOTA: ImageJ/FIJI foi usado para processar todas as imagens deste artigo. FIJI (fiji.sc) é uma versão de código aberto do Image J (imagej.nih.gov) que tem mais funcionalidade por meio do uso de plug-ins e macros adicionais13.
Avaliação do efeito do domínio do bastonete de vimentina na adesão de leucócitos ao endotélio inflamado
A ligação do ligante-1 da glicoproteína P-selectina leucocitária (PSGL-1) à P-selectina endotelial e plaquetária ocorre durante a fase aguda da inflamação da lesão hepática induzida por sepse. No entanto, o domínio de bastonetes humanos recombinantes da vimentina (rhRod) demonstrou se ligar à P-selectina e bloquear a adesão de leucócitos ao endot...
O objetivo deste artigo de métodos é delinear as etapas necessárias para capturar de forma confiável imagens e vídeos intravitais de alta resolução do fígado de camundongo sob condições homeostáticas e após a administração de endotoxina ou APAP. Embora esse protocolo tenha permitido a produção consistente de dados sobre as interações plaqueta-leucócitos-endotélio no fígado, há uma série de etapas críticas necessárias para o sucesso, bem como possíveis armadilhas...
Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicação ou preparação do manuscrito. O conteúdo não representa as opiniões do Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA ou do Governo dos Estados Unidos.
Este trabalho foi apoiado pelo NIH / NIGMS GM-123261 (FWL) e NIH / NHLBI HL139425 (JC). O apoio à pesquisa também foi financiado pelo NIH / NHLBI HL116524.
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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