Method Article
تفاصيل المخطوطة الحالية كيفيه عزل هيبوكامبال الشرايين والشعيرات الدموية من دماغ الفار وكيفيه الضغط عليها للضغط علي التصوير العضلي ، والمناعي ، والكيمياء الحيوية ، والدراسات الجزيئية.
من التغييرات السلوكية خفيه إلى الخرف في مرحله متاخره ، يتطور العجز المعرفي الوعائي عاده بعد الاسكيميه الدماغية. السكتة الدماغية وتوقف القلب هي امراض المثلية الجنسية بشكل ملحوظ ، وكلاهما يحفز نقص التروية الدماغية. ومع ذلك ، كان التقدم في فهم الاعاقه المعرفية الوعائية ، ومن ثم تطوير العلاجات الخاصة بالجنس ، محدود جزئيا من التحديات في التحقيق في دوران المخ من نماذج الفئران في الدراسات الوظيفية. هنا ، نقدم نهجا لفحص الإشارات الشعرية إلى الشريانية في السابق فيفو هيبوكامبال الشعيرات الشعرية-Pareniole (hicapa) الاعداد من الدماغ الماوس. نحن وصف كيفيه عزل ، تعليب ، والضغط علي دوران الاوعيه الدقيقة لقياس قطر شرايين استجابه لتحفيز الشعرية. نعرض الضوابط الوظيفية المناسبة التي يمكن استخدامها للتحقق من سلامه الاعداد HiCaPA وعرض النتائج النموذجية ، بما في ذلك اختبار البوتاسيوم كعامل اقتران الاوعيه الدموية وتاثير المثبط تميزت مؤخرا من Kir2 الداخل تصحيح البوتاسيوم قناه الاسره ، ML133. وعلاوة علي ذلك ، نقارن الاستجابات في الاستعدادات التي يتم الحصول عليها من الفئران الذكور والإناث. في حين ان هذه البيانات تعكس التحقيقات الوظيفية ، ويمكن أيضا ان تستخدم نهجنا في البيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء المناعية ، ودراسات الفيزيولوجيا الكهربية.
وكانت الدورة الدموية علي سطح الدماغ موضوع الكثير من الدراسة ، ويرجع ذلك جزئيا إلى امكانيه الوصول التجريبية. ومع ذلك ، فان طوبولوجيا الاوعيه الدموية الدماغية تخلق مناطق متميزة. وعلي النقيض من شبكه قرض قويه غنيه في اناستاوسيس مع قدره كبيره لأعاده توجيه تدفق الدم ، والشرايين داخل الاوعيه الدموية (PAs) العرض التبعي محدوده ، كل واحد منهم النبض حجم منفصل من الانسجه العصبية1،2. وهذا يخلق تاثير عنق الزجاجة علي تدفق الدم الذي ، مع الميزات الفسيولوجية فريدة من نوعها3،4،5،6،7،8، يجعل الشرايين داخل الدماغ موقع حاسم لتدفق الدم الدماغي (cbf) المادة9،10. وعلي الرغم من التحديات التقنية المتاصله في عزل وتعليب نظام الأداء ، شهد العقد الأخير زيادة في الاهتمام بالدراسات الوظيفية السابقة لفيفو باستخدام السفن المضغوطة11و12و13و14و15و16و17. أحد أسباب هذا الاهتمام المتزايد هو الجهد البحثي الكبير الذي اجري علي اقتران الاوعيه العصبية (NVC), اليه الحفاظ علي فرط الدم الوظيفي الدماغ18.
إقليميا, CBF يمكن ان تزيد بسرعة بعد تنشيط العصبية المحلية19. أليات الخلوية وخصائص الإشارات التي تتحكم في NVC غير مفهومه تماما. ومع ذلك, حددنا دور غير متوقع سابقا لشعيرات الدماغ خلال nvc في الاستشعار عن النشاط العصبي وترجمته إلى اشاره الكهربائية الاستقطاب لتمدد الشرايين المنبع20,21,22. إمكانيات العمل23و24 وفتح القناات الكبيرة التي تعمل بالتوصيل Ca2 +-المنشطk + (BK) علي القدمين الفلكيتين25,26 زيادة تركيز أيون البوتاسيوم الخلالي [k +]o, الذي يؤدي إلى تنشيط المعدل الداخلي القويK + (كير) القناات في بطانة الاوعيه يتم تنشيط هذه القناة عن طريق الخارجيةK + ولكن أيضا عن طريق فرط الاستقطاب نفسه. الانتشار من خلال تقاطعات الفجوة ، التيار فرط الاستقطاب ثم يجدد في الخلايا البطانية الشعرية المجاورة تصل إلى الشرايين ، حيث انه يسبب الاسترخاء عضلي وزيادة cbf20،21. وقد أدت دراسة هذه اليه إلى تطوير الاستعداد لقياس القطر الشرايين اثناء التحفيز الشعري مع العوامل الفعالة للاوعيه ، بالضغط علي الشعيرات الشعرية. ويتكون التحضير CaPA من الجزء الشرياني الداخلي الذي تم تعليبه مع الاجتثاث الشعرية سليمه ، المصب. يتم ضغط نهايات الشعرية ضد قاع الزجاج الغرفة بواسطة ميكروماص ، والتي يسد وتستقر تشكيل الاوعيه الدموية بأكمله20،21.
قدمنا سابقا الابتكارات المفيدة من خلال التصوير الاستعدادات capa من اللحاء الماوس20,21 والشرايين من اللوزة الفئران13 والحصين16,17. كما يتلقى الاوعيه الدموية هيبوكامبال المزيد من الاهتمام نظرا لقابليها للظروف المرضية ، وهنا نقدم طريقه خطوه بخطوه لاعداد CaPA من الفرس الحصين (HiCaPA) التي لا يمكن استخدامها فقط في الدراسات NVC وظيفية ولكن أيضا في البيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء المناعية ، والفيزيولوجيا الكهربية.
تمت الموافقة علي جميع التجارب من قبل لجنه الرعاية الحيوانية المؤسسية والاستخدام (IACUC) من جامعه كولورادو, Anschutz الطبية الحرم الجامعي وأجريت وفقا للمبادئ التوجيهية من المعاهد الوطنية للصحة.
1-الحلول
2-اعداد غرفه الأعضاء
3. الحصين تشريح والعزلة
4-العزلة الشريانية هيبوكامبال
5. هيبوكامبال الشعيرات الشعرية-pareniole الشرياني
6. ضغط التصوير العضلي
7. التحفيز البؤري لنهايات الشعرية
البطانيات الصغيرة (SK) والمتوسطة التوصيل (IK) Ca2 +-الحساسةK + القناات ممارسه تاثير المماطلة علي قطر PAs. تطبيق الحمام من 1 μM NS309 ، وهو الاصطناعية أيك و SK قناه ناهض ، تسبب بالقرب من توسيع القصوى (الشكل 2ا ، ب). ومع ذلك ، تفتقر الخلايا الغشائية الشعرية أيك وقناات SK ولم فرط الاستقطاب ردا علي NS30920. ونتيجة لذلك ، تحفيز نهايات الشعرية مع 1 μM NS309 بواسطة الضغط البؤري طرد (20 ثانيه ، 5 رطل) لم يسبب تمدد الشرايين المنبع (الشكل 2ا ، ب). وتشير هذه النتيجة إلى ان NS309 لم تصل إلى الشرايين في الاستعدادات HiCaPA ويمكن استخدامها كعنصر تحكم لتقييم التقييد المكاني للمجمع المطبق علي الشعيرات الدموية عن طريق طرد الضغط.
تم تصميم هذا الاعداد بشكل أساسي لقياس الإشارات الكهربائية الداخلية من الشعيرات الدموية إلى نظام الأداء. باستخدام اعداد HiCaPA ، قمنا بتطبيق aCSF التي تحتوي علي 10 ملمK + علي نهايات الشعرية وقياس تمدد شرايين المنبع (الشكل 2ا ، ج) كما فعلنا سابقا في الاستعدادات capa من الاوعيه الدموية القشرية20. ثم قمنا بالتحقيق ، لأول مره لمعرفتنا ، الإشارات الكهربائية الشعرية إلى الشريانية في الفئران الإناث باستخدام الاستعدادات HiCaPA. ولم يختلف التمدد الشرايين الذي أثاره التحفيز الشعري مع 10 ممK + بين الاستعدادات من الفئران الذكور والإناث (الشكل 2ا ، ج).
وأخيرا ، فائده أساسيه أخرى لهذا النهج هو امكانيه تطبيق الاداات الدوائية في الحمام قبل التحفيز الشعري. هنا اختبرنا تاثير ML133 ، وضعت مؤخرا مثبط Kir228. بالاضافه إلى 10 μM ML133 إلى الحمام ترويه إلغاء عمليا الناجمة عن الشعرية الشرايين تمدد استجابه لل 10 ملمك + في hicapa الاستعدادات من كل من الفئران الذكور والإناث (الشكل 2ا ، ج). وتشير هذه النتيجة الاخيره إلى ان قناه كير 2.1 يتوسط الإشارات الكهربائية في الاوعيه الدموية الدماغية الإناث كما وصفنا سابقا في دوران الاوعيه الدقيقة القشرية للدماغ الذكور.
الشكل 1: منهجيه العزل والضغط من هيبوكامبال الشعيرات الشعرية (HiCaPA) اعداد من الماوس. (ا) يتم قطع الدماغ المعزولة حديثا في النصف في الطائرة السهمي بعد الشق بين الكره ووضعها مع الجانب الإنسي التي تواجهها. (ب) يتم أزاله المهاد ، والحاجز ، وما بعده بلطف للكشف عن الحصين. (ج) يتم أزاله الحصين بعناية. (د) يتم عزل الشرايين مع الأشجار الشعرية من الحصين ويتم تعليب أحد طرفي الجزء شرايين بماصه صغيره متصلة بنظام ضغط ، والطرف الآخر مسدود. يتم إغلاق نهايات شعريه والحفاظ عليها ضد كوفيرسليب مع غيض من ماصه الزجاج. يرصد القطر الداخلي مع نظام الكشف عن الحافة في واحد أو عده مناطق من الشرايين. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: التحفيز البؤري من الشعيرات الدموية مع 1 μM NS309 ليس له تاثير علي قطر شرايين المنبع ، علي عكس التحفيز مع aCSF التي تحتوي علي 10 ملمK +. (ا) التسجيل التمثيلي لقطر شرايين المنبع الذي يظهر تاثير تطبيق الحمام من 1 μm NS309 متبوعا بالتحفيز المتتابع للشعيرات الشعرية (20 ثانيه ، 5 رطلا في البوصة) مع 1 μm NS309 و acsf تحتوي علي 10 ممK + في غياب أو وجود مثبط قناه Kir2 ML133. تطبيق 10 ملمK + علي الشعيرات الدموية أنتجت توسع شرايين المنبع السريع الذي تم حظره بواسطة 10 μM ML133. NS309 لم يسبب تمدد. ويوضح غياب تمدد شرايين المنبع استجابه للتحفيز الشعري مع NS309 ان المركبات التي يتم إخراجها من الضغط لا تصل إلى الشرايين. (ب) بيانات موجزه تبين التغيرات في القطر الناجمة عن 1 μM NS309 المطبقة في الحمام أو علي الأطراف الشعرية (ن = 14 ؛ * * * *p < 0.0001 ، الاقتران t-اختبار). (ج) بيانات موجزه تبين التغيرات في القطر الشرايين الناجمة عن 10 ممK + تطبق مباشره علي الشعيرات الدموية في الاستعدادات hicapa من الذكور (ن = 6) أو الإناث (n = 8) الفئران قبل وبعد 10 μM ML133 تم تطبيقها في الحمام (* * *p < 0.0005 ، نوفاسكوتيا يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الاعداد المضغوط HiCaPA (هيبوكامبال الشعرية-pareniole) الموصوفة في المخطوطة الحالية هو امتداد لإجراءاتنا الراسخة لعزل ، والضغط ، ودراسة الشرايين العقديه29. وقد ذكرنا مؤخرا ان القناات كير 2.1 في الدماغ الخلايا الغشائية الشعرية الزيادات في [K +]o المرتبطة التنشيط العصبية ، وتوليد اشاره فرط الاستقطاب التصاعدي الذي يوسع الشرايين المنبع20. الكشف عن هذا الدور غير المتوقع سابقا لشعيرات الشعرية كان ممكنا في جزء من خلال تطوير التحضير capa من الاوعيه الدقيقة القشرية20,21. تقدم هذه المخطوطة نهجا تجريبيا مماثلا ولكن من هيكل أعمق وأكثر تقييدا من الدماغ الماوس لوصف نهج بسيط وقابل للتكرار للتحقيق في الإشارات الشعرية إلى الشريانية اثناء اقتران الاوعيه الدموية العصبية.
دوران الدماغ المجهري هش بشكل رائع وبعض الممارسات ، وخاصه التقليل من تمدد ومناوله الاوعيه ، يجب ان تستخدم لضمان بقاء الشرايين والشعيرات الدموية. التطوير عفويه من النغمة [ميوتون] المؤشر اولي من تحضير قدره30. ويمكن بعد ذلك تقييم وظيفة بطانية عن طريق أضافه القناات SK و IK ' ناهض NS309 إلى حل الحمام, الذي ينبغي ان يسبب توسيع الحد الأقصى بالقرب. في حاله عدم تطوير لهجة أو استجابه لتطبيق الحمام من NS309 ، يجب ان يتم استبدال اعداد واحد آخر. كما يستخدم NS309 لاختبار انتشار التحفيز الشعري البؤري. لان الخلايا الشعرية البطانية تفتقر SK و IK قنوات20، والتسليم المحلي من NS309 علي الشعيرات الدموية عن طريق الضغط طرد ينبغي ان يكون لها اي تاثير علي القطر شرايين المنبع كما هو موضح في الشكل 2، مما يدل علي ان المركبات لا تحفز بطريق الخطا الشرايين. وبمجرد التحقق من صحة هذه الخطوات ، يمكن اختبار الإشارات الشعرية إلى الشريانية.
هنا درسنا الإشارات الكهربائية عن طريق تحفيز الشعيرات الدموية مع aCSF التي تحتوي علي 10 ملمK +. ومع ذلك ، يمكن استكشاف طرائق الإشارات المختلفة باستخدام النهج الحالي من خلال تحفيز الشعيرات الدموية مع مختلف العوامل المعروفة للاوعيه أو الناقلات العصبية. ومن الفوائد الأخرى لهذا الاعداد امكانيه التحقيق في الاتفاقية ومقارنتها في نهاية المطاف بين الكائنات المختلفة وبين مختلف مناطق المخ. وهذا مثير للاهتمام بشكل خاص لان الدماغ ليست مستهدفه بانتظام من الامراض الدماغية الوعائية31,32. وهناك قيد عام علي النهج المعروض هنا هو انه من خلال عزل دوران الاوعيه الدقيقة ، يتم فقدان المكونات الحاسمة للوحدة العصبية ، مثل الخلايا العصبية والفلكية. الاستعدادات الأخرى ، مثل نافذه الجمجمة للتصوير في الجسم الخارجي cbf ، والحفاظ علي هيكل وحده الاوعيه الدموية سليمه وأكثر ملاءمة لدراسة nvc في نظام سليم. ومع ذلك ، في اعداد نافذه الجمجمة ، من الصعب علي الشرايين الصورة من دون معدات محدده ، مثل المجهر متعدد الفوتونات ، والمناطق الأعمق ، مثل الحصين ، لا تزال صعبه للصورة. وفي هذا الصدد ، فان النهج الذي تم تطويره في مختبر Filosa باستخدام تدفق الاناره للحث علي النغمة العضلية في شرائح المخ يمثل رابطا أنيقا بين شريحة المخ ونهج الجسم الحي33. ومع ذلك ، فان الانسجه العصبية المحيطة يمكن ان تحد من تغلغل المخدرات المطبقة موضعيا ، وزيادة إمكاناتها خارج الهدف وجعل التفسيرات صعبه ، لان العديد من أنواع الخلايا تتعرض للادويه. ونحن في المقام الأول تطوير نهجنا الجسم السابق لمعالجه هذه القضايا المحتملة. وفي الختام ، ينبغي استخدام نهج متعددة بالاقتران مع الدراسة الكاملة لهذه الاتفاقية.
وباختصار ، يصف هذا التقرير الاعداد السليم السابق لهيبوكامبال الشريانية والشعيرات الدموية المضغوطة التي تسمح باختبار اثار العوامل الدوائية والبيولوجية علي المعلمات الوظيفية في مواقع منفصلة علي طول السلسلة الشعرية-الشريانية.
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
ويود أصحاب البلاغ ان يشكروا جولز موران علي التعليقات الثاقبة علي المخطوطة. وقد تم تمويل هذا البحث من خلال جوائز من المنظمة التي لا تبغي الربح التابعة لمؤسسه كاداسيل معا ، ومركز صحة المراه والبحوث ، وR01HL136636 NHLBI (FD).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22µm Syringe Filters | CELLTREAT Scientific Products | 229751 | |
12-0 Nylon (12cm) Black | Microsurgery Instruments, Inc | S12-0 NYLON | |
Automatic Temperature Controller | Warner Instruments | TC-324B | |
Borosilicate Glass O.D.: 1.2 mm, I.D.: 0.68 mm | Sutter Instruments | B120-69-10 | |
Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | A7030 | |
CaCl2 dihydrate | Sigma-Aldrich | C3881 | |
D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G5767 | |
Dissection Scope | Olympus | SZ11 | |
ECOLINE VC-MS/CA 4-12 — complete Pump with Drive and MS/CA 4-12 pump-head | Ismatec | ISM 1090 | |
EGTA | Sigma-Aldrich | E4378 | |
Fine Scissors - Sharp | Fine Science Tools | 14063-09 | |
Inline Water Heater | Warner Instruments | SH-27B | |
Integra™ Miltex™Tissue Forceps | Fisher Scientific | 12-460-117 | |
KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5379 | |
Magnesium sulfate heptahydrate | Sigma-Aldrich | M1880 | |
MgCl Anhydrous | Sigma-Aldrich | M8266 | |
Micromanipulator | Narishige | MN-153 | |
ML 133 hydrochloride | Tocris | 4549 | |
MOPS | Sigma-Aldrich | M1254 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S9625 | |
NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S9638 | |
NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S8875 | |
NS309 | Tocris | 3895 | |
Picospritzer III - Intracellular Microinjection Dispense Systems, 2-channel | Parker Hannifin | 052-0500-900 | |
Pressure Servo Controller with Peristaltic Pump | Living Systems Instrumentation | PS-200 | |
Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | P3662 | |
Super Fine Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
Surgical Scissors - Sharp-Blunt | Fine Science Tools | 14001-13 | |
Vertical Micropipette Puller | Narishige | PP-83 |
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