Method Article
כתב היד הנוכחי מפרט כיצד לבודד היפובין ונימים ממוח העכבר וכיצד ללחוץ אותם על מיגרפיה ללחץ, immunofluorescence ביוכימיה, מחקרים מולקולריים.
מתוך שינויים התנהגותיים עדינים לדימנציה בשלב מאוחר, ליקוי קוגניטיבי כלי דם מתפתח בדרך כלל בעקבות איסכמיה מוחית. שבץ ודום לב הם מחלות מינית במידה ניכרת, ושניהם לגרום איסכמיה מוחית. עם זאת, ההתקדמות בהבנת ליקוי קוגניטיבי בכלי הדם, ולאחר מכן פיתוח טיפולים ספציפיים למין, כבר מוגבל בחלקו על ידי אתגרים בחקירת מיקרוסירקולציה המוח מדגמי העכבר במחקרים פונקציונליים. כאן, אנו מציגים גישה כדי לבחון את arteriole הקפילר בvivo לשעבר נימי-מarteriole (היקואפה) הכנה מהמוח של העכבר. אנו מתארים כיצד לבודד, צינורית, והלחץ על המיקרוסירקולציה כדי למדוד קוטר arteriolar בתגובה לגירוי נימי. אנו מראים אילו בקרות תפקודית מתאים ניתן להשתמש כדי לאמת את שלמות ההכנה של הסדר ולהציג תוצאות טיפוסיות, כולל בדיקת אשלגן כסוכן צימוד וסקולרית ואת ההשפעה של המעכב שאפיינו לאחרונה של Kir2 פנימה לתקן אשלגן משפחה הערוץ, ML133. יתרה מזאת, אנו נשווה את התגובות בהכנות שהתקבלו מעכברים זכרים ונקבות. בעוד שנתונים אלה משקפים חקירות פונקציונליות, ניתן להשתמש בגישה שלנו גם בביולוגיה מולקולרית, בכימיה חיסונית ובלימודי אלקטרופיזיולוגיה.
המחזור הפיטו על פני המוח היה מושא למידה רבה, בחלקו בשל הנגישות הניסיונית שלה. עם זאת, הטופולוגיה של ואצלב המוח יוצרת אזורים נפרדים. בניגוד לרשת הפיטו האיתנה העשירה באנסטוסים עם יכולת משמעותית לניתוב מראש של זרימת הדם, הגרם מהקיצילות (PAs) מהווה אספקה מוגבלת, כל אחד מהם מקיים נפח בדיד של רקמת העצבים1,2. זה יוצר אפקט צוואר בקבוק על זרימת הדם אשר, בשילוב עם תכונות פיזיולוגיות ייחודיות3,4,5,6,7,8, עושה גרם העורקי אתר חיוני עבור זרימת דם מוחין (cbf) תקנה9,10. למרות האתגרים הטכניים הכרוכים בבידוד ובצינורית של PAs, העשור האחרון ראה עניין מוגבר במחקרים לשעבר vivo תפקודית באמצעות כלי הלחץ11,12,13,14,15,16,17. אחת הסיבות לעניין מוגבר זה הוא מאמץ מחקרי ניכר שנערך על הזיווגים נוירוכלי (NVC), המנגנון העומד בראש תפקודי המוח היפראתרמיה18.
מאכלים, CBF יכול להגדיל במהירות בעקבות ההפעלה העצבית המקומית19. המנגנונים הסלולריים ומאפייני האיתות השולטים ב-NVC מובנים לחלוטין. עם זאת, זיהינו תפקיד בלתי צפוי בעבר עבור נימי המוח במהלך nvc בפעילות העצבית הרגישה ומתרגמת אותו לאות חשמלי מהקיטוב כדי להתרחב במעלה עורקי הראש20,21,22. פוטנציאל פעולה23,24 ופתיחה של מוליכות גדולה Ca2 +-מופעל K+ (BK) ערוצים על endcytic לאורך25,26 להגדיל את הריכוז יון האשלגן ביניים [K+]o, אשר תוצאות ההפעלה של חזקה מיישר פנימה מיישרים K+ (קיר) ערוצים של כלי הדם של נימים. ערוץ זה מופעל על-ידי החיצוני K+ אבל גם על ידי hyperpolarization עצמו. מתפשטת באמצעות צמתים הפער, הזרם המיקטריזציה ואז מחדש את התאים הסמוכים של נימי-הדם לarteriole, שם הוא גורם להרפיה מיציט ו-cbf להגדיל20,21. המחקר של מנגנון זה הוביל אותנו לפתח בלחץ קפיצ-מarteriole (קאפה) הכנה למדוד את קוטר arteriolar במהלך גירוי נימי עם סוכני vasoactive. ההכנה של קאפה מורכבת מפלח גרם arteriole קאננולה עם שלמות, מרמידות נימי במורד הזרם. קצות נימי הם דחוסים על קרקעית הזכוכית הקאמרית על ידי מיקרופיפטה, הסגר ומייצב את כל היווצרות כלי הדם20,21.
בעבר עשינו חידושים אינסטרומנטליים על ידי הדמיה של קאפה ההכנות מקליפת העכבר20,21 והעורקי המוח מהאמיגדלה של החולדה13 והיפוקמפוס16,17. כמו ההיפוקמאז ואצלב מקבל יותר תשומת לב בשל הרגישות שלה לתנאים פתולוגיים, כאן אנו מספקים שיטה צעד אחר צעד עבור הכנה קאפה מן ההיפוקמפוס העכבר (היקופה) כי לא ניתן להשתמש רק במחקרים NVC פונקציונלי אלא גם בביולוגיה מולקולרית, כימיה חיסונית, אלקטרופיזיולוגיה.
כל הניסויים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) של אוניברסיטת קולורדו, הקמפוס הרפואי אנוץ ובוצעו בהתאם להנחיות מטעם המכון הלאומי לבריאות.
1. פתרונות
2. הכנה לעוגב
3. ניתוח ההיפוקמפוס ובידוד
4. היפוקמאל arteriole בידוד
5. נימי היפוקמאל-מarteriole
6. מיגרפיה ללחץ
7. גירוי ממוקד בקצוות נימי
מוליכות אנתל קטנה (SK) ומוליכות ביניים (IK) Ca2 +-תלוי-K+ ערוצים להפעיל השפעה מאוד על הקוטר של PAs. היישום אמבטיה של 1 μM NS309, האגוניסט סינתטי וערוץ SK, שנגרמו ליד התרחבות מקסימלית (איור 2א, ב). עם זאת, תאים של נימי האנדותל חסרים בערוצי ה-IK ו-SK והיא לא היתה היפרקטזה בתגובה ל NS30920. כתוצאה מכך, מעורר מסתיים נימי עם 1 μM NS309 על ידי הוצאה ללחץ מוקד (20 s, 5 psi) לא לגרום התרחבות arteriolarבמעלה הזרם(איור 2a, B). תוצאה זו עולה כי NS309 לא הגיע לarteriole בהכנות היקופה ויכול לשמש כפקד כדי להעריך את ההגבלה המרחבית של התרכובת המוחלת על נימים על ידי הוצאה ללחץ.
הכנה זו תוכננה ביסודה עבור המדידה של איתות חשמלי מבפנים נימים כדי PAs. באמצעות הכנת היאפה, החלת aCSF המכיל 10 mM K+ על קצות נימי ונמדד התרחבות arteriolar המעלה (איור 2A, C) כפי שעשינו בעבר ההכנות קאפה מן הקליפת הקורקובורה20. לאחר מכן חקרנו, בפעם הראשונה לידיעתנו שלנו, איתות חשמלי נימי ל-arteriole בעכברים נקבה באמצעות ההכנות של היקואפה. התרחבות Arteriolar מעורר על ידי גירוי נימי עם 10 מ"מ K+ לא שונה בין ההכנות של עכברים זכר ונקבה (איור 2א, ג).
לבסוף, יתרון בסיסי נוסף של גישה זו הוא האפשרות ליישם כלים תרופתי באמבט לפני גירוי נימי. כאן בדקנו את ההשפעה של ML133, שפותחה לאחרונה Kir2 מעכבי28. תוספת של 10 μm ML133 לאמבט זלוף כמעט ביטלה נימי המושרה arteriolar התרחבות בתגובה 10 mM K+ ההכנות השאר מן עכברים זכר ונקבה (איור 2א, ג). התוצאה האחרונה עולה כי קיר 3.3 הערוץ מדיטים איתות חשמלי בתוך המוח הנשי המוח כפי שתיארנו בעבר את המחזור הקורטיקלית של השכל הגברי.
איור 1: מתודולוגיה לבידוד והלחץ של נימי ההיפוקמאל-הכנת העורקים (היקופה) הכנה מהעכבר. (א) המוח המבודד הטרי נחתך לחצי במישור המשונן בעקבות הקרע הפנימי והניח עם הצד האמצעי פונה כלפי מעלה. (ב) תלמוס, מחיצת, ו ההיפותלמוס מוסרים בעדינות כדי לחשוף את ההיפוקמפוס. (ג) ההיפוקמפוס הוסר בזהירות. (ד) מבודדים מההיפוקמפוס וקצה אחד של הקטע הarteriolar הוא קאננולה עם מיקרופיפטה המחובר למערכת לחץ, והקצה השני מופרד. קצוות נימי חתומים ומתוחזקים כנגד הכיסויים בקצה של פיפטה מזכוכית. קוטר פנימי מנוטר באמצעות מערכת זיהוי קצוות באזור אחד או כמה מarteriole. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: גירוי מוקד של נימים עם 1 μM NS309 אין השפעה על קוטר arteriolar במעלה, בניגוד גירוי עם aCSF המכיל 10 mM K+. (א) הקלטה ייצוגית של הקוטר arteriolar במעלה מראה את ההשפעה של היישום אמבטיה של 1 ΜM NS309 ואחריו גירוי מסתיים נימי (20 s, 5 psi) עם 1 ΜM NS309 עם acsf המכיל 10 mM K+ בהעדר או נוכחות של Kir2 המעכב של ערוץ ML133. יישום של 10 מ"מ K+ על נימים המיוצר התרחבות arteriolar מהירה במעלה כי נחסם על ידי 10 ΜM ML133. . NS309 לא גרם לתרחבות העדר התרחבות arteriolar במעלה הזרם בתגובה לגירוי קפילר עם NS309 ממחיש כי הלחץ נפלט תרכובות לא להגיע arteriole. (ב) נתוני סיכום המראים שינויים בקוטר המושרה על ידי 1 ΜM NS309 שהוחלו באמבט או בקצוות הקפילר (n = 14; * * * *p < 0.0001, לזווג t-test). (ג) נתוני סיכום המראים שינויים בקוטר arteriolar המושרה על ידי 10 mM K+ הוחל ישירות על נימים בהכנות היקופה מן הזכר (n = 6) או נקבה (n = 8) עכברים לפני ואחרי 10 μm ML133 הוחל באמבטיה (* * * * < 0.0005 , נ = לא משמעותי, t-בדיקה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הכנת הטאפה בלחץ (arteriole) הכנה המתואר בכתב היד הנוכחי היא הרחבה של ההליך הוקמה היטב שלנו כדי לבודד, לחצים, וללמוד העורקי העורקים29. אנו דיווחו לאחרונה כי קיר 2.1 ערוצי המוח בתאי נימי מוחי התחושה מגדילה ב [K+]o הקשורים הפעלה עצבית, וליצור אות היפרקטליזציה עולה כי מרחיב במעלה הצוק המעלה20. חשיפת תפקיד לא צפוי זה בעבר נימים היתה אפשרית בחלק על ידי פיתוח הכנת קאפה מיקרו מחזור הקורטיקלית20,21. כתב יד זה מציג גישה ניסיונית דומה, אבל מתוך מבנה עמוק יותר ומוגבל יותר של מוח העכבר כדי לתאר גישה פשוטה ומוגבלת לחקור הקפילר-to-arteriole איתות במהלך צימוד נוירוכלי.
מחזור המוח הוא שברירי להפליא ושיטות מסוימות, בעיקר מזעור מתיחה וטיפול של כלי הדם, יש להשתמש כדי להבטיח את ההישרדות של העורקים ונימים. ההתפתחות הספונטנית של הטון מיוגני הוא האינדיקטור הראשון לכדאיות של הכנה30. הפונקציה אנדותל ניתן להעריך לאחר מכן על ידי הוספת הערוצים SK ו IK ' אגוניסט NS309 לפתרון אמבטיה, אשר אמור לגרום ליד התרחבות מקסימלית. במקרה של כישלון לפתח טון או תגובה ליישום האמבטיה של NS309, יש להחליף את ההכנה עם אחד אחר. NS309 משמש גם כדי לבדוק את התפשטות של גירוי נימי מוקד. מכיוון תאי האנדותל של נימי מחסור בערוצי SK ו-IK20, משלוח מקומי של NS309 אל נימים על ידי הוצאה לחצים לא צריך להיות השפעה על המעלה arteriolar קוטר כפי שמוצג באיור 2, הממחישות כי תרכובות לא לעורר בטעות את הarteriole. לאחר שלבים אלה מאומתים, ניתן לבדוק arteriole איתות מפני נימי.
כאן בחנו איתות חשמלי על ידי גירוי נימים עם aCSF המכיל 10 מ"מ K+. עם זאת, שיטות איתות שונות ניתן לחקור באמצעות הגישה הנוכחית על ידי מגרה נימים עם סוכני vasoactive ידועים שונים או נוירוטרנסמיטורים. יתרון נוסף של הכנה זו הוא האפשרות לחקור ובסופו של דבר להשוות NVC בין בעלי חיים שונים בין אזורי מוח שונים. זה מעניין במיוחד משום שהמוח אינו ממוקד באופן אחיד על ידי הפתווגיות שדרתי31,32. מגבלה כללית של הגישה המוצגת כאן היא כי על ידי בידוד המיקרו מחזור, רכיבים קריטיים של יחידת נוירונימי, כגון נוירונים ו astrocytes, אבדו. הכנות אחרות, כגון חלון הגולגולת עבור vivo cbf הדמיה, לשמור על המבנה של יחידת נוירונימי שלמים ומתאימים יותר ללמוד nvc במערכת שלמה. עם זאת, בהכנה של חלון הגולגולת, העורקים העורכוניים קשים לתדמית ללא ציוד ספציפי, כמו מיקרוסקופ רב-פוטון, ואזורים עמוקים יותר, כגון ההיפוקמפוס, נשארים קשים לתדמית. בהקשר זה, הגישה שפותחה במעבדה Filosa באמצעות זרימת הלומיאל כדי לגרום לנימה מיוגנית בפרוסות המוח מייצגת קשר אלגנטי בין המוח לבין vivo גישות33. עם זאת, רקמת העצבים שמסביב יכול להגביל את החדירה של תרופה למריחה על העור, הגדלת הפוטנציאל שלה מחוץ ליעד והכנת פרשנויות קשה, כי כמה סוגי תאים חשופים לסמים. בעיקר פיתחנו את הגישה שלנו לשעבר vivo לטפל בנושאים פוטנציאליים אלה. לסיכום, יש להשתמש בגישות מרובות בשילוב עם המחקר המלא של NVC.
לסיכום, הדו ח הנוכחי מתאר הכנה ex vivo לשעבר של היפולויולים ונימים מבוססי ההיפוקמפוס המאפשר את ההשפעות של סוכנים תרופתי וביולוגיים להיבדק על פרמטרים פונקציונליים במיקומים דיסקרטית לאורך הרצף נימי-arteriole.
. למחברים אין מה לגלות
המחברים רוצים להודות לז מורין על הערות תובנה על כתב היד. מחקר זה מומן על ידי פרסים מ CADASIL יחד יש לנו תקווה ללא מטרות רווח, המרכז לבריאות נשים ומחקר, ו NHLBI R01HL136636 (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