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组织透明化应用丨《CELL》绘制精细尺度的脑血管结构及其可塑性

文章摘要

2020年2月20日，法国索邦大学Cell发表了题为Mapping the Fine-Scale Organization and Plasticity of the Brain Vasculature 的文章；使用iDISCO+技术在未切片的大脑中明亮标记血管内皮和平滑肌细胞,使用TubeMap管道技术测量了小鼠脑血管拓扑结构的区域变化。

图文摘要

研究人员生成了来自20多个小鼠脑的数据集，根据解剖区域标记了动脉、静脉和毛细血管。描述了大脑区域血管网络的组织特征，强调了局部适应和功能相关性。

亮点小结

文献截图

①TubeMap能够从tb大小的图像中快速构建标记的血管图。

②基于 iDISCO+ 免疫标记的自动动静脉注释。

③研究团队测量了血管拓扑结构和动静脉距离的区域差异。

④研究团队在卒中和感觉剥夺模型中研究TubeMap的可塑性。

研究结果

针对CD31、podocalyxin和Acta2的互补免疫标记使研究团队能够对完整灌注脑内的血管进行深度免疫标记。

用光片显微镜进行血管的深度免疫标记和成像

1、血管的标记和成像

研究人员验证了iDISCO+处理时间和预处理不会影响脉管系统的完整性。

动脉和静脉的深度免疫标记

2、血管图的构建

用于血管免疫标记二值化的图像处理流水线。

通过多路径二值化、管填充和平行骨架化进行血管分割

3、血管图分析

研究人员首先构建了3只灌注的3月龄C57Bl6小鼠的脑血管图，这些小鼠标记了podocalyxin、CD31和Acta2。并绘制了这些图集的3D渲染图，通过从啮齿类动物的脑血管系统的可识别特征，以验证无监督重建的一致性。

已标记血管数据集的无监督构建

研究人员将包括拓扑在内的各个方面纳入分析。确定了所有血管分裂或连接的分支点。典型的血管图由每个半球320万个分支点和440万个血管段组成。全脑平均血管分支点密度为6,400 / mm3。

全脑血管图的特性

研究人员最终选择通过提取和比较一组选定的特征来更详细地研究等皮层组织中的区域差异。

皮质血管分层结构的区域特异性

4、绘制血管网络的可塑性

科研团队研究了由大脑中动脉电烧灼引起的缺血性卒中3周后血管网的长期变化的本质，这种手术在背外侧皮质中产生了局灶性缺血。

TubeMap在缺血性卒中研究中的应用

血管方向重塑延伸至多个皮质区，但未扩展至皮质下区。这一结果表明，在诱导的缺血模型中，血管方向的密度保持性重塑是成人血管可塑性的一个重要因素。

研究人员生成了3只对照组和3只2月龄小鼠的图表。未观察到初级听觉皮层中穿通动脉数量的变化。

耳聋模型的全脑血管重组

在先天性耳聋小鼠中，研究人员注意到血管密度的变化并不影响毛细血管区域的大小和数量。

研究结果

评估血管发育/重塑与神经元功能之间的联系的技术要求和时间成本令人望而生畏。本文中的技术通过对疾病模型中的血管拓扑进行大规模比较，提供了一种新的强大的研究工具。

试用装

关于海卓生物

海卓生物基于国际领先的有机试剂组织透明化技术，开发出新一代国产化组织透明工具，广泛适用于各种模式动物及人的组织器官透明化，操作简单，染料和抗体渗透能力强。为科研和临床提供全套透明化解决方案。

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