Dokument: Standardisierung eines perfusionsbasierten Präparationsprotokolls des CLARITY-Verfahrens zur Darstellung kardialer Strukturen im Mausmodell durch Lichtblattmikroskopie

Titel:	Standardisierung eines perfusionsbasierten Präparationsprotokolls des CLARITY-Verfahrens zur Darstellung kardialer Strukturen im Mausmodell durch Lichtblattmikroskopie
Weiterer Titel:	Standardisation of a perfusion-based CLARITY-protocol for imaging cardiac structures in mice using light sheet microscopy
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=56381
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210527-114317-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schmitz, Lukas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,74 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 25.05.2021 / geändert 25.05.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Axel Gödecke [Gutachter] Dr. Temme, Sebastian [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen die weltweit häufigste Todesursache dar. Mikroskopische Verfahren sind dabei seit Jahrzehnten Bestandteil in der medizinischen Diagnostik und Forschung dieser epidemiologisch hochrelevanten Erkrankungsgruppe. Die relativ junge Technik der Lichtblattmikroskopie erlaubt eine Darstellung ganzer Organe im Tiermodell nach entsprechender Gewebepräparation mit mikroskopischer Auflösung. Voraussetzung hierzu ist eine erhöhte Transparenz des untersuchten Gewebes. Über die vergangenen Jahre entwickelten sich zahlreiche Methoden der Gewebepräparation, sogenannte clearing techniques. Eine dieser Methoden stellt das CLARITY - Verfahren dar, welches durch Erzeugung eines Hybridgewebes, bestehend aus Biomolekülen und Hydrogelpolymeren, den schwierigen Kompromiss aus Erhalt der Gewebestruktur und Reduktion transparenzmindernder Moleküle schafft. Ziel dieser Arbeit war die Standardisierung eines Präparationsprotokolls dieser Methode im Mausmodell zur Darstellung kardialer Strukturen unter Nutzung der Lichtblattmikroskopie. Dabei stellte sich insbesondere die Präparation des Gewebes durch Perfusion der Koronarien über eine in die Aorta eingebrachte Perfusionskanüle als geeignet dar, um eine Klärung des Organs zu ermöglichen. Beschleunigte Präparationszeiten und die Möglichkeit der Kombination mit Funktionsanalysen des entnommenen Organs unmittelbar vor begonnener Präparation stellen hier einen wesentlichen Vorteil dar. Klärungen vollständiger Organe ließen sich innerhalb von wenigen Tagen erreichen. In geklärten Organen konnten Blutgefäße beginnend an der Herzbasis bis zum Herzapex verfolgt und in weiteren Vergrößerungsstufen Kapillargefäße sowie subzelluläre Merkmale der Herzmuskulatur als Nachweise erhaltener Strukturmerkmale nach Organklärung dargestellt werden. Zudem erschienen Klärungen nach erlittenem Myokardinfarkt möglich, sodass auch eine Untersuchung pathophysiologischer Modelle unter Einsatz des Protokolls möglich ist. Zusammenfassend stellt das erarbeitete Präparationsprotokoll eine einfache Möglichkeit der Gewebepräparation zur Transparenzerhöhung des Herzens im Mausmodell dar und kann als Grundlage weiterer Untersuchungen physiologischer sowie pathologischer Veränderungen unter Einsatz der Lichtblattmikroskopie dienen. Cardiovascular disease is the most frequent cause of death. Out of numerous different techniques implemented in the diagnosis and research of this disease group, microscopy is one of the oldest and widely distributed ones. Over the past decades the possibilities of microscopy have been continuosly expanded. Light sheet microscopy, a relatively new technique opens up ways of imaging whole organs in small animal models with microscopic resolution by changing the way of sample illumination and signal detection. As increased tissue transparency is crucial for deep imaging using light sheet microscopy, a wide range of „ clearing techniques“ was developed in recent years. One of these techniques, called CLARITY, increases tissue transparency by forming a network of biomolecules and hydrogel polymers and reducing light scattering molecules in the transformed tissue. This thesis aims at standardising a protocol to clear the murine heart using CLARITY and making it feasible for imaging cardiac structures with light sheet microscopy. Therefore the steps of preparation necessary to render tissue transparent were addressed and adapted for the properties of cardiac tissue. The use of a canula, inserted into the aorta, made it possible to process the tissue using the coronary arteries as a natural pathway into the cardiac tissue. Faster preparation times and the possibility to combine functional analysis of the heart before starting the process of rendering the tissue transparent are two main advantages of this technique compared to diffusion based preparation methods. It was possible to render whole organs transparent within days. Threedimensional reconstructions of the heart enabled the visualisation of blood vessels originating from the heart base running down to the heart apex. In microscopic views with higher magnification capillaries were tracked and subcellular features of the myocard could be visualised, giving proof of preserved molecular structure after clearing the tissue. Furthermore it was possible to demonstrate successful imaging of cleared organs after myocardial infarction, extending the possible applications of the preparation protocol to pathological models. In conclusion, the established protocol can be seen as a possibility to increase tissue transparency in the murine heart to study physiological or pathological changes by using light sheet microscopy.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	27.05.2021
Dateien geändert am:	27.05.2021
Promotionsantrag am:	06.12.2020
Datum der Promotion:	18.05.2021