血管在协调大脑内的神经元细胞网络的正常发育中发挥重要作用,血管与脑内其他细胞存在信号交流。2018年8月24日国际著名期刊Science在线发表题为“Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system”的文章。文章采用了多种血管分析方法,值得我们学习。
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血管网络分析
Fig 1F,G,Isolectin B4(IB4)染色的视网膜血管网络分析,统计指标为血管的径向长度(vessel radial length)。
补充材料中分析了血管密度(Vessel density):
血管网络分析作者采用2011年PLOS ONE上发表的血管分析工具AngioTool(doi: 10.1371/journal.pone.0027385)。文章自发表以来得到了Cell,Science,Nature等国际知名期刊的广泛引用,下图是AngioTool工具的引用情况:
AngioTool界面友好使用简单,可以获得很多数据,可获得数据如下:
值得注意的是,Vessel percentage area是血管阳性的面积和发现血管总面积的比例也就是Vessel density。下面是各个指标的具体意义:
AngioTool分析效果:
https://ccrod.cancer.gov/confluence/display/ROB2/Home
官网不仅提供了软件还提供了示例图片供下载:
那么如何像Science使用AngioTool分析血管网络呢?官网人性化的提供了详细的使用教程:https://ccrod.cancer.gov/confluence/display/ROB2/Quick+Guide ,供大家自行学习。
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神经血管单元完整性的评价
神经血管单元有神经元-胶质细胞-血管构成,包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、血管内皮细胞、血管周细胞、基底膜以及细胞外基质。Fig6 D,E,Alexa Fluor 555 cadaverine(Cad-A555)全脑荧光评价神经血管单元完整性。
Cadaverine分子量小,脂溶性高,通常用来评价血脑屏障的破坏,作者使用Alexa Fluor 555荧光标记的Cadaverine。深度麻醉小鼠后,50μl Cad-A555(1 mg/ml)眼窝静脉窦后注射。Cad-A555在成年小鼠需要经过20分钟循环,新生小鼠需要2小时。充分循环后进行4%多聚甲醛灌注,取脑组织后固定3小时,显微镜全脑成像。
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使用ImageJ分析视网膜血管丝状伪足
ImageJ(官网:https://imagej.nih.gov/ij/ )是一个基于java的公共的图像处理软件,它是由National Institutes of Health(NIH)开发的一款功能强大的免费软件,在生物及医学图像分析中起着非常重要的作用。在Fig2 H,I中作者使用IB4标记视网膜血管,分析血管向外生长出丝状伪足(Filopodia)的数量。
打开ImageJ软件,File,Open打开待分析图片:
点击 point工具,右击,选择Multi-Point工具 ,手动点击进行计数:
点击Analyze,Measure,可以看见此时计数数量为23个,保存图片即可。
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使用ImageJ分析小管形成实验 (tube formation) 图片
小管形成实验是测量在体外血管生成一种快速的,可量化的方法。内皮细胞结合条件培养基并接种于基底上,易形成三维网状结构,之后通过ImageJ软件对小管结果进行定量分析。作者再补充材料中使用小管形成实验分析了成管的长度(Tube length)和分支点的数量(Branch point)。
打开ImageJ软件,File,Open打开待分析图片:
点击Angiogenesis Analyze插件,界面如下:
点击
,右键选择对应的图片类型为:Analyze HUVEC phase contrast,等待程序自动分析。
图片分析结果如下:
数据如下图所示:
得到数据包括总长度分支点等。
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使用Plot profile显示Aqp4与血管分布位置关系
Fig7 F中作者使用ImageJ工具Plot profile表示水通道蛋白4(Aqp4)与血管分布的位置关系:
不同荧光在同一空间分布,例如两个蛋白都定位在核内或胞浆,可以通过Plot Profile工具得到的随着划线distance的荧光的灰度值来实现。
首先打开RGB格式图形,使用
划线(划线为黄色位置),如下图:
点击Analyze,Tools,Color profile,得到如下结果,List导出数据即可。
希望对大家有所帮助。
参考文献:
Marta Segarra1,*, Maria R. Aburto1,2,*, Florian Cop et al. Endothelial Dab1 signaling orchestrates neuro-glia-vessel communication in the central nervous system. Science, 24 August 2018, 361(6404):eaao2861, doi:10.1126/science.aao2861.
E. Zudaire, L. Gambardella, C. Kurcz, S. Vermeren, A computational tool for quantitative analysis of vascular networks. PLOS ONE 6, e27385 (2011). doi: 10.1371/journal.pone.0027385.
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