X線マイクロコンピュータ断層撮影。動物モデルにおける血管石灰化を解析するための新しい技術

X-ray Micro-Computed Tomography: An Emerging Technology to Analyze Vascular Calcification in Animal Models.

• Samantha J Borland
• Julia Behnsen
• Nick Ashton
• Sheila E Francis
• Keith Brennan
• Michael J Sherratt
• Philip J Withers
• Ann E Canfield

抄録

血管石灰化は、血管壁内でのミネラル化した組織の形成であり、慢性腎臓病、糖尿病、動脈硬化症の患者における心血管疾患の罹患率と死亡率の増加に強く関連している。この論文では、簡単に生体内の血管石灰化を研究するために使用されるさまざまなげっ歯類モデルをレビューし、批判的にこれらのモデルで石灰化を分析し、定量化するために使用される現在の技術の長所と短所、すなわち2次元組織学と-cresolphalthaleinアッセイを評価します。この点を考慮して、我々は、動物モデルにおける血管石灰化の解析のための新たな補完的ツールとしてX線マイクロコンピュータ断層撮影（μCT）を検討している。この非破壊的な技術により、無傷の血管内の石灰化を3Dで同時に定量化し、局所化することができることを実証し、μCTサンプル調製技術の最近の進歩について検討します。このレビューでは、同じ動脈セグメント内から石灰化量、石灰化負荷、およびシグナル伝達機構に関する豊富で多面的な情報を得るために、3D µCT分析とその後の2D組織学的、免疫組織化学的、およびプロテオミクスアプローチを相関顕微鏡ワークフローで組み合わせる可能性についても論じています。結論として、我々は簡単にリアルタイムで生体内の血管石灰化を可視化し、測定するためにμCTの潜在的な使用について説明します。

Vascular calcification describes the formation of mineralized tissue within the blood vessel wall, and it is highly associated with increased cardiovascular morbidity and mortality in patients with chronic kidney disease, diabetes, and atherosclerosis. In this article, we briefly review different rodent models used to study vascular calcification in vivo, and critically assess the strengths and weaknesses of the current techniques used to analyze and quantify calcification in these models, namely 2-D histology and the -cresolphthalein assay. In light of this, we examine X-ray micro-computed tomography (µCT) as an emerging complementary tool for the analysis of vascular calcification in animal models. We demonstrate that this non-destructive technique allows us to simultaneously quantify and localize calcification in an intact vessel in 3-D, and we consider recent advances in µCT sample preparation techniques. This review also discusses the potential to combine 3-D µCT analyses with subsequent 2-D histological, immunohistochemical, and proteomic approaches in correlative microscopy workflows to obtain rich, multifaceted information on calcification volume, calcification load, and signaling mechanisms from within the same arterial segment. In conclusion we briefly discuss the potential use of µCT to visualize and measure vascular calcification in vivo in real-time.