پیش زمینه: تصویربرداری زنده از کل بی‌مهرگان را می‌توان با میکروتوموگرافی پرتوی ایکس (میکرو سی‌تی) با رزولوشن مکانی 100-10 میکرومتر انجام داد. با این حال، کیفیت تصویر می‌تواند با حرکت نمونه‌های زنده و تولید آرتیفکت‌های تصویر، به خطر بیفتد. ما امکان استفاده از گاز CO2 را برای القای بی‌حرکتی کامل در مدت زمان کافی برای تصویربرداری از حشرات زنده بر اساس توانایی آنها در تحمل شرایط هیپوکسیک، به صورت موقت آزمایش کردیم. علاوه بر این، ما اثرات این شرایط هیپوکسی طولانی مدت را روی چند ویژگی دوره‌ی زندگی یک گونه lepidopteran بررسی کردیم.
روش‌ها: سوسک Colorado potato زنده (CPB) و کرم‌های بالغ true armyworm (TAW) تحت جریان ثابت گاز CO2 بی‌حرکت شدند ( L/min5/0) و با استفاده از میکرو سی‌تی (80 kVp; 450 μA) اسکن شدند. یک آرایه متعامد (OA) از نوع L8(24) برای ارزیابی اثرات بیهوشی طولانی مدت ناشی از CO2 بر بهبودی، طول عمر و جفت‌گیری TAWهای بزرگسال استفاده شد. عوامل متغیر شامل سن (نابالغ و بالغ)، جنس (زن و مرد)، زمان در معرض گاز قرار گرفتن (3 و 7 ساعت) و نوع مواجهه با گاز (تکی و مکرر) بودند.
نتایج: با این روش، بازسازی و نمایش سه بعدی CPB و TAW بزرگسال در فاصله‌ی وکسل 20 میکرون در میزان قابل قبولی از دوز پرتویی و نویز تصویر با موفقیت انجام شد. از رابطه‌ی عکس مجذوری که بین دوزهای پرتویی و سطوح نویز تصویر یافت شد، پروتکل اسکن بهینه، به صورت دز ورودی 04/0 ± 2/6 گری با سطح نویز تصاویر 1/5 ± 6/129 HU[1] در طول یک اسکن 7/2 ساعته به دست آمد.آزمایش‌های مستقل OA نشان داد که گاز CO2 منجر به مرگ TAWبزرگسال در معرض گاز نمی‌شود، مگر زمانی که نرهای مسن‌تر برای مدت طولانی‌تری در معرض گاز قرار گرفته باشند. نسبت به سن و نوع مواجهه با گاز CO2، زمان مواجهه و جنسیت، عوامل مؤثرتری بر بهبودی، طول عمر و موفقیت در جفت گیری بودند.
نتیجه‌گیری: ما نشان دادیم که استفاده از گاز CO2 در طول تصویربرداری میکروسی‌تی به طور موثری باعث ایجاد بی‌حرکتی ایمن، تکرارپذیر و موقت تمام بدن حشرات زنده برای نمایش سه‌بعدی بدون آرتیفکت حرکتی می‌شود. علاوه بر این، ما نشان دادیم که نمونه‌ی TAW در معرض گاز با تأثیر بسیار کمی بر طول عمر بعدی، بهبودی کامل و موفقیت جفت گیری پس از هیپوکسی پیدا کردند. این روش برای سایر روش‌های تصویربرداری قابل استفاده است و می‌تواند برای مطالعات اکتشافی و متغیر در زمان به صورت روتین برای اسکن مکرر نمونه‌های زنده و سالم مورد استفاده قرار گیرد.
[1] Hounsfield Unit
برای مطالعه متن کامل مقاله کلیک کنید.
|
Fig. 2 3D-CT reconstruction of live anesthetized 1 week-old female (♀) and male (♂) Colorado potato beetle adults. Sagittal views of (a) 3D-volume of insect body exoskeleton at 20 μm isotropic voxel spacing; (b) 3D-MPR (multi-planar reformatted) views of the insect body illustrating internal structures; and (c) insect body depicting the tracheal system. These 3D images for Protocol 1 (highest noise; lowest X-ray dose), 3 (optimal), and 5 (lowest noise; highest X-ray dose) allow qualitative comparison of image quality (improving from left to right), noise (decreasing from left to right), and dose (increasing from left to right; see Additional files 7: Videos S1, Additional files 8: Videos S1 and Additional files 9: Videos S2, Additional files 10: Videos S2 for female and male adults, respectively). While the images from Protocol 5 are of the highest quality, the conspicuity of internal structures from the Protocol 3 images are sufficient and spare the individual the higher anesthetic and radiation dose |
