هنا، نقوم بوصف سير عمل مترابط لتكسير الصمام الرئوي المورين والضغط عليه وتركيبه وتصويره لتحديد التركيب الإجمالي وهياكل المصفوفة خارج الخلية المحلية.
Method Article
هنا، نقوم بوصف سير عمل مترابط لتكسير الصمام الرئوي المورين والضغط عليه وتركيبه وتصويره لتحديد التركيب الإجمالي وهياكل المصفوفة خارج الخلية المحلية.
الأسباب الكامنة وراء أمراض صمام القلب ذات الصلة (HVD) بعيد المنال. نماذج مورين توفر أداة ممتازة لدراسة HVD، ومع ذلك، فإن الخبرة الجراحية والآلات اللازمة لتحديد بدقة هيكل وتنظيم عبر جداول طول متعددة قد توقف تقدمها. يقدم هذا العمل وصفا مفصلا لتشريح المورين ، وتلطيخ الكتلة ، ومعالجة العينات ، وإجراءات التصوير المترابط لتصوير صمام القلب على نطاقات طول مختلفة. تم استخدام الضغط عبر الصمام الهيدروستاتيكي للسيطرة على التغايرية الزمنية عن طريق إصلاح كيميائيا تشكيل صمام القلب. تم استخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (μCT) لتأكيد هندسة صمام القلب وتوفير مرجع لمعالجة العينة المصب اللازمة للفحص المجهري الإلكتروني لمسح الوجه التسلسلي (SBF-SEM). تم التقاط صور عالية الدقة للمصفوفة خارج الخلية (ECM) وإعادة بنائها لتوفير تمثيل محلي ثلاثي الأبعاد لمؤسستها. ثم تم ربط طرق التصوير μCT و SBF-SEM للتغلب على الاختلاف المكاني عبر الصمام الرئوي. وعلى الرغم من أن العمل المقدم يقتصر على الصمام الرئوي، فإن هذه المنهجية يمكن اعتمادها لوصف التنظيم الهرمي في النظم البيولوجية، وهي محورية بالنسبة لتوصيف الهيكلي عبر مقاييس متعددة الطول.
يعمل الصمام الرئوي (PV) على ضمان تدفق الدم أحادي الاتجاه بين البطين الأيمن والشريان الرئوي. ترتبط تشوهات الصمام الرئوي بعدة أشكال من أمراض القلب الخلقية. العلاج الحالي لأمراض صمام القلب الخلقية (HVD) هو إصلاح الصمام أو استبدال الصمام ، والذي يمكن أن يستلزم عمليات جراحية متعددة الغازية طوال عمر المريض1. وقد تم قبول على نطاق واسع أن وظيفة صمام القلب مشتقة من هيكلها، وغالبا ما يشار إليها باسم وظيفة هيكل مترابطة. وبشكل أكثر تحديدا، فإن الخصائص الهندسية والميكاميكية الحيوية للقلب تملي وظيفته. الخواص الميكانيكية، بدورها، يتم تحديدها من خلال تكوين وتنظيم ECM. من خلال تطوير طريقة لتحديد الخصائص الميكانيكية الحيوية لصمامات القلب مورين، يمكن استخدام نماذج الحيوانات المعدلة وراثيا لاستجواب دور ECM على وظيفة صمام القلب والخللالوظيفي 2،3،4،5.
لطالما اعتبر نموذج المورين معيارا للدراسات الجزيئية لأن النماذج المعدلة وراثيا متاحة بسهولة أكبر في الفئران مقارنة بالأنواع الأخرى. نماذج مورين المعدلة وراثيا توفر منصة متعددة للبحث في الأمراض المرتبطة بصمام القلب6. ومع ذلك، كانت الخبرة الجراحية ومتطلبات الأجهزة لتوصيف كل من الهندسة وتنظيم ECM عقبة رئيسية في تقدم أبحاث HVD. توفر البيانات الهستولوجية في الأدب صورة في محتوى مصفوفة صمام القلب المورين خارج الخلية ، ولكن فقط في شكل صور 2D ، وغير قادرين على وصف هندسته المعمارية ثلاثية الأبعاد7و8. بالإضافة إلى ذلك، يكون صمام القلب غير متجانس مكانيا وزمانيا، مما يجعل من الصعب استخلاص استنتاجات عبر التجارب المتعلقة بتنظيم ECM إذا لم يتم إصلاح أخذ العينات والتطابق. لا توفر طرق التوصيف ثلاثي الأبعاد التقليدية، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد، الدقة اللازمة لحل مكونات ECM9و10.
هذا العمل تفاصيل سير العمل المترابطة تماما حيث تم تناول التغايرية الزمنية بسبب دورة القلب عن طريق تحديد تشكيل الكهروضوئية مورين مع الضغط عبر الصمام الهيدروستاتيكي. تم التحكم في التغايرية المكانية بدقة عن طريق أخذ عينات المناطق ذات الاهتمام وتسجيل مجموعات البيانات من طرائق التصوير المختلفة ، وتحديدا μCT وكتلة المسلسل مسح المجهر الإلكتروني ، عبر مقاييس طول مختلفة. وقد اقترح هذا الأسلوب من الكشفية مع μCT لتوجيه أخذ العينات المصب سابقا، ولكن لأن الصمام الرئوي يحمل الاختلاف الزمني، كان هناك حاجة إلى مستوى إضافي من السيطرة على المستوى الجراحي11.
في دراسات الجسم الحي التي تصف الميكانيكا الحيوية صمام القلب مورين متناثرة، وبدلا من ذلك، تعتمد على النماذج الحاسوبية عند وصف سلوك تشوه. ومن الأهمية بمكان أن تكون البيانات المحلية خارج الخلية على مقياس طول نانومتر ذات صلة بهندسة وموقع صمام القلب. وهذا بدوره يوفر توزيعات قابلة للقياس الكمي ورسم خرائط مكانية لبروتينات ECM المساهمة ميكانيكيا ، والتي يمكن استخدامها لتعزيز نماذج صمام القلب الميكانيكية الحيوية الموجودة12و13و14.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
كان استخدام الحيوانات في هذه الدراسة وفقا للجنة الرعاية والاستخدام المؤسسية لرعاية الحيوانات في مستشفى الأطفال على مستوى البلاد بموجب البروتوكول AR13-00030.
1. استئصال الصمام الرئوي
2. تثبيت ضغط الصمام الرئوي
3. En كتلة عينة تلطيخ وتضمين15،16
تنبيه: الكواشف تلطيخ المستخدمة في هذا القسم (البوتاسيوم ferrocyanide، التيتروكسيد أوسميوم، ثيوكاربوهيدرازيد، اسبارتات الرصاص، وخلات أورانيل) هي سامة للغاية، وينبغي التعامل معها بعناية فائقة. ينصح باستخدام غطاء الدخان وPPE المناسبة.
4. التصوير المقطعي المحوسبة الدقيقة
5. معالجة العينة وارتباط الصورة
6. تسلسل كتلة الوجه المسح المجهري الإلكتروني18
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يظهر تناضح الشريان الرئوي إلى أنابيب الضغط في الشكل 1A. بعد تطبيق الضغط الهيدروستاتيكي ، ينتفض الجذع الرئوي شعاعيا(الشكل 1B)مما يشير إلى أن منشورات الصمام الرئوي في تكوين مغلق. تم تأكيد تشكيل الصمام الرئوي عن طريق μCT. في هذه الحالة، كانت المنشورات coapt (مغلقة) وكان annulus دائرية(الشكل 2A). الشكل 2B, C يظهر درجات متفاوتة من الضغط صمام رئوي غير كافية عن طريق إما التثبيت ( الشكل
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
إزالة البطينين يخدم غرضين. أولا، تعريض جانب البطين للضغط الجوي، وبالتالي يحتاج فقط إلى تطبيق ضغط عبر الصمام من الجانب الشرياني للصمام الرئوي لإغلاق، وثانيا، توفير قاعدة مستقرة لمنع التواء الجذع الرئوي. أثناء الضغط ، ينتقص الجذع الرئوي بشكل شعاعي وأقل شأنا ، مما يجعله عرضة للالتواء ، مما يسبب انهيار الجذع الرئوي. يوفر التحميل المسبق للصمام الرئوي بمحلول ملحي فحصا إضافيا للجودة لضمان أن الضغط كاف وإذا كان هناك أي تسرب في النظام. عمل التثبيت الأساسي سريع ، في غضون ثوان قليلة ، وبدون التحميل المسبق الهيدروستاتيكي مع المحلول ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
ويدعم هذا العمل، جزئيا، من قبل R01HL139796 وR01HL128847 المنح إلى CKB و RO1DE028297 وCBET1608058 لDM.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 25٪ جلوتارالديهايد (aq) | EMS | 16210 | المكون المثبت الأساسي |
| 0.9٪ حقن كلوريد الصوديوم | Hospira Inc. | NDC 0409-4888-10 | |
| 1 مل حقنة | BD | 309659 | |
| 10 مل حقنة | BD | 309604 | |
| 200 دليل على الإيثانول | EMS | 15055 | |
| 22G إبرة | BD | 305156 | |
| 3 مل حقنة | BD | 309657 | |
| 3 اتجاهات محبس | سميث الطبية ASD، Inc. | MX5311L | |
| 4٪ رابع أكسيد الأوزميوم | EMS | 19150 | مكون تلطيخ |
| 4٪ بارافورمالدهيد (aq) | EMS | 157-4-100 | مكون مثبت أساسي |
| تمتص إرقاء قابل | للامتصاص Ethicon | 1961 | |
| Acetone | EMS | 10012 | |
| خياطة أحادية بولي أميد أسود ، 10-0 | شركة | AROSurgical instruments CorporationTI38402 | |
| خياطة أحادية البولي أميد الأسود ، 6-0 | AROSurgical instruments Corporation | SN-1956 | |
| C57BL / 6 الفئران | مختبرات جاكسون | 664 | تقريبا 1 yo |
| كلوريد الكالسيوم | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| المشبك تطبيق الملقط | FST | 00072-14 | |
| طرف القطن | فيشر Scientific | 23-400-118 | |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | |
| Dumont # 5 ملقط | FST | 11251-20 | |
| Dumont # 5/45 ملقط | FST | 11251-35 | |
| Dumont # 7 ملقط ناعم | FST | 11274-20 | |
| راتنج Durcupan ACM | EMS | 14040 | لتضمين |
| مقص ناعم | FST | 14028-10 | |
| Heliscan microCT | Thermo Fisher Scientific | Micro-CT | |
| حقن هيدروكلوريد الكيتامين | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
| L-aspartic acid | Sigma-Aldrich | 56-84-8 | مكون تلطيخ |
| نترات الرصاص | EMS | 17900 | مكون تلطيخ |
| كاشف التشتت الخلفي منخفض الفراغ | Thermo Fisher Scientific | VSDBS | SEM كاشف التشتت الخلفي |
| Micro-adson ملقط | FST | 11018-12 | |
| مرشح Millex-GP ، 0.22 ميكرومتر ، PES 33 مم ، غير معقمة | EMD Millipore | SLGP033NS | |
| الأغاني غير المنسوجة | McKesson Corp. | 94442000 | |
| سداسي سيانوفيرات البوتاسيوم (II) ثلاثي هيدرات | سيجما-ألدريتش | 14459-95-1 | مكون تلطيخ |
| هيدروكسيد البوتاسيوم | سيجما-ألدريتش | 1310-58-3 | |
| خط مراقبة الضغط | سميثس ميديكال ASD، Inc. | MX562 | |
| محلول ملحي (معقم 0.9٪ كلوريد الصوديوم) | Hospira Inc. | NDC 0409-0138-22 | |
| حجم 3 كبسولة BEEM | EMS | 69910-01 | حاوية التضمين |
| ثلاثي هيدرات الكاكوديلات الصوديوم | Sigma-Aldrich | 6131-99-3 | ضاغطات العازلة |
| Solibri | FST | 17000-04 | |
| الرش والكربون والشعاع الإلكتروني المغطي | Leica | EM ACE600 | Gold المغطي |
| المجهر الجراحي | Leica | M80 | |
| Thiocarbohydrazide (TCH) | EMS | 21900 | مكون تلطيخ |
| Tish حامل إبرة / ملقط | Micrins | MI1540 | |
| ماكينة تشذيب | Wahl | 9854-500 | |
| أسيتات اليورانيل | EMS | 22400 | مكون تلطيخ |
| مجهر إلكتروني المسح الضوئي Thermo | Fisher Scientific | VOLUMESCOPESEM | الكتلة التسلسلية المسح الضوئي للوجه المجهر الإلكتروني |
| الحل المعقم زيلازين | Akorn Inc. | ندى # 139-236 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission