כאן, אנו מתארים זרימת עבודה מתאם עבור כריתה, לחץ, קיבעון, והדמיה של שסתום הריאות מורין כדי לקבוע את הקונפורמציה ברוטו ומבני מטריצה חוץ תאיים מקומיים.
Method Article
כאן, אנו מתארים זרימת עבודה מתאם עבור כריתה, לחץ, קיבעון, והדמיה של שסתום הריאות מורין כדי לקבוע את הקונפורמציה ברוטו ומבני מטריצה חוץ תאיים מקומיים.
הגורמים הבסיסיים למחלות הקשורות לשסתום הלב (HVD) הם חמקמקים. מודלים של בעלי חיים מורינים מספקים כלי מצוין לחקר HVD, עם זאת, המומחיות הכירורגית והאינסמנטלית הנדרשת לכימות מדויק של המבנה והארגון על פני קשקשים באורך רב עיכבו את התקדמותו. עבודה זו מספקת תיאור מפורט של ניתוח מורין, כתמי גוש, עיבוד מדגם, והליכי הדמיה מתאם לתיאור שסתום הלב בקשקשים באורך שונה. לחץ טרנס-וואולי הידרוסטטי שימש לשליטה בהטרוגניות הטמפורלית על ידי תיקון כימי של קונפורמציה שסתום הלב. טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) שימשה לאישור הגיאומטריה של שסתום הלב ולספק התייחסות לעיבוד מדגם במורד הזרם הדרוש למיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת פנים של בלוק טורי (SBF-SEM). תמונות SEM טוריות ברזולוציה גבוהה של המטריצה החוץ-תאית (ECM) צולמו ושוחזרו כדי לספק ייצוג תלת-ממדי מקומי של הארגון שלה. שיטות הדמיה μCT ו- SBF-SEM היו אז בקורלציה כדי להתגבר על השונות המרחבית על פני שסתום הריאות. למרות העבודה המוצגת היא אך ורק על שסתום הריאות, מתודולוגיה זו יכולה להיות מאומצת לתיאור הארגון ההיררכי במערכות ביולוגיות והיא מרכזית עבור האפיון המבני על פני קשקשים באורך מרובה.
שסתום הריאות (PV) משמש כדי להבטיח זרימת דם חד כיוונית בין החדר הימני לעורק הריאות. מומים שסתום ריאות קשורים עם מספר צורות של מחלת לב מולדת. הטיפול הנוכחי למחלת שסתום לב מולדת (HVD) הוא תיקון valvular או החלפת שסתום, אשר יכול לדרוש ניתוחים פולשניים מרובים לאורך חייו של המטופל1. זה כבר מקובל כי הפונקציה של שסתום הלב נגזר מהמבנה שלה, המכונה לעתים קרובות את המבנה-פונקציה בקורלציה. ליתר דיוק, המאפיינים הגיאומטריים והביומכניים של הלב מכתיבים את תפקידו. המאפיינים המכניים, בתורם, נקבעים על ידי הרכב וארגון של ECM. על ידי פיתוח שיטה לקביעת המאפיינים הביומכניים של שסתומי לב מורינה, מודלים בעלי חיים מהונדסים יכולים לשמש כדי לחקור את התפקיד של ECM על תפקוד שסתום הלב תפקוד לקוי2,3,4,5.
מודל בעלי החיים המוריני נחשב זה מכבר לסטנדרט למחקרים מולקולריים מכיוון שמודלים מהונדסים זמינים יותר בעכברים בהשוואה למינים אחרים. מודלים מהונדסים מורין לספק פלטפורמה רב-תכליתית לחקר מחלות הקשורות שסתום לב6. עם זאת, המומחיות הכירורגית ודרישות המכשור לאפיון הן הגיאומטריה והן ארגון ECM היוו משוכה משמעותית בהתקדמות מחקר HVD. נתונים Hstological בספרות מספק תמונה לתוך תוכן מטריצה חוץ תאית שסתום לב מורין, אבל רק בצורה של תמונות 2D, ואינם מסוגלים לתאר את הארכיטקטורה 3D שלה7,8. בנוסף, שסתום הלב הוא הן מרחבי והן זמני הטרוגניים, מה שמקשה להסיק מסקנות על פני ניסויים לגבי ארגון ECM אם הדגימה וההתאמה אינם קבועים. שיטות אפיון תלת-ממדיות קונבנציונליות, כגון MRI או אקו-קרדיוגרפיה תלת-ממדית, אינן מספקות את הפתרון הדרוש לפתרון רכיבי ECM9,10.
עבודה זו מפרטת זרימת עבודה מתאם לחלוטין שבו הטרוגניות הטמפורלית עקב מחזור הלב טופלה על ידי תיקון הקונפורמציה של PV מורין עם לחץ טרנסוולבולרי הידרוסטטי. ההטרוגניות המרחבית נשלטה דווקא על ידי דגימת אזורי עניין ורישום ערכות נתונים מאופני הדמיה שונים, במיוחד μCT ומיקרוסקופיית פנים בלוק סדרתית סורקת מיקרוסקופיית אלקטרונים, על פני סולמות אורך שונים. שיטה זו של סקאוטינג עם μCT להנחיית דגימה במורד הזרם הוצעה בעבר, אך מכיוון ששסתום הריאות מציג וריאציה זמנית, היה צורך ברמת שליטה נוספת ברמה הניתוחית11.
במחקרים המתארים ביומכניקה של שסתום לב מוריני הם דלילים, ובמקום זאת, מסתמכים על מודלים חישוביים כאשר הם מתארים את התנהגות העיוות. זה בעל חשיבות קריטית כי נתונים חוץ תאיים מקומיים על סולם אורך ננומטר להיות קשורים הגיאומטריה ואת המיקום של שסתום הלב. זה, בתורו, מספק לכימות, מופה מרחבי הפצות של חלבוני ECM תורמים מכנית, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לחזק את המודלים הקיימים שסתום הלב הביומכני12,13,14.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
השימוש בבעלי חיים במחקר זה היה בהתאם לוועדת הטיפול בבעלי חיים של בית החולים לילדים בפריסה ארצית תחת פרוטוקול AR13-00030.
1. כריתת שסתום ריאות
2. קיבוע לחץ של שסתום ריאות
3. כתמים והטבעה מדגם En גוש15,16
זהירות: ריאגנטים מכתימים המשמשים בסעיף זה (אשלגן ferrocyanide, אוסמיום tetroxide, thiocarbohydrazide, אספרטט עופרת, אורניל אצטט) הם רעילים מאוד ויש לטפל בהם בזהירות רבה. מומלץ להשתמש במכסה אדים ו- PPE מתאים.
4. הדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת
5. עיבוד לדוגמה ומתאם תמונה
6. בלוק סדרתי פנים סריקת מיקרוסקופיה אלקטרונים18
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
אנסטומוזיס של עורק הריאות לצינורות לחצה מוצג באיור 1A. בעקבות הפעלת לחץ הידרוסטטי, תא המטען הריאתי מתנודה באופן רדיאלי(איור 1B)המציין כי עלוני שסתום הריאות נמצאים בתצורה סגורה. התאמה שסתום ריאות אושרה על ידי μCT. במקרה זה, העלונים היו coapt (סגור) ואת annulus היה מעגלי(איור 2A). איור 2B,C מראה דרגות שונות של לחץ שסתום ריאתי לקוי על ידי קיבעון (איור 2B)או קר...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הסרת החדרים משרתת שתי מטרות. ראשית, חשיפת צד החדר ללחץ האטמוספרי, ובכך רק צריך להפעיל לחץ transvalvular מהצד העורקי של שסתום הריאות כדי לסגור, ושנית, מתן בסיס יציב כדי למנוע פיתול של גזע הריאות. במהלך לחץ, תא המטען הריאתי נפסק באופן רדיאלי ונחות, מה שהופך אותו נוטה פיתול, גרימת קריסה של תא המטען הריאתי. טעינה מראש של שסתום הריאות עם תמיסת מלח מציעה בדיקת איכות נוספת כדי להבטיח כי לחץ הוא מספיק ואם יש דליפות במערכת. הפעולה של הקיבעון העיקרי היא מהירה, בסדר של כמה שניות, וללא preloading הידרוסטטי עם תמיסת מלח, שסתום הריאות...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכת, בין השאר, על ידי R01HL139796 ומענקי R01HL128847 ל- CKB ו- RO1DE028297 ו- CBET1608058 עבור DWM.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 25% glutaraldehyde (aq) | EMS | 16210 | רכיב קיבוע עיקרי |
| 0.9% הזרקת נתרן כלורי | Hospira Inc. | NDC 0409-4888-10 | |
| מזרק 1 מ"ל | BD | 309659 | |
| מזרק 10 מ"ל BD | 309604 | ||
| 200 הוכחה אתנול | EMS | 15055 | |
| 22G מחט | BD | 305156 | |
| מזרק 3 מ"ל | BD | 309657 | |
| עצירה תלת כיוונית | Smiths Medical ASD, Inc. | ||
| 4% אוסמיום טטרוקסיד | EMS | 19150 | רכיב צביעה |
| 4% פרפורמלדהיד (aq) | EMS | 157-4-100 | רכיב קיבוע עיקרי |
| המוסטט נספג | Ethicon | 1961 | |
| אצטון | EMS | 10012 | |
| תפר מונופילמנט פוליאמיד שחור, 10-0 | AROSurgical instruments Corporation | ||
| תפר מונופילמנט פוליאמיד שחור, 6-0 | AROמכשירים אורגיים תאגיד | SN-1956 | |
| C57BL/6 עכברים | מעבדות ג'קסון | 664 | כ-1 יו |
| סידן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | 10043-52-4 | |
| מהדק מריחת מלקחיים | FST | 00072-14 | |
| אפליקטורים של קצה כותנה | פישר מדעי | 23-400-118 | |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | |
| Dumont #5 מלקחיים | FST | 11251-20 | |
| Dumont #5/45 מלקחיים | FST | 11251-35 | |
| Dumont #7 מלקחיים עדינים | FST | 11274-20 | |
| Durcupan ACM שרף | EMS | 14040 | להטמעת |
| מספריים עדינים | FST | 14028-10 | |
| Heliscan microCT | Thermo Fisher Scientific | Micro-CT | |
| קטמין הידרוכלוריד הזרקת | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
| L-aspartic acid | Sigma-Aldrich | 56-84-8 | רכיב מכתים |
| עופרת חנקתית | EMS | 17900 | רכיב צביעה |
| גלאי פיזור אחורי ואקום נמוך | Thermo Fisher Scientific | VSDBS | SEM גלאי פיזור אחורי |
| מיקרו-אדסון | FST | 11018-12 | |
| מסנן Millex-GP, 0.22 אום, PES 33 מ"מ, | EMD Millipore | SLGP033NS | |
| שירים לא ארוגים | McKesson Corp. | 94442000 | |
| אשלגן hexacyanoferrate (II) trihydrate | Sigma-Aldrich | 14459-95-1 | רכיב צביעה |
| אשלגן הידרוקסיד | Sigma-Aldrich | 1310-58-3 | |
| קו מוניטור לחץ | Smiths Medical ASD, Inc. | תמיסת מלח MX562 | |
| (סטרילית 0.9% נתרן כלורי) | Hospira Inc. | NDC 0409-0138-22 | |
| גודל 3 קפסולת BEEM | EMS | 69910-01 | מיכל הטבעה |
| נתרן קקודילאט טריהידראט | סיגמא-אולדריץ' | 6131-99-3 | מחזירי סוליברי מאגר |
| FST | 17000-04 | ||
| ציפוי מקרטע, פחמן וקרן אלקטרונית | Leica | EM ACE600 | ציפוי זהב |
| מיקרוסקופ כירורגי | Leica | M80 | |
| Thiocarbohydrazide (TCH) | EMS | 21900 | רכיב מכתים |
| מחזיק מחט/מלקחיים Tish | Micrins | MI1540 | |
| גוזם | Wahl | 9854-500 | |
| אורניל אצטט | EMS | 22400 | רכיב צביעה |
| Volumescope סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים | תרמו פישר מדעי | VOLUMESCOPESEM | סריקת פנים בלוק סדרתי מיקרוסקופ אלקטרונים |
| תמיסה סטרילית קסילזין | Akorn Inc. | נאדה # 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