여기서, 우리는 뮤린 폐 판막의 절제, 가압, 고정 및 이미징에 대한 상관 관계 워크플로우를 설명하여 총 형태 및 국소 세포외 매트릭스 구조를 결정합니다.
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여기서, 우리는 뮤린 폐 판막의 절제, 가압, 고정 및 이미징에 대한 상관 관계 워크플로우를 설명하여 총 형태 및 국소 세포외 매트릭스 구조를 결정합니다.
심장 판막 관련 질병 (HVD)의 근본 원인은 애매합니다. Murine 동물 모델은 HVD를 연구하기위한 훌륭한 도구를 제공하지만, 여러 길이의 저울에 걸쳐 구조와 조직을 정확하게 정량화하는 데 필요한 수술 및 기악 전문 지식은 발전을 저해했습니다. 이 작품은 다른 길이 비늘에서 심장 판막을 묘사하기위한 뮤린 해부, en 블록 염색, 샘플 처리 및 상관 관계 이미징 절차에 대한 자세한 설명을 제공합니다. 수압기압은 심장판막 형성을 화학적으로 고정하여 측두체 이질성을 제어하는 데 사용되었습니다. 마이크로 컴퓨팅 단층 촬영(μCT)은 심장 판막의 형상을 확인하고 직렬 블록 페이스 스캐닝 전자 현미경 검사(SBF-SEM)에 필요한 다운스트림 샘플 처리에 대한 참조를 제공하는 데 사용되었습니다. 세포외 매트릭스(ECM)의 고해상도 직렬 SEM 이미지를 촬영하고 재구성하여 조직의 로컬 3D 표현을 제공합니다. μCT 및 SBF-SEM 이미징 방법은 폐 밸브를 가로지르는 공간 적 변화를 극복하기 위해 상관관계가 있었다. 제시된 작품은 폐 판막에만 있지만, 이 방법론은 생물학적 시스템의 계층 적 조직을 설명하기 위해 채택될 수 있으며 여러 길이 의 구조 특성에 중추적인 역할을 합니다.
폐 판막(PV)은 오른쪽 심실과 폐 동맥 사이의 단방향 혈류를 보장하는 역할을 합니다. 폐 막막 기형은 선천성 심장 질환의 여러 형태와 연관된다. 선천성 심장 판막 질환 (HVD)에 대한 현재 치료는 환자의 일생 동안 다중 침습적 수술을 필요로 할 수있는 valvular 수리 또는 밸브 교체입니다1. 심장 판막의 기능은 구조에서 유래되는 것으로 널리 받아들여졌으며, 종종 구조 기능 상관 관계라고도 합니다. 보다 구체적으로, 심장의 기하학적 및 생체 역학적 특성은 그 기능을 지시합니다. 기계적 특성은 차례로 ECM의 조성 및 구성에 의해 결정됩니다. 뮤린 심장 판막의 생체역학적 특성을 결정하는 방법을 개발함으로써, 형질전환 동물 모델은 심장 판막 기능 및 기능 장애2,3,4,5에ECM의 역할을 심문하는 데 사용될 수 있다.
murine 동물 모형은 다른 종에 비교된 마우스에서 더 쉽게 유효하기 때문에 인간적인 모형이 분자 연구 결과를 위한 표준으로 오랫동안 여겨져 왔습니다. 뮤린 트랜스제닉 모델은 심장 판막 관련 질병을 연구하기위한 다양한 플랫폼을 제공합니다6. 그러나, 기하학과 ECM 조직을 모두 특성화하기 위한 외과 전문 지식과 계측 요구 사항은 HVD 연구를 진행하는 데 큰 장애물이 되었습니다. 문학의 Hstological 데이터는 뮤린 심장 판막 세포 외 매트릭스 함량에 그림을 제공하지만, 단지 2D 이미지의 형태로, 3D아키텍처7을설명 할 수 없습니다7,8. 또한 심장 판막은 공간적으로나 현세적으로 이질적이기 때문에 샘플링 및 형태가 고정되지 않으면 ECM 조직에 관한 실험 전반에 걸쳐 결론을 도출하기가 어렵습니다. MRI 또는 3D 에코카르디그래피와 같은 기존의 3D 특성화 방법은 ECM 구성 요소9,10을해결하는 데 필요한해상도를제공하지 않는다.
이 작품은 심장 사이클로 인한 측두체 이질성이 수력성 기압으로 뮤린 PV의 변형을 고정하여 해결된 완전히 상관관계적인 워크플로우를 자세히 설명합니다. 공간 이질성은 다양한 길이 의 척도에 걸쳐 다양한 이미징 양식, 특히 μCT 및 직렬 블록 얼굴 스캐닝 전자 현미경 검사에서 관심 영역을 샘플링하고 데이터 세트를 등록하여 정확하게 제어되었습니다. 다운스트림 샘플링을 안내하기 위한 μCT로 정찰하는 이 방법은 이전에 제안되었지만, 폐 판막이 시간적 변화를 나타내기 때문에 수술수준(11)에추가적인 수준의 제어가 필요하였다.
뮤린 심장 판막 생체 역학을 설명하는 생체 공학 연구에서는 희소하며 변형 동작을 설명 할 때 계산 모델에 의존합니다. 나노미터 길이 스케일의 로컬 세포 외 데이터가 심장 판막의 형상 및 위치와 관련이 있는 것이 매우 중요합니다. 이는, 차례로, 기존의 생체 역학 심장 판막모델(12,13,14)을강화하는 데 사용될 수 있는 기계적으로 기여하는 ECM 단백질의 정량화가능하고공간적으로 매핑된 분포를 제공한다.
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이 연구에서 동물의 사용은 프로토콜 AR13-00030에 따라 전국 어린이 병원 기관 동물 관리 및 사용 위원회에 따라했다.
1. 폐 밸브 절제
2. 폐 밸브의 압력 고정
3. En 블록 샘플 염색 및 임베디먼트15,16
주의: 이 섹션에 사용되는 염색 시약 (칼륨 페로시니드, 오스뮴 테트란사이드, 티오카르보히드라지드, 납 아스파르타트 및 우란 아세테이트)는 매우 독성이 있으며 극도의 주의를 기울여 처리해야합니다. 연기 후드와 적절한 PPE의 사용은 권장됩니다.
4. 마이크로 컴퓨팅 단층 촬영 이미징
5. 샘플 처리 및 이미지 상관 관계
6. 직렬 블록 얼굴 스캔 전자 현미경 검사18
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가압 튜브에 폐 동맥의 해부학은 도 1A에도시된다. 정수압의 적용에 따라 폐트렁크는 폐밸브 전단지가 폐쇄된 구성에 있음을 나타내는복사(도 1B)를분해한다. 폐 밸브 형태는 μCT에 의해 확인되었다. 이 경우, 전단지는 동술(closed)이고 무효화는 원형(도2A)이었다. 도 2B,C는 고정(도 2B) 또는 동맥 붕괴(도2C)에의해 부적절한 폐 밸브 가압의 다양한 정도를 나타낸다.
샘플 블록 트리밍은 μCT 볼륨 렌더링에 의해 유도되었다. 이 경우, 부노 관 접합에 평행한 평면을 슬라이스 방향으로 선택되었다. 해부학적 랜드마크를 사용하...
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심실제거는 두 가지 목적을 제공합니다. 첫째, 심실측을 대기압에 노출시켜 폐밸브의 동맥측으로부터 경진압력을 가해 폐트렁크의 비틀림을 방지하기 위한 안정적인 베이스를 제공한다. 가압 하는 동안, 폐 트렁크는 복사 하 고 열등 하 게 분산, 뒤틀린 경향이 만들기, 폐 트렁크의 붕괴를 일으키는. 식염수 용액으로 폐 밸브를 미리 로드하면 가압이 적절하고 시스템에 누출이 있는지 확인하기 위해 추가 품질 검사를 제공합니다. 기본 고정제의 동작은 몇 초 의 순서로 빠르며 식염수 용액을 가진 정력 전하없이 폐 밸브는 임의의 형태로 고정됩니다. 사전 하중없이 폐쇄 된 폐 밸브의 성공률은 약 10 %-20 %였습니다. 사전 로딩 단계로 성공률은 90%를 넘었습니다.
이 응용 프로그램에 대해 μCT 및 SBF-SEM 이미징 조건이 조정되었습니다. 폐 밸브는 완전히 뻗어있을 때 두께가 10 μm 미만일 수 있습니다. 일반적으로 기능을 해결할 수 있도록 3 개의 복셀의 임계값이 필요합니다. 따라서 μC...
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이 작업은 부분적으로 R01HL139796 및 R01HL128847 교부금으로 지원되며 CKB 및 RO1DE028297 및 DWM용 CBET1608058에 지원됩니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 25% 글루타르알데히드 (aq) | EMS | 16210 | 1차 정착 성분 |
| 0.9% 염화나트륨 주입 | 호스피라 주식회사 | NDC 0409-4888-10 | |
| 1mL 주사기 | BD | 309659 | |
| 10mL 주사기 | BD | 309604 | |
| 200 프루프 에탄올 | EMS | 15055 | |
| 22G 바늘 | BD | 305156 | |
| 3mL 주사기 | BD | 309657 | |
| 3방향 마개 | Smiths Medical ASD, Inc. | ||
| 4% 사산화오스뮴 | EMS | 19150 | 염색 성분 |
| 4% 파라포름알데히드(aq) | EMS | 157-4-100 | 주요 고정 성분 |
| 흡수성 지혈 | Ethicon | 1961 | |
| 아세톤 | EMS | 10012 | |
| 검은색 폴리아미드 모노필라멘트 봉합사, 10-0 | ARO수술 기구 주식회사 | ||
| 블랙 폴리 아미드 모노 필라멘트 봉합사, 6-0 | ARO수술기구 Corporation | SN-1956 | |
| C57BL / 6 마우스 | Jackson Laboratories | 664 | 약 1 yo |
| 염화칼슘 | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| 집게 적용 집게 | FST | 00072-14 | |
| 코튼 팁 애플리케이터 | Fisher Scientific | 23-400-118 | |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | |
| Dumont #5 forcep | FST | 11251-20 | |
| Dumont #5/45 forceps | FST | 11251-35 | |
| Dumont #7 fine forcep | FST | 11274-20 | |
| Durcupan ACM resin | EMS | 14040 | 임베딩용 |
| 파인 시저 | FST | 14028-10 | |
| Heliscan microCT | Thermo Fisher Scientific | Micro-CT | |
| 케타민 염산염 주입 | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
| L- 아스파르트 산 | Sigma-Aldrich | 56-84-8 | 염색 성분 |
| 질산 납 | EMS | 17900 | 염색 성분 |
| 저진공 후방 산란 검출기 | Thermo Fisher Scientific | VSDBS | SEM 후방 산란 검출기 |
| 마이크로 아드슨 겸 | FST | 11018-12 | |
| Millex-GP 필터, 0.22 um, PES 33mm, 비멸균 | EMD Millipore | SLGP033NS | |
| 부직포 송 | McKesson Corp. | 94442000 | |
| 칼륨 헥사시아노페레이트(II) 삼수화물 | Sigma-Aldrich | 14459-95-1 | 염색 성분 |
| 수산화칼 | Sigma-Aldrich | 1310-58-3 | |
| 압력 모니터 라인 | Smiths Medical ASD, Inc. | MX562 | |
| 식염수(멸균 0.9% 염화나트륨) | (주)호스피라 | NDC 0409-0138-22 | |
| 크기 3 BEEM 캡슐 | EMS | 69910-01 | 임베딩 용기 |
| 나트륨 카코딜 레이트 삼수화물 | 시그마-알드리치 | 6131-99-3 | 버퍼 |
| Solibri 견인기 | FST | 17000-04 | |
| 스퍼터, 탄소 및 전자 빔 코터 | Leica | EM ACE600 | 골드 코터 |
| 수술 현미경 | Leica | M80 | |
| Thiocarbohydrazide (TCH) | EMS | 21900 | 염색 성분 |
| Tish needle holder/ypep | Micrins | MI1540 | |
| Trimmer | Wahl | 9854-500 | |
| Uranyl acetate | EMS | 22400 | 염색 성분 |
| Volumescope 주사 전자 현미경 | Thermo Fisher Scientific | VOLUMESCOPESEM | 직렬 블록 얼굴 주사 전자 현미경 |
| Xylazine 멸균 솔루션 | Akorn Inc. | 나다# 139-236 |
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