Method Article

Macerated Tissue taramalı elektron mikroskobu Ekstraselüler Matrix Visualize'a

DOI:

10.3791/54005

⸱

June 14th, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Pathology, Microbiology, and Immunology, Vanderbilt University Medical Center, 2Department of Medicine, Vanderbilt University Medical Center, 3Division of Cardiovascular Medicine, Vanderbilt University Medical Center, 4Cardiovascular Institute, Maine Medical Center

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, hücreden arındırılmış kalp dokularında hücre dışı matriks üst yapısını görselleştirmek için bir yöntem gösterilmiştir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fibrozis, etiyolojiden bağımsız olarak tüm kalp hastalığı formlarının bir bileşenidir ve kardiyak matriks biyolojisi alanında çok ilerleme kaydedilmiş olsa da, matriksin nasıl oluştuğu, fizyolojik ve patolojik yeniden şekillenmenin nasıl farklılaştığı ve en önemlisi matriks dinamiklerinin iyileşmeyi teşvik etmek ve fibrozu inhibe etmek için nasıl manipüle edilebileceği ile ilgili hala büyük boşluklar vardır. Şu anda kardiyak fibrozu kontrol etmek, önlemek veya tersine çevirmek için herhangi bir tedavi seçeneği yoktur. Sebebin bir kısmı, muhtemelen miyokard enfarktüsünden sonra ölü veya ölmekte olan kardiyomiyositlerin hemen yerini almak için meydana gelen kardiyak skar oluşumunun karmaşıklığıdır. Hücre dışı matriksin kendisi, yerleşik hücreleri aktive ederek ve ayrıca sızan hücreleri geçersiz lezyona yönlendirmeye yardımcı olarak yeniden şekillenmeye katılır. Matris aynı zamanda normal matris döngüsü için çok önemli olan ana-hücresel proteinlerin yanı sıra fibrotik sinyalleme için bir tür saklama dolabıdır. Matrisin ayrıca kalp dokusunda elektromekanik bir rol oynadığı gösterilmiştir. Fibrozu değerlendirmek için kullanılan tekniklerin çoğu doğada kalitatif değildir, ancak iki grubu karşılaştırmak için yararlı olan ancak altta yatan matris yapısı ile ilgili bilgi sağlamayan kantitatif sonuçlar sağlar. Burada vurgulanan, kardiyak matris üst yapısını görselleştirmek için bir tekniktir. Decellularize kalp dokusunun taramalı elektron mikroskobu, geleneksel kantitatif araştırma yöntemleri kullanılarak gözden kaçırılabilecek yapıdaki çarpıcı farklılıkları ortaya koymaktadır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fibrozis, kardiyomiyositlerin 1,2 normal mekanik fonksiyonlarının yanı sıra hücreler arası iletişim, hücre içi sinyalleşme ve hücre sağkalımı 3 için kritik olan normal miyokardiyal kollajen ağını bozar. Fibrozis gelişimi kardiyak fonksiyonun önemli bir belirleyicisidir ve çeşitli etiyolojilerden kaynaklanan kardiyak interstisyumun fibrotik yeniden şekillenmesi artmış sol ventrikül sertliğine ve diyastolik disfonksiyona yol açar 4. Miyokardiyal fibroz da aritmilere yol açabilir ve fibrotik yeniden şekillenmenin ilerlemesi genel veya lokal bir fenomen olsun, iskemik ve iskemik olmayan kardiyomiyopatili hastalarda kötü prognoz ile yüksek oranda ilişkilidir 5. Benzer şekilde, miyokardiyal fibrozisin olmaması, ventriküler fonksiyonel iyileşmenin ve uzun süreli sağkalımın güçlü bir göstergesidir 6.

Fibrozun ayırt edici özelliği, çelik 7'nin gerilme mukavemetine sahip olan ve kardiyomiyosit fonksiyonunu birden fazla düzeyde olumsuz yönde etkileyebilen fazla kollajen birikimidir. Aşırı kollajen bir matristen kaynaklanan mekanik kuvvetler, kardiyomiyosit atrofisine 8,9, pasif doku sertliğine 10, tonik kasılmaya bağlı miyokard sertliğine 11-13 ve kalan kardiyomiyosit popülasyonuna oksijen verilmesinin azalmasına neden olabilir. Kardiyomiyositlerin ve myoFb'lerin boşluk bağlantı eşleşmesi de kalbin elektriksel özelliklerini tehlikeye atabilir ve aritmi gelişimi için daha büyük bir risk oluşturur 14-16. Perivasküler fibrozis, intramural koroner arterlerin ve arteriyollerin 17 vazomotor reaktivitesini değiştirir ve oksijen kaynağını azaltan luminal daralmaya ve dolayısıyla kardiyomiyositlerin 17-22 hayatta kalmasına katkıda bulunur. İlk iskemik yaralanma veya enerji dengesizliği bölgesinden kaynaklanan patojenik fibrotik ve elektriksel yeniden şekillenme, kaçınılmaz olarak kalp yetmezliğine ilerler.

Kardiyomiyosit nekrozu fibrotik yanıtı başlatır ve etiyolojiden bağımsız olarak müteakip advers fibrotik yeniden şekillenme meydana gelebilir. Kardiyak fibrozu kontrol etmenin bir yolunu bulmak, iskemik ve idiyopatik kardiyomiyopatiler, hipertansif kalp hastalığı, hipertrofik kardiyomiyopati, kalp kapak hastalığı ve distrofinopatilerin tedavisi için klinik olarak faydalı olacaktır 23-42. Fibrotik hastalık sürecinin nasıl başladığına bakılmaksızın, çözünür, profibrotik faktörler interstisyel boşluğu geçebilir ve ilk fibrotik skardan uzak bölgelerde interstisyel ve adventisyel fibroblastların aktivasyonunu tetikleyebilir ve sonuçta kalp yetmezliğine yol açan kademeli bir etki yaratabilir. En uygun senaryo, sistolik pompa yetmezliği, diyastolik kalp yetmezliği veya diğer son dönem sonuçlarına ilerlemeden önce kardiyomiyopatinin telafi edici hipertrofik aşaması sırasında uygulanabilecek hedefli bir terapötik kullanarak fibrilojenik süreçten yararlanmak olacaktır. Nihai hedef, fibrozu tersine çevirmek olacaktır, böylece ölü kardiyomiyositler değiştirilebilir ve kalp fonksiyonu tamamen geri yüklenebilir.

Matrisin önemi yaygın olarak anlaşılmıştır, ancak matrisi inceleme yöntemleri esas olarak ana yapısal bileşenlerin, özellikle kollajenin kantitatif ölçümleri ve farklı matris ve ana-hücresel proteinlerin nispi seviyeleriyle sınırlıdır. Bu protokol, kardiyak matriksteki kalitatif farklılıkları değerlendirmek için yararlı olan nadiren kullanılan bir tekniği vurgulamaktadır. Bu teknik, son zamanlarda, kalp hastalığının farklı etiyolojilerinden (insan eksplantlarında) kalp matrislerindeki temel farklılıkları karşılaştırmak ve karşılaştırmak, tedavi edilmemiş hayvanlara göre neuregulin-1β'nin glial büyüme faktörü (GGF) izoformu ile tedavi edilen enfarktüslü domuzlardan alınan kalpleri incelemek ve mdx'ten kalp dokularının matrislerindeki farklılıkları araştırmak için kullanılmıştır fareler (Duchenne Musküler Distrofi'nin yaygın olarak kullanılan bir hayvan modeli) farklı yaşlarda ve vahşi tip kontrollerle karşılaştırıldığında. Bu teknik ilk olarak 1979'da Dr. Caulfield ve Borg tarafından tanıtıldı 44, ancak o zamandan beri çok az çalışma bu güçlü tekniği 45-47 kullandı ve burada sadece küçük bir değişiklikle yeniden tanıtıldı. Bu metodoloji değerli bir araştırma aracıdır, çünkü aksi takdirde matris bileşen içeriğini ve / veya fibroz seviyesini ölçerken göz ardı edilebilecek hücre dışı matris üst yapısı hakkında nitel bilgiler sağlar.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Etik Beyanı: Hayvan taşıma için protokoller Vanderbilt Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC tarafından onaylanmış, AAALAC-Uluslararası standartlara göre sayı M / 10/117 (domuz) ve M / 10/219 (fareler) ve yapılan protokoller. banked insan kalp dokularının kullanımı Vanderbilt Üniversitesi Tıp Merkezi IRB (protokol numarası 100887) tarafından onaylandı.

1. Örnek Toplama ve Depolama

  1. 0.1 M fosfat tamponu (PB) çözelti içinde, taze% 4 glutaraldehit sağlayın.
    DİKKAT: Glutaraldehyde, toksik davlumbaz eldiven ve iş giyim.
    1. 1000 ml dH 2 O. 21.8 g 2 Na HPO 4 ve 6.4 g NaH 2 PO 4. Kuantum satis (Qs) ile PB, pH 7.4 0.2 M stok solüsyonu yapmak
    2. PB stok çözeltisi 2.5 ml 2.1 mL dH 2 O% 50 glutaraldehid 400 ul ekle
  2. bir yığın daldırın (hayır daha büyük 2 c% 4 glutaraldehid çözeltisi içine doku m2). Not: Daha küçük parçaları da kullanılabilir ama kolayca protokol daha adımları kolaylaştırmak amacıyla göz tarafından görüntülenmiştir için yeterli bir boyutta (Resim 5 mm'den 2) arasında olmalıdır.
  3. 4 ° C sıcaklıkta süresiz depolamak, daha sonra 1 saat oda sıcaklığında inkübe edin.

Kalp Doku 2. Decellularization

  1. 10 g NaOH peletleri / 100 ml DH 2 O kullanılarak taze,% 10 sulu NaOH çözeltisi yapmak
    DİKKAT: NaOH çözeltileri aşındırıcı ve alkali yanıklara neden olabilir, eldiven giymek.
  2. DH 2 O. doku durulayın
  3. 6, oda sıcaklığında% 10 NaOH çözeltisi içinde inkübe - 10 gün boyunca (kadar kırmızımsı-kahverengi bir doku değişiklikleri, kirli beyaz veya beyaz).
  4. Doku şeffaf hale gelinceye kadar dH 2 O durulayın.
  5. Oda sıcaklığında 4 saat% 1 tanik asit içinde doku bırakın. 4 ml dH 2 O başına 1 ml% 5'lik stok solüsyonu kullanın
    DİKKAT: Tannik asitGüçlü tahriş edicidir, eldiven giymek.
  6. Gecede DH 2 O durulayın.

3. Osmication ve (Güvenlik Çeker Hood) Kalp Dokusu Dehidrasyon

  1. 21.4 g sodyum kakodilat, 10.0 g kalsiyum klorür ve 450 mi dH 2 O kullanılarak, sodyum kakodilat tamponu, 0.2 M stok çözelti yapmak 7.4 pH ayarlamak için gerektiği kadar karıştırın, daha sonra hidroklorik asit ilave edin. Qs 500 ml dH 2 O ile
    DİKKAT: Sodyum kakodilat ve hidroklorik asit, toksik davlumbaz eldiven ve iş giyim.
  2. 50 ml dH 2 O 1 g osmiyum tetroksit kristal eriterek güvenliği için davlumbaz osmiyum tetroksit% 2'lik sulu stok solüsyonu yapmak
    DİKKAT: osmiyum tetroksit ciddi inhalasyon tehlikesi; mukozasına veya gözbebekleri buhar tespit mümkündür, dolayısıyla sadece eldiven ile davlumbaz anlaştım. Bir sıçrama koruma tavsiye edilir.
  3. dH ile 1: stok çözelti 1 mix (0.1 M sodyum kakodilat tampon doku durulayın 2 O) 5 rotator dakika (ya da yavaşça sallanarak için).
  4. Üç tampon durulama toplam iki kez önceki adımı yineleyin.
  5. döndürücü üzerinde 1 saat süreyle: 0.1 M sodyum kakodilat tampon (1 stok sodyum kakodilat ve stok osmiyum tetroksit 1 mix)% 1 osmiyum tetroksit doku daldırın.
  6. 5 dakika rotator her 0.1 M sodyum kakodilat tamponunda 3 kez doku durulayın.
  7. döndürücü üzerinde her biri 15 dakika için etanol artan konsantrasyonlarda (% 30,% 50,% 75,% 85,% 95, ve son olarak% 100) kullanılarak doku durulayın.

SEM 4. Kesit Yüzey Hazırlama

  1. Ayrıca,% 100 etanol ihtiva eden sığ bir Petri kabı,% 100 etanol içinde doku aktarın.
  2. kenarlarının yassı numune üzerinde bir eşkenar üçgenin iki tarafı meydana getirmek için birbirleriyle ve kesme kenarları haç biçimli parçası ile temas halinde olacak şekilde, iki keskin Jilet tutun. Bunu başarmak için, numunenin sağında bir bıçak yerleştirmek için sol elinizi kullanın vekesim sola. Aynı zamanda, çok örnek ve dilim sağa sol ikinci bıçak yerleştirmek için sağ elinizi kullanın. Böylece, bıçaklar tek pürüzsüz kesim yapmak için ters yönden birbirlerine karşı kaydırılabilir olacaktır.
  3. numune zarar vermeden tercihen mümkün olduğunca büyük bir yüzey alanı açığa minimum distorsiyon veya güç yırtılma ile numunenin çok temiz bir kesim yapmak için birbirlerine karşı düz bıçak tarafı kaydırın.
  4. SEM muayene için mümkün olan en temiz kesit yüzeyleri açığa her numune için tekrarlayın.

5. Kritik Nokta Kurutma (CPD) Kalp Doku

  1. Doku her zaman% 100 etanol içinde kalmasını sağlayarak, kritik nokta kurutucu (CPD) örnek sahibinin doku transferi için bir spatula ya da cımbız kullanın. tutucu etanol içinde ve transfer birkaç saniye fazla havayla temas doku ile elde edilir batırma olduğundan emin olun.
  2. Bizim başına CPD İşletER el kitabı, sıvı karbon dioksit ile etanol yerine bir şekilde doldurmayı tasfiye-ve-3 tamamlayın.
  3. Numunelerin kritik nokta kurutma ulaşmak ve CO 2 kontrollü havalandırma ile atmosfer basıncına onları dönmek için kullanım kılavuzuna başına CPD çalıştırın.

SEM Kalp Doku Örneklerinin 6. montajı

  1. alüminyum saplama üst yüzeyine bir karbon yapıştırıcı sekmesini kalarak, her numune için bir SEM örnek saplama hazırlayın.
  2. Bir stereomikroskopta yardımı ile dikkatlice (uzak görünen sekmesinden gelen) yukarı bakacak şekilde ilgi kesit yüzeyi ile yapışkan sekmesine numune uygun ve mümkün olduğunca yakın örnek saplama yüzeyinin düzlemi ile paralel. prob veya ilgi yüzeyine dokunmayın.
  3. Boya uygulaması için ideal bir konik fırça, elde etmek için bir tahta aplikatör çubuk kırın. saplama bağlılığı geliştiren, taban ve numunenin kenarlarında gümüş ya da karbon boya uygulayın.
  4. Yere ilgi yüzeyinden bir ücret yolu sağlamak için, ilgilenilen yüzeyin bir kenarına kadar boya gümüş ya da karbon çok ince bir çizgi uzatın.
  5. şasiye böylece metal saplama karbon sekme yüzeyinden iletken bir yol temin etmek üzere karbon sekmesinin çevresinde gümüş veya C-boya, 2 veya 3 küçük dabs uygulayınız.
  6. iletken boya iki saat kurumaya bırakın.
  7. altın-paladyum alaşımı veya altın - bir nispeten ağır kaplama (40 nm 30 hedef aralığı) uygulamak için kullanım kılavuzuna başına püskürtme kaplayıcı çalıştırın. yaklaşık olarak 0.1 mbar numune odacığı içinde, pompa; 40 sn Timer ayarlayın. 08:00 pozisyonu (orta Argon gazı akışı) Açık Set valfi. Başlat tuşuna basın 30 mA püskürtme kaplama başlatmak için. Mor kızdırma deşarj numune odasında görünür olmalıdır.

Kalp Doku Örneklerinin 7. SEM Sınav

  1. Görüntüleme P en aza indirmek için, nispeten düşük bir ivmelendirici gerilim taramalı elektron mikroskopuyla gerçekleştirmenumunedeki zayıf şarj yayılımı ile ilişkili GİDERME (şarj). Önerilen ilk görüntüleme koşulu vardır: 5 kV 10 mm çalışma mesafesi, gerilim hızlandırılması.
  2. Deneyimli bir operatör yardımı ile, istihdam z boyutta önemli bir uzunluğu boyunca uzanan birden fazla odak düzlemlerinde liflerin veya lif odak gerektiren görüntüleme koşulları bu alanda derinliğinin genişletmek için çalışma mesafesi artmıştır.
    1. Burada kullanılan mikroskop için kullanıcı arabirimi erişimi, sağ üst taraftaki Gezinti sekmesini (Malzeme Tablo).
    2. Sahne menüsünden Koordinatlar sekmesine erişin. Daha sonra girilen çalışma mesafesi örnek sahne taşımak için sekmesinden Git tıklayın koordinat Z için milimetre daha büyük bir değer girin, çalışma mesafesini arttırmak için.
  3. deneyimli bir operatörün yardımı ile, elektron ışını faiz dik yüzeyini yerleştirmek için örnek tilt ve döndürme kullanır. 10 degr 30 Ek eğimees bu pozisyondan matris yapısının gözlem ve dokümantasyon artırabilir.
    1. Odaklı çalışma mesafesi belirterek, burada kullanılan mikroskop için, (Malzeme Tabloya bakınız) kullanıcı arayüzünde, ilgi hazırlanan yüzey düzlemine çevresine yakın örneği odaklanmak, sonra sola veya sağa kaydırın tıklayın ve sağ fare düğmesini basılı tutun .
    2. Yüzey ve tekrar odak karşıt kenarına yakın taşımak için Manuel Kullanıcı Arabirimi joystick ile gidin. çalışma mesafesi birinci konuma yaklaşık olarak eşit değilse, eğim numune (7.2) ve T bir eğim değeri koordinat girmek Sahne menüsünden koordinatları sekmesini kullanarak iki yerde yaklaşık anlaşmaya ulaşmak için.
    3. Numune doksan derece döndürün (alan Koordinat R içine değeri girin) ve tüm pozisyonları yaklaşık olarak aynı çalışma mesafesinde odaklı kadar işlemi tekrarlayın.
      Not: Değişken basınç SEM yük dağılımı geliştirmek için kullanılabilirmümkün ise. Yüksek vakum taramalı elektron mikroskobu için standart çalışma modudur.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vurgulanan teknik kullanılmayan bir insan kalp nakli donör (Şekil 1), transplant alıcılarında, yabani tip ve distrofik farelerin (Şekil 3) den kalplerin eksplante dokulardan kalp dokularına ve domuz post-miyokard infarktüsü, kalp örneklerinde uygulandı kalp yaralanma modeli (Şekil 2). Şekil 1 'de gösterildiği gibi, insan kalp matris kesitte görüntülendiğinde bir petek benzeri bir desen görüntülenir çapraz bağlı proteinle...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kesit yüzey hazırlama protokolü sırasında en kritik adımdır. kritik nokta Kurutma işlemi tanıtıldı kadar ince yapısını korumak için, susuz örnekleri her zaman% 100 etanol içinde kalmalıdır. Bu nedenle örneklerin dilimleme örnekleri sığ bir çanak etanol submersed ise EM muayene için yüzeyler yapılmalıdır elde etmek. Açıkta kalan yüzeyi, temas ya da daha sonraki işlem esnasında problanmış değildir de önemlidir. protokol SEM bölümü ne olursa olsun örnek kökenli temel elektron mikroskobu sorun giderme gerektirebilir, ancak ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH), Kalp, Akciğer ve Kan Enstitüsü (NIHLB) tarafından sağlanan hibelerle finanse edilmiştir: K01-HL-121045, K08-HL-094703, 5T32HL007411-35, P20 HL101425, U01 HL100398.

Görüntüleme ve doku işleme (NaOH maserasyonundan sonra) Vanderbilt Üniversitesi Tıp Merkezi (VUMC) Hücre Görüntüleme Ortak Kaynağı (CISR) (NIH hibeleri CA68485, DK20593, DK58404, DK59637 ve EY08126) kullanılarak gerçekleştirildi. VUMC CISR çekirdek direktörlerine (Dr. Sam Wells ve Dr. W. Gray (Jay) Jerome) değerli teknik tavsiyeler için ve ayrıca bu yazıda vurgulanan tekniğin filme alınması amacıyla temel alan ve kaynaklar sağladıkları için özellikle minnettarız.

Vanderbilt Üniversitesi Translasyonel ve Klinik Araştırma Kardiyoloji Çekirdek Laboratuvarı'ndan Dr. Yan Ru Su ve Bayan Kelsey Tomasek'e teknik uzmanlık sağladıkları ve bu çalışmada kullanılan insan dokusu örneklerini topladıkları için en derin takdirlerimizi sunarız.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Kalsiyum Klorür ElektronMikroskobu Bilimleri12340100 g
Karbon Yapıştırıcı ElektronMikroskobu Bilimleri1266430 g
Karbon Yapıştırıcı Sekmeler ElektronMikroskobu Bilimleri77825Saplamalara Sığdırma Sırası
Çift Kenarlı Tıraş Bıçakları Paslanmaz ÇelikTed Pella, Inc121-6250/pkg
Etanol Elektron Mikroskopi Bilimleri15055450 ml
Gluteraldehit,% 50 ÇözeltiElektron Mikroskobu Bilimleri16310EM sınıfı, damıtma saflaştırılmış
Hidroklorik AsitElektron Mikroskobu Bilimleri16760 veya 16770100 ml
Monosodyum Fosfat NaH2< / sub>PO4< / sub>Sigma-AldrichS9251-250G250 g
Osmiyum TetroksitElektron Mikroskobu Bilimleri191001 g
Gümüş İletken Yapıştırıcı ElektronMikroskobu Bilimleri12686-1515 g
Sodyum hidroksit (NaOH)Sigma-AldrichS8045-1KG1 kg
Sodyum Fosfat Dibazik (Na2HPO4)Sigma-AldrichS3264-500G500 g
Tanik Asit, %5 Sulu Elektron Mikroskobu Bilimleri21702-5500 ml
Trihidrat Sodyum KakodilatElektron Mikroskobu Bilimleri12300100 g
Altın-paladyum Alaşımı veya AltınRafineri Sistemleri A.Ş.püskürtmeli kaplayıcı markasına ve modeline göredeğişir
Kritik Nokta Kurutucu ElektronMikroskobu Bilimleri850
Düz Ahşap AplikatörlerFisher Scientific23-400-102
Quanta 250 Çevresel SEMFEIQ250 SEM
PüskürtmeKaplayıcı Cressington Scientific Instruments Ltd.Model 108
Alüminyum SEM Numune SaplamalarıElektron Mikroskobu Bilimleri75220-12miskroskopa özel

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Robinson, T. F., Cohen-Gould, L., Factor, S. M., Eghbali, M., Blumenfeld, O. O. Structure and function of connective tissue in cardiac muscle: collagen types I and III in endomysial struts and pericellular fibers. Scanning Microsc. 2, 1005-1015 (1988).
  2. Robinson, T. F., Geraci, M. A., Sonnenblick, E. H., Factor, S. M. Coiled perimysial fibers of papillary muscle in rat heart: morphology, distribution, and changes in configuration. Circ Res. 63, 577-592 (1988).
  3. Lunkenheimer, P. P., et al. The myocardium and its fibrous matrix working in concert as a spatially netted mesh: a critical review of the purported tertiary structure of the ventricular mass. Eur J Cardiothorac Surg. 29 Suppl 2, S41-S49 (2006).
  4. Wu, K. C., et al. Late gadolinium enhancement by cardiovascular magnetic resonance heralds an adverse prognosis in nonischemic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 51, 2414-2421 (2008).
  5. Kramer, C. M. The expanding prognostic role of late gadolinium enhanced cardiac magnetic resonance. J Am Coll Cardiol. 48, 1986-1987 (2006).
  6. Park, S., et al. Delayed hyperenhancement magnetic resonance imaging is useful in predicting functional recovery of nonischemic left ventricular systolic dysfunction. J Card Fail. 12, 93-99 (2006).
  7. Weber, K. T. Cardiac interstitium in health and disease: the fibrillar collagen network. J Am Coll Cardiol. 13, 1637-1652 (1989).
  8. Jalil, J. E., Janicki, J. S., Pick, R., Abrahams, C., Weber, K. T. Fibrosis-induced reduction of endomyocardium in the rat after isoproterenol treatment. Circ Res. 65, 258-264 (1989).
  9. Fidzianska, A., Bilinska, Z. T., Walczak, E., Witkowski, A., Chojnowska, L. Autophagy in transition from hypertrophic cardiomyopathy to heart failure. J Electron Microsc (Tokyo). 59, 181-183 (2010).
  10. Lopez, B., Querejeta, R., Gonzalez, A., Larman, M., Diez, J. Collagen cross-linking but not collagen amount associates with elevated filling pressures in hypertensive patients with stage C heart failure: potential role of lysyl oxidase. Hypertension. 60, 677-683 (2012).
  11. Gabbiani, G., Ryan, G. B., Majne, G. Presence of modified fibroblasts in granulation tissue and their possible role in wound contraction. Experientia. 27, 549-550 (1971).
  12. Lorell, B. H. Diastolic dysfunction in pressure-overload hypertrophy and its modification by angiotensin II: current concepts. Basic Res Cardiol. 87 Suppl 2, 163-172 (1992).
  13. Friedrich, S. P., et al. Intracardiac angiotensin-converting enzyme inhibition improves diastolic function in patients with left ventricular hypertrophy due to aortic stenosis. Circulation. 90, 2761-2771 (1994).
  14. Rosker, C., Salvarani, N., Schmutz, S., Grand, T., Rohr, S. Abolishing myofibroblast arrhythmogeneicity by pharmacological ablation of alpha-smooth muscle actin containing stress fibers. Circ Res. 109, 1120-1131 (2011).
  15. Yue, L., Xie, J., Nattel, S. Molecular determinants of cardiac fibroblast electrical function and therapeutic implications for atrial fibrillation. Cardiovasc Res. 89, 744-753 (2011).
  16. Rohr, S. Myofibroblasts in diseased hearts: new players in cardiac arrhythmias? Heart Rhythm. 6, 848-856 (2009).
  17. Coen, M., Gabbiani, G., Bochaton-Piallat, M. L. Myofibroblast-mediated adventitial remodeling: an underestimated player in arterial pathology. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31, 2391-2396 (2011).
  18. Brilla, C. G., Janicki, J. S., Weber, K. T. Cardioreparative effects of lisinopril in rats with genetic hypertension and left ventricular hypertrophy. Circulation. 83, 1771-1779 (1991).
  19. Youn, H. J., et al. Relation between flow reserve capacity of penetrating intramyocardial coronary arteries and myocardial fibrosis in hypertension: study using transthoracic Doppler echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 19, 373-378 (2006).
  20. Warnes, C. A., Maron, B. J., Roberts, W. C. Massive cardiac ventricular scarring in first-degree relatives with hypertrophic cardiomyopathy. Am J Cardiol. 54, 1377-1379 (1984).
  21. Maron, B. J., Wolfson, J. K., Epstein, S. E., Roberts, W. C. Intramural ('small vessel') coronary artery disease in hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 8, 545-557 (1986).
  22. Olivotto, I., et al. Microvascular function is selectively impaired in patients with hypertrophic cardiomyopathy and sarcomere myofilament gene mutations. J Am Coll Cardiol. 58, 839-848 (2011).
  23. Beltrami, C. A., et al. Structural basis of end-stage failure in ischemic cardiomyopathy in humans. Circulation. 89, 151-163 (1994).
  24. Factor, S. M., et al. Pathologic fibrosis and matrix connective tissue in the subaortic myocardium of patients with hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 17, 1343-1351 (1991).
  25. Waller, T. A., Hiser, W. L., Capehart, J. E., Roberts, W. C. Comparison of clinical and morphologic cardiac findings in patients having cardiac transplantation for ischemic cardiomyopathy, idiopathic dilated cardiomyopathy, and dilated hypertrophic cardiomyopathy. Am J Cardiol. 81, 884-894 (1998).
  26. Schaper, J., Lorenz-Meyer, S., Suzuki, K. The role of apoptosis in dilated cardiomyopathy. Herz. 24, 219-224 (1999).
  27. de Leeuw, N., et al. Histopathologic findings in explanted heart tissue from patients with end-stage idiopathic dilated cardiomyopathy. Transpl Int. 14, 299-306 (2001).
  28. Yoshikane, H., et al. Collagen in dilated cardiomyopathy--scanning electron microscopic and immunohistochemical observations. Jpn Circ J. 56, 899-910 (1992).
  29. Marijianowski, M. M., Teeling, P., Mann, J., Becker, A. E. Dilated cardiomyopathy is associated with an increase in the type I/type III collagen ratio: a quantitative assessment. J Am Coll Cardiol. 25, 1263-1272 (1995).
  30. Pearlman, E. S., Weber, K. T., Janicki, J. S., Pietra, G. G., Fishman, A. P. Muscle fiber orientation and connective tissue content in the hypertrophied human heart. Lab Invest. 46, 158-164 (1982).
  31. Huysman, J. A., Vliegen, H. W., Van der Laarse, A., Eulderink, F. Changes in nonmyocyte tissue composition associated with pressure overload of hypertrophic human hearts. Pathol Res Pract. 184, 577-581 (1989).
  32. Rossi, M. A. Pathologic fibrosis and connective tissue matrix in left ventricular hypertrophy due to chronic arterial hypertension in humans. J Hypertens. 16, 1031-1041 (1998).
  33. Lopez, B., Gonzalez, A., Querejeta, R., Larman, M., Diez, J. Alterations in the pattern of collagen deposition may contribute to the deterioration of systolic function in hypertensive patients with heart failure. J Am Coll Cardiol. 48, 89-96 (2006).
  34. Krayenbuehl, H. P., et al. Left ventricular myocardial structure in aortic valve disease before, intermediate, and late after aortic valve replacement. Circulation. 79, 744-755 (1989).
  35. Schwarz, F., et al. Myocardial structure and function in patients with aortic valve disease and their relation to postoperative results. Am J Cardiol. 41, 661-669 (1978).
  36. Hein, S., et al. Progression from compensated hypertrophy to failure in the pressure-overloaded human heart: structural deterioration and compensatory mechanisms. Circulation. 107, 984-991 (2003).
  37. Brooks, W. W., Shen, S. S., Conrad, C. H., Goldstein, R. H., Bing, O. H. Transition from compensated hypertrophy to systolic heart failure in the spontaneously hypertensive rat: Structure, function, and transcript analysis. Genomics. 95, 84-92 (2010).
  38. O'Hanlon, R., et al. Prognostic significance of myocardial fibrosis in hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 56, 867-874 (2010).
  39. Green, J. J., Berger, J. S., Kramer, C. M., Salerno, M. Prognostic value of late gadolinium enhancement in clinical outcomes for hypertrophic cardiomyopathy. JACC Cardiovasc Imaging. 5, 370-377 (2012).
  40. Frankel, K. A., Rosser, R. J. The pathology of the heart in progressive muscular dystrophy: epimyocardial fibrosis. Hum Pathol. 7, 375-386 (1976).
  41. Otto, R. K., Ferguson, M. R., Friedman, S. D. Cardiac MRI in muscular dystrophy: an overview and future directions. Phys Med Rehabil Clin N Am. 23, 123-132 (2012).
  42. Finsterer, J., Stollberger, C. The heart in human dystrophinopathies. Cardiology. 99, 1-19 (2003).
  43. Galindo, C. L., et al. Anti-remodeling and anti-fibrotic effects of the neuregulin-1beta glial growth factor 2 in a large animal model of heart failure. J Am Heart Assoc. 3, e000773(2014).
  44. Caulfield, J. B., Borg, T. K. The collagen network of the heart. Lab Invest. 40, 364-372 (1979).
  45. Ohtani, O. Three-dimensional organization of the connective tissue fibers of the human pancreas: a scanning electron microscopic study of NaOH treated-tissues. Arch Histol Jpn. 50, 557-566 (1987).
  46. Rossi, M. A., Abreu, M. A., Santoro, L. B. Images in cardiovascular medicine. Connective tissue skeleton of the human heart: a demonstration by cell-maceration scanning electron microscope method. Circulation. 97, 934-935 (1998).
  47. Icardo, J. M., Colvee, E. Collagenous skeleton of the human mitral papillary muscle. Anat Rec. 252, 509-518 (1998).
  48. McGreevy, J. W., Hakim, C. H., McIntosh, M. A., Duan, D. Animal models of Duchenne muscular dystrophy: from basic mechanisms to gene therapy. Dis Model Mech. 8, 195-213 (2015).
  49. Buckberg, G., Hoffman, J. I., Mahajan, A., Saleh, S., Coghlan, C. Cardiac mechanics revisited: the relationship of cardiac architecture to ventricular function. Circulation. 118, 2571-2587 (2008).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Scanning Electron MicroscopyExtracellular MatrixCardiac TissueTissue DecellularizationSample PreparationSEM ImagingGold Palladium CoatingCritical Point DryingOsmium TetroxideSodium Hydroxide

Related Articles