Burada, brüt uygunluğu ve lokal hücre dışı matris yapılarını belirlemek için murine pulmoner valfin eksizyon, basınçlandırma, fiksasyon ve görüntüleme için korelatif bir iş akışı açıklıyoruz.
Method Article
Burada, brüt uygunluğu ve lokal hücre dışı matris yapılarını belirlemek için murine pulmoner valfin eksizyon, basınçlandırma, fiksasyon ve görüntüleme için korelatif bir iş akışı açıklıyoruz.
Kalp kapakçığı ile ilgili hastalığın (HVD) altında kalan nedenler zor bulunur. Murine hayvan modelleri HVD'yi incelemek için mükemmel bir araç sağlar, ancak yapıyı ve organizasyonu birden fazla uzunluk ölçeğinde doğru bir şekilde ölçmek için gereken cerrahi ve enstrümantal uzmanlık ilerlemesini engellemıştır. Bu çalışma, kalp kapakçığını farklı uzunluk ölçeklerinde tasvir etmek için murine diseksiyonu, en blok boyama, örnek işleme ve korelatif görüntüleme prosedürlerinin ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır. Hidrostatik transvalvüler basınç, kalp kapak konformasyonunu kimyasal olarak sabitlenerek zamansal heterojenliği kontrol etmek için kullanıldı. Kalp kapakçığının geometrisini doğrulamak ve seri blok yüz taramalı elektron mikroskopisi (SBF-SEM) için gereken aşağı akış numune işleme için referans sağlamak için mikro bilgisayarlı tomografi (μCT) kullanılmıştır. Hücre dışı matrisin (ECM) yüksek çözünürlüklü seri SEM görüntüleri alındı ve kuruluşunun yerel bir 3D gösterimini sağlamak için yeniden inşa edildi. Daha sonra pulmoner kapak boyunca mekansal varyasyonun üstesinden gelmek için μCT ve SBF-SEM görüntüleme yöntemleri korelasyona uğramıştır. Sunulan çalışma sadece pulmoner kapak üzerinde olmasına rağmen, bu metodoloji biyolojik sistemlerdeki hiyerarşik organizasyonu tanımlamak için benimsenebilir ve birden fazla uzunluk ölçeğinde yapısal karakterizasyon için çok önemlidir.
Pulmoner kapak (PV), sağ ventrikül ile pulmoner arter arasında tek yönlü kan akışını sağlamaya yarar. Pulmoner kapak malformasyonları doğumsal kalp hastalığının çeşitli formları ile ilişkilidir. Konjenital kalp kapak hastalığının (HVD) mevcut tedavisi, bir hastanın ömrü boyunca birden fazla invaziv ameliyat gerektirebilen valvüler onarım veya kapak değişimidir1. Kalp kapakçığının işlevinin, genellikle yapı-fonksiyon korelasyon olarak adlandırılan yapısından türetildiği yaygın olarak kabul edilmiştir. Daha spesifik olarak, kalbin geometrik ve biyomekanik özellikleri işlevini belirler. Mekanik özellikler, sırayla, ECM'nin bileşimi ve organizasyonu tarafından belirlenir. Murine kalp kapakçıklarının biyomekanik özelliklerini belirlemek için bir yöntem geliştirerek, transgenik hayvan modelleri ECM'nin kalp kapak fonksiyonu ve disfonksiyonu üzerindeki rolünü sorgulamak için kullanılabilir2,3,4,5.
Murine hayvan modeli uzun zamandır moleküler çalışmalar için standart olarak kabul edilmektedir, çünkü transgenik modeller farelerde diğer türlere kıyasla daha hazırdır. Murine transgenik modeller kalp kapakçığı ile ilgili hastalıkları araştırmak için çok yönlü bir platform sağlar6. Bununla birlikte, hem geometriyi hem de ECM organizasyonunu karakterize etmek için cerrahi uzmanlık ve enstrümantasyon gereksinimleri, HVD araştırmalarının ilerlemesinde önemli bir engel olmuştur. Literatürdeki Hstolojik veriler, murine kalp kapakçığı hücre dışı matris içeriğine bir resim sağlar, ancak yalnızca 2B görüntüler şeklindedir ve 3D mimarisini tarif edemez7,8. Ek olarak, kalp kapakçığı hem mekansal hem de zamansal heterojendir, bu da örnekleme ve uygunluk düzeltilmezse ECM organizasyonu ile ilgili deneylerde sonuç çıkarmayı zorlaştırır. MRI veya 3D ekokardiyografi gibi geleneksel 3D karakterizasyon yöntemleri, ECM bileşenleri9,10'unçözümlenmesi için gerekli çözünürlüğü sağlamaz.
Bu çalışma, murine PV'nin hidrostatik transvalvüler basınçla uyumluluğunun sabitlenmesiyle kardiyak döngüye bağlı zamansal heterojenliğin ele alındığı tamamen korelatif bir iş akışını detaylandırmaktadır. Mekansal heterojenlik, ilgi çekici bölgeleri örneklemek ve farklı görüntüleme yöntemlerinden, özellikle μCT ve seri blok yüz tarama elektron mikroskopisinden farklı uzunluk ölçeklerinde veri setlerinin kaydedilmesiyle tam olarak kontrol edildi. Aşağı akış örneklemesine rehberlik etmek için μCT ile bu keşif yöntemi daha önce önerilmiştir, ancak pulmoner kapak zamansal varyasyon sergilediğinden, cerrahi seviye11'deek bir kontrol seviyesine ihtiyaç duyulmuştu.
Murine kalp kapak biyomekaniği tanımlayan in vivo çalışmalar seyrektir ve bunun yerine deformasyon davranışını tanımlarken hesaplamalı modellere dayanır. Nanometre uzunluğu ölçeğindeki yerel hücre dışı verilerin kalp kapakçığının geometrisi ve konumu ile ilgili olması kritik öneme sahiptir. Bu da, mevcut biyomekanik kalp kapak modellerini12, 13,14güçlendirmek için kullanılabilecek mekanik olarak katkıda bulunan ECM proteinlerinin ölçülebilir, mekansal olarak eşlenmiş dağılımlarını sağlar.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu çalışmada hayvanların kullanımı AR13-00030 protokolü kapsamında Nationwide Çocuk Hastanesi kurumsal hayvan bakım ve kullanım komitesine uygun olarak yapıldı.
1. Pulmoner kapak eksizyonu
2. Pulmoner valf basıncı sabitlenerek
3. En blok örnek boyama ve gömme15,16
DİkKAT: Bu bölümde kullanılan lekelenme reaktifleri (potasyum ferrosiyanid, osmiyum tetroksid, tiyokarbohidrazid, kurşun aspartat ve uranil asetat) oldukça toksiktir ve aşırı dikkatli bir şekilde ele alınmalıdır. Duman kaputu ve uygun KKD kullanılması tavsiye edilir.
4. Mikro bilgisayarlı tomografi görüntüleme
5. Örnek işleme ve görüntü korelasyonu
6. Seri blok yüz taramalı elektron mikroskopisi18
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Pulmoner arterin basınç tüpüne anastomozu Şekil 1A'dagösterilmiştir. Hidrostatik basınç uygulamasını takiben, pulmoner gövde, pulmoner valf broşürlerinin kapalı bir konfigürasyonda olduğunu gösteren radyal olarak(Şekil 1B)dağılır. Pulmoner kapak uyumu μCT ile doğrulandı. Bu durumda, broşürler coapt (kapalı) ve annulus dairesel (Şekil 2A). Şekil 2B,C, fiksasyon ( Şekil 2B ) veya arteriye...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Ventriküllerin çıkarılması iki amaca hizmet eder. Birincisi, ventrikül tarafını atmosferik basınca maruz bırakmak, böylece sadece akciğer kapakçığının arteryal tarafından kapanmak için bir transvalvüler basınç uygulamak gerekir ve ikincisi, pulmoner gövdenin bükülmesini önlemek için kararlı bir taban sağlar. Basınçlandırma sırasında, pulmoner gövde radyal ve alt yönden dağılır, bükülmeye eğilimli hale getirir ve pulmoner gövdenin çökmesine neden olur. Pulmoner vananın tuzlu su çözeltisi ile önceden yüklenmesi, basınçland...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma kısmen R01HL139796 ve R01HL128847 tarafından CKB ve RO1DE028297 ve DWM için CBET1608058 hibeleri tarafından desteklenmektedir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| %25 glutaraldehit (aq) | EMS | 16210 | Birincil fiksatif bileşen |
| %0.9 sodyum klorür enjeksiyonu | Hospira Inc. | NDC 0409-4888-10 | |
| 1 mL şırınga | BD | 309659 | |
| 10 mL şırınga | BD | 309604 | |
| 200 geçirmez etanol | EMS | 15055 | |
| 22G iğne | BD | 305156 | |
| 3 mL şırınga | BD | 309657 | |
| 3 musluk | Smiths Medical ASD, Inc. | ||
| %4 osmiyum tetroksit | EMS | 19150 | Boyama bileşeni |
| %4 paraformaldehit (aq) | EMS | 157-4-100 | Birincil fiksatif bileşen |
| Emilebilir hemostat | Ethicon | 1961 | |
| Aseton | EMS | 10012 | |
| Siyah poliamid monofilament sütür, 10-0 | AROSurjik aletler Corporation | ||
| Siyah poliamid monofilament sütür, 6-0 | AROSurjik aletler Corporation | SN-1956 | |
| C57BL / 6 fareler | Jackson Laboratories | 664 | Yaklaşık 1 yo |
| Kalsiyum klorür | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| Forsep uygulayan kelepçe | FST | 00072-14 | |
| Pamuk uçlu aplikatörler | Fisher Bilimsel | 23-400-118 | |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | |
| Dumont #5 forsep | FST | 11251-20 | |
| Dumont #5/45 forseps | FST | 11251-35 | |
| Dumont #7 ince forsep | FST | 11274-20 | |
| Durcupan ACM reçine | EMS | 14040 | |
| İnce makas | FST | gömmek için14028-10 | |
| Heliscan microCT | Thermo Fisher Scientific | Micro-CT | |
| Ketamin hidroklorür enjeksiyonu | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
| L-aspartik asit | Sigma-Aldrich | 56-84-8 | Boyama bileşeni |
| Kurşun nitrat | EMS | 17900 | Boyama bileşeni |
| düşük vakumlu geri saçılma dedektörü | Thermo Fisher Scientific | VSDBS | SEM geri saçılma dedektörü |
| Mikro adson forsep | FST | 11018-12 | |
| Millex-GP filtre, 0.22 um, PES 33mm, steril olmayan | EMD Millipore SLGP033NS | ||
| Dokumasız şarkılar | McKesson Corp. | 94442000 | |
| Potasyum hekzasiyanoferrat(II) trihidrat | Sigma-Aldrich | 14459-95-1 | Boyama bileşeni |
| Potasyum hidroksit | Sigma-Aldrich | 1310-58-3 | |
| Basınç izleme hattı | Smiths Medical ASD, Inc. | MX562 | |
| Tuzlu su çözeltisi (steril% 0.9 sodyum klorür) | Hospira Inc. | NDC 0409-0138-22 | |
| Boyut 3 BEEM kapsül | EMS | 69910-01 | Gömme kabı |
| Sodyum kakodilat trihidrat | Sigma-Aldrich | 6131-99-3 | Tampon |
| Solibri ekartörler | FST | 17000-04 | |
| Püskürtme, karbon ve e-kiriş kaplayıcı | Leica | EM ACE600 | Altın kaplayıcı |
| Cerrahi mikroskop | Leica | M80 | |
| Tiyokarbohidrazid (TCH) | EMS | 21900 | Boyama bileşeni |
| Tish iğne tutucu/forsep | Micrins | MI1540 | |
| Düzeltici | Wahl | 9854-500 | |
| Uranil asetat | EMS | 22400 | Boyama bileşeni |
| Volumescope taramalı elektron mikroskobu | Thermo Fisher Scientific | VOLUMESCOPESEM | Seri Blok Yüz Taramalı Elektron Mikroskobu |
| Ksilazin steril çözeltisi | Akorn Inc. | NADA# 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