Bu makalede fetal ekokardiyografi, nekropsi ve Episkopik floresan görüntü yakalama (EFIC) ve ardından üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyon kullanılarak yapılan murin konjenital kalp hastalığı (KKH) tanı yöntemleri detaylandırılmıştır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu makalede fetal ekokardiyografi, nekropsi ve Episkopik floresan görüntü yakalama (EFIC) ve ardından üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyon kullanılarak yapılan murin konjenital kalp hastalığı (KKH) tanı yöntemleri detaylandırılmıştır.
Konjenital kalp hastalıkları (KKH) Amerika Birleşik Devletleri'nde bebek ölümlerinin başlıca nedenleridir. 1980'lerde ve daha öncesinde, orta veya şiddetli KKH'li hastaların çoğu, yaşamın ilk haftasında maksimum mortalite ile yetişkinlikten önce öldü. Cerrahi tekniklerdeki, tanısal yaklaşımlardaki ve tıbbi yönetimdeki dikkate değer ilerlemeler, sonuçlarda belirgin iyileşmelere yol açmıştır. Konjenital kalp kusurlarını anlamanın kritik araştırma ihtiyaçlarını karşılamak için, murin modelleri, insanlara çok benzer kalp anatomisine ve kısa gebelik oranlarına sahip oldukları için ideal bir araştırma platformu sağlamıştır. Genetik mühendisliğinin yüksek verimli fenotipleme araçlarıyla kombinasyonu, CHD'lerin arkasındaki moleküler yolları daha da aydınlatmak için yapısal kalp kusurlarının replikasyonuna ve teşhisine izin vermiştir. Fare modellerinde kardiyak fenotipleri taramak için noninvaziv fetal ekokardiyografinin kullanılması, üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyonlarla Piskoposik konfokal mikroskopi (ECM) histopatolojisi kullanılarak Piskoposluk floresan görüntü yakalamanın (EFIC) yüksek doğruluğu ile birleştiğinde, çeşitli konjenital kalp defektlerinin anatomisine ayrıntılı bir bakış açısı sağlar. Bu protokol, murin konjenital kalp kusurlarının doğru bir teşhisini elde etmek için bu yöntemlerin eksiksiz bir iş akışını özetlemektedir. Bu fenotipleme protokolünün organizmaları modellemek için uygulanması, doğru KKH tanısına izin verecek ve KKH'nin mekanizmaları hakkında fikir verecektir. KKH'nin altında yatan mekanizmaların belirlenmesi, potansiyel tedaviler ve müdahaleler için fırsatlar sağlar.
Konjenital kalp hastalıkları (KKH) en sık görülen yenidoğan doğum defekti 1,2 olup, yenidoğanların yaklaşık %0,8-%1,7'sini etkileyerek önemli neonatal mortalite ve morbidite ile sonuçlanır 3. Genetik etiyoloji, CHD 4,5 ile güçlü bir şekilde endikedir. Genetiği değiştirilmiş fare modelleri, CHD'lerin karmaşıklığını ve farelerin dört odacıklı kalplere ve fare ve insan fetüslerinde karşılaştırılabilir kardiyak gelişimsel DNA dizilerine sahip olmaları nedeniyle bunlara neden olan mekanizmaları anlamak için yaygın olarak kullanılmıştır6. Fare mutantlarının fenotipini tanımlamak, hedeflenen genin işlevini karakterize etmede temel ilk adımdır. Tek bir genetik mutasyonun insan KKH'lerini taklit eden bir kardiyak defekt spektrumuna neden olabileceği gen dozaj etkilerini ifade eden fare modelleri, KKH'lerin karmaşıklığını ve bunlara neden olan mekanizmaları anlamak için önemlidir.
Bu makalede, fare modellerinde kardiyak fenotipleri karakterize etmek için bir boru hattı özetlenmektedir. Uygulanan yöntemlerde fetal ekokardiyogram 7, ardından gelişen murin kardiyak fenotiplerinin ayrıntılı anatomisini gösterebilen nekropsi ve ECM histopatolojisi 7,8 kullanılmaktadır. Fetal ekokardiyografi, makul görüntüleme çözünürlüğü ile çoklu embriyoların doğrudan görüntülenmesini sağlayan noninvaziv bir modalitedir. Ek olarak, bir fetal ekokardiyogram, bir çöpteki toplam embriyo sayısının, gelişim aşamalarının ve uterus boynuzundaki göreceli oryantasyonun ve yerin hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlar. Spektral Doppler/renk akışı kullanılarak anormal embriyolar yapıya, hemodinamik bozulmaya, büyüme kısıtlamasına veya hidrops gelişimine bağlı olarak tanımlanabilir. Fetal ekokardiyogram çalışması noninvaziv bir teknik olduğundan, birden fazla günde tarama yapmak ve hemodinamik veya kardiyak morfolojideki değişiklikleri gözlemlemek için kullanılabilir. Fetal ekokardiyogramların yüksek kaliteli görüntülenmesi pratik ve beceri gerektirir, çünkü deneyim ve bilgi eksikliği nedeniyle spesifik kalp kusurları gözden kaçırılabilir. Bu nedenle, nekropsi ve ECM histopatolojisinin bir kombinasyonu ile kardiyak morfolojinin daha kesin bir analizi elde edilebilir. Nekropsi, ark yapısının, aort ve pulmoner arterin göreceli ilişkilerinin, ventriküllerin ve atriyumun büyüklüğünün, kalbin göğse göre konumunun ve bronkopulmoner yapıların doğrudan görselleştirilmesini sağlar. Bununla birlikte, kalp kapakçıkları ve duvar kalınlığı gibi iç özelliklerin tek başına nekropsi ile değerlendirilmesi zor olabilir. Bu nedenle, kesin bir tanı için ECM histopatolojisi önerilir. ECM histopatolojisi, görüntü yığını9'un hem 2B hem de 3B rekonstrüksiyonuna izin veren yüksek çözünürlüklü bir görselleştirme tekniğidir. Bu görüntüler, parafine gömülü bir numunenin seri Episkopik floresan görüntülemesi yoluyla, otomatik bir mikrotom tarafından tutarlı bir aralıkta ince bir şekilde kesitlendiği için elde edilir. Klasik histolojiden farklı olarak, görüntüler bloktan kesilmeden önce bir bölüm olarak yakalanır, böylece tüm görüntüler aynı referans çerçevesi içinde yakalanır. Bu nedenle, ECM histopatolojisi tarafından üretilen 2D görüntü yığını üç boyutlu olarak kolayca ve güvenilir bir şekilde yeniden yapılandırılabilir. Bu, üç anatomik düzlemdeki görüntülerin 3D görselleştirilmesine izin veren bir DICOM görüntüleyici kullanılarak yapılır: koronal, sagital ve enine. Bu yüksek çözünürlüklü 3D rekonstrüksiyonlardan kesin bir kardiyak tanı konulabilir. Bu üç farklı görselleştirme yönteminin ayrı ayrı veya kombinasyon halinde uygulanması, fare embriyolarındaki yapısal kalp defektlerinin doğru karakterizasyonunu sağlayabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmalar için farelerin kullanılması, farelerin insan KKH'lerini taklit edebilen dört odacıklı kalplere sahip olmaları nedeniyle gereklidir. Farelere veteriner bakımı sağlanmış ve kurumun Laboratuvar Hayvan Bakımı Değerlendirme ve Akreditasyon Derneği (AAALAC) tarafından akredite edilmiş hayvan bakım tesisinde barındırılmıştır. Farelerin rahatsızlığını, stresini, ağrısını ve yaralanmasını en aza indirmek için sıkı protokoller izlendi. Fareler, Amerikan Veteriner Hekimleri Birliği Ötenazi Kılavuzlarına göre küçük kemirgenler için kabul edilebilir olan CO2 gazı kullanılarak ötenazi yapıldı. Bu makalede fareler üzerinde yapılan çalışmalar, Pittsburgh Üniversitesi'nde onaylanmış bir IACUC protokolü ile gerçekleştirilmiştir.
1. Fetal ekokardiyogram
NOT: Bir ekokardiyogram, farelerde kardiyovasküler malformasyon ve ekstrakardiyak defektlerin tanımlanması için güçlü bir araçtır. Fare embriyolarının küçük boyutu nedeniyle (orta gebelikte yaklaşık 1-2 mm, doğumda 3.5 mm), ultrason biyomikroskopisi (UBM) ile ultra yüksek frekanslı ekokardiyografik ekipman gereklidir. UBM, bir seferde bir fare fetüsünü görselleştirmek için çözünürlük (30 μm eksenel x 68 μm yanal) sağlayan küçük bir görüntüleme penceresine (15 mm x 14 mm) sahip farklı yüksek frekanslı (30-50 MHz) problar sağlar. 40 MHz'lik bir dönüştürücü, kardiyovasküler fenotipleri7 tanımlamak için yüksek çözünürlüklü görüntüler sağlar.
2. Nekropsi
NOT: Fetal ekokardiyografi kullanılarak anormal kardiyak fenotiplerden şüphelenildiğinde, fetüsler toplanır ve fiksatif çözeltiye tam vücut daldırma yoluyla sabitlenir: % 10 tamponlanmış formalin fosfat veya% 4 paraformaldehit (PFA). Makroskopik anatomik anormallikler veya malformasyonlar arayarak numunenin dış ve iç morfolojisini inceleyin.
3. Katıştırma
4. Episkopik konfokal mikroskopi (ECM)
NOT: Uygun gömme işleminden sonra, embriyolar histopatoloji analizi için ECM aracılığıyla seri olarak görüntü toplamaya tabi tutulur. Daha ileri çalışmalar için mikrotomdan bireysel slaytlar kurtarılabilir.
5. Üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyon
NOT: 3D rekonstrüksiyonun amacı, ECM görüntülemeden koronal, sagital ve enine oryantasyonlarda 3D videolara bir 2D görüntü yığınını işlemek ve örneklerdeki yapısal ve anatomik anormalliklerin teşhisi için 3D videoları kullanmaktır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Önemli hemodinamik defektlere sahip fare embriyolarının embriyonik ölümcül olduğu kaydedildi. Çok çeşitli KKH'ler, farklı görüşler kullanılarak yüksek çıkışlı, noninvaziv fetal ekokardiyogram ile tanımlanabilir (Şekil 1).
Septal defektler: En sık görülen KKH'ler ventriküler septal defekt (VSD), atriyoventriküler septal defekt (AVSD) ve atriyal septal defekt (ASD)1 gibi septal defektlerdir. VSD veya AVSD, 2B görüntüler ve re...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Genetiği değiştirilmiş fareler, konjenital kalp defektlerinin patomekanizmalarını anlamak için kullanılmıştır. Bu çalışmada sunduğumuz protokoller, murin fetal kalp defektlerini değerlendirme sürecini kolaylaştırmaya ve standartlaştırmaya çalışmaktadır. Ancak, protokol sırasında dikkat edilmesi gereken kritik adımlar vardır. Fare embriyoları gebeliğin her gününde önemli ölçüde büyür ve bir fareyi hasat etmek için doğru zaman, fetal ekokardiyogramın doğru bir şekilde yapılmasıyla belirlenebilir. Fetal ekokardiyografi feta...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar bu makalede çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Hiç kimse.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1x fosfat tamponlu tuzlu su çözeltisi (PBS), PH7.4 | Sigma Aldrich | P3813 | |
| 1.5 mL Eppendorf tüpleri (veya doku saklama için tercih edilen şişe) | SealRite | 1615-5599 | |
| %10 tamponlu formalin fosfat çözeltisi | Fisher Chemical | SF100-4 | |
| %100 Etanol | Decon Laboratuvarları | 2701 | |
| %16 paraformaldehit (PFA) Sabitleyici | ThermoScientific | 28908 | %4 çalışma konsantrasyonu, 4 ° C'de 1x PBS'de taze hazırlanmış; C |
| 50 mL tüpler | Falcon | 352070 | |
| 6– 12 Kuyulu plaka veya 20 mL flakon embriyo saklama için | Falcon | 353046 | |
| Diseksiyon mikroskobu | Leica | MDG36 | |
| Diseksiyon Pimleri (A1 veya A2 sınıfı) | FST | 26002-15 | |
| Diseksiyon Plakası | F.S.T | FB0875713 | Parafin bazlı Petri kabı |
| Gömme kalıpları | Sakura | 4133 | |
| Ekstra dar makas (10,5 cm) | F.S.T | 14088-10 | 1– 2 çift |
| Fiji uygulaması/Image J | NIH | Fiji.sc | |
| İnce uç (0,05 mm x 0,01 mm) Diseksiyon Forseps (11 cm) | FST | 11252-00 | 2 Çift |
| Sıcak forseps | F.S.T | 11252-00 | Embriyoların oryantasyonu için |
| Balmumu Blokları için Endüstriyel İşaretleyici | Sharpie | 2003898 | Laboratuvar kullanımı için biçimlendirilmiş |
| Jenoptik ProgRes C14plus Mikroskop Kamerası | Jenoptik | 017953-650-26 | |
| Jenoptik ProgRess CapturePro edinme yazılımı | Jenoptik | jenoptik.com | |
| Büyük cam beher | Fisher Scientific | S111053 | Parafin eritmek için |
| Leica M165 FC binoküler mikroskop (16.5:1 zoom optik) | Leica | M165 FC | |
| OsiriX MD Sürüm 12.0 | OsiriX | osirix-viewer.com | |
| Paraplast gömme parafin mumu | Millipore Sigma | 1003230215 | |
| Küçük cam beher | Fisher Scientific | S111045 | |
| Küçük, delikli kaşık (14,5 cm) | FST | 10370-17 | |
| Düz Vannas Makas (4– 8 mm) | FST | 15018-10 | Bir çift |
| Vevo2100 ultra yüksek frekanslı ultrason biyomikroskobu | FUJIFILM VisualSonics Inc. | Vevo2100 | |
| Ksilen | Fisher Kimyasal | UN1307 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.