JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

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

  1. תבודד אוטומטית את הכלים הדרושים עבור ניתוח העכבר. זה כולל מספריים עדינים, מלקחיים זעירים, מלחציים מיקרו וסקולריים, מלקחיים החלת מלחציים, מחזיקי מיקרונידל, מספריים קפיציים ומפסקים.
  2. התאקלם כל העכברים במשך מינימום של 2 שבועות לפני הניתוח. הסר C57BL/6 עכברים, בערך 1 שנה של גיל, מן הכלובים שלהם לשקול, ולאחר מכן להרדים עם קוקטייל קטמין / קסילאצין (3:1 קטמין:xylazine, 0.01 מ"ל לג גרם) מנת יתר.
  3. הנח את העכבר בתנוחת קליטת גדוש על מגש ואבטח את גפיו בקלטת. לאחר המאובטח, לבצע את בית החזה.
    1. לחשוף את הלב על ידי הסרת כל רקמת שומן עודף fascia.
    2. הסר את האטריום הימני ולפרף דרך החדר השמאלי עם תמיסת מלח בטמפרטורת החדר (0.9% NaCl). זלוף צריך לקחת כ 20 מ"ל מעל 30 s. התוצאה היא חימת העכבר.
  4. הסר את הלב כולו על ידי ניתוק הוועד הנבי מעולה, וונה קווה נחותה, עורק ריאות, ואבי העורקים. יש לנקוט בזהירות מיוחדת לעורק הריאות. חותכים כ 2 מ"מ מעל צומת פיתום עורקים, כמו זה ישמש צינור ללחץ.
  5. הסר את החדרים השמאליים והימנים כדי לחשוף תאים ללחץ אטמוספרי. ודא כי המבנה של גזע הריאות צריך להיות מושפע על ידי הסרת החדרים.

2. קיבוע לחץ של שסתום ריאות

  1. צינורות לחץ Anastomose עם עורק ריאות, משאירים מרחק של כ 1 מ"מ בין הצומת הסיני-צינורי לבין סוף הצינורות כדי להכיל תנועות גדולות של העלונים וגזע הריאות.
  2. העלו את המאגר ללחץ פיזיולוגי אנלוגי ומלאו אותו בתמיסת המלח. בדוק את מערכת הזרימה כדי לוודא שאין חסימות או בועות אוויר.
  3. חבר פקק שסתום ריאות anastomosed ולהבטיח זרימה נאותה דרך הצינורות (כלומר, אין בועות אוויר) על ידי החלפת דרכי היציאה. ברגע הזרימה מספקת, להעביר את התזרים שסתום ריאת anastomosed ולהבטיח לחץ של תא המטען ריאתי. זה מזוהה על ידי התנפצות תא המטען ריאתי.
  4. לאחר לחץ של גזע הריאות מאושר, לשלב בהדרגה פתרון קבוע ראשוני (1.25% גלוטרלדהיד, 1.0% paraformaldehyde ב 0.15 M cacodylate) עד תמיסת מלח מטוהר. זה נעשה על ידי הסרת חלק, כ -25% מקיבולת המאגר, של תמיסת מלח והחלפתו עם הקיבעון העיקרי.
    זהירות: יש לענוד את הקיבורים המשמשים (paraformaldehyde ו- glutaraldehyde) רעילים מאוד וציוד מגן אישי מתאים (PPE) כדי להבטיח את הבטיחות.
  5. מניחים גזה ספוגה הקיבעון על דגימת הרקמה כדי למנוע ייבוש.
  6. לנטרל את הקיבעון עבור 3 שעות, מילוי המאגר לפי הצורך כדי לשמור על לחץ מתמיד. לאורך כל הקיבעון, זה לא נדיר עבור שסתום הריאות להתכווץ בגלל הקיבעון הכימי. אם זה המקרה, כל הזמן לחדש את המאגר עם קיבעון ראשוני כדי לשמור על לחץ פיזיולוגי.
  7. לאחסן את שסתום הלב בפתרון הקיבויע ב 4 °C (5 °F) עד השימוש. דגימות אוחסנו עד שבוע ללא כל הבדל ניכר.

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.

  1. כתמים
    1. לשטוף את דגימת שסתום הלב הקבוע במשך 5 דקות עם חיץ קקודילט 0.15 M קר. חזור על הכביסה פעמיים נוספות.
    2. לגמרי להטביע את שסתום הלב בתמיסה של 1.5% אשלגן ferrocyanide, 0.15 M קקודילאט, 2 mM סידן כלוריד, ו 2% osmium tetroxide, על קרח במשך 1 שעה.
    3. בזמן המדגם הוא דגירה, להכין פתרון thiocarbohydrazide (TCH) על ידי המסת 0.1 גרם של TCH ב 10 מ"ל של ddH2O. מניחים את הפתרון בתנור 60 °C ל 1 שעה. התעצבנו בעדינות מעת לעת כדי להבטיח ש-TCH יתמוסס לחלוטין. סנן את הפתרון באמצעות מסנן מזרק 0.22 מיקרומטר מיד לפני השימוש.
    4. לשטוף את הדגימות עם טמפרטורת החדר ddH2O על ידי הצבת אותם בצינור של ddH2O במשך 5 דקות מעט להתסיס אותו על ידי ניעור המיכל. חזור על תהליך זה שלוש פעמים.
    5. מניחים אותו בתמיסת TCH מסוננת למשך 20 דקות בטמפרטורת החדר. בצע את שלב הכביסה שלוש פעמים (5 דקות כל אחד) עם טמפרטורת החדר ddH2O כמתואר בשלב 3.1.4.
    6. לאחר סיום, מניחים את המדגם ב 2% osmium tetroxide במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר. ואז לשטוף אותו שוב בסך הכל שלוש פעמים במשך 5 דקות כל אחד עם טמפרטורת החדר ddH2O.
    7. לדגור את המדגם ב 1% אורניל אצטט לילה ב 4 °C (50 °F).
    8. במהלך תקופה זו, להפוך פתרון של 0.066 גרם של עופרת חנקתי ב 10 מ"ל של תמיסה ציר חומצה אספרטית. כוונן את ה- pH ל- 5.5 עם 1 N KOH. מניחים את התמיסה בתנור 60 מעלות צלזיוס כדי להמיס עופרת חנקתית.
    9. לאחר הדגירה הלילית, בצע את שלב הכביסה כמתואר בשלב 3.1.4. חזור שלוש פעמים. לאחר מכן, לדגור את רקמת שסתום הלב בתמיסת אספרטט עופרת בשלב 3.1.8 בתנור 60 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות.
  2. התייבשות
    1. לשטוף את הרקמות במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר עם ddH2O. חזור שלוש פעמים.
    2. הכינו פתרונות חדשים של 20%, 50%, 70%, 90% ו-100% אתנול ב-ddH2O.
    3. כדי לייבש את רקמת שסתום הלב. בצע טיפולים הבאים של 20%, 50%, 70%, ו 90% אתנול על קרח במשך 5 דקות כל אחד. לאחר מכן בצע שני טיפולים הבאים של 100% אתנול על קרח במשך 5 דקות.
    4. מעבירים את הרקמה לאצטון קר כקרח למשך 10 דקות. לאחר מכן מניחים אצטון טרי בטמפרטורת החדר במשך 10 דקות.
  3. הטבעה
    1. הפוך את תערובת שרף (ראה טבלה של חומרים) על פי מפרטי היצרן: 11.4 גרם של רכיב A, 10 גרם של רכיב B, 0.3 גרם של רכיב C, ו 0.05-0.1 גרם של רכיב D. בתחילה לערבב רכיבים A ו- B על ידי חימום כל אחד מהרכיבים ל 60 °C (70 °F) לפני הוספת רכיבים C ו- D. התערובת תהפוך לצבע ענבר עם הוספת רכיבים C ו- D. זה יהיה אחיד כאשר מעורבב כראוי.
    2. הפוך תערובות עם יחסי נפח של 25:75, 50:50, ו 75:25 שרף:אצטון. מערבבים היטב.
    3. מניחים רקמות בטיפולים הבאים של 25:75, 50:50, ו 75:25 שרף:תערובת אצטון במשך 2 שעות כל אחד בטמפרטורת החדר.
    4. מניחים רקמות ב-100% שרף למשך הלילה בטמפרטורת החדר.
    5. למחרת, מניחים רקמות ב-100% שרף טרי למשך 2 שעות בטמפרטורת החדר.
    6. מעבירים את רקמות שסתום הלב לקפסולה משובצת, מחליפה שרף טרי של 100%, ומניחים בתנור של 60 מעלות צלזיוס למשך 48 שעות לריפוי.
  4. בצע הדמיה מתאמת כפי שמוצג להלן.

4. הדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

  1. הר את בלוק דגימת השרף על מחזיק מדגם μCT עם דבק (דבק או סרט דו צדדי עובד טוב).
  2. מניחים את המחזיק בתא μCT ולתקן אותו על הבמה על ידי בורג הקולט כך שאין תנועה של המחזיק. תנועה לדוגמה במהלך הסריקה תקטין את איכות התמונה.
  3. פתח את ממשק המשתמש של μCT על-ידי לחיצה כפולה על הסמל. הוסף פרוייקט על-ידי בחירת הסימן + לצד פרוייקטים ומלא את השדות הדרושים.
  4. לאחר יצירתו, מצא את הפרוייקט שנוצר ובחר אותו על-ידי לחיצה עליו. פעולה זו תפתח עמודה שניה רכישות. בחר את + לצד רכישות ומלא את השדות הדרושים.
  5. סגור את דלתות התא ולחמש את המערכת על ידי לחיצה על כפתור החימוש בלוח הקדמי או μCT. חימום צילומי רנטגן מממשק המשתמש על ידי בחירת הכפתור המציין חימום.
    הערה: המערכת תכבה באופן אוטומטי את צילומי הרנטגן לאחר הליך חימום מוצלח. הפעל צילומי רנטגן על-ידי בחירת הלחצן.
  6. התאם את סיבוב הבמה כך שמרכז הסיבוב של המדגם לא סוטה ממרכז הצג (כלומר, המדגם נמצא בשדה הראייה עבור הסריקה כולה). עבור המערכת המשמשת לניסוי זה, הדבר כרוך בהתאמת שלב העניין (ROI) תחת הכרטיסיה הנפתחת כמפורט להלן.
    1. הגדר את התאמת שלב ההפרש על-ידי הגדרת זווית הסיבוב ל- 0° וסימון קצה המדגם. לאחר מכן המדגם מסובב ל- 180° וקצה המדגם מסומן שוב.
    2. התאם את מיקום ציר x שלב ROI כך שקצה המדגם יהיה בין שני הקצוות האלה. חזור על תהליך זה עבור זוויות סיבוב של 90° ו- 270° עבור מיקום ה- y.
    3. במקרה שבו סיבוב המדגם גורם לקצוות לצאת משדה הראייה, הקטן את ההגדלה של צרכי ה- μCT עד שקצוות המדגם גלויים בזוויות שנקבעו לעיל וניתן לבצע התאמת שלב ROI גסה.
    4. לאחר ההגדלה התחתונה, הזז את המדגם או את הגלאי כדי להגדיל את ההגדלה וניתן לכוונן את מיקומי ה- ROI.
      הערה: ייתכן שיהיה צורך לחזור על תהליך זה כדי להבטיח יישור. יישור נכון גורם לדוגמה המציגה תנועה אופקית מועטה עד ללא תנועה דרך כל זוויות הסיבוב לדוגמה.
  7. התאם את ה- μCT לפרמטרים הרצויים לסריקה באמצעות תוכנת היצרן. פרמטרים אלה כוללים פוטנציאל צינור, זרם צינור, מרחק גלאי, מרחק מדגם, זמן חשיפה, מסלול, ואת מספר התחזיות (ראה טבלה S1 עבור הפרמטרים רכישת μCT המשמש במחקר זה).
    הערה: פרמטרי כיול, כגון שדות שקופים וסריקות שדה כהה, צריכים להישמר במפרט היצרן אלא אם צוין אחרת. לדוגמה, אם דגימה גדולה מדי והמערכת אינה יכולה להזיז את הדגימה מתצוגת השדה, יש להסיר את המדגם כדי לבצע סריקות ברורות של כיול שדה.
  8. לאחר הגדרת הפרמטרים, ניתן לראות קירוב של משך הסריקה על-ידי לחיצה על לחצן הערכת זמן. בחר בלחצן התחל כדי להתחיל בסריקה.
  9. לאחר השלמת הסריקה, ודא כי צילומי הרנטגן כבויים, לפתוח את הקולט, ולהסיר בזהירות את הדגימה מתא μCT.

5. עיבוד לדוגמה ומתאם תמונה

  1. בנייה מחדש של תחזיות μCT באמצעות אלגוריתם הקרנה אחורי מסונן עם התוכנה המסופקת על ידי היצרן (ראה טבלת חומרים).
    1. בחר בכרטיסיה סיור בחלק העליון של המסך. בחר את הכרטיסיה פרוייקט ורכישה.
    2. בחר את השייך לתבנית סיור עם הקרנה אחורית מסוננת. לחץ על לחצן התחל סיור.
  2. זהה ופולח את שסתום הריאות באמצעות תוכנת עיבוד תמונה. זה דורש ידע מוקדם של האנטומיה של שסתום הריאות17. בלחצים עורקיים גבוהים, העלונים coapt וחוסמים את לומן של שסתום הריאות.
  3. זהה את כיוון הניקוד ביחס לכיוון הסריקה ולדגימה. כוון מחדש את המדגם כך שכיוון הניתוק מיושר עם הציר הרצוי.
  4. זהה אזורים מעניינים עבור הדמיה ברזולוציה גבוהה. בניסוי זה נבחרו הבטן (האמצעית) של העלון והצומת העורקי-ואלבולרי.
  5. הסר את השרף העודף ודגם על ידי סכין גילוח או ליטש עבור חתיכות גדולות של חומר, או על ידי microtome עבור חתיכות עדינות יותר.
  6. פעם אחת במיקום של עניין, להשוות את הדגימה הפיזית עם פרוסות μCT וירטואלי כדי לאשר את המיקום. זה נעשה על ידי השוואת תכונות אנטומיות בחתך.

6. בלוק סדרתי פנים סריקת מיקרוסקופיה אלקטרונים18

  1. הפחת את חתך הרוחב של הדגימה כדי להכיל SBF-SEM, כ 2.0 x 1.5 x 1.8 מ"מ.
  2. הרכיבו את הדגימה הקצוצה על ספח האלומיניום SBF-SEM באמצעות אפוקסי.
  3. מצפים את בלוק הדגימה בזהב של 35 ננומטר. סובבו את הדגימה על הרציף כדי להחיל שכבה אחידה של ציפוי.
  4. פתחו את תא SBF-SEM והתאמו את גובה להב הסכין לגובה אוצנטרי מיקרוסקופי.
  5. הכנס את הדוגמה והחלק את ספח הדגימה.
  6. תמונה בתנאי ואקום נמוכים למניעת טעינה ועם גלאי backscatter (ראה טבלה S2 עבור פרמטרי רכישת SBF-SEM).
  7. תמונה ותפירת אזורים מרובים של עניין בהגדלות שונות באמצעות תוכנה אוטומטית(ראה טבלת חומרים ).

תוצאות

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 מעגל...

Discussion

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 הרי?...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכת, בין השאר, על ידי R01HL139796 ומענקי R01HL128847 ל- CKB ו- RO1DE028297 ו- CBET1608058 עבור DWM.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
25% glutaraldehyde (aq)EMS16210Primary fixative component
0.9% sodium chloride injectionHospira Inc.NDC 0409-4888-10
1 mL syringeBD309659
10 mL syringeBD309604
200 proof ethanolEMS15055
22G needleBD305156
3 mL syringeBD309657
3-way stopcockSmiths Medical ASD, Inc.MX5311L
4% osmium tetroxideEMS19150Staining component
4% paraformaldehyde (aq)EMS157-4-100Primary fixative component
Absorbable hemostatEthicon1961
AcetoneEMS10012
Black polyamide monofilament suture, 10-0AROSurgical instruments CorporationTI38402
Black polyamide monofilament suture, 6-0AROSurgical instruments CorporationSN-1956
C57BL/6 miceJackson Laboratories664Approximately 1 yo
Calcium chlorideSigma-Aldrich10043-52-4
Clamp applying forcepFST00072-14
Cotton tip applicatorsFisher Scientific23-400-118
DPBSGibco14190-144
Dumont #5 forcepFST11251-20
Dumont #5/45 forcepsFST11251-35
Dumont #7 fine forcepFST11274-20
Durcupan ACM resinEMS14040For embedding
Fine scissorFST14028-10
Heliscan microCTThermo Fisher ScientificMicro-CT
Ketamine hydrochloride injectionHospira Inc.NDC 0409-2053
L-aspartic acidSigma-Aldrich56-84-8Staining component
Lead nitrateEMS17900Staining component
low-vacuum backscatter detectorThermo Fisher ScientificVSDBSSEM backscatter detector
Micro-adson forcepFST11018-12
Millex-GP filter, 0.22 um, PES 33mm, non-sterileEMD MilliporeSLGP033NS
Non-woven songesMcKesson Corp.94442000
Potassium hexacyanoferrate(II) trihydrateSigma-Aldrich14459-95-1Staining component
Potassium hydroxideSigma-Aldrich1310-58-3
Pressure monitor lineSmiths Medical ASD, Inc.MX562
Saline solution (sterile 0.9% sodium chloride)Hospira Inc.NDC 0409-0138-22
Size 3 BEEM capsuleEMS69910-01Embedding container
Sodium cacodylate trihydrateSigma-Aldrich6131-99-3Buffer
Solibri retractorsFST17000-04
Sputter, carbon and e-beam coaterLeicaEM ACE600Gold coater
Surgical microscopeLeicaM80
Thiocarbohydrazide (TCH)EMS21900Staining component
Tish needle holder/forcepMicrinsMI1540
TrimmerWahl9854-500
Uranyl acetateEMS22400Staining component
Volumescope scanning electron microscopeThermo Fisher ScientificVOLUMESCOPESEMSerial Block Face Scanning Electron Microscope
Xylazine sterile solutionAkorn Inc.NADA# 139-236

References

  1. Azari, S., et al. A systematic review of the cost-effectiveness of heart valve replacement with a mechanical versus biological prosthesis in patients with heart valvular disease. Heart Failure Reviews. 25 (3), 495-503 (2020).
  2. Ng, C. M., et al. TGF-β-dependent pathogenesis of mitral valve prolapse in a mouse model of Marfan syndrome. Journal of Clinical Investigation. 114 (11), 1586-1592 (2004).
  3. Cheek, J. D., Wirrig, E. E., Alfieri, C. M., James, J. F., Yutzey, K. E. Differential activation of valvulogenic, chondrogenic, and osteogenic pathways in mouse models of myxomatous and calcific aortic valve disease. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 52 (3), 689-700 (2012).
  4. Jiménez-Altayó, F., et al. Stenosis coexists with compromised α1-adrenergic contractions in the ascending aorta of a mouse model of Williams-Beuren syndrome. Scientific Reports. 10 (1), 889 (2020).
  5. Thacoor, A. Mitral valve prolapse and Marfan syndrome. Congenital Heart Disease. 12 (4), 430-434 (2017).
  6. McAnulty, P., Dayan, A., Ganderup, N. -. C., Hastings, K., Dawson, H. A Comparative Assessment of the Pig, Mouse and Human Genomes. The Minipig in Biomedical Research. , (2011).
  7. Hinton, R. B., Yutzey, K. E. Heart valve structure and function in development and disease. Annual Review of Physiology. 73, 29-46 (2011).
  8. Hinton, R. B., et al. Extracellular matrix remodeling and organization in developing and diseased aortic valves. Circulation Research. 98 (11), 1431-1438 (2006).
  9. Sacks, M. S., Merryman, W. D., Schmidt, D. E., David Merryman, D. W., Schmidt, D. E. On the biomechanics of heart valve function. Journal of Biomechanics. 42 (12), 1804-1824 (2009).
  10. Sacks, M. S., Yoganathan, A. P. Heart valve function: a biomechanical perspective. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences. 362 (1484), 1369-1391 (2007).
  11. Morales, A. G., et al. Micro-CT scouting for transmission electron microscopy of human tissue specimens. Journal of Microscopy. 263 (1), 113-117 (2016).
  12. Sacks, M. S., Smith, D. B., Hiester, E. D. The aortic valve microstructure: Effects of transvalvular pressure. Journal of Biomedical Materials Research. 41 (1), 131-141 (1998).
  13. Ayoub, S., et al. Heart valve biomechanics and underlying mechanobiology. Comprehensive Physiology. 6 (4), 1743-1780 (2016).
  14. Stella, J. A., Liao, J., Sacks, M. S. Time-dependent biaxial mechanical behavior of the aortic heart valve leaflet. Journal of Biomechanics. 40 (14), 3169-3177 (2007).
  15. Korn, E. D., Weisman, R. A. I. loss of lipids during preparation of amoebae for electron microscopy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)/Lipids and Lipid Metabolism. 116 (2), 309-316 (1966).
  16. Tapia, J. C., et al. High-contrast en bloc staining of neuronal tissue for field emission scanning electron microscopy. Nature Protocols. 7 (2), 193-206 (2012).
  17. Hinton, R. B., et al. Mouse heart valve structure and function: Echocardiographic and morphometric analyses from the fetus through the aged adult. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 294 (6), 2480-2488 (2008).
  18. Denk, W., Horstmann, H. Serial block-face scanning electron microscopy to reconstruct three-dimensional tissue nanostructure. Plos Biology. 2 (11), 1900-1909 (2004).
  19. Lincoln, J., Florer, J. B., Deutsch, G. H., Wenstrup, R. J., Yutzey, K. E. ColVa1 and ColXIa1 are required for myocardial morphogenesis and heart valve development. Developmental Dynamics. 235 (12), 3295-3305 (2006).
  20. Hamatani, Y., et al. Pathological investigation of congenital bicuspid aortic valve stenosis, compared with atherosclerotic tricuspid aortic valve stenosis and congenital bicuspid aortic valve regurgitation. PLoS One. 11 (8), (2016).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

174

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved