Конвейер для многомасштабного трехмерного анатомического исследования сердца человека

Summary

Этот протокол представляет собой комплексный конвейер для анализа образцов, полученных из человеческого сердца, которые охватывают микроскопический и макроскопический масштабы.

Abstract

Детальное изучение здоровых человеческих сердец, отторгнутых для трансплантации, дает уникальную возможность провести структурный анализ в микроскопическом и макроскопическом масштабах. Эти методы включают очистку тканей (трехмерная (3D) визуализация органов, очищенных растворителем, с помощью модифицированного иммуномечения) и иммуногистохимическое окрашивание. Процедуры мезоскопического исследования включают стереоскопическую диссекцию и микрокомпьютерное томографическое сканирование (КТ). Процедуры макроскопического исследования включают в себя грубое вскрытие, фотографирование (включая анаглифы и фотограмметрию), компьютерную томографию и 3D-печать физически или виртуально расчлененного или всего сердца. Перед макроскопическим исследованием может быть выполнена давяще-перфузионная фиксация для поддержания 3D-архитектуры и физиологически значимой морфологии сердца. Применение этих методов в сочетании для изучения человеческого сердца является уникальным и имеет решающее значение для понимания взаимосвязи между различными анатомическими особенностями, такими как коронарная сосудистая сеть и иннервация миокарда, в контексте трехмерной архитектуры сердца. В этом протоколе подробно описываются методологии и приводятся репрезентативные результаты, иллюстрирующие прогресс в исследованиях анатомии сердца человека.

Introduction

Поскольку функция следует за формой, понимание архитектуры сердца имеет основополагающее значение для понимания его физиологии. Несмотря на то, что многочисленные исследования выявили анатомию сердца от микро- до макромасштабов ^1,2,3, многие вопросы остаются нерешенными, особенно те, которые связаны с анатомией сердца человека. Отчасти это связано с тем, что в основных исследованиях, посвященных функциональной анатомии, обычно использовались сердца животных ^4,5,6, которые часто отлич....

Protocol

В этом исследовании использовались обезличенные образцы тканей, собранные из донорских человеческих сердец, и оно было одобрено Институциональным наблюдательным советом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Образцы были получены из не отказывающих сердец, которые были о.......

Discussion

Настоящее исследование демонстрирует всеобъемлющий конвейер для анализа образцов, полученных из целых человеческих сердец. Репрезентативные результаты показывают микро- и макромасштабные анатомические исследования, проводимые регулярно для одного сердца. Поскольку образец челове?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1x Phosphate buffered saline	Sigma-Aldrich	P3813
3D Viewer	Microsoft
647 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG	Jackson ImmunoResearch Laboratories	711-605-152
647 AffiniPure Donkey Anti-Sheep IgG	Jackson ImmunoResearch Laboratories	713-605-147
AF Micro-NIKKOR 200 mm f/4D IF-ED lens	Nikon
Anti-Actin, α-Smooth Muscle - Cy3 antibody	Sigma-Aldrich	C6198
Antigen Retrieval Buffer (100x EDTA Buffer, pH 8.0)	Abcam	ab93680
Anti-PGP9.5 (protein gene product 9.5)	Abcam	ab108986
Anti-TH (tyrosine hydrox ylase)	Abcam	ab1542
Anti-VAChT (vesicular acetylcholine transporter)	Synaptic Systems	139 103
Benzyl ether	Sigma-Aldrich	108014
Bovine serum albumin	Sigma-Aldrich	A4503-10G
Cheetah 3D printer filament (95A), 1.75 mm	NinjaTek
Coverslip, 22 mm x 30mm, No. 1.5	VWR	48393 151
Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG	Jackson ImmunoResearch Laboratories	711-165-152
Dichloromethane	Sigma-Aldrich	270997-100ML
Dimethyl sulfoxide	Sigma-Aldrich	D8418-500ML
Ethanol, 100%	Decon laboratories	2701
Glycine	Sigma-Aldrich	G7126-500G
GNEXT PET/CT	SOFIE Biosciences
Heparin sodium salt from porcine intestinal mucosa	Sigma-Aldrich	H3149-50KU
Histodenz	Sigma-Aldrich	D2158-100G
Hydrogen peroxide solution	Sigma-Aldrich	H1009-500ML
Imaging software	Zeiss	ZEN (black edition)
Imaging software	Oxford Instruments	Imaris 10
iSpacer	Sunjin Labs	iSpacer 3mm
KIRI Engine	KIRI Innovation
Laser scanning confocal microscope	Zeiss	LSM 880
LEAD-2 - Vertical & Multi-channels Peristaltic Pump	LONGER
Lightview XL	Brightech
Methanol (Certified ACS)	Fischer Scientific	A412-4
Nikon D850	Nikon
NinjaTek NinjaFlex TPU @MK4	NinjaTek
Normal donkey serum	Jackson ImmunoResearch Laboratories	017-000-121
Original Prusa MK4 3D printer	Prusa Research
PAP pen	Abcam	ab2601
Paraformaldehyde, 32%	Electron Microscopy Sciences	15714-S
Polycam	Polycam
Primary antibody
PrusaSlicer 2.7.1	Prusa Research
SARA-Engine	pita4 mobile LLC
Scaniverse	Niantic
Secondary antibody
SlowFade Gold Antiface Mountant	Invitrogen	S36936
Sodium azide, 5% (w/v)	Ricca Chemical Company	7144.8-32
SOMATOM Definition AS	Siemens Healthcare
Standard Field Surgi-Spec Telescopes,	Designs for Vision
Stereomicroscope System SZ61	OLYMPUS
StereoPhoto Maker	Free ware developed by Masuji Suto
Superfrost Plus Microscope Slides, Precleaned	Fisher Scientific	12-550-15
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787-50ML
Tween-20	Sigma-Aldrich	P9416-100ML
Xylene	Sigma-Aldrich	534056-4L
Ziostation2	Ziosoft, AMIN