Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
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.
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
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, fiksas...
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 s...
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma kısmen R01HL139796 ve R01HL128847 tarafından CKB ve RO1DE028297 ve DWM için CBET1608058 hibeleri tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
25% glutaraldehyde (aq) | EMS | 16210 | Primary fixative component |
0.9% sodium chloride injection | Hospira Inc. | NDC 0409-4888-10 | |
1 mL syringe | BD | 309659 | |
10 mL syringe | BD | 309604 | |
200 proof ethanol | EMS | 15055 | |
22G needle | BD | 305156 | |
3 mL syringe | BD | 309657 | |
3-way stopcock | Smiths Medical ASD, Inc. | MX5311L | |
4% osmium tetroxide | EMS | 19150 | Staining component |
4% paraformaldehyde (aq) | EMS | 157-4-100 | Primary fixative component |
Absorbable hemostat | Ethicon | 1961 | |
Acetone | EMS | 10012 | |
Black polyamide monofilament suture, 10-0 | AROSurgical instruments Corporation | TI38402 | |
Black polyamide monofilament suture, 6-0 | AROSurgical instruments Corporation | SN-1956 | |
C57BL/6 mice | Jackson Laboratories | 664 | Approximately 1 yo |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
Clamp applying forcep | FST | 00072-14 | |
Cotton tip applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | |
DPBS | Gibco | 14190-144 | |
Dumont #5 forcep | FST | 11251-20 | |
Dumont #5/45 forceps | FST | 11251-35 | |
Dumont #7 fine forcep | FST | 11274-20 | |
Durcupan ACM resin | EMS | 14040 | For embedding |
Fine scissor | FST | 14028-10 | |
Heliscan microCT | Thermo Fisher Scientific | Micro-CT | |
Ketamine hydrochloride injection | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
L-aspartic acid | Sigma-Aldrich | 56-84-8 | Staining component |
Lead nitrate | EMS | 17900 | Staining component |
low-vacuum backscatter detector | Thermo Fisher Scientific | VSDBS | SEM backscatter detector |
Micro-adson forcep | FST | 11018-12 | |
Millex-GP filter, 0.22 um, PES 33mm, non-sterile | EMD Millipore | SLGP033NS | |
Non-woven songes | McKesson Corp. | 94442000 | |
Potassium hexacyanoferrate(II) trihydrate | Sigma-Aldrich | 14459-95-1 | Staining component |
Potassium hydroxide | Sigma-Aldrich | 1310-58-3 | |
Pressure monitor line | Smiths Medical ASD, Inc. | MX562 | |
Saline solution (sterile 0.9% sodium chloride) | Hospira Inc. | NDC 0409-0138-22 | |
Size 3 BEEM capsule | EMS | 69910-01 | Embedding container |
Sodium cacodylate trihydrate | Sigma-Aldrich | 6131-99-3 | Buffer |
Solibri retractors | FST | 17000-04 | |
Sputter, carbon and e-beam coater | Leica | EM ACE600 | Gold coater |
Surgical microscope | Leica | M80 | |
Thiocarbohydrazide (TCH) | EMS | 21900 | Staining component |
Tish needle holder/forcep | Micrins | MI1540 | |
Trimmer | Wahl | 9854-500 | |
Uranyl acetate | EMS | 22400 | Staining component |
Volumescope scanning electron microscope | Thermo Fisher Scientific | VOLUMESCOPESEM | Serial Block Face Scanning Electron Microscope |
Xylazine sterile solution | Akorn Inc. | NADA# 139-236 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır