소형 조직 배양 시스템에서 마우스 심장 밸브를 배양
Summary
Here, we present an ex vivo flow model in which murine cardiac valves can be cultured allowing the study of the biology of the valve.
Abstract
Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the molecular, cellular and mechanical mechanisms underlying the maintenance and/or loss of the valvular structure.
Current models used to study valvular biology include in vitro cultures of valvular endothelial and interstitial cells. Although, in vitro culturing models provide both cellular and molecular mechanisms, the mechanisms involved in the 3D-organization of the valve remain unclear. While in vivo models have provided insight into the molecular mechanisms underlying valvular development, insight into adult valvular biology is still elusive.
In order to be able to study the regulation of the valvular 3D-organization on tissue, cellular and molecular levels, we have developed the Miniature Tissue Culture System. In this ex vivo flow model the mitral or the aortic valve is cultured in its natural position in the heart. The natural configuration and composition of the leaflet are maintained allowing the most natural response of the valvular cells to stimuli. The valves remain viable and are responsive to changing environmental conditions. This MTCS may provide advantages on studying questions including but not limited to, how does the 3D organization affect valvular biology, what factors affect 3D organization of the valve, and which network of signaling pathways regulates the 3D organization of the valve.
Introduction
심장 판막 질환은 서구 세계에서 이환율과 사망률의 주요 원인이다 그 유병률은 연령에 따라 증가하며 75년 인구의 10 % 이상 및 1 이전에 영향을 미친다. 마음의 전신 부분의 밸브는, 대동맥 및 승모판 밸브는 주로 영향을받습니다. 심장 판막 질환 (2)의 기계적 특성 변화를 초래 밸브의 고도로 조직화 구조의 손실을 특징으로한다. 구조적 완전성은 밸브의 기능에 따라서 중요하다.
밸브의 전단지는 판막 간질 세포 (VIC), 판막 내피 세포 (VEC), 고도로 계층화 된 패턴 3,4으로 구성되어 세포 외 매트릭스로 구성되어있다. VIC를은 전자 재료 합성, 분해 및 조직에 대한 책임이 있습니다. 요인은 혈액, 내장 컴퓨터에서 나오는 또는 그 기능을 조율 VIC를에 ECM 행위에 거주. 또한,기계적 힘은 층류 또는 진동형 전단 응력, VIC를도 5의 동작에 영향을주는 압축 또는 인장 응력을 초래 심장주기 동안 전단에 작용.
밸브의 구조를 조절하는 방법을 이해하기 위해서는, 먼저 VIC를가 심장 사이클 동안 경험 한 자극의 다양한 세트에 응답하는 방법을 이해하여야한다. 시험 관내 연구 판막 세포의 특성 및 능력에 대한 매우 유익한왔다. 시험관 내에서 이들 세포의 반응은, 그러나 항상 정확하게 생체 반응 6을 흉내낼 수있다 예를 들면, 자극에 VIC의 반응의 EC의 존재 및 ECM의 조성 5에 따라 달라진다. 더욱이, 자극 판막 세포의 반응은 전단 7에 특정 위치에 달려있다. 생화학 적 자극에 더하여, 판막 셀의 동작은 O 작용 기계적 힘에 의해 결정된다N 밸브 (8). 밸브의 각 지역은 혈역학 적 스트레스의 고유의 세트 실시한다. 현재 생체 모델은 기계적인 힘이 판막의 구조 (5)의 중요한 결정 요인임을 보여 주었다 있지만, 관련 메커니즘은 아직 불분명하다. 생체 내 모델은 판막 개발 9,10의 기초가되는 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 있지만, 성인 판막 생물학에 대한 통찰력은 여전히 애매하다.
따라서, 생체 외 유동 모델되는 심장 밸브는 11 시간의 연장 된 기간 동안 심장에 자연스러운 위치에서 배양 될 수 개발되었다. 이는 밸브가 구성 천연 유지와 VIC를 최대한 자연스러운 VIC를 자극에 반응을 생체 내와 같은 환경을 경험할 수있는 장점을 갖는다. 또한, 마음에 그들의 자연적인 위치에있는 밸브의 문화는 각 쓰는 용이관련 혈역학 적 스트레스에 판막 지역. 즉,이 생체 모델에서, 소형 조직 배양 시스템 (MTCS)는, 밸브는 심장 밸브 리모델링에서의 역할의 조사를 허용하는 다른 생화학 적 및 혈역학 적 자극에 노출 될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
심장 마우스 밸브를 배양에서 중요한 단계는 흐름의 적절한 방향을 보장하기 위해 마우스에서 심장 절제 밸브에 수직 바늘의 생존과 라이 게이션을 위해 가능한 한 짧은 관류 챔버에서 결찰 사이의 시간을 포함 . 또한, 매체없이 관류 챔버에서 결찰 후 흐름을 확인하는 것은 적절한 삽입 및 바늘의 결찰을 보장합니다. 그것은 멸균 문화를 유지하고 잠재적으로 흐름을 방해 마음에 갇혀 얻을 수있?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study is supported by the Dutch Heart Foundation and the Netherlands Institute for Regenerative Medicine.
Materials
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium | life technolgies | 10569-010 | |
| Fetal Bovine Serum | life technolgies | 26140 | |
| Insulin-Transferrin-Selenium | life technolgies | 41400-045 | |
| Antibiotic-Antimycotic | life technolgies | 15240-06 | |
| Silk 7-0 | Ethicon | 768G | |
| 100 mm culture dish | Greiner bio-one | 664160 | |
| 50 ml tube | Greiner bio-one | 227261 | |
| 5 ml syringe | BD | 309649 | |
| 21 G needle | BD | 304432 | |
| Heparin | LEO | 012866-08 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11295-00 | |
| Micro Scissors, Economy, Vannas-type | Tedpella | 1346 | |
| Silicon tubing | Thermo Scientific | 8060-0020 | I.D. x O.D. x Wall: 1.59 x 3.18 x 0.79 mm |
| Silicon tubing for pump | Masterflex | 96400-13 | I.D. x O.D. x Wall: 0,8 x1,59 x 0,40 mm |
| Biocompatible glue (Histoacryl) | B. Braun | 1050071 | |
| precision vaporizer | Dräger | Vapor 200 | |
| peristaltic roller pump | Masterflex | 7521-35 | |
| Easy-load pump head | Masterflex | 7518-00 | |
| Flow chamber | see Lieber et al., 2010 | ||
| Bubble trap | see Lieber et al., 2010 |
Riferimenti
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