Minyatür Doku Kültürü Sistemde Fare Kalp Vanalar Kültürleme
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
Kalp kapak hastalığı, Batı dünyasında morbidite ve mortalitenin önemli bir nedenidir; prevalansı yaşla birlikte artar ve nüfus 75 yıldan fazla% 10 ve 1 yaşlı etkiler. Kalbin sistemik kısmının vanalar, aort ve mitral vanalar, en çok etkilenen bulunmaktadır. Kalp kapakçığı hastalığı mekanik özellikleri 2 değişmesi ile sonuçlanır valf yüksek organize yapı kaybıyla karakterizedir. Yapısal bütünlük valfi işlevi açısından kritiktir.
Vana bildiriler kapak interstitial hücrelerin (VIC), kapak endotel hücreleri (VEC) ve yüksek bir tabakalı desen 3,4 düzenlenen hücre dışı matris oluşur. Kurbanlar ECM sentezi, yıkımı ve organizasyon sorumludur. Faktörler kan dolaşımına, EC kaynaklanan veya fonksiyonlarını düzenlediğini kurban ECM hareket ikamet eden. Ek olarak,mekanik kuvvetler Laminer veya salınımlı kayma gerilmesi, kurban 5 davranışını etkileyen basınç veya çekme gerilmeleri sonucu kardiyak döngüsü sırasında broşür hareket.
Vananın yapısı nasıl düzenlendiği anlamak için, öncelikle kurban kardiyak döngüsü sırasında yaşanan uyaranların farklı setine nasıl yanıt anlaşılması gerekir. In vitro çalışmalar, kapak hücrelerinin özellikleri ve yetenekleri hakkında çok bilgilendirici olmuştur. Bu hücrelerin in vitro yanıtı, ancak, her zaman doğru bir in vivo yanıt 6 taklit olmayabilir; örneğin, uyaranlara VIC tepki EC varlığı ve ECM bileşimin 5 bağlıdır. Ayrıca, uyaranlara kapak hücrelerinin tepki broşürü 7 onların belirli bir konuma bağlıdır. Biyokimyasal uyaranlara ek olarak, kapak hücrelerinin davranışı o hareket mekanik kuvvetlerin belirlenirn valfi 8. Vananın Her bölgenin hemodinamik gerilmelerin kendine özgü kümesine tabi tutulur. Geçerli ex vivo modeller mekanik kuvvetler kapak yapısının 5 önemli belirleyicileri olduğunu göstermiştir rağmen, ilgili mekanizmalar hala belirsiz. In vivo modeller kapak gelişimini 9,10 altında yatan moleküler mekanizmaları içgörü sağladı ederken, yetişkin kapak biyoloji içine anlayışlar hala zor olduğunu.
Bu nedenle, bir ex vivo akış modeli olan kalp valfleri zaman 11 arasında bir süre için merkezinde kendi doğal pozisyonunda kültürlenebilir geliştirilmiştir. Bu valfler doğal konfigürasyonda kalır ve kurban mümkün olduğunca doğal uyaranlara karşı yanıt kurban yapım in vivo aynı ortamı deneyim avantajına sahiptir. Buna ek olarak, kalbinde doğal pozisyonda vanaların kültürü her tabi kolaylaştırırİlgili hemodinamik gerilimlere kapak bölgesi. Örneğin, bu ex vivo modelde, Minyatür Doku Kültür Sistemi (MTCS), valfler kalp kapağı yeniden rolleri incelenmesi sağlayan farklı biyokimyasal ve hemodinamik uyaranlara maruz bırakılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kalp fare vanaları kültürleme Kritik adımlar akış yönünü doğru sağlamak için fare kalbin eksizyonu ve vanalar dik iğne canlılığını ve ligasyonu sağlamak mümkün olduğunca kısa perfüzyon odasında ligasyon arasındaki süre yapım dahil . Ayrıca, orta olmadan perfüzyon odasında bağlanmasından sonra akışını kontrol uygun ekleme ve iğneler bağlanmasını sağlar. Bu steril kültür korumak ve potansiyel akış tıkayan kalbinde sıkışıp alabilir boru, hava kabarcıklarını engellemek i…
Disclosures
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 |
References
- Go, A. S., et al. Heart Disease and Stroke Statistics–2014 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 129, e28-e292 (2013).
- Gould, S. T., Srigunapalan, S., Simmons, C. A., Anseth, K. S. Hemodynamic and Cellular Response Feedback in Calcific Aortic Valve Disease. Circulation Research. 113 (2), 186-197 (2013).
- Kruithof, B. P. T., Krawitz, S. A., Gaussin, V. Atrioventricular valve development during late embryonic and postnatal stages involves condensation and extracellular matrix remodeling. Developmental biology. 302 (1), 208-217 (2007).
- Schoen, F. J. Cardiac valves and valvular pathology: update on function, disease, repair, and replacement. Cardiovascular pathology: the official journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 14 (4), 189-194 (2005).
- Balachandran, K., Sucosky, P., Yoganathan, A. P. Hemodynamics and mechanobiology of aortic valve inflammation and calcification. International journal of inflammation. , 263870 (2011).
- Butcher, J. T., Simmons, C. A., Warnock, J. N. Mechanobiology of the Aortic Heart Valve. The Journal of heart valve disease. 17 (1), 62-73 (2008).
- Balachandran, K., Konduri, S., Sucosky, P., Jo, H., Yoganathan, A. P. An ex vivo study of the biological properties of porcine aortic valves in response to circumferential cyclic stretch. Annals of biomedical engineering. 34 (11), 1655-1665 (2006).
- Weiler, M., Hwai Yap, C., Balachandran, K., Padala, M., Yoganathan, A. P. Regional analysis of dynamic deformation characteristics of native aortic valve leaflets. Journal of Biomechanics. 44, 1459-1465 (2011).
- Combs, M. D., Yutzey, K. E. Heart valve development: Regulatory networks in development and disease. Circulation Research. 105, 408-421 (2009).
- Kruithof, B. P. T., Duim, S. N., Moerkamp, A. T., Goumans, M. -. J. TGFβ and BMP signaling in cardiac cushion formation: lessons from mice and chicken. Differentiation; research in biological diversity. 84 (1), 89-102 (2012).
- Lieber, S. C., Kruithof, B. P. T., Aubry, N., Vatner, S. F., Gaussin, V. Design of a miniature tissue culture system to culture mouse heart valves. Annals of biomedical engineering. 38 (3), 674-682 (2010).
