द्विअक्षीय यांत्रिक लक्षण वर्णन और सूक्ष्म संरचनात्मक मात्रा का ठहराव के लिए ट्राइकसपिड वाल्व पत्रक की परत माइक्रोडिसेक्शन
Summary
यह प्रोटोकॉल द्विअक्षीय यांत्रिक लक्षण वर्णन, ध्रुवीकृत स्थानिक आवृत्ति डोमेन इमेजिंग-आधारित कोलेजन परिमाणीकरण, और ट्राइकसपिड वाल्व पत्रक के माइक्रोडिसेक्शन का वर्णन करता है। प्रदान की गई विधि स्पष्ट करती है कि पत्रक परतें समग्र पत्रक व्यवहार में कैसे योगदान करती हैं।
Abstract
ट्राइकसपिड वाल्व (टीवी) दाएं आलिंद से दाएं वेंट्रिकल तक ऑक्सीजन रहित रक्त के यूनिडायरेक्शनल प्रवाह को नियंत्रित करता है। टीवी में तीन पत्रक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक अद्वितीय यांत्रिक व्यवहार के साथ होता है। तीन टीवी पत्रकों के बीच इन विविधताओं को उनकी चार शारीरिक परतों की जांच करके और समझा जा सकता है, जो एट्रियलिस (ए), स्पोंजियोसा (एस), फाइब्रोसा (एफ), और वेंट्रिकुलरिस (वी) हैं। जबकि ये परतें सभी तीन टीवी पत्रकों में मौजूद हैं, उनकी मोटाई और सूक्ष्म संरचनात्मक घटकों में अंतर हैं जो उनके संबंधित यांत्रिक व्यवहार को और प्रभावित करते हैं।
इस प्रोटोकॉल में परत-विशिष्ट मतभेदों को स्पष्ट करने के लिए चार चरण शामिल हैं: (i) बरकरार टीवी पत्रक के यांत्रिक और कोलेजन फाइबर वास्तुशिल्प व्यवहार की विशेषता है, (ii) टीवी पत्रक की समग्र परतों (ए / एस और एफ / वी) को अलग करें, (iii) समग्र परतों के लिए समान लक्षण वर्णन करें, और (iv) पोस्ट-हॉक प्रदर्शन करें ऊतक विज्ञान मूल्यांकन। यह प्रयोगात्मक ढांचा विशिष्ट रूप से इसकी प्रत्येक समग्र परतों के लिए बरकरार टीवी ऊतक की सीधी तुलना की अनुमति देता है। नतीजतन, टीवी पत्रक के माइक्रोस्ट्रक्चर और बायोमैकेनिकल फ़ंक्शन के बारे में विस्तृत जानकारी इस प्रोटोकॉल के साथ एकत्र की जा सकती है। इस तरह की जानकारी का उपयोग संभावित रूप से टीवी कम्प्यूटेशनल मॉडल विकसित करने के लिए किया जा सकता है जो टीवी रोग के नैदानिक उपचार के लिए मार्गदर्शन प्रदान करना चाहते हैं।
Introduction
टीवी दिल के दाहिने आलिंद और दाएं वेंट्रिकल के बीच स्थित है। कार्डियक चक्र के दौरान, टीवी टीवी पूर्वकाल पत्रक (टीवीएएल), टीवी पीछे के पत्रक (टीवीपीएल), और टीवी सेप्टल पत्रक (टीवीएसएल) के चक्रीय उद्घाटन और समापन के माध्यम से यूनिडायरेक्शनल रक्त प्रवाह को नियंत्रित करता है। ये पत्रक जटिल हैं और चार अलग-अलग शारीरिक परतें हैं- एट्रियलिस (ए), स्पोंजियोसा (एस), फाइब्रोसा (एफ), और वेंट्रिकुलरिस (वी) – अद्वितीय माइक्रोस्ट्रक्चरल घटकों के साथ। एट्रियलिस और वेंट्रिकुलरिस में इलास्टिन फाइबर यांत्रिक लोडिंग के बाद ऊतक को इसकी अविकृत ज्यामिति में बहाल करने में मदद करते हैं1. इसके विपरीत, फाइब्रोसा में अनियंत्रित कोलेजन फाइबर का एक घना नेटवर्क होता है जो पत्रक की भार-वहन क्षमता में योगदान देता है2. मुख्य रूप से ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स से मिलकर, स्पोंजियोसा को हृदय वाल्व समारोह के दौरान पत्रक परतों के बीच कतरनी को सक्षम करने के लिए परिकल्पित किया गयाहै 3. जबकि सभी तीन पत्रक प्रकारों में समान शारीरिक परतें होती हैं, परतों की मोटाई और घटक अनुपात में भिन्नताएं होती हैं जो पत्रक-विशिष्ट यांत्रिक व्यवहारों के लिए निहितार्थ होती हैं।
शोधकर्ताओं ने प्लानर मैकेनिकल लक्षण वर्णन, हिस्टोमोर्फोलॉजिकल आकलन और कोलेजन फाइबर आर्किटेक्चर के ऑप्टिकल लक्षण वर्णन का उपयोग करके टीवी पत्रक के गुणों का पता लगाया है। उदाहरण के लिए, प्लानर द्विअक्षीय यांत्रिक लक्षण वर्णन ऊतक पर लंबवत विस्थापन को लागू करके और संबंधित बलों को रिकॉर्ड करके शारीरिक लोडिंग का अनुकरण करना चाहते हैं। परिणामी बल-विस्थापन (या तनाव-खिंचाव) टिप्पणियों से पता चला है कि सभी तीन टीवी पत्रक रेडियल ऊतक दिशा 4,5,6 में अधिक स्पष्ट पत्रक-विशिष्ट प्रतिक्रियाओं के साथ गैर-रेखीय, दिशा-विशिष्ट यांत्रिक व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। माना जाता है कि ये पत्रक-विशिष्ट व्यवहार मानक हिस्टोलॉजिकल तकनीक6,7का उपयोग करके देखे गएसूक्ष्म संरचनात्मक गुणों में अंतर से उपजी हैं। इसके अलावा, दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी इमेजिंग6, छोटे कोण प्रकाश बिखरने8, और ध्रुवीकृत स्थानिक आवृत्ति डोमेन इमेजिंग7 (पीएसएफडीआई) का उद्देश्य इन सूक्ष्म संरचनात्मक गुणों को समझना है और कोलेजन फाइबर अभिविन्यास और फाइबर क्रिम्प में पत्रक-विशिष्ट अंतर दिखाया गया है जो मनाया ऊतक-स्तरीय यांत्रिक व्यवहार के लिए निहितार्थ है। इन अध्ययनों ने ऊतक माइक्रोस्ट्रक्चर और ऊतक-स्तर के व्यवहार में इसकी भूमिका की हमारी समझ को काफी उन्नत किया है। हालांकि, ऊतक यांत्रिकी और अंतर्निहित माइक्रोस्ट्रक्चर को प्रयोगात्मक रूप से जोड़ने में बहुत कुछ संबोधित किया जाना बाकी है।
हाल ही में, इस प्रयोगशाला ने माइक्रोडिसेक्शन तकनीक का उपयोग करके दो समग्र परतों (ए / एस और एफ / वी) में विभाजित टीवी पत्रक परतोंके यांत्रिक लक्षण वर्णन किए। पहले के काम ने परतों के यांत्रिक गुणों में अंतर पर प्रकाश डाला और अंतर्दृष्टि प्रदान करने में मदद की कि स्तरित माइक्रोस्ट्रक्चर ऊतक यांत्रिक व्यवहार में कैसे योगदान देता है। यद्यपि इस जांच ने टीवी पत्रक माइक्रोस्ट्रक्चर की हमारी समझ में सुधार किया, तकनीक की कई सीमाएं थीं। सबसे पहले, समग्र परतों के गुणों की तुलना सीधे बरकरार ऊतक से नहीं की गई थी, जिससे यांत्रिकी-माइक्रोस्ट्रक्चर संबंधों की पूरी समझ की कमी हो गई थी। दूसरा, समग्र परतों के कोलेजन फाइबर आर्किटेक्चर की जांच नहीं की गई थी। तीसरा, अन्य दो टीवी पत्रकों से समग्र परतों को इकट्ठा करने में कठिनाइयों के कारण टीवीएएल की केवल परतों की जांच की गई थी। यहां वर्णित विधि एक समग्र लक्षण वर्णन ढांचा प्रदान करती है जो इन सीमाओं को दूर करती है और टीवी पत्रक और उनकी समग्र परतों के पूर्ण लक्षण वर्णन प्रदान करती है।
यह पेपर माइक्रोडिसेक्शन तकनीक का वर्णन करता है जो तीन टीवी पत्रकों को द्विअक्षीय यांत्रिक और सूक्ष्म संरचनात्मक लक्षण वर्णन10,11,12 के लिए उनकी समग्र परतों (ए / एस और एफ / वी) में अलग करता है। इस पुनरावृत्ति प्रोटोकॉल में (i) द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण और बरकरार पत्रक का पीएसएफडीआई लक्षण वर्णन, (ii) समग्र टीवी परतों को मज़बूती से प्राप्त करने के लिए एक उपन्यास और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माइक्रोडिसेक्शन तकनीक, और (iii) समग्र टीवी परतों के द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण और पीएसएफडीआई लक्षण वर्णन शामिल हैं। ऊतक यांत्रिक परीक्षण के लिए विभिन्न बल अनुपात के साथ द्विअक्षीय तन्यता लोडिंग के संपर्क में था। फिर, पीएसएफडीआई का उपयोग विभिन्न लोड किए गए कॉन्फ़िगरेशन पर कोलेजन फाइबर अभिविन्यास और संरेखण निर्धारित करने के लिए किया गया था। पीएसएफडीआई देशी कोलेजन फाइबर आर्किटेक्चर को संरक्षित करता है, लोड-निर्भर विश्लेषण की अनुमति देता है, और कोलेजन फाइबर आर्किटेक्चर विश्लेषण के लिए ऊतक को ठीक करने या साफ़ करने की विशिष्ट आवश्यकता को दरकिनार करता है, जैसे कि दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी इमेजिंग या छोटे कोण प्रकाश बिखरने में। अंत में, ऊतकों को ऊतक माइक्रोस्ट्रक्चर की कल्पना करने के लिए मानक ऊतक विज्ञान तकनीकों का उपयोग करके तैयार किया गया था। यह पुनरावृत्ति और समग्र ढांचा टीवी पत्रक के यांत्रिक और सूक्ष्म संरचनात्मक गुणों की इसकी समग्र परतों की सीधी तुलना करने की अनुमति देता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल के लिए महत्वपूर्ण चरणों में शामिल हैं: (i) परत माइक्रोडिसेक्शन, (ii) ऊतक बढ़ते, (iii) फिड्यूशियल मार्कर प्लेसमेंट, और (iv) पीएसएफडीआई सेटअप। उपयुक्त परत माइक्रोडिसेक्शन यहां वर्णित विधि का सबसे महत्?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन साइंटिस्ट डेवलपमेंट ग्रांट (16 एसडीजी 27760143) और प्रेस्बिटेरियन हेल्थ फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था। केएमसी को ओक्लाहोमा विश्वविद्यालय (ओयू) अंडरग्रेजुएट रिसर्च अपॉर्चुनिटी प्रोग्राम और ऑनर्स रिसर्च अप्रेंटिसशिप प्रोग्राम द्वारा भाग में समर्थित किया गया था। डीडब्ल्यूएल को नेशनल साइंस फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फेलोशिप (जीआरएफ 2019254233) और अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन / चिल्ड्रन हार्ट फाउंडेशन प्रीडॉक्टोरल फैलोशिप (पुरस्कार # 821298) द्वारा भाग में समर्थित किया गया था। यह सब समर्थन कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार किया जाता है।
Materials
| 10% Formalin Solution, Neutral Buffered | Sigma-Aldrich | HT501128-4L | |
| Alconox Detergent | Alconox | cleaning compound | |
| BioTester – Biaxial Tester | CellScale Biomaterials Testing | 1.5 N Load Cell Capacity | |
| Cutting Mat | Dahle | B0027RS8DU | |
| Deionized Water | N/A | ||
| Fine-Tipped Tool | HTI INSTRUMENTS | NSPLS-12 | |
| Forceps – Curved | Scientific Labwares | 16122 | |
| Forceps – Thick | Scientific Labwares | 161001078 | |
| Forceps – Thin | Scientific Labwares | 16127 | |
| LabJoy | CellScale Biomaterials Testing | Version 10.66 | |
| Laser Displacement Sensor | Keyence | IL-030 | |
| Liquid Cyanoacrylate Glue | Loctite | 2436365 | |
| MATLAB | MathWorks | Version 2020a | |
| Micro Scissors | HTI Instruments | CAS55C | |
| Pipette | Belmaks | 360758081051Y4 | |
| Polarized Spatial Frequency Domain Imaging Device | N/A | Made in-house using a digital light projector, linear polarizer, rotating polarizer mount, and charge-coupled device camera. See doi.org/10.1016/j.actbio.2019.11.028 (PMCID: PMC8101699) for more details. |
|
| Scalpel | THINKPRICE | TP-SCALPEL-3010 | |
| Single Edge Industrial Razor Blades (Surgical Carbon Steel) | VWR International | H3515541105024 | |
| Surgical Pen | LabAider | LAB-Skin-6 | |
| T-Pins | Business Source | BSN32351 | |
| Wax Board | N/A | Made in-house using modeling wax and baking tray | |
| Weigh Boat | Pure Ponta | mdo-azoc-1030 |
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