Cirugía y procesamiento de muestras para imágenes correlativas de la válvula pulmonar murina

La válvula pulmonar (PV) sirve para asegurar el flujo sanguíneo unidireccional entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar. Las malformaciones de la válvula pulmonar se asocian con varias formas de cardiopatía congénita. El tratamiento actual para la enfermedad congénita de la válvula cardíaca (HVD) es la reparación valvular o el reemplazo de la válvula, que puede requerir múltiples cirugías invasivas a lo largo de la vida de un paciente¹. Se ha aceptado ampliamente que la función de la válvula cardíaca se deriva de su estructura, a menudo conocida como el correlato estructura-función. Más específicamente, las propiedades geométricas y biomecánicas del corazón dictan su función. Las propiedades mecánicas, a su vez, están determinadas por la composición y organización del ECM. Mediante el desarrollo de un método para determinar las propiedades biomecánicas de las válvulas cardíacas murinas, se pueden utilizar modelos animales transgénicos para interrogar el papel de la ECM en la función y disfunción de las válvulas cardíacas^2,3,4,5.

El modelo animal murino ha sido considerado durante mucho tiempo como el estándar para los estudios moleculares porque los modelos transgénicos están más fácilmente disponibles en ratones en comparación con otras especies. Los modelos transgénicos murinos proporcionan una plataforma versátil para la investigación de enfermedades relacionadas con las válvulas cardíacas⁶. Sin embargo, la experiencia quirúrgica y los requisitos de instrumentación para caracterizar tanto la geometría como la organización de ECM han sido un obstáculo importante en el progreso de la investigación de HVD. Los datos hstológicos en la literatura proporcionan una imagen del contenido de la matriz extracelular de la válvula cardíaca murina, pero solo en forma de imágenes 2D, y no pueden describir su arquitectura 3D^7,8. Además, la válvula cardíaca es heterogénea tanto espacial como temporalmente, lo que dificulta sacar conclusiones a través de los experimentos con respecto a la organización de la ECM si el muestreo y la conformación no son fijos. Los métodos convencionales de caracterización 3D, como la resonancia magnética o la ecocardiografía 3D, no proporcionan la resolución necesaria para resolver los componentes de ecm^9,10.

Este trabajo detalla un flujo de trabajo totalmente correlativo donde se abordó la heterogeneidad temporal debida al ciclo cardíaco fijando la conformación de la PV murina con presión transvalvular hidrostática. La heterogeneidad espacial se controló con precisión mediante el muestreo de regiones de interés y el registro de conjuntos de datos de diferentes modalidades de imagen, específicamente μCT y microscopía electrónica de barrido de cara de bloque serie, a través de diferentes escalas de longitud. Este método de exploración con μCT para guiar el muestreo aguas abajo se ha propuesto anteriormente, pero debido a que la válvula pulmonar exhibe variación temporal, se necesitaba un nivel adicional de control en el nivel quirúrgico^11.

Los estudios in vivo que describen la biomecánica de la válvula cardíaca murina son escasos y, en cambio, se basan en modelos computacionales al describir el comportamiento de deformación. Es de vital importancia que los datos extracelulares locales en la escala de longitud nanométrica estén relacionados con la geometría y la ubicación de la válvula cardíaca. Esto, a su vez, proporciona distribuciones cuantificables y mapeadas espacialmente de proteínas ECM que contribuyen mecánicamente, que se pueden utilizar para reforzar los modelos biomecánicos existentes de válvulas cardíacas^12,13,14.