This study is supported by the Dutch Heart Foundation and the Netherlands Institute for Regenerative Medicine.

Dieses Protokoll folgt den LUMC Richtlinien des Tierforschungsethikkommission. 1. Herstellung des Instruments, Kulturmedium und MTCS Hinweis: Führen Sie alle Vorbereitungen in der Sterilbank. Das MTCS Perfusionskammer, Blasenfalle und Ständer sind in Lieber et al., 2010, 11 beschrieben. <ol><li> Desinfizieren Sie die Zange und Mikro-Schere mit 70% Ethanol. Eine 5 ml-Spritze mit 21G-Nadel mit sterilem Tyrode-Puffer (130 mM NaCl, 5,4 mM KCl, 6,0 mM Hepes, 1,2 mM MgSO 4, 1,2 mM KH 2 PO 4, 20 mM Glucose, 1,5 mM CaCl 2 · 2H 2 O, pH = 7,2). Bereiten Sie eine 5-ml-Spritze mit Nadel 21G mit sterilem KCl-Lösung (100 mM). </li><li> Vorbereitung 65 ml Medium pro Herz: DMEM mit 10% fötalem Kälberserum, Antibiotikum / Antimykotikum ergänzt (A / A; 100 Einheiten Penicillin, 100 ug Streptomycin und 0,25 &amp; mgr; g Amphotericin B / ml), Insulin-Transferrin-Selen (ITS; 10 ug / ml Insulin, 5,5 ug / ml Transferrin, 6,7 ng / ml Natriumselenit) und Filter zu sterilisieren. </li><li> Sterilisieren Sie die Perfusionskammer und Blasenfalle durch Besprühen mit 70% Ethanol und trocken mit einem Papiertuch. Montieren Sie den MTCS (1D), jedoch zunächst ohne die Perfusionskammer. Positionieren Sie den Blasenfalle auf den Ständer. Verwenden Sie eine peristaltische Rollenpumpe mit Easy-Load-Pumpenköpfe. <ol><li> Mit Silikonschlauch Verbindungen zwischen dem Reservoir (50 ml Röhrchen) und der Pumpe, die Pumpe und der Blasenfalle, die Blasenfalle und Reservoir (siehe Figur 1D). Stellen den Schlauch im Inkubator lang genug, um mittlere bis Gasgleichgewicht mit dem Gas in dem Inkubator über die gasdurchlässige Silikonschlauch (1 m) und die Rohrleitung außerhalb des Inkubators so kurz wie möglich zu erreichen. </li></ol></li><li> Füllen Sie die 50-ml-Röhrchen mit 70% Ethanol, schalten Sie die Pumpe (Fließgeschwindigkeit ca. 1 ml / min, um die ordnungsgemäße Zirkulation zu ermöglichen), und lassen Sie das Ethanol circulate für 30 Minuten, um alle Schläuche zu sterilisieren. Das Ethanol durch Entleeren des Behälters und das Abpumpen des Ethanols aus dem System. </li><li> Füllen Sie die 50-ml-Röhrchen mit sterilem destilliertem Wasser, schalten Sie die Pumpe und lassen Sie das Wasser zirkulieren für 30 Minuten, um der restlichen Ethanol loszuwerden. Entfernen Sie das Wasser durch das Leeren des Reservoirs und das Abpumpen des Wassers aus dem System. </li><li> Füllen Sie die 50-ml-Röhrchen mit 45 ml Medium, setzen Sie den Stand im Inkubator. Schalten Sie die Pumpe (Fließgeschwindigkeit ca. 1 ml / min) und leitet das Medium, um alle Schläuche zu füllen, entfernen Sie alle Luftblasen und damit das Medium, um die Gaszusammensetzung in den Inkubator für mindestens 1 Stunde anzupassen. Pflegen Sie den Brutschrank bei Standardgewebekulturbedingungen (5% CO 2 und 37 ° C). Darauf achten, dass keine Luftblasen in den Schläuchen vorhanden sind. </li></ol> 2. Isolierung von Maus Herz <ol><li> Spritzen Sie die Maus mit 500 Einheiten Heparin. Dadurch wird die Verhinderung der Blutgerinnung und ermöglicht das Entfernen von blood aus dem Herzen. Nach 10 min, betäuben die Maus in einer Induktionskammer, die mit 4% Isofluran unter Verwendung eines Präzisions Verdampfer. Die Anästhesie ist ausreichend, wenn sich die Maus nicht mehr reagiert toe Prise. </li><li> Übertragen Sie die Maus auf eine Dissektion Bord und Aufrechterhaltung einer Narkose mittels einer Gesichtsmaske mit einem koaxialen Schaltung verbunden. Desinfizieren Sie das Fell der Maus mit 70% Alkohol. Mit einer Schere öffnen Sie die Bauchhöhle der Hohlvene und Zwerchfell zu entlarven. </li><li> Um das Herz aussetzen, stellen seitliche Einschnitte ausgehend vom letzten zu den ersten Rippen und spiegeln den Brustkorb über Kopf Maus. Stoppen Sie die Anästhesie der Maus wird nicht mehr atmen. Beobachten Sie das Herz schlagen. </li><li> Einfügen der 21G Nadel in eine 5 ml Spritze mit steriler Tyrode-Puffer in die Vena cava inferior von der Bauch in die Brusthöhle (durch die Membran) befestigt ist. Stellen Sie sicher, dass Blut aus der Vena Cava caudal von der Nadeleinführung austreten kann. Perfundieren the Tyrode-Puffer schonend und mit konstantem Druck in die Hohlvene hinein, bis das Herz verliert teilweise seine rote Farbe. Hinweis: Das Herz bleibt Pfosten ermöglicht das Entfernen von Blut aus dem Herzen. </li><li> Ersetzen Sie die Nadel mit der 21G Nadel in eine 5-ml-Spritze mit steriler KCl-Lösung angebracht. Perfundieren vorsichtig die KCl-Lösung in die Hohlvene bis das Herz aufhört zu schlagen, und entfernen Sie die Nadel. Anmerkung: Die KCl-Lösung bewahrt die Herzen in der entspannten diastolischen Phase, die ein leichteres Einsetzen der Perfusion Nadeln und Perfusion der Herzkranzsystem ermöglicht. </li><li> Heben Sie das Herz mit einer gebogenen Pinzette und mit einer Schere zu sezieren das Herz frei von umgebenden Gewebe aber lassen Arterien und Venen proximal des Herzens intakt und mit dem Herzen verbunden. Übertragen Sie die Herzen in ein 15 ml Röhrchen mit eiskaltem PBS, ergänzt mit Antibiotikum / Antimykotikum (A / A). Lagern Sie das Herz in eiskaltem PBS für bis zu 3 Stunden. </li></ol> 3. Cannulation der Maus Hearts in der Perfusionskammer <ol><li> Führen Sie alle in Sterilbank. Übertragen Sie die isolierten Herzen aus dem 15-ml-Röhrchen mit einer 10 cm Petrischale und fügen PBS, ergänzt mit A / A. </li><li> Unter einem Binokular, verwenden Sie die Mikro-Schere und Pinzette, um alle nicht-Herzgewebe zu entfernen, aber die Erhaltung der aufsteigenden Aorta, um zumindest die Bifurkation mit dem Truncus brachiocephalicus und die Lungenvenen, 2 mm proximal des Herzens. Entzieht der Spitze der Spitze des Herzens, um den Zugang zu den linksventrikulären Lumen (typischerweise 2 mm) zu schaffen. Legen Sie die Perfusionskammer in der Flow-Haube unter dem Binokular. </li><li> Bringen Sie ein 5-ml-Spritze mit mittleren bis Einsatzes Nadel mit dem Silikonschlauch. Füllen Sie die Perfusionskammer mit 20 ml Medium, und legte das Herz auf dem Rotationstisch zwischen den 2 abgestumpft Nadeln in der Perfusionskammer (Abbildung 1). Einstellen der Höhe des Rotationsstufe so das Herz vor der positioniertNadeln. </li></ol> 4. Ligation für die Kultivierung der Mitralklappe (siehe Abbildung 1) <ol><li> Ligation der Aorta mit Naht (Seide 7.0). Ligation der linken Herzohr mit Naht. Führen Sie die Nadel (Nr. 1 in Abbildung 1) durch die Lungenvenen in den linken Vorhof und Ligation mit Naht proximal zu seinem Eintritt in den linken Vorhof. Sicherzustellen, dass die Nadel nicht zu weit in den linken Vorhof, da dies die Mitralklappe beschädigen. </li><li> Führen Sie die Nadel (Nr.2 in Abbildung 1) mit linearer Bewegung in den linken Ventrikel. Übertragung des Mediums aus der Perfusionskammer in ein 50 ml Röhrchen. Verschließen Sie die Nadel auf den Herzmuskel mit biokompatiblen Klebstoff. </li><li> Nachdem der Leim getrocknet ist, sorgfältig zu injizieren Medium in das Herz durch den Anschluss eines Mediums Spritze zur Nadel nr.1 und prüfen Sie, ob es eine Leckage. Sicherzustellen, dass die Medium tritt aus Nadel nr.2 und die letzte verbleibende Blut aus dem Herzen durchblutet. </li></ol> 5. Ligation zur Kultivierung der Aortenklappe (siehe 1) <ol><li> Führen Sie die Nadel (nr.1 in Abbildung 1) in der Aorta und Ligation mit Naht. Sicherzustellen, dass die Nadel nicht zu weit in die Aorta, wie dies die Aortenklappe beschädigen. Führen Sie die Nadel (Nr.2 in Abbildung 1) mit linearer Bewegung in den linken Ventrikel. Übertragung des Mediums aus der Perfusionskammer in ein 50 ml Röhrchen. Verschließen Sie die Nadel auf den Herzmuskel mit biokompatiblen Klebstoff. </li><li> Nachdem der Leim getrocknet ist, sorgfältig zu injizieren Medium in das Herz durch den Anschluss eines Mediums Spritze zur Nadel nr.2 und prüfen Sie, ob es eine Leckage. Sicherzustellen, dass die Medium tritt aus Nadel nr.1 und die letzte verbleibende Blut aus dem Herzen durchblutet. </li></ol> 6. Legen Perfusionskammer auf Stand <ol><li> Füllen Sie Perfusionskammer mit den 20 ml-Medium. Zeigen Dichtung und Deckel auf die Kammer und ziehen mit Unterlegscheibe und Schrauben. </li><li> Entfernen Sie die zusammengebauten MTCS vom Incubator. Befestigen Sie die Perfusionskammer auf den Ständer. Den Schlauch (siehe Abbildung 1D). Setzen Sie den Stand im Inkubator (5% CO 2 und 37 ° C). Schließen Sie den Schlauch an der Pumpe. Schalten Sie die Pumpe mit Strömungsgeschwindigkeit um 600 &amp; mgr; l / min. </li><li> Sicherstellen, dass in dem Behälter und / oder die Blasenfalle der Pegel des Mediums ermöglicht die Visualisierungen für das Vorhandensein der Strömung durch das Fallen der eingehenden Mediumstropfen. Nach der Kultivierung wird das Herz aus dem System entfernt, fixiert und für die histologische Untersuchung verarbeitet. </li></ol>

<ol>
	<li>Go, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+Disease+and+Stroke+Statistics--2014+Update:+A+Report+From+the+American+Heart+Association.">Heart Disease and Stroke Statistics--2014 Update: A Report From the American Heart Association.</a> Circulation. 129, e28-e292 (2013).</li><li>Gould, S. T., Srigunapalan, S., Simmons, C. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+and+Cellular+Response+Feedback+in+Calcific+Aortic+Valve+Disease.">Hemodynamic and Cellular Response Feedback in Calcific Aortic Valve Disease.</a> Circulation Research. 113 (2), 186-197 (2013).</li><li>Kruithof, B. P. T., Krawitz, S. A., Gaussin, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atrioventricular+valve+development+during+late+embryonic+and+postnatal+stages+involves+condensation+and+extracellular+matrix+remodeling.">Atrioventricular valve development during late embryonic and postnatal stages involves condensation and extracellular matrix remodeling.</a> Developmental biology. 302 (1), 208-217 (2007).</li><li>Schoen, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+valves+and+valvular+pathology:+update+on+function,+disease,+repair,+and+replacement.">Cardiac valves and valvular pathology: update on function, disease, repair, and replacement.</a> Cardiovascular pathology: the official journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 14 (4), 189-194 (2005).</li><li>Balachandran, K., Sucosky, P., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamics+and+mechanobiology+of+aortic+valve+inflammation+and+calcification.">Hemodynamics and mechanobiology of aortic valve inflammation and calcification.</a> International journal of inflammation. , 263870 (2011).</li><li>Butcher, J. T., Simmons, C. A., Warnock, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanobiology+of+the+Aortic+Heart+Valve.">Mechanobiology of the Aortic Heart Valve.</a> The Journal of heart valve disease. 17 (1), 62-73 (2008).</li><li>Balachandran, K., Konduri, S., Sucosky, P., Jo, H., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ex+vivo+study+of+the+biological+properties+of+porcine+aortic+valves+in+response+to+circumferential+cyclic+stretch.">An ex vivo study of the biological properties of porcine aortic valves in response to circumferential cyclic stretch.</a> Annals of biomedical engineering. 34 (11), 1655-1665 (2006).</li><li>Weiler, M., Hwai Yap, C., Balachandran, K., Padala, M., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+analysis+of+dynamic+deformation+characteristics+of+native+aortic+valve+leaflets.">Regional analysis of dynamic deformation characteristics of native aortic valve leaflets.</a> Journal of Biomechanics. 44, 1459-1465 (2011).</li><li>Combs, M. D., Yutzey, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+valve+development:+Regulatory+networks+in+development+and+disease.">Heart valve development: Regulatory networks in development and disease.</a> Circulation Research. 105, 408-421 (2009).</li><li>Kruithof, B. P. T., Duim, S. N., Moerkamp, A. T., Goumans, M. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TGF&#946;+and+BMP+signaling+in+cardiac+cushion+formation:+lessons+from+mice+and+chicken.">TGF&#946; and BMP signaling in cardiac cushion formation: lessons from mice and chicken.</a> Differentiation; research in biological diversity. 84 (1), 89-102 (2012).</li><li>Lieber, S. C., Kruithof, B. P. T., Aubry, N., Vatner, S. F., Gaussin, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+miniature+tissue+culture+system+to+culture+mouse+heart+valves.">Design of a miniature tissue culture system to culture mouse heart valves.</a> Annals of biomedical engineering. 38 (3), 674-682 (2010).</li></ol>

The authors declare no conflicts of interest.

Kritischen Schritte in Züchten der Herz Maus Ventile gehört es, die Zeit zwischen dem Herausschneiden des Herzens von der Maus und der Ligation in der Perfusionskammer so kurz wie möglich, um die Lebensfähigkeit und die Ligation der Nadeln senkrecht zu den Ventilen zu gewährleisten richtige Richtung der Strömung zu gewährleisten . Zusätzlich Überwachen von Durchfluss nach der Ligation in der Perfusionskammer ohne Medium gewährleistet eine ordnungsgemäße Einsetzen und Unterbindung der Nadeln. Es ist kritisch, einen Sterilkultur erhalten und zu verhindern Luftblasen in dem Schlauch, die potentiell im Herzen Behinderung der Strömung hängen bleiben könnte. Das Gesamtvolumen des Mediums zur Perfusion eines Herzens verwendete 45 ml (beachten Sie, dass das Medium, das durch das Herz perfundiert wird, nicht in Kontakt mit der 20 ml des Mediums in der Perfusionskammer). Für die Zugabe von beispielsweise Viren ein kleineres Volumen kann bevorzugt sein. Zeitlich das Reservoir (und ein Teil des Schlauchs) von der Schaltung l entfernt werdeneaving 5-7 ml in dem System, um eine Infektion des Ventils zu ermöglichen. Das Fehlen von Herzschlag könnte als Einschränkung werden. Dennoch erlaubt das Erstellen eines experimentellen Bedingungen, bei denen alle Stimuli arbeitet an der Broschüre konstant gehalten werden kann. Dies gibt die einmalige Gelegenheit, die Wirkung einer einzigen Modifikations studieren. Beim Bewegen Ventile erforderlich sind, kann eine pulsierende Strömung erzeugt werden. Um das Klappen Biologie und die Rolle der molekularen, zellulären und mechanische Reize auf das Ventil zu studieren, können Modifikationen leicht in dem Kultursystem durchgeführt werden. Molekulare Modifikation kann durch die Zugabe von Wachstumsfaktoren, chemische Verbindungen und Viren vermitteln Genabgabe 11 zu dem Perfusionsmedium erreicht werden. Einer oder mehreren Zelltypen können zum Perfusionsmedium verabreicht werden, um den Einfluss dieser Zellen auf Klappen Biologie oder deren Beitrag zur Ventil untersuchen. Der Einfluss von oxidativem Stress oder Hypoxie kannuntersucht durch Veränderung der Sauerstoffdruck in dem Kulturmedium. Die hämodynamische Belastungen des Ventils kann durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsrichtung, Strömungs Pulsatilität und die Viskosität variiert werden. Die Gesamtmorphologie von H &amp; E, histochemischen und Immunfluoreszenzfärbung untersucht (Abbildung 2B, C). Zusätzlich die Organisation und Zusammensetzung des ECM, den Phänotyp, Proliferation und Lebensfähigkeit der Klappenzellen und die Aktivierung von Signalwegen, einen Einblick in die Wirkungen verschiedener diese Bedingungen. Genetisch veränderten Mäuse können verwendet werden, um die Endothelzellen zu verfolgen, mit endothelialen Reportermäusen (mit der Tie2-Cre und floxed Reportermäusen), welches das Vorhandensein von Endothelzellen zu mesenchymalen Transformation oder Mäusen mit Dämpfung oder Verstärkung in Abhängigkeit von bestimmten Signalwege. Insgesamt ist die hier vorgestellte System ist ein nützliches Werkzeug für die Untersuchung der Herzklappenfehler Biologie.

Herzklappenerkrankungen ist eine der Hauptursachen für Morbidität und Mortalität in der westlichen Welt; die Prävalenz steigt mit dem Alter, und es wirkt sich auf mehr als 10% der Bevölkerung 75 Jahre und älter 1. Die Ventile des systemischen Teil des Herzens, die Aorten- und Mitralklappen Besonders betroffen sind. Herzklappenkrankheit wird durch den Verlust des hochorganisierte Struktur der Ventile, die in der Veränderung der mechanischen Eigenschaften 2 Ergebnisse aus. Die strukturelle Integrität ist daher entscheidend für die Funktion des Ventils. Die Blättchen des Ventils sind der Klappen interstitiellen Zellen (VIC), Herzklappen Endothelzellen (VEC) und extrazelluläre Matrix, die besonders in einem geschichteten Muster 3,4 organisiert besteht. Die VICs sind für den ECM-Synthese, Abbau und Organisation verantwortlich. Faktoren aus dem Blut, ECs ausgeht oder mit Wohnsitz in der ECM wirken auf die VICs Orchestrierung seiner Funktion. Außerdem,mechanische Kräfte auf das Flugblatt wirken während des Herzzyklus, was zu laminaren oder oszillierende Scherbelastung, Druck- oder Zugspannungen Beeinflussung des Verhaltens von VICs 5. Um zu verstehen, wie die Struktur des Ventils reguliert wird, muss es zunächst zu verstehen, wie VICs der vielfältigen Anzahl von Einflüssen während des Herzzyklus reagieren könnte. In vitro-Studien haben sehr informativ über die Eigenschaften und Fähigkeiten der Klappenzellen. Die Antwort dieser Zellen in vitro können jedoch nicht immer genau imitieren das in vivo Verhalten 6; beispielsweise ist die Reaktion auf Reize VIC abhängig von der Anwesenheit von ECs und ECM-Zusammensetzung 5. Ferner das Ansprechen der Klappen Zellen auf Stimuli, hängt von ihrer bestimmten Stelle in dem Merkblatt 7. Neben biochemische Reize wird das Verhalten der Zellen, die durch Klappenbetätigung O mechanische Kräfte bestimmtn das Ventil 8. Jeder Bereich des Ventils ist mit ihrem eigenen spezifischen Satz hämodynamische Beanspruchungen ausgesetzt. Obwohl aktuelle Ex-vivo-Modelle haben gezeigt, daß mechanische Kräfte sind wichtige Determinanten Klappenstruktur 5 sind die zugehörigen Mechanismen noch nicht geklärt. Während in vivo-Modellen haben Einblick in die molekularen Mechanismen Klappenentwicklung 9,10 zugrunde liegenden vorgesehen ist Einblicke in Erwachsenen Klappen Biologie noch völlig unklar. Daher wurde ein ex vivo Strömungsmodell entwickelt, in denen die Herzklappen in ihrer natürlichen Position im Herzen für einen längeren Zeitraum 11 kultiviert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Ventile bleiben in ihrer natürlichen Konfiguration und VICS erfahren derselben Umgebung wie in vivo, wodurch die VICs Reaktionen auf Reize so natürlich wie möglich ist. Zusätzlich kann die Kultur der Ventile in ihrer natürlichen Position im Herzen ermöglicht Werfen jedesKlappenregion an die zuständigen hämodynamische Beanspruchungen. In dieser ex vivo-Modell, das heißt der Miniatur Gewebekultursystem (MTCS) der Ventile kann auf verschiedene biochemische und hämodynamischen Reize ermöglicht die Untersuchung von deren Rolle im Herzklappen Umbau unterzogen werden.

<table><tbody><tr><td>Dulbecco&amp;rsquo;s Modified Eagle Medium</td><td>Life Technologies</td><td>10569-010</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum</td><td>Life Technologies</td><td>26140</td><td></td></tr><tr><td>Insulin-Transferrin-Selenium</td><td>Life Technologies</td><td>41400-045</td><td></td></tr><tr><td>Antibiotic-Antimycotic</td><td>Life Technologies</td><td>15240-06</td><td></td></tr><tr><td>Silk 7-0</td><td>Ethicon</td><td>768G</td><td></td></tr><tr><td>100 mm culture dish</td><td>Greiner bio-one</td><td>664160</td><td></td></tr><tr><td>50 ml tube</td><td>Greiner bio-one</td><td>227261</td><td></td></tr><tr><td>5 ml syringe</td><td>BD</td><td>309649</td><td></td></tr><tr><td>21 G needle</td><td>BD</td><td>304432</td><td></td></tr><tr><td>Heparin</td><td>LEO</td><td>012866-08</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11295-00</td><td></td></tr><tr><td>Micro Scissors, Economy, Vannas-type</td><td>Tedpella</td><td>1346</td><td></td></tr><tr><td>Silicon tubing</td><td>Thermo Scientific</td><td>8060-0020</td><td>I.D. x O.D. x Wall: 1.59 x 3.18 x 0.79 mm</td></tr><tr><td>Silicon tubing for pump</td><td>Masterflex</td><td>96400-13</td><td>I.D. x O.D. x Wall: 0.8 x1.59 x 0.40 mm</td></tr><tr><td>Biocompatible glue (Histoacryl)</td><td>B. Braun</td><td>1050071</td><td></td></tr><tr><td>precision vaporizer</td><td>Dr&amp;auml;ger</td><td>Vapor 200</td><td></td></tr><tr><td>peristaltic roller pump</td><td>Masterflex</td><td>7521-35</td><td></td></tr><tr><td>Easy-load pump head</td><td>Masterflex</td><td>7518-00</td><td></td></tr><tr><td>Flow chamber</td><td></td><td></td><td>see Lieber &lt;i&gt;et al.,&lt;/i&gt; 2010</td></tr><tr><td>Bubble trap</td><td></td><td></td><td>see Lieber &lt;i&gt;et al.,&lt;/i&gt; 2010</td></tr></tbody></table>

culturing mouse cardiac valves in the miniature tissue culture system

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.

Die Aortenklappe (Abbildung 2) oder Mitralklappe 11 kann für mindestens 3 Tage kultiviert werden. Durch Kultivierung in der offenen Stellung (die den systolischen Position für die Aortenklappe und der diastolischen Position für die Mitralklappe darstellt), Herzklappen Zellen lebensfähig bleiben. Kein Zelltod beobachtet, wie durch die Abwesenheit von TUNEL-positiven Zellen (2H, I) oder gespalten Caspase-3-Expression bestimmt (nicht gezeigt, und Lieber et al., 2010, 11). Die Kollagenverteilung (wie durch Masson Trichrom-Färbung sichtbar) ist ähnlich zu dem nativen Zustand, wenn in 1% Serum (2D, E) kultiviert. Die Ventile sind auf sich ändernde Kulturbedingungen. Erhöhen der Menge an Serum zu 10% führt zu dickeren Blättchen (Abbildung 2C). Weiterhin wird eine klare Kollagen-freien Bereich an der ventrikulären Seite des Segels in der Nähe der Befestigung an der Aortenwand beobachtet (Pfeil in Figur 2F </strong&gt;). Zusammen stellen diese Beobachtungen zeigen, dass die kultivierten Ventile lebensfähig bleiben, ähneln ihre Mutter Kollegen und reagieren auf Veränderungen der Umwelt. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52750/52750fig1.jpg" /> Abbildung 1. Die Miniatur-Gewebekultursystem. (A) In der Perfusionskammer das Herz auf dem Rotationstisch und ligiert mit den stumpfen Nadeln mit nr.1 und nr.2 angegeben Verlegung. (B) Perfusionskammer ist auf dem Stativ montiert. (C) Schematische Darstellung des Herzens wenn das Kultivieren der Mitralklappe (links) oder Aortenklappe (rechts). (D) Schematische Darstellung des Aufbaus der Ex-vivo-Flow-System zur Aortenklappe Kultur. Diese Zahl hat sich zum Teil aus früheren Studie 11 modifiziert. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52750/52750fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version zu sehen o</a>f dieser Figur. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52750/52750fig2.jpg" /> Abbildung 2. Die histologische Analyse von kultivierten Ventile ab 2 Monate alten Mäusen. (AC) heamatoxylin und Eosin (H &amp; E), (DF) Masson Trichrom-Färbung und GI) TUNEL-Färbung eines nicht-kultivierte Aortenklappe (A, D, G), eine Aortenklappe in Gegenwart von 1% Serum (B, E kultiviert , H) bzw. 10% Serum (C, F, I) für 3 Tage in der MTCS. Das Ventil mit 1% Serum kultiviert wird ähnlich dem nicht-kultivierte Ventil, während das Ventil mit 10% Serum kultiviert dicker ist (C) und eine geänderte ECM Muster (F). Keine Apoptose in den Ventilen (GI) beobachtet. Maßstabsleiste ist 100 um. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52750/52750fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen</a>.

Watch this Scientific Journal Video about Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System at JoVE.com

Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System

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.

Kultivierung von Maus-Herzklappen in der Miniatur-Gewebekultursystem

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 ...

culturing-mouse-cardiac-valves-in-the-miniature-tissue-culture-system

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.8K Aufrufe.  Leiden University Medical Center. 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.

Serie: Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System

Transplantation of Pulmonary Valve Using a Mouse Model of Heterotopic Heart Transplantation

Tissue engineered heart valves, especially decellularized valves, are starting to gain momentum in clinical use of reconstructive surgery with mixed results. However, the cellular and molecular mechanisms of the neotissue development, valve thickening, and stenosis development are not researched extensively. To answer the above questions, we developed a murine heterotopic heart valve transplantation model. A heart valve was harvested from a valve donor mouse and transplanted to a heart donor mouse. The heart with a new valve was transplanted heterotopically to a recipient mouse. The transplanted heart showed its own heartbeat, independent of the recipient&#8217;s heartbeat. The blood flow was quantified using a high frequency ultrasound system with a pulsed wave Doppler. The flow through the implanted pulmonary valve showed forward flow with minimal regurgitation and the peak flow was close to 100 mm/sec. This murine model of heart valve transplantation is highly versatile, so it can be modified and adapted to provide different hemodynamic environments and/or can be used with various transgenic mice to study neotissue development in a tissue engineered heart valve.

In order to understand the cellular and molecular mechanisms underlying neotissue formation and stenosis development in tissue engineered heart valves, a murine model of heterotopic heart valve transplantation was developed. A pulmonary heart valve was transplanted to recipient using the heterotopic heart transplantation technique.

Transplantation von Pulmonalklappe Mit einem Maus-Modell der heterotopen Herztransplantation

Tissue engineered heart valves, especially decellularized valves, are starting to gain momentum in clinical use of reconstructive surgery with mixed ...

Forschung

Medizin

Isolation, Culture, and Functional Characterization of Adult Mouse Cardiomyoctyes

The use of primary cardiomyocytes (CMs) in culture has provided a powerful complement to murine models of heart disease in advancing our understanding of heart disease. In particular, the ability to study ion homeostasis, ion channel function, cellular excitability and excitation-contraction coupling and their alterations in diseased conditions and by disease-causing mutations have led to significant insights into cardiac diseases. Furthermore, the lack of an adequate immortalized cell line to mimic adult CMs, and the limitations of neonatal CMs (which lack many of the structural and functional biomechanics characteristic of adult CMs) in culture have hampered our understanding of the complex interplay between signaling pathways, ion channels and contractile properties in the adult heart strengthening the importance of studying adult isolated cardiomyocytes. Here, we present methods for the isolation, culture, manipulation of gene expression by adenoviral-expressed proteins, and subsequent functional analysis of cardiomyocytes from the adult mouse. The use of these techniques will help to develop mechanistic insight into signaling pathways that regulate cellular excitability, Ca2+ dynamics and contractility and provide a much more physiologically relevant characterization of cardiovascular disease.

Here we describe the isolation of adult mouse cardiomyoctyes using a Langendorff perfusion system. The resulting cells are Ca2+-tolerant, electrically quiescent and can be cultured and transfected with adeno- or lentiviruses to manipulate gene expression. Their functionality can also be analyzed using the MMSYS system and patch clamp techniques.

Isolierung, Kultur, und funktionelle Charakterisierung der erwachsenen Maus Cardiomyoctyes

The use of primary cardiomyocytes (CMs) in culture has provided a powerful complement to murine models of heart disease in advancing our understanding of ...

Biologie

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to isolate and culture individual organs of interest are essential to provide a method of both visualizing changes in development and allowing novel treatment strategies. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel. This substrate provides enough support to maintain the three-dimensional structure but is flexible enough to allow continued contraction. In brief, hearts are excised from the embryo and placed in a mixture of cold Matrigel diluted 1:1 with growth medium. After the diluted Matrigel solidifies, growth medium is added to the culture dish. Hearts excised as late as embryonic day 16.5 were viable for four days post-dissection. Analysis of the coronary plexus shows that this method does not disrupt coronary vascular development. Thus, we present a novel method for long-term culture of embryonic hearts.

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel.

A Novel<em&gt; Ex vivo</em&gt; Kultur Verfahren zur embryonalen Maus Herz

Developmental studies in the mouse are hampered  by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to  isolate and culture individual ...

Isolation and Culture of Adult Mouse Cardiomyocytes for Cell Signaling and in vitro Cardiac Hypertrophy

Technological advances have made genetically modified mice, including transgenic and gene knockout mice, an essential tool in many research fields. Adult cardiomyocytes are widely accepted as a good model for cardiac cellular physiology and pathophysiology, as well as for pharmaceutical intervention. Genetically modified mice preclude the need for complicated cardiomyocyte infection processes to generate the desired genotype, which are inefficient due to cardiomyocytes&#8217; terminal differentiation. Isolation and culture of high quantity and quality functional cardiomyocytes will dramatically benefit cardiovascular research and provide an important tool for cell signaling transduction research and drug development. Here, we describe a well-established method for isolation of adult mouse cardiomyocytes that can be implemented with little training. The mouse heart is excised and cannulated to an isolated heart system, then perfused with a calcium-free and high potassium buffer followed by type II collagenase digestion in Langendorff retrograde perfusion mode. This protocol yields a consistent result for the collection of functional adult mouse cardiomyocytes from a variety of genetically modified mice.

Isolation and Culture of Adult Mouse Cardiomyocytes for Cell Signaling and in vitro Cardiac Hypertrophy

We describe a reliable method for isolation of adult mouse cardiomyocytes. This protocol yields a consistent result for the culture of functional adult cardiomyocytes from a variety of genetically modified mice.

Isolation und Kultur der erwachsenen Maus Kardiomyozyten für Cell Signaling und<em&gt; In-vitro-</em&gt; Herzhypertrophie

Technological advances have made genetically modified mice, including transgenic and gene knockout mice, an essential tool in many research fields. Adult ...

In Vitro Model of Coronary Angiogenesis

Here, we describe an in vitro culture assay to study coronary angiogenesis. Coronary vessels feed the heart muscle and are of clinical importance. Defects in these vessels represent severe health risks such as in atherosclerosis, which can lead to myocardial infarctions and heart failures in patients. Consequently, coronary artery disease is one of the leading causes of death worldwide. Despite its clinical importance, relatively little progress has been made on how to regenerate damaged coronary arteries. Nevertheless, recent progress has been made in understanding the cellular origin and differentiation pathways of coronary vessel development. The advent of tools and technologies that allow researchers to fluorescently label progenitor cells, follow their fate, and visualize progenies in vivo have been instrumental in understanding coronary vessel development. In vivo studies are valuable, but have limitations in terms of speed, accessibility, and flexibility in experimental design. Alternatively, accurate in vitro models of coronary angiogenesis can circumvent these limitations and allow researchers to interrogate important biological questions with speed and flexibility. The lack of appropriate in vitro model systems may have hindered the progress in understanding the cellular and molecular mechanisms of coronary vessel growth. Here, we describe an in vitro culture system to grow coronary vessels from the sinus venosus (SV) and endocardium (Endo), the two progenitor tissues from which many of the coronary vessels arise. We also confirmed that the cultures accurately recapitulate some of the known in vivo mechanisms. For instance, we show that the angiogenic sprouts in culture from SV downregulate COUP-TFII expression similar to what is observed in vivo. In addition, we show that VEGF-A, a well-known angiogenic factor in vivo, robustly stimulates angiogenesis from both the SV and Endo cultures. Collectively, we have devised an accurate in vitro culture model to study coronary angiogenesis.

In vitro models of coronary angiogenesis can be utilized for the discovery of the cellular and molecular mechanisms of coronary angiogenesis. In vitro explant cultures of sinus venosus and endocardium tissues show robust growth in response to VEGF-A and display a similar pattern of COUP-TFII expression as in vivo.

In Vitro Modell der koronaren Angiogenese

Here, we describe an in vitro culture assay to study coronary angiogenesis. Coronary vessels feed the heart muscle and are of clinical importance. Defects ...

Isolation of Murine Valve Endothelial Cells

Normal valve structures consist of stratified layers of specialized extracellular matrix (ECM) interspersed with valve interstitial cells (VICs) and surrounded by a monolayer of valve endothelial cells (VECs). VECs play essential roles in establishing the valve structures during embryonic development, and are important for maintaining life-long valve integrity and function. In contrast to a continuous endothelium over the surface of healthy valve leaflets, VEC disruption is commonly observed in malfunctioning valves and is associated with pathological processes that promote valve disease and dysfunction. Despite the clinical relevance, focused studies determining the contribution of VECs to development and disease processes are limited. The isolation of VECs from animal models would allow for cell-specific experimentation. VECs have been isolated from large animal adult models but due to their small population size, fragileness, and lack of specific markers, no reports of VEC isolations in embryos or adult small animal models have been reported. Here we describe a novel method that allows for the direct isolation of VECs from mice at embryonic and adult stages. Utilizing the Tie2-GFP reporter model that labels all endothelial cells with Green Fluorescent Protein (GFP), we have been successful in isolating GFP-positive (and negative) cells from the semilunar and atrioventricular valve regions using fluorescence activated cell sorting (FACS). Isolated GFP-positive VECs are enriched for endothelial markers, including CD31 and von Willebrand Factor (vWF), and retain endothelial cell expression when cultured; while, GFP-negative cells exhibit molecular profiles and cell shapes consistent with VIC phenotypes. The ability to isolate embryonic and adult murine VECs allows for previously unattainable molecular and functional studies to be carried out on a specific valve cell population, which will greatly improve our understanding of valve development and disease mechanisms.

The ability to isolate heart valve endothelial cells (VECs) is critical for understanding mechanisms of valve development, maintenance, and disease. Here we describe the isolation of VECs from embryonic and adult Tie2-GFP mice using FACS that will allow for studies determining the contribution of VECs in developmental and disease processes.

Isolierung von murinen Ventil Endothelzellen

Normal valve structures consist of stratified layers of specialized extracellular matrix (ECM) interspersed with valve interstitial cells (VICs) and ...

Isolation, Culture and Transduction of Adult Mouse Cardiomyocytes

Cultured cardiomyocytes can be used to study cardiomyocyte biology using techniques that are complementary to in vivo systems. For example, the purity and accessibility of in vitro culture enables fine control over biochemical analyses, live imaging, and electrophysiology. Long-term culture of cardiomyocytes offers access to additional experimental approaches that cannot be completed in short term cultures. For example, the in vitro investigation of dedifferentiation, cell cycle re-entry, and cell division has thus far largely been restricted to rat cardiomyocytes, which appear to be more robust in long-term culture. However, the availability of a rich toolset of transgenic mouse lines and well-developed disease models make mouse systems attractive for cardiac research. Although several reports exist of adult mouse cardiomyocyte isolation, few studies demonstrate their long-term culture. Presented here, is a step-by-step method for the isolation and long-term culture of adult mouse cardiomyocytes. First, retrograde Langendorff perfusion is used to efficiently digest the heart with proteases, followed by gravity sedimentation purification. After a period of dedifferentiation following isolation, the cells gradually attach to the culture and can be cultured for weeks. Adenovirus cell lysate is used to efficiently transduce the isolated cardiomyocytes. These methods provide a simple, yet powerful model system to study cardiac biology.

This protocol describes a step-by-step method for the reproducible isolation and long-term culture of adult mouse cardiomyocytes with high yield, purity, and viability.

Isolierung, Kultur und Transduction von erwachsenen Maus Kardiomyozyten

Cultured cardiomyocytes can be used to study cardiomyocyte biology using techniques that are complementary to in vivo systems. For example, the purity and ...

Isolation, Transfection, and Long-Term Culture of Adult Mouse and Rat Cardiomyocytes

Ex vivo culture of the adult mammalian cardiomyocytes (CMs) presents the most relevant experimental system for the in vitro study of cardiac biology. Adult mammalian CMs are terminally differentiated cells with minimal proliferative capacity. The post-mitotic state of adult CMs not only restricts cardiomyocyte cell cycle progression but also limits the efficient culture of CMs. Moreover, the long-term culture of adult CMs is necessary for many studies, such as CM proliferation and analysis of gene expression.
The mouse and the rat are the two most preferred laboratory animals to be used for cardiomyocyte isolation. While the long-term culture of rat CMs is possible, adult mouse CMs are susceptible to death and cannot be cultured more than five days under normal conditions. Therefore, there is a critical need to optimize the cell isolation and long-term culture protocol for adult murine CMs. With this modified protocol, it is possible to successfully isolate and culture both adult mouse and rat CMs for more than 20 days. Moreover, the siRNA transfection efficiency of isolated CM is significantly increased compared to previous reports. For adult mouse CM isolation, the Langendorff perfusion method is utilized with an optimal enzyme solution and sufficient time for complete extracellular matrix dissociation. In order to obtain pure ventricular CMs, both atria were dissected and discarded before proceeding with the disassociation and plating. Cells were dispersed on a laminin coated plate, which allowed for efficient and rapid attachment. CMs were allowed to settle for 4-6 h before siRNA transfection. Culture media was refreshed every 24 h for 20 days, and subsequently, CMs were fixed and stained for cardiac-specific markers such as Troponin and markers of cell cycle such as KI67.

Here, we present a protocol for the isolation, transfection, and long-term culture of adult mouse and rat cardiomyocytes.

Isolation, Transfektion und Langzeitkultur von Erwachsenenmaus und Rattenkardiomyozyten

Ex vivo culture of the adult mammalian cardiomyocytes (CMs) presents the most relevant experimental system for the in vitro study of cardiac biology. ...

Isolation of Mouse Interstitial Valve Cells to Study the Calcification of the Aortic Valve In Vitro

The calcification of aortic valve cells is the hallmark of aortic stenosis and is associated with valve cusp fibrosis. Valve interstitial cells (VICs) play an important role in the calcification process in aortic stenosis through the activation of their dedifferentiation program to osteoblast-like cells. Mouse VICs are a good in vitro tool for the elucidation of the signaling pathways driving the mineralization of the aortic valve cell. The method described herein, successfully used by these authors, explains how to obtain freshly isolated cells. A two-step collagenase procedure was performed with 1 mg/mL and 4.5 mg/mL. The first step is crucial to remove the endothelial cell layer and avoid any contamination. The second collagenase incubation is to facilitate the migration of VICs from the tissue to the plate. In addition, an immunofluorescence staining procedure for the phenotype characterization of the isolated mouse valve cells is discussed. Furthermore, the calcification assay was performed in vitro by using the calcium reagent measurement procedure and alizarin red staining. The use of mouse valve cell primary culture is essential for testing new pharmacological targets to inhibit cell mineralization in vitro.

Isolation of Mouse Interstitial Valve Cells to Study the Calcification of the Aortic Valve In Vitro

This article describes the isolation of mouse aortic valve cells by a two-step collagenase procedure. Isolated mouse valve cells are important for performing different assays, such as this in vitro calcification assay, and for investigating the molecular pathways leading to aortic valve mineralization.

Isolierung von interstitiellen Klappenzellen der Maus zur Untersuchung der Verkalkung der Aortenklappe in vitro

The calcification of aortic valve cells is the hallmark of aortic stenosis and is associated with valve cusp fibrosis. Valve interstitial cells (VICs) ...

Calcification Assay to Measure Calcium Concentration in Aortic Valve Interstitial Cells

Source: Bouchareb, R. et al., <a href="https://app-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/v/62419">Isolation of Mouse Interstitial Valve Cells to Study the Calcification of the Aortic Valve In Vitro.</a>&#160; J. Vis. Exp. &#160;(2021).
This video demonstrates an assay technique for assessing the calcification of the aortic valve interstitial cells in vitro. The assay helps to quantify the calcium concentration using the arsenazo III reagent, a calcium-sensitive dye that reacts with calcium ions to form a purple-colored calcium-arsenazo complex.

Kalzifizierungsassay zur Messung der Kalziumkonzentration in interstitiellen Zellen der Aortenklappe

Source: Bouchareb, R. et al., Isolation of Mouse Interstitial Valve Cells to Study the Calcification of the Aortic Valve In Vitro.&#160; J. Vis. Exp. ...

Kultivierung von Maus-Herzklappen in der Miniatur-Gewebekultursystem

Zusammenfassung

Weitere Videos entdecken