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- Rata Exteriorización Mesenterio: un modelo para investigar la dinámica celulares implicados en la angiogénesis
- Modelo murino Spinotrapezius para evaluar el impacto de la ligadura arteriolar en la función microvascular y Remodelación
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Articles by Shayn M. Peirce in JoVE
JoVE General
Rata Exteriorización Mesenterio: un modelo para investigar la dinámica celulares implicados en la angiogénesis
1Department of Biomedical Engineering, Tulane University, 2Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 3Center for Stem Cell Research and Regenerative Medicine, Tulane University
Este artículo describe un modelo simple para estimular la angiogénesis en el mesenterio de rata. El modelo produce aumentos dramáticos en el brote capilar, área vascular y la densidad vascular durante un transcurso de tiempo relativamente corto en un tejido que permite la visualización en la cara de la totalidad de las redes microvasculares hasta el nivel de células individuales.
JoVE Clinical and Translational Medicine
Modelo murino Spinotrapezius para evaluar el impacto de la ligadura arteriolar en la función microvascular y Remodelación
1Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 2Department of Biomedical Engineering, California Polytechnic State University, 3Office of Animal Welfare, University of Virginia, 4Department of Biomedical Engineering & Institute for Computational Medicine, Johns Hopkins University
Demostramos un nuevo modelo ligadura arterial en el músculo spinotrapezius murino, incluyendo un procedimiento paso a paso y la descripción de la instrumentación requerida. Se describe la cirugía y las medidas de resultado relevantes relacionados con la remodelación de la red vascular y vasodilatación funcional utilizando microscopía intravital y confocal.
Other articles by Shayn M. Peirce on PubMed
Asamblea Vascular En Tejidos Naturales Y Modificados
Con el advenimiento de la embriología molecular y explotación de sistemas de modelos genéticos, se han identificado muchos genes necesarios para la formación de los vasos sanguíneos normales durante el desarrollo temprano. Estos genes son efectores solubles y sus receptores, así como componentes de uniones célula-célula y mediadores de interacciones célula-matriz. También se han creado sistemas de modelo in vitro (2-D y 3-d) para estudiar las interacciones paracrina y autocrina de las células vasculares y sus progenitores. Estos sistemas se combinan para estudiar el comportamiento de células genéticamente alterados para diseccionar y definir las funciones celulares de genes específicos y familias génicas en la dirección de la migración, proliferación y diferenciación necesitadas para el montaje de los vasos sanguíneos. Está claro que una compleja interacción espacial y temporal de señales, incluyendo tanto genéticos como ambientales, modula el proceso de montaje. El desarrollo de análisis de imagen y proyección de imagen en tiempo real permitirá obtener más información sobre este proceso. Esfuerzos de colaboración entre biólogos vasculares, ingenieros biomédicos, matemáticos y físicos nos permitirá cerrar la brecha entre comprensión Asamblea de buque en vivo y montaje de recipientes ex vivo.
Remodelación Microvascular: Un Continuo Complejo Que Abarca La Angiogénesis a Arteriogénesis
Angiogénesis, la arterialización de tubos capilares y Arteriogénesis son manifestaciones específicas del complejo continuo de los procesos de remodelación de los vasos sanguíneos que son producidas por estímulos ambientales. Juntos, ellos determinan el control integral de formación de Asamblea y patrón vascular. Asamblea vascular y formación de patrones son elementos críticos de colateralización vascular terapéutica de órganos progresivamente isquémicos y en la ingeniería de tejidos o de organogénesis de varios sustitutos de tejido. Un enfoque integrador de sistemas es útil para medir la dinámica de Asamblea vascular en vivo a través de escalas de tiempo del embrión al adulto y abarcando escalas espaciales de las células a redes enteras, a entender la compleja interacción de varias celdas interactuando y moléculas de la señal. Esto requiere observaciones in vivo, simulaciones de computadora multiescala y herramientas para la regulación genética de las interacciones de la célula. La nueva visión del remodelado vascular como un continuo que puede manipularse en varios tejidos y en los vasos sanguíneos de diverso tamaño, usando adecuadamente había coordinado multisignal estímulos, debería abrir nuevas vías terapéuticas.
Control Espacial Y Temporal De La Angiogénesis Y La Arterialización Uso De Aplicaciones De Centros De Coordinación De VEGF164 Y Ang-1
Redes microvasculares sufrir cambios de modelado que determinan y reflejan adaptaciones funcionales en la remodelación tisular. Las alteraciones en las arquitecturas de red son el resultado de los eventos de señalización complejos e integrados. Para entender cómo dos señales del factor de crecimiento interactúan para estimular la angiogénesis y arterialización, hemos diseñado espacialmente dirigidas cambios de patrón microvasculares in vivo mediante el uso de combinaciones de focalmente entregados factores de crecimiento exógenos. Se implantó cuentas Microdelivery recombinante que contiene factor de crecimiento vascular endotelial-164 (VEGF (164)) y recombinante angiopoyetina-1 * (Ang-1 *) en el tejido subcutáneo de la dorsal totalmente anestesiados macho Fischer 344 ratas implantadas con las cámaras de la ventana de mochila, y cuantificar los cambios vasculares de modelado mediante el uso de microscopía intravital, una combinación de métricas de arquitectura e inmunohistoquímica. La entrega focal de VEGF (164) provocó un aumento espacialmente dirigidas, tanto en el número total y la densidad de los vasos con un diámetro <25 micras 7 días después de la implantación microesferas. Los aumentos se mantuvieron a 14 días, pero se redujeron a los valores de control en el día 21. La adición de Ang-1 * en el día 7 mantiene estos aumentos a cabo hasta el día 21, inducidos por razones de orden buque comparables a los niveles de control, y fue acompañado por aumentos en la densidad de longitud de músculo liso alfa-actina-positivos buques. Hemos logrado el control espacial de los cambios de patrones en vivo mediante el uso de la estimulación a través de la entrega multiseñal focal de combinaciones de factores de crecimiento exógenos y concluir que la Ang-1 * administra después de VEGF (164) la estimulación induce el crecimiento vascular, mientras que el mantenimiento de un modelo de red consistente con los patrones nativos que aún persisten en presencia de estimulación de control del vehículo.
Multicelular Simulación Predice Patrones Microvascular Y En Asamblea De Tejido De Silico
Remodelación de redes microvasculares en los mamíferos es crítico para las adaptaciones fisiológicas y revascularización terapéutica. Comportamientos celulares como proliferación, diferenciación y migración se coordinan en estos eventos remodelación mediante combinaciones de señales bioquímicas y biomecánicas. Desarrollamos una simulación computacional de autómatas celulares (CA) que integra estímulos epigenéticos, señales moleculares y celulares comportamientos para predecir eventos de patrones de red microvascular. Regirá por las normas sobre 50 obtenidas datos experimentales publicados comportamientos independientes (incluyendo la proliferación, diferenciación y migración) de miles de interacción y factores de crecimiento difusibles en su entorno de tejido. De patrones de inicial de la red de redes en vivo los vasos sanguíneos, el modelo predice que las respuestas de patrones emergentes a dos estímulos: 1) toda la red cambia en hemodinámicas tensiones mecánicas y entrega focal 2) exógena de un factor de crecimiento angiogénico. El modelo de CA predice aumentos comparables en la densidad vascular (370 +/-29 mm/mm3) 14 días después de tratamiento con crecimiento exógeno factor para que in vivo (480 + /-41 mm/mm3) y aproximadamente un doble aumentan en longitudes de vaso contráctil 5-10 días después del aumento del 10% en tensión circunferencial de la pared, consistente con los resultados en vivo. La simulación de CA así pudo identificar un módulo de patrones funcionales capaces de predecir cuantitativamente buque red remodelación en respuesta a dos estímulos epigenéticos importantes.
Simulación Por Ordenador Multicelulares De Morfogénesis: Asamblea De Adelgazamiento Y Matriz De Techo Blastocoel En Xenopus Laevis
En el techo de la blastocoel (BCR) del embrión Xenopus laevis, epibolic movimientos son impulsados por la intercalación radial de capas profundas y separarse coordenadas de la capa superficial de la célula que lo recubre. Reducción de los márgenes laterales de la BCR por intercalación radial requiere fibronectina (FN), que es producido y ensamblado en fibrillas por la capa celular interna profunda de la BCR. Se desarrolló un modelo de computadora de autómatas celulares (CA) para analizar los movimientos espaciales y temporales de las células BCR durante epiboly. Parámetros de simulación se definieron en base a datos publicados y resultados independientes detallando geometría de tejido inicial, números de celular, tarifas de intercalación celular y tasas de migración. También se consideraron hipótesis con respecto a la adhesión celular diferencial y Asamblea de FN en el establecimiento de parámetros del sistema. Una modelo bidimensional de simulación fue desarrollada que predice BCR adelgazamiento tiempo de 4,8 h, que se aproxime el tiempo necesario para la realización de gastrulación en vivo. Además, el modelo predice un aumento temporal en la Asamblea de la matriz de FN que es paralelo a fibrilogénesis en el embrión. El modelo es capaz de predicciones independientes de los cambios de cell durante epiboly y aquí fue usado para predecir con éxito la dispersión lateral de un parche de células implantadas en el BCR y aumentó la Asamblea de la matriz del FN tras la inhibición de intercalación radial por N-cadherina sobreexpresión.
Expresión Diferencial Arterial/venosa De Los Proteoglicanos De NG2 En Células Perivasculares a Lo Largo De Los Microvasos: Identificación De Un Fenotipo Específico Vénula
Similar a otros marcadores vasculares pericyte, alfa-actina del músculo liso (SM), desmina y PDGF-receptor-beta, NG2 proteoglicanos no es pericyte específico. Por lo tanto, el uso de NG2 como marcador pericyte, especialmente en estudios de linaje celular, en comparación con otros marcadores inespecíficos pericyte requiere una comprensión de cómo su expresión varía espacialmente dentro de una red microvascular. El objetivo de este estudio fue caracterizar NG2 expresión a lo largo de los vasos dentro de redes microvascular de la rata y comparar esto con la expresión de alfa-actina de SM.
Células Perivasculares En Vénulas Alza NG2 Expresión Durante Remodelación Microvascular
Recientemente los autores han demostrado que ese antígeno neurona-glial 2 (NG2) se expresa en células perivasculares a lo largo de las arteriolas y capilares, pero no a lo largo de vénulas en redes microvasculares mesentérica de rata quieto. Para investigar cómo la distribución espacial de estos cambios de proteoglicanos durante remodelación microvascular, el objetivo de este estudio fue caracterizar la expresión de NG2 en redes microvasculares mesentérica de rata adulta sometidos a remodelación activa.
Simulación Basados En Agentes De Multi-célula De La Microvascularización Para Estudiar La Dinámica De Circulación Trata De Célula Inflamatoria
Leucocito trata a través de la microcirculación en los tejidos es central en la angiogénesis, la inflamación y la respuesta inmune. Aunque la literatura es rica con detalle mecanicista describiendo mediadores moleculares de estos procesos, integración de señalización de eventos y comportamientos de la célula dentro de un marco espacial y temporal unificado a nivel de tejido multi-célula es necesario lograr una comprensión más completa. Hemos desarrollado un novedoso marco computacional que combina el modelado basado en agentes (ABM) con un análisis de flujo de red para estudiar autoguiado hacia el blanco monocito. Una arquitectura de red microvascular derivada del músculo de ratón se incorporó en la ABM. Cada célula individual fue representado por un agente individual en la simulación. El modelo de flujo de red calcula parámetros hemodinámicos (tasas de flujo de sangre, líquida tensión de esquileo y presiones hidrostáticas) en toda la red microvascular simulado. Estos se incorporan en la ABM para afectar el tránsito de monocitos a través de la red y concentraciones de quimiocina/citocinas. A su vez, simulados monocitos responden a sus ambientes mecánicos y bioquímicos locales y toman decisiones conductuales basadas en un conjunto de reglas que se deriva de la literatura independiente. Comportamientos simulados celular dan lugar a la extravasación y adherencia del leucocito emergente del balanceo. Se realizaron simulaciones moleculares nocaut para validar el modelo, y las predicciones de la adhesión de monocitos, balanceo y extravasación Mostrar buen acuerdo con los estudios correspondientes publicados independientemente del ratón.
EphB4 Expresión a Lo Largo De Redes Microvascular De La Rata Adulta: EphB4 Es Más Que Un Marcador Específico Venoso
EphrinB2 y EphB4 se consideran marcadores de identidad arterial/venosa durante el desarrollo embrionario. Sin embargo, los patrones de expresión de estos marcadores específicos arterial/venosa en adultos redes microvasculares todavía no están claros. El objetivo de este estudio fue caracterizar la distribución celular de expresión EphB4 a lo largo de la jerarquía de redes microvasculares mesentérica de rata adulta sin estimular y remodelación.
Combinando Experimenta Con La Multi-célula Modelado Basado En Agentes Para Estudiar Patrones De Tejido Biológico
Modelado basado en agentes (ABM), también llamado 'Individuo basadas modelado (IBM)', es un enfoque computacional que simula las interacciones de las entidades autónomas (agentes o células individuales) unos con otros y su entorno local para predecir patrones emergentes de niveles superiores. Un conjunto de reglas derivadas de literatura gobierna las acciones de cada agente individual. Si bien esta técnica ha sido ampliamente utilizada en las Ciencias ecológicas y sociales, sólo recientemente se ha aplicado en la investigación biomédica. El propósito de esta revisión es ofrecer una introducción a ABM como se ha utilizado para estudiar los complejos fenómenos biológicos multi-célula, subrayan la importancia de modelos de acoplamiento con el trabajo experimental y retos de futuro para el campo de la ABM y su aplicación a la investigación biomédica del esquema. Destacamos una serie de ejemplos publicados de ABM, centrándose en el trabajo que ha combinado experimental con análisis de ABM y cómo este emparejamiento produce nueva comprensión. Concluimos con sugerencias para seguir adelante con este enfoque paralelo.
Análisis Computacional Multiescala De Xenopus Laevis Morfogénesis Revelan Ideas Claves Del Comportamiento Del Nivel De Sistemas
Morfogénesis de tejido es un proceso complejo por el tejido estructuras ensamblarán por los comportamientos agregados de actuar independientemente las células responder a tanto intracelulares y extracelulares de señales en su entorno. Durante el desarrollo embrionario, morfogénesis es particularmente importante para la organización de las células en los tejidos, y aunque eventos reguladoras clave de este proceso se ha estudiado bien en aislamiento, una serie de importantes cuestiones de nivel de sistemas siguen sin respuesta. Esto es debido, en parte, a la falta de herramientas de integración que permiten el acoplamiento de los fenómenos biológicos a través de escalas espaciales y temporales. Aquí, presentamos un nuevo marco computacional que integra información de señalización intracelular con comportamientos multi-célula en el contexto de un entorno de tejido espacial heterogénea.
Modelado Basado En Agentes De Procesos Morfogénicos Multicelular Durante El Desarrollo
Un desafío central en el campo de la biología del desarrollo es entender cómo mecanismos en un nivel de escala biológica (es decir, a nivel celular) interactúan para producir el más alto nivel (es decir, nivel de tejido) fenómenos. Este reto es particularmente relevante para el estudio de la morfogénesis del tejido, el proceso que genera recién formado, remodelado o regenera las estructuras tisulares. Morfogénesis surge de la interacción espacial y temporal-dinámica de células individuales entre ellos y su entorno local. Modelos computacionales se han combinado con esfuerzos experimentales para acelerar los procesos de descubrimiento. Modelado basado en agentes (ABM) es una técnica computacional que puede utilizarse para modelar colecciones de células biológicas individuales y calcular sus interacciones, que generan resultados a nivel tejido emergentes. Recientemente, ABM ha sido aplicada al estudio de diversos procesos morfogénicos del desarrollo, y el propósito de esta revisión es resumir estos estudios para demostrar los tipos de los avances que se pueden esperar de perseguir un enfoque ABM multicelular. También destacar algunos desafíos asociados con ABM y sugerir estrategias para superarlos. Mientras que la aplicación de ABM al estudio de la ecología, epidemiología y las ciencias sociales tiene una historia mucho más larga, sugerimos que la aplicación de ABM al estudio de la morfogénesis tiene gran utilidad, y cuando se combina con la experimentación de sobremesa, ABM puede proporcionar nuevas ideas y experimentación directa de futuro.
Unión Funcional De Células Stromal Adiposo Humanas: Efectos Del Método De Extracción E Hipoxia Pretratamiento
Humanas adiposo-producidas por células estromales (hASCs) se evaluaron in vitro para su capacidad de adhesión vascular y proteínas de matriz extracelular se unen para detener (adherirse firmemente) bajo condiciones de flujo fisiológico. hASCs fueron fluyó a través de una cámara de flujo paralelo de la placa que contiene sustratos presentando inmovilizado tipo I colágeno, fibronectina, E-selectina L-selectina, P-selectina, vascular celular molécula 1 de adhesión (VCAM-1), o molécula de adhesión intercelular-1 (ICAM-1) bajo estática y condiciones de flujo laminar (esfuerzo cortante de pared = 1 dyn/cm). hASCs fueron capaces de adherirse firmemente al tipo I de colágeno, fibronectina, VCAM-1 y sustratos de ICAM-1, pero no a cualquiera de las selectinas. Tratamiento previo con hipoxia aumentó la capacidad de hASCs aislado por liposucción para adherirse a VCAM-1 y ICAM-1, pero este efecto no se observó en células aisladas por la supresión del tejido. Estos resultados indican que poseen la capacidad de adherirse a las proteínas de adhesión clave, ilustran la importancia del procedimiento de cosecha hASC hASCs y sugerir mecanismos de autoguiado hacia el blanco en un entorno donde es necesaria la interacción con los tejidos inflamados o lesionado.
Poloxamer Tópico-188 Mejora El Flujo De Sangre Después De La Lesión Térmica En La Microcirculación Mesentérica De Rata
Cambios microvasculares de sludging y estasis son indicaciones de lesión térmica en el tejido. Este estudio investiga si microvasculares lesiones térmicas pueden reducirse mediante la aplicación tópica de poloxamer-188. Microvasos mesentéricas de rata fueron heridos térmicamente y tópicamente impregnadas de Ringer solución (control) o 5% poloxamer-188 en solución de Ringer (experimento). Flujo sanguíneo se caracterizó en microvasos como normal o anormal (es decir, sludging y estasis). Tratamiento tópico con poloxamer 188 había reducido el porcentaje de capilares con flujo anormal de sangre del 62% al 23%. En vénulas, este tratamiento dio lugar a una disminución de 54% a 34%. Estos resultados demostraron poloxamer-188 aplicación tópica reduce dramáticamente los cambios microvasculares de sludging y estasis debido a lesiones térmicas en microvasos mesentérica de rata.
Colección De IFATS: El Papel De Células Stromal Derivados Adiposo Humanos En Remodelación Microvascular Inflamatoria Y La Evidencia De Un Fenotipo Perivascular
Un creciente cuerpo de literatura sugiere que humano adiposo-producidas por células stromal (hASCs) poseen plasticidad del desarrollo tanto in vitro como in vivo y podrían representar una fuente de células viables de angiogénesis terapéutica y la ingeniería de tejidos. Investigamos su semejanza fenotípica a tipos de células perivasculares, capacidad para contribuir a la remodelación microvascular en vivo y capacidad para modular la estabilidad vascular. Evaluamos la expresión superficial hASC de vascular y marcadores de células madre/progenitoras in vitro, así como los efectos del factor de crecimiento derivado de plaquetas B cadena (PDGF-BB) y factor de crecimiento endotelial vascular 165 sobre migración hASC in vitro. Para comprobar el comportamiento in vivo de hASCs en un entorno angiogénica, hASCs fueron aislados, ampliados en cultura, marcados con un marcador fluorescente e inyectaron entresijos de rata adulta desnuda que fueron estimuladas a remodelación microvascular. Diez, 30 y 60 días después de la inyección, los tejidos de animales anestesiados fueron cosechadas y procesadas con técnicas de inmunohistoquímica para determinar la cantidad de hASC, destino posicional en relación con los microvasos y expresión de endotelial y marcadores de células perivasculares. Después de 60 días, 29% de hASCs exhiben morfologías perivascular en comparación con el 11% de los fibroblastos de pulmón humano inyectado. hASCs exhibiendo perivascular morfologías también expresaron marcadores característicos de pericitos vascular: alfa-actina de músculo liso (10%) y el antígeno de la neurona-glia 2 (8%). En los tejidos tratados con hASCs, densidad vascular aumentó significativamente sobre los controles pareados por edad, falta de hASCs. Este estudio demuestra que hASCs expresar marcadores de linaje pericyte in vivo e in vitro, exhiben mayor migración en respuesta a PDGF-BB in vitro, exhiben perivascular morfología cuando se inyecta en vivo y contribuir a aumentos en la densidad microvascular durante la angiogénesis migrando hacia los buques. Divulgación de potenciales conflictos de interés se encuentra al final de este artículo.
Lesión Isquémica Siguiente Remodelación Arteriolar Se Extiende De Tubo Capilar a Arteriola Grande En La Microcirculación
Vasculatura del músculo esquelético somete a Arteriogénesis para restaurar la perfusión del tejido y la función después de la pérdida del flujo sanguíneo. Este proceso se ha demostrado que se producen en grandes barcos tras la isquemia, aunque estudios recientes sugieren que esto puede ocurrir en la microcirculación así. Probamos la hipótesis que la isquemia induce remodelación microvascular en la microcirculación del músculo esquelético en la escala del tubo capilar a las arteriolas diámetro mamá sub-35.
Modelado Computacional Y Matemática De La Angiogénesis
En las últimas dos décadas, ha desarrollado una serie de modelos matemáticos y computacionales para estudiar diversos aspectos de la angiogénesis que abarcan las escalas espaciales y temporales de este complejo proceso. Por ejemplo, se han construido modelos para investigar como factores de crecimiento y receptores de señal de proliferación de células endoteliales, como grupos de células endoteliales montan en recipientes individuales y cómo tumores reclutan el crecimiento de redes todo microvasculares. Una pregunta prudente plantear es: "¿Qué hemos aprendido de estos modelos?" Esta revisión tiene como objetivo responder a esta pregunta lo que respecta a la angiogénesis en el contexto del crecimiento fisiológico normal, tumorogénesis, cicatrización de heridas, ingeniería de tejidos y el diseño de estrategias terapéuticas. También ofrecemos un marco para el análisis de modelos de angiogénesis en categorías, según el tipo de modelado utilizada, las escalas espaciales y temporales simuladas y la pregunta general al modelo. Finalmente, este informe presenta algunas de las estrategias de simplificación y supuestos utilizados en la construcción de modelos, analiza la validación del modelo y hace recomendaciones para la aplicación de enfoques para cuestiones aún no resueltas en el campo de modelado.
Caracterización De Propiedades Emergentes De Sistemas Inmunológicos Con El Modelado Computacional Basada En Reglas Multicelular
El sistema inmune está compuesto de diversos componentes que interactúan entre sí para dar lugar a comportamientos fenotípicas que a veces son inesperados. Modelado basado en agentes (ABM) y autómatas celulares (CA) pertenecen a una clase de enfoques matemáticas discretas en que entidades autónomas detectan información local y actúan con el tiempo según reglas lógicas. El poder de este enfoque radica en la aparición del comportamiento que surge de las interacciones entre agentes, que de otro modo sería imposibles conocer a priori. Trabajo reciente explorando el sistema inmunológico con ABM y CA ha revelado nuevas penetraciones en procesos inmunológicos. Aquí, resumimos estas aplicaciones en Inmunología y, particularmente, cómo ABM puede ayudar a formular hipótesis que podrían impulsar las investigaciones experimentales de los mecanismos de la enfermedad.
Modelo Basado En Agentes De Células Estromales Terapéutico Derivado Del Adiposo Tráfico Durante La Isquemia Predice Capacidad Para Rodar En P-selectina
Entrega intravenosa de humanas adiposo-producidas por células estromales (hASCs) es una opción promisoria para el tratamiento de la isquemia. Después del parto, hASCs que residen y persisten en el espacio extravascular herido han demostrado para ayudar a la recuperación de la perfusión del tejido y la función, aunque las bajas tasas de incorporación actualmente limitan la seguridad y eficacia de estas terapias. Sometemos que una mejor comprensión de la trata de hASCs terapéutico a través de la microcirculación es necesaria para hacer frente a esto y que el control selectivo sobre su indicador de rumbo (órgano y lesiones específicas) puede ser posible dirigiéndose a los cuellos de botella en el proceso de autodirección. Este proceso, sin embargo, es increíblemente compleja, que amerita el uso de técnicas computacionales para acelerar el ritmo de descubrimiento. Hemos desarrollado un modelo basado en agentes multicelular (ABM) de hASC tráfico durante la isquemia aguda del músculo esquelético, basada en más de 150 reglas basadas en la literatura, en programas de software Netlogo y MatLab. In silico, trata los fenómenos dentro de poblaciones celulares surgieron como consecuencia de las interacciones dinámicas entre la expresión de molécula de adherencia, secreción de quimiocina, integrina afinidad Estados, hemodinámica y arquitecturas de red microvascular. Como verificación, el modelo había reproducido razonablemente aspectos clave de la isquemia y comportamiento tráfico incluyendo aumentos en la tensión de esquileo de pared, upregulation de moléculas de adhesión celular clave expresada en endotelio lesionado, mayor secreción de quimiocinas inflamatorias y citoquinas, niveles cuantificados de extravasación de monocitos en selectina nocauts y monocitos rodando distancias de circulación. Exitosa verificación de ABM nos impulsó a realizar una serie de nocauts sistemáticas in silico destinados a determinar los parámetros más críticos mediar hASC tráfico. Simulaciones predijeron la necesidad de una molécula de Unión selectina desconocida para lograr hASC extravasación, además de cualquier comportamiento balanceo mediada por hASC expresión superficial de CD15s, CD34, CD62e, CD62p o CD65. Experimentos in vitro confirman esta predicción; una subpoblación de hASCs lentamente rodado en P-selectina inmovilizado a velocidades tan baja como 2 microm/s. Así, nuestro trabajo llevado una fundamentalmente nueva comprensión de la biología hASC, que puede tener importantes implicaciones terapéuticas.
Construir La Validez De Un Simulador De Miringotomía Con Inserción Del Tubo De Ventilación
Para establecer la validez de constructo de un modelo anatómico como un simulador para miringotomía con inserción del tubo de ventilación y evaluar su atractivo subjetiva.
FTY720 Promueve La Formación De La Red Local Microvascular Y Regeneración De Defectos óseos Craneales
El microambiente de hueso calvarial contiene un nicho único progenitor que debe considerarse para la manipulación terapéutica al diseñar estrategias de regeneración. Recientemente, nuestro grupo demostró que las células aisladas de la duramadre son multipotentes y exhiben la mineralización potencial y robusta expansión biodegradable construcciones in vitro. En este estudio, se evalúa la eficacia de la curación de defectos óseos craneales tamaño crítico fomentando el crecimiento de red microvascular y progenitor de dura anfitrión trata al espacio defecto farmacológicamente por la administración de fármacos dirigidos a receptores de esfingosina-1-fosfato (S1P). Demostramos entrega de agonistas farmacológicos a los receptores (S1P) S1P(1) y S1P(3) aumentar significativamente el crecimiento de hueso y densidad de microvessel total inversión de células de músculo liso en microvasos naciente dentro del espacio del defecto. Además, in vitro proliferación y migración estudios sugieren que la activación selectiva de S1P(3) promueve reclutamiento y crecimiento de progenitores osteoblásticas de la duramadre meníngea.
Células Stromal Adiposo Humanas Aceleran La Cura De La Herida Diabética: Impacto De La Formulación De La Célula Y Entrega
Humanas adiposo-producidas por células estromales (ASCs) han demostrado poseer potencial terapéutico en una variedad de entornos, incluyendo heridas cutáneas; sin embargo, se desconoce si las propiedades regenerativas de este tipo celular pueden ser aplicadas a las úlceras diabéticas. ASC de procedimientos quirúrgicos electivos se utilizaron para tratar heridas dérmicas de grosor total en ratones de leptina receptor-deficientes (db/db). Las células fueron entregadas como agregados multicelulares o suspensiones celulares para determinar el impacto de los métodos de formulación y entrega de células en actividad biológica y el efecto terapéutico en vivo. Después del tratamiento con ASC formuladas como agregados multicelulares, heridas diabéticas experimentaron un aumento significativo en la velocidad de cierre de la herida en comparación con las heridas tratadas con igual número de ASCs entregado en suspensión. Análisis de matrices de sobrenadante y gene de cultura indican que ASCs formulan como agregados tridimensionales producen significativamente más proteínas de matriz extracelular (por ejemplo, tenascina C, colágeno VI alpha3 y fibronectina) y secretan factores solubles (por ejemplo, factor de crecimiento, matriz metaloproteinasa-2 y metaloproteinasa de la matriz-14) en comparación con la cultura de la monocapa. De estos resultados, está claro que el método de cultura, formulación y entrega de celular tiene una gran incidencia sobre la biología in vitro e in vivo de ASCs.
Whole-body De La Hipoxia Crónica Induce La Angiogénesis Intussusceptive Y Remodelación Microvascular En La Retina De Ratón
Actualmente, poco se sabe sobre la respuesta de la microvascularización adulta de la retina a la hipoxia. Para probar la hipótesis de que la hipoxia sistémica crónica induce la angiogénesis microvascular de remodelación en la retina de ratón adulto, adulto 10 semana - la vieja mujer que expusieron ratones C57Bl/6 a 10% O(2) para 2 o 3 semanas. Después de la exposición de la hipoxia, retinas fueron cosechadas, todo montado y procesados para inmunohistoquímica. Retinas se tiñeron con lectinas, anticuerpos de alfa-actina del músculo liso y anticuerpos anti-NG2 visualizar redes microvasculares y sus componentes celulares. La microscopia confocal se utilizó para obtener imágenes de redes retinianas superficiales. Imágenes fueron analizadas para determinar el diámetro del vaso, longitud vascular densidad, densidad de punto de rama y la presencia de lazos vasculares, un rasgo distintivo de la angiogénesis intussusceptive. Tanto 2 y 3 semanas de exposición de hipoxia resultaron en un aumento significativo en los diámetros de las arteriolas y capilares post-arteriole (p < 0.003). Después de 3 semanas de la hipoxia, la densidad vascular de la longitud y densidad de punto de rama se incrementaron significativamente en retinas expuestos a hipoxia en comparación con controles de normoxic (p < 0.001). El número de bucles vasculares en las redes retinianas superficiales fue significativamente mayor en retinas expuestos a hipoxia (p < o = 0,001). Nuestros resultados demuestran, por primera vez, angiogénesis intussusceptive como un mecanismo a nivel de tejido vascular adaptación a la hipoxia crónica sistémica en la retina de ratón adulto y contribuyen a nuestra comprensión de la angiogénesis inducida por hipoxia y remodelación microvascular en el animal adulto.
Arterialización Capilar Colateral Tras Ligadura Arteriolar En Músculo Esquelético Murino
Crónica y aguda isquémica enfermedades-periférico arteriopatía, enfermedad coronaria, accidente cerebrovascular-resultado en tejido dañar a menos que el flujo sanguíneo es mantenido o restaurado de manera oportuna. Ratones de diferentes cepas recuperan ligadura arteriolar (por aumento del flujo sanguíneo colateral) a diferentes velocidades. Nos cuantificar los patrones espacio-temporales de red microvascular remodelación tras ligadura arteriolar en cepas de ratón diferente para entender mejor la variabilidad interindividual.
Inhibición De La Señalización De Wnt Canónica Aumenta La Hemorragia Microvascular Y Remodelación Venular En Ratas Adultas
El Wnt canónica señalización vía, muy estudiado en desarrollo y cáncer, recientemente se ha implicado en el crecimiento microvascular con el uso de modelos de desarrollo e in vitro. Hasta la fecha, sin embargo, ningún estudio existe mostrando los efectos de perturbar la vía de Wnt canónica en una completa red microvascular sometidos a remodelación fisiológica en vivo. Nuestro objetivo era investigar los efectos de inhibición de Wnt canónica en la remodelación microvascular de ratas adultas.
Activación Selectiva De Los Receptores De 1-fosfato De Esfingosina 1 Y 3 Promueve El Crecimiento De La Red Local Microvascular
Adecuada regulación espacial y temporal de remodelación microvascular es fundamental para la formación de redes vasculares funcionales, que abarca los diferentes sistemas de vasos colaterales, capilar, venosa y arterial. Recientemente, nuestro grupo ha demostrado que la liberación sostenida de esfingosina-1-fosfato (S1P) de polímeros biodegradables promueve crecimiento de red microvascular y expansión arteriolar. En este estudio, empleamos S1P compuestos de receptores específicos para activar y antagonizar a diferentes combinaciones de los receptores S1P para aclarar esos receptores más críticos para la promoción del crecimiento de la red microvascular farmacológicamente inducida. Mostramos que S1P(1) y S1P(3) los receptores actúan de forma sinérgica para mejorar la formación de redes funcionales mediante la longitud funcional mayor densidad, diámetro arteriolar expansión y creciente vascular ramificación en el dorsal de pliegues modelo de cámara de ventana. FTY720, un potente activador de S1P(1) y S1P(3), promueve un aumento del 107% y 153% en días de densidad 3 y 7 de longitud después de la implantación, respectivamente. También aumentó arteriolares diámetros en un 60% y 85% 3 y 7 días después de la implantación. FTY720-estimulado ramificación en vénulas significativamente más descargada poli (D, el ácido L-láctico-co-glicólico). Cuando se implanta en el músculo de ratón spinotrapezius, FTY720 estimula una respuesta Arteriogénica caracterizada por mayor tortuosidad y colateralización de ramificación de redes microvasculares. Nuestros resultados demuestran la efectividad de los agonistas selectivos del receptor S1P(1) y S1P(3) (como FTY720) en promover el crecimiento microvascular para aplicaciones de ingeniería de tejidos.
Análisis De Los Sistemas De Pequeños Módulos De Señalización Correspondientes a Ocho Enfermedades Humanas
Utilizando ocho modelos recién generados pertinentes a la adicción, la enfermedad de Alzheimer, cáncer, diabetes, VIH, enfermedad cardíaca, la malaria y tuberculosis, mostramos análisis de los sistemas de pequeño (4-25 especies), proteína acotada que señalan los módulos rápidamente genera nuevos conocimientos cuantitativos de investigación experimental publicada. Por ejemplo, nuestros modelos muestran que el tumor esclerosis complejos (TSC) inhibidores pueden ser más eficaces que los inhibidores de rapamicina (mTOR) actualmente utilizados para tratar el cáncer, que la infección por VIH podría ser más bloqueada por aumento de la producción de la proteína de la respuesta inmune innata humana APOBEC3G, en lugar de factor de infectividad viral (Vif) del VIH, y cómo peroxisome proliferator-activado alfa (PPARα) agonistas de los receptores utilizados para el tratamiento de la dislipidemia más efectivamente estimularía PPARα señalización Si aumentaran concentración nucleoplasmática agonista diseño de fármacos, en lugar de aumentar la afinidad de unión del agonista para PPARα. Análisis comparativo de las propiedades de nivel de sistema para todos los ocho módulos demostraron que una proporción significativamente mayor de concentración parámetros caen en la parte superior sensibilidad de percentil 15 clasificación de parámetros de la afinidad de Unión. En módulos de enfermedades infecciosas, redes de acogida fueron significativamente más sensibles a los parámetros de concentración de factor de virulencia en comparación con todos los demás parámetros de concentración. Este trabajo apoya el uso futuro de este enfoque para informar a la próxima generación de planes de trabajo experimentales para enfermedades conocidas.
Un Nuevo Método Para La Visualización En Vivo De Vaso Remodelado Con Un Tinte De Infrarrojo Cercano
Eventos vasculares obstructivas pueden compensarse parcialmente por procesos que aumentan el diámetro del vaso y tortuosidad colateral de remodelación. Sin embargo, los métodos para la visualización de eventos en vivo de remodelación y con comparaciones temporales del mismo animal siendo esquivos.
Análisis Rápido De Elementos De Vaso (RAVE): Una Herramienta Para El Estudio Fisiológico, Patológico Y La Angiogénesis Tumoral
Cuantificación de la estructura de la red microvascular es importante en una gran variedad de campos de investigación emergentes incluyendo microvasos remodelación en respuesta a la isquemia y farmacoterapia, angiogénesis tumoral y retinopatía. Para mitigar la variación específica de Analista en las mediciones y para asegurar que las medidas representan cambios reales en la morfología y estructura de la red del buque, se necesita una herramienta fiable y automática para la cuantificación de la arquitectura de red microvascular. Por otra parte, una herramienta de análisis capaz de adquirir y procesar grandes conjuntos de datos facilitará avanzado análisis computacional y simulación de procesos de remodelación y crecimiento microvascular y permitir el descubrimiento de más alto rendimiento. Para ello, hemos producido una detección automática y rápida y sistema de cuantificación usando una interfaz de usuario gráfica de MATLAB (GUI) que reduce enormemente el tiempo dedicado a análisis y aumenta considerablemente la capacidad de repetición. Análisis de rendimientos medidas numéricas de la fracción de volumen del recipiente, densidad de la longitud del vaso, dimensión fractal (una medida de tortuosidad) y radios de redes vasculares murinas. Porque nuestro GUI está abierto a todos de origen, puede ser fácilmente modificado para medir parámetros como cobertura por ciento de las células no-endoteliales, número de bucles en un lecho vascular, la cantidad de perfusión y el ángulo de la rama bidimensional. Importantemente, la interfaz gráfica es compatible con tinción fluorescente estándar y protocolos de la proyección de imagen, pero también utilidad analizar brightfield imágenes vasculares, obtuvo, por ejemplo, en la dorsal cámaras de pliegues cutáneos. Una imagen manualmente medida puede realizarse normalmente en 20 minutos a 1 hora. En dura comparación, utilizando nuestra GUI, tiempo de análisis de imagen se reduce a alrededor de 1 minuto. Esta drástica reducción en el tiempo de análisis junto con mayor repetibilidad hace esta herramienta valiosa para todas las investigaciones de buque especialmente aquellos que requieren resultados rápidos y reproducibles, como proyección de drogas anti-angiogénica.
Hacia Un Modelo Computacional De Múltiples Escalas De Adaptación Hipertensión Arterial: Verificación De Un Modelo De La Multi-célula Agente Basado
Modelos basados en agentes (ABMs) representan un nuevo enfoque para estudiar y simular complejos mechano respuestas de quimio-biológicos a nivel celular. Estos modelos se han utilizado para simular una diversidad de respuestas emergentes en la vasculatura, incluyendo la angiogénesis y vasculogénesis. Aunque no utilizado previamente para estudiar las adaptaciones de grandes vasos, sometemos que ABMs será igualmente útiles en este tipo de estudios cuando se combina con modelos de continuidad establecida para formar modelos multiescalares de fenómenos de nivel de tejido. En orden a pareja basados en agentes y modelos de continuo, sin embargo, hay una necesidad de garantizar que cada modelo representa fielmente los mejores datos disponibles en la escala correspondiente y que existe coherencia entre modelos bajo las condiciones iniciales. Con este fin, se describen el desarrollo y la verificación de un ABM de respuestas de células endoteliales y musculares lisas a estímulos mecánicos en una arteria grande. Un conjunto de reglas refinado se propone en base a una búsqueda amplia literatura, un nuevo sistema de puntuación para la asignación de confianza en las reglas y un estudio de sensibilidad de parámetro. Para ilustrar la utilidad de estos nuevos métodos de selección de la regla, así como la compatibilidad conseguido modelos de nivel continuo, se simula el comportamiento de una aorta de ratón durante la homeostasis y en respuesta a aumentos transitorios tanto sostenidos presión. Las respuestas simuladas dependen de la producción celular alterada de siete biomoléculas mitogénicas, sintéticos y proteolíticas claves, que a su vez el control de la facturación de intramuros células y matriz extracelular. Estos eventos son responsables de brutos cambios morfológicos de pared del recipiente. Este nuevo ABM es demostrado ser apropiadamente estable bajo condiciones homeostáticas, insensibles a la transitorias elevaciones en la presión arterial y sensible a la pared intramural mayor estrés en la hipertensión arterial.
Asegurar La Congruencia En Multiescala: Hacia El Agente Basado Y Modelos Biomecánicos Continuo De Adaptación Arterial
Hay una necesidad de desarrollar modelos multiescala de adaptaciones vasculares para entender el nivel de tejido manifestaciones de mecanismos celulares de niveles. Modelos biomecánicos basados en continuo son muy adecuados para relacionarse con presiones arteriales y flujos mediada por estrés cambios en geometría y propiedades, pero menos para describir procesos subyacentes de la mechanobiological. Modelos basados en agentes estocásticos discretos son apropiados para representar procesos biológicos a nivel celular, pero no para describir los cambios del nivel del tejido mecánicos. Aquí presentamos un enfoque expresiones nuevo para facilitar el acoplamiento de modelos basados en agentes y continuo. Debido a limitaciones omnipresentes en los datos de nivel de tejido y célula de que uno deriva de las relaciones constitutivas para modelos de continuo y reglas del juego para los modelos basados en agentes, sugerimos que la verificación del modelo debe hacer cumplir congruencia a través de escalas. Es decir, parámetros de modelo multiescala inicialmente determinados de conjuntos de datos que representan diferentes escalas deben ser refinados, cuando sea posible, para asegurar que las salidas comunes son constantes. Posibles ventajas de este enfoque se ilustran comparando respuestas aórticas simuladas a un aumento sostenido en la presión arterial predicha por el continuo y modelos basados en agentes tanto antes como después de instituir un algoritmo genético para refinar 16 objetivamente limita los parámetros del modelo. Mostramos que refinamiento parámetro basadas en la congruencia no sólo rindió mayor consistencia a través de escalas, también rindió las predicciones que están más cercanos de observaciones in vivo.
Cultura Hipóxica Y Vivo En Entornos Inflamatorias Afectan La Asunción De Características Pericyte Por Las Células Progenitoras Humanas Del Adiposo Y La Médula ósea
Estudios anteriores han demostrado que la exposición a un aumento de ambiente hipóxico in vitro la secreción de pro-angiogénicos crecimiento factores por humanas adiposo-producidas por células estromales (hASCs) [Cao Y, et al., Biochem Biophys Res Commun 332: 370-379, 2005; Kokai LE, et al., Plast Reconstr Surg 116:1453-1460, 2005; Parque BS, et al., Res Biomed (Tokio) 31:27-34, 2010; Rasmussen JG, et al., Cytotherapy 13:318-328, 2010; Rehman J, et al., circulación 109:1292-1298, 2004]. Previamente, se ha demostrado que hASCs puede diferenciarse en pericitos y promover estabilidad microvascular y mantenimiento durante la angiogénesis in vivo (Amos PJ, et al., 26 de las células madre: 2682-2690, 2008; HACER Traktuev, et al., Circ Res 102:77-85, 2008). En este estudio, probamos la hipótesis que inducción angiogénica puede incrementarse y diferenciación pericyte disminuida por el tratamiento previo de hASCs con cultura hipóxica y que hASCs son similares a humanas derivadas de la médula ósea células estromales (hBMSCs) en estos saludos. Nuestros datos confirman estudios previos que muestran que hASCs: 1) secretan pro-angiogénicos proteínas, que se alza tras cultura en hipoxia y 2) migran por gradientes de PDGF-BB in vitro, mientras que para la primera vez que un modelo de rata mesentérica de angiogénesis inducido por 48/80 aumenta la propensión de hASCs y hBMSCs para asumir perivascular fenotipos después de la inyección. Por otra parte, cultura de ambos tipos de células en hipoxia antes de la inyección produce una respuesta de densidad vascular longitud bifásica en este modelo de la angiogénesis inducida por la inflamación. Los efectos de la hipoxia y la inflamación en el fenotipo de células progenitoras adultas afecta tanto la terapéutica y las aplicaciones de la ciencia básica de los tipos celulares, como la hipoxia y la inflamación son características comunes de compartimientos vasculares naturales y patológicos en vivo.
Modelado Computacional De Interacción VEGF Y Gradientes De Concentración De Receptores VEGF Solubles
Datos experimentales indican que el receptor soluble vascular endothelial growth factor (VEGF) 1 (sFlt-1) modula las señales de la orientación proporcionadas a brotar los vasos sanguíneos por el VEGF-A. Delinear mejor el papel de sFlt-1 en la señalización de VEGF, hemos desarrollado un modelo computacional experimental basado. Este modelo describe dinámicos de transporte espacial de VEGF y su unión a receptores Flt-1 y Flk-1, en un modelo de células madre embrionarias de ratón de la morfogénesis del buque. El modelo representa el entorno de un solo vaso sanguíneo. Nuestras simulaciones predicen secreción de los vasos sanguíneos de sFlt-1 y mayor secuestro de sFlt-1 local de VEGF resultados en la disminución de los niveles de VEGF-Flk-1 en la superficie del brote. Además, el modelo predice que la secreción de sFlt-1 aumenta el gradiente relativo de VEGF-Flk-1 a lo largo de la superficie del brote, que podría alterar la percepción de la célula endotelial de señales de direccionalidad. También demostramos que la proximidad de las vecinas brotes puede alterar degradados VEGF, atascamiento del receptor VEGF y la dirección del crecimiento del brote. Como brotes de disminución de distancias, aumenta la probabilidad de que los brotes se mueven en direcciones divergentes. Este modelo es una herramienta útil para la determinación de sFlt-1 como local y degradados VEGF contribuyen a la distribución espacial de atascamiento del receptor VEGF y pueden utilizarse en conjunción con los datos experimentales para explorar cómo multicelulares las interacciones y las relaciones entre el factor de crecimiento local gradientes unidad angiogénesis.
Integración De Enfoques Experimentales Y Computacionales Para La Brotación De La Angiogénesis
Resumimos recientes estudios experimentales y computacionales que investigar los mecanismos moleculares y celulares de brotación angiogénesis. Discutimos cómo experimentales herramientas han desvelado nuevas oportunidades para el modelado computacional proporcionando descripciones fenomenológicas y modelos conceptuales de comportamientos de nivel celular respaldadas por datos moleculares de alta calidad. Utilizando ejemplos recientes, mostramos cómo nuevos resultados de la comprensión de tender un puente sobre enfoques computacionales y experimentales.
Atenuación De EphrinB2 Inversa Señalización Disminuye Vascularizada Del área Y Formación Prerretinianas Penacho Vascular En El Modelo Murino De Retinopatía Inducida Por Oxígeno
EphB4 y ephrinB2 son conocidos los reguladores claves del desarrollo vascular retiniana, pero debido a su capacidad para bidireccional de señalización, delimitación de sus funciones individuales en este proceso es incierta. Para mejor disecar contribuciones individuales, se estudió un modelo de retinopatía proliferativa en ratones con ephrinB2 atenuada inversa de señalización. Fue presumido que ephrinB2 endotelial inversa señalización regula inducida por hipoxia capilar brotación, así como la formación patológica de tufts neovascular en redes microvasculares retinianas postnatales.
Entrega De Trombina Exógena Promueve Colateral Arterialización Capilar Y La Reperfusión Del Tejido En El Modelo De Isquemia Muscular Spinotrapezius Murino
Se analizaron los efectos de la trombina exógena entregado en el reclutamiento de células de músculo esquelético y la formación de nuevas arteriolas colaterales en la microvasculatura en respuesta a la isquemia inducida por la ligadura.
