كان هدف هذه الدراسة توحيد نهج جراحي آمن وقابل للتكرار لإجراء بتر كامل عرضي للفك السفلي في Ambystoma mexicanum لدراسة تجديد الأنسجة الجمجمية والوجهية.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
كان هدف هذه الدراسة توحيد نهج جراحي آمن وقابل للتكرار لإجراء بتر كامل عرضي للفك السفلي في Ambystoma mexicanum لدراسة تجديد الأنسجة الجمجمية والوجهية.
المجمع الجمجمي الوجهي هو منطقة تشريحية يمكن أن تتأثر في البشر بتشوهات نموية وإصابات وأمراض مثل السرطان، مما يؤدي إلى فقدان الأنسجة المتأثرة. وهذا يخلق حاجة للبحث عن استراتيجيات لتجديد هذه الأنسجة المفقودة. وقد عزز ذلك دراسة الآليات الخلوية والجزيئية التي تنظم الاستجابة التجديدية للهياكل الجمجمجية الوجهية المصابة في الأنواع المتجددة، حيث يعد Ambystoma mexicanum (A. mexicanum) نوعا ذا أهمية كبيرة.
وفقا لما سبق، تم تصميم وتوحيد نموذج جراحي لآفة قابل للتكرار في فك الأكسولوتل لدراسة الاستجابة التجديدية للأنسجة المصابة ومحاكاة عيب حرج مشابه لتلك التي تجرى لدى البشر. لذا، تم تخدير الحيوانات الصغيرة/البالغة بين 12-15 سم بنسبة تريكائين بنسبة 0.1٪ لمدة 20-30 دقيقة. بعد ذلك، تم إجراء بتر عرضي كامل باستخدام تقنية بأربع أيدي على الثلث البعيد من الفك السفلي، بما في ذلك المنطقة التناظرية والجزمية السمفيتية، مع إزالة الهياكل العظمية المقابلة للعظم السني وغضروف ميكل، بالإضافة إلى الأنسجة الرخوة مثل العضلات والأنسجة الضامة والأعصاب والجلد. بعد ذلك، تم تنظيم بقايا العظام، وتم تطبيق 0.5٪ سلفاميرازين. تم تقييم استجابة الأنسجة بشكل ماكروسكوبي وبواسطة التململ. تمت الموافقة على جميع الإجراءات التي أجريت من قبل لجنة تجارب الحيوانات في جامعة أنتيوكيا، كولومبيا. تظهر النتائج أن الحيوانات المبتورة كانت قادرة على تجديد الهياكل القمجمية والوجهية التي تم إزالتها من الناحية الشكلية والهيكلية والوظيفية.
ويعد هذا العمل ذا أهمية كبيرة، حيث يوفر تقنية جراحية قابلة للتكرار مع بقاء 100٪ للحيوانات المبتورة والمعاد بترها عندما كان هناك حاجة لجمع الأنسجة المتجددة. لذلك، يمثل هذا التصميم الجراحي مدخلا أساسيا لإجراء تحليلات مقارنة مع الفقاريات الأخرى القادرة على تجديد هياكل الجمجمة والوجه، ولدراسة الآليات الخلوية والجزيئية الكامنة وراء هذه الاستجابة التجديدية في المستقبل.
تم وصف القدرة على تجديد الأنسجة والأعضاء والهياكل المعقدة على نطاق واسع في جميع أنحاء مملكة الحيوانات 1,2,3. لذا، كان الاهتمام بفهم كيفية تفعيل هذه الأنواع لتنظيم الاستجابة التجديدية بعد الإصابة أو بتر الهياكل المختلفة داخل الأطراف مثل الأطراف والذيول محور الاهتمام في دراسة بيولوجيا التجدد 4,5,6,7,8.
ولهذا العمل، فإن دراسة تجديد أنسجة الجمجمة الوجهية كانت أيضا مجالا باهتمام كبير على مستوى العالم، نظرا لأن هذه المنطقة التشريحية تتأثر بشدة بإصابات الوجه، واضطرابات النمو الجمجمي الوجهية، والأمراض المعدية، وأمراض الأورام، بما في ذلك سرطان الفم9. في وجود الأورام، يلزم استئصال هياكل أو مناطق واسعة من الأنسجة، سواء في الفك أو مناطق الوجه الأخرى، مما يولد الحاجة لإعادة بناء وتعزيز إصلاح المنطقة المصابة 10,11,12. وبالتالي، في العقود الأخيرة، نمت دراسة تجديد الأنسجة الجمجمة الوجهية، نظرا للحاجة لاستكشاف وتحديد الآليات الخلوية والجزيئية التي يمكن أن تعزز الاستجابة التجديدية لهذه الأنسجة في الأنواع ذات القدرة التجديدية المنخفضة، مثل البشر13،14. أدى ذلك إلى استخدام نماذج حيوانية قادرة على تجديد هياكل الجمجمة الوجهية، مثل الفك، لاستكشاف وتوضيح الآليات المشاركة في الاستجابة التجديدية بعد تكوين آفات صغيرة أو عيوب حرجة في الفك.
أبرزت الدراسات السابقة حول بتر الفك السفلي تصميم أنواع مختلفة من الطرق الجراحية التي تتحدى قدرة الأنواع المختلفة على تجديد هذا البنية16. في حالة سمك الزرد، كشفت البترات المستعرضة في الثلث البعيد من الفك والاقترابات الجانبية إلى الفك عن استجابة تجديدية يتم فيها استعادة الجزء المبتور شكليا ونسيجيا 17,18. من ناحية أخرى، أظهرت الدراسات الرائدة على البرمائيات، مثل Notophthalmus viridescens، أنه بعد البتر المستعرض للفك، والذي يشمل هياكل مثل اللسان وجهاز البلعوم في مستوى البتر، يمكن للأنسجة المفقودة، بما في ذلك العظم السني وأنسجة العضلات والأسنان، أن تتجدد. ومع ذلك، لا يمكن إعادة تجدد البنية اللغوية والجهاز البلعومي19,20. ومع ذلك، عندما لا يدرج اللسان والجهاز البلعمي في مستوى البتر في نفس النوع، فإن جميع الأنسجة المعاد تجديدها تعيد تشكيل شكل وبنية الأنسجة المبتورة21,22. بالإضافة إلى ذلك، تظهر البترات المستعرضة في نوع Cynops pyrrhogaster التي لا تشمل اللسان في مستوى البتر استجابة تجديدية للهياكل الفكية المبتورة23. تظهر دراسات أخرى أن البتر العرضي الكامل في الثلث القريب من الفك السفلي والانحناء الجانبي للفك السفلي في أنواع مثل Ambystoma maculatum، Desmognathus fuscus، Plethodon cinereus، Eurycea bislineata، وAmbystoma opacum يعزز استجابة تجديدية في الأنسجة المصابة24,25. يظهر هذا أن نجاح الاستجابة التجديدية يمكن أن يختلف حسب تصميم ومدى الأنسجة المشاركة في مستوى البتر.
من ناحية أخرى، أحد الأنواع النموذجية بين البرمائيات المستخدمة كمرجع لدراسة الآليات الكامنة وراء الاستجابة التجديدية هو البرمائيات الأوروديلة A. mexicanum 26,27. أظهرت تقارير سابقة أن هذا نموذج استثنائي قادر على تجديد هياكل الجمجمة والوجه، بما في ذلك الأنسجة الرخوة لقاع الفم، والعظم السني، وغضروف ميكل، والهياكل العضلية والأسنان 28,29,30,31. وقد نتجت هذه النتائج عن طرق جراحية متنوعة، بما في ذلك إصابة اللكمة في قاع الفم، واستئصال الأسنان مع جزء من العظم السني، ونهج أوسع يتميز ببتر جانبي لجزء من الفكالسفلي 28، 29، 30، 31. ومع ذلك، حتى الآن، لم يتم وصف أي نهج جراحي عرضي كامل يسبب عيبا حرجا، يشمل في الوقت نفسه المنطقة البعيدة من النصف الأيسر والأيمن، بالإضافة إلى العظم السني، وغضروف ميكل، والسيم الكامل للفك السفلي، والأنسجة السنية والعضلية على الجانبين.
لذلك، تصف هذه الورقة العملية خطوة بخطوة لإجراء بتر عرضي كامل لفك A. mexicanum، مما يسمح بمراقبة الاستجابة التجديدية للأنسجة المبتورة بنسبة 100٪ في الحيوانات التي تم إجراء العملية عليها. علاوة على ذلك، ونظرا لنقص التفاصيل حول كيفية إجراء هذا النوع من البتر، يهدف هذا الدليل الجراحي إلى ضمان قابلية تكرار هذا النوع من النهج الجراحي لأي باحث يخطط لإجراء تحليلات مقارنة على المستويات الشكلية والأنسجة والخلايا والجزيئية في هذا النوع وغيره من الأنواع التي تعرضت لنفس النوع الجراحي، بالإضافة إلى طرق أخرى، بما في ذلك البتر الجانبي للفك السفلي. في النهاية، يوفر هذا العمل أساسا لتحديد الجزيئات المستقبلية التي تعزز الاستجابة التجديدية لهذه الهياكل، مع تطبيقات محتملة في طب تجدد الأنسجة الجمجمية والوجهية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكائن النموذجي المستخدم في هذا المشروع كان السمندل A. mexicanum، وهو مستوطن في منطقة سوشيميلكو، المكسيك. تم تأسيس هذه المستعمرة قانونيا في عام 2014 باستيراد السمندل الأم من مركز أمبيستوما للمخزون الجيني في جامعة كنتاكي، وتضم حاليا 32 والدا وأكثر من 200 حيوان صغير. تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة أخلاقيات التجارب الحيوانية في جامعة أنتيوكيا (UdeA) بموجب القانون رقم 151 بتاريخ 27 مارس 2023، مع الأخذ في الاعتبار المعايير الوطنية والدولية لأخلاقيات التجارب الحيوانية، مثل الفصل السادس من القانون 84 لعام 1989 والباب الخامس من القرار 8430 لعام 1993 لوزارة الصحة في كولومبيا32,33.
1. التعامل مع الحيوانات
ملاحظة: تم استخدام الحيوانات التي يبلغ طولها حوالي 12 إلى 15 سم ولديها نمط ظاهري بري لتوحيد هذا البروتوكول. ومع ذلك، لا تستثنى الحيوانات الصغيرة والحيوانات ذات الأنماط الظاهرية الأخرى.
2. بتر عرضي كامل في الثلث البعيد من الفك السفلي
3. التعافي بعد العملية من A. mexicanum
4. التقاط الصور ومراقبة الاستجابة التجددية
ملاحظة: يجب التقاط جميع الصور بأسرع وقت ممكن لتجنب التعامل المطول مع الحيوان الذي تم جراحته مؤخرا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نظرا لأهمية وأهمية دراسة الاستجابة التجديدية المحتملة بعد البتر لهياكل الجمجمة الوجهية في أنواع مثل A. mexicanum29، من الضروري وجود تقنية جراحية آمنة وقابلة للتكرار تسمح ليس فقط بتقييم استجابة الأنسجة التجديدية، بل توفر أيضا معدل وفيات منخفض أو صفر في الحيوانات التي تخضع للجراحة. وبالتالي، تقدم هذه الدراسة توحيد نهج جراحي ناجح يتضمن البتر العرضي الكامل، بإزالة المنطقة الأبعد بين الهيميمانديبلين (بما في ذلك المنطقة الثنائية السمزي والباراسيمفيسي) في A....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تقدم هذه الورقة النهج الجراحي الناجح لبتر الفك السفلي بالكامل في نموذج A. mexicanum الحيواني، إلى جانب عدة توصيات ضرورية لإعادة إنتاج هذا النموذج الجراحي لمراقبة الاستجابة التجديدية لهذه الهياكل وتحديد العوامل التي تنظم هذه العملية التجديدية.
في هذه الدراسة، تم إجراء بتر عرضي كامل على الثلث البعيد من الفك السفلي في A. mexicanum، شمل هياكل ثنائية مثل الجلد، والجلد، والعظم السني، والأسنان، وغضروف ميكل، والعضلات، بما في ذلك العضلات الخلفية بين ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه لا توجد تضارب مصالح.
نود أن نشكر نائب رئيس الجامعة للبحث في جامعة أنتيوكيا على الموارد التي قدمها صندوق المشروع الأول للمعلمين المنتسبين. نود أن نشكر نظام المعهد العام للملكيات في كولومبيا ودعوة المنح الدراسية الخامسة عشرة لجامعة أنتيوكيا على تمويل درجة الماجستير لسامانتا تاركينو. وأخيرا، نود أيضا أن نشكر كل طالب يشارك في رعاية مستعمرة الأكسولوتل في مختبرنا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Axolotl (Ambystoma mexicanum) | Ambystoma Genetic Stock Center | N/A | 15-18 cm و 16 غرام - 22 غرام wildetype |
| Calcium Chloride dihydrate | Duksan | 1098 | CaCl2 2H2O |
| Digital camera MotiCAM 5 | MotiCAM | https://www.motic.com/upload/File/201407/2014071115335993.pdf | |
| EDTA - Sodium salt, dihydrate | Biobasic | EB0185 | C10H14N2O8Na2 . H2O |
| Glass petri dish | any maker | N/A | Borosilicate glass |
| Magnesium Sulfate 7-hydrate | ITW Reagents | 131404.1211 | MgSO4 7H2O |
| Microsurgical instruments | N/A | N/A | Forceps, clamp, 7A spatula, dentimeter و scissors |
| Pasteur pipette | any maker | N/A | Low-density polyethylene |
| Potassium Chloride | Duksan | 372 | KCl |
| Red wax pencil | any maker | N/A | |
| Sodium Chloride | Merk | K48297604 717 | NaCl |
| Software Motic Images Plus-Versión 2.0 | Motic | https://www.motic.com/As_Support_Download/d42.html | |
| Stereo microscope | Olympus SZX16 | N/A | |
| Sulfamerazine sodium salt | Sigma- Aldrich | S0800 | 4-Amino-N-(4-methyl-2-pyrimidinyl) benzenesulfonamide |
| Tricaine methanesulfonate | Sigma- Aldrich | E10521 | Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate |
| Tubes 1.5 mL | Axygen | MCT150C | Pure polypropylene |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن