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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Describimos una nueva técnica experimental que llamamos mínimamente invasiva del músculo incrustación (MIME), que se basa en la evidencia que el tejido muscular esquelético contiene células viables miógenas que pueden facilitar la miogénesis mediada por células de donantes cuando están implantados en un músculo de host.
Músculo esquelético posee capacidad regenerativa debido a residente de tejido, generadoras de fibra muscular (miógenas) satélite células (SCs), que pueden formar nuevas fibras musculares bajo las condiciones adecuadas. Aunque SCs pueden cosecharse de tejido muscular y cultivan en vitro, las células mioblastos resultante no son muy eficaces en la promoción de miogénesis cuando trasplantó en músculo de host. Quirúrgico exponiendo el músculo host e injerto de segmentos de tejido donante, o las fibras musculares aisladas con sus SCs en músculo de host, promueve mejor miogénesis en comparación con el trasplante de mioblastos. Hemos desarrollado una técnica novedosa que llamamos mínimamente invasiva del músculo incrustación (MIME). MIME consiste en pasar una aguja quirúrgica a través del músculo de host, dibujo un pedazo de tejido del músculo donante a través de la pista de la aguja y entonces dejando el tejido donante incrustado en el músculo de host que puede actuar como una fuente de SCs para el músculo del host. Aquí describimos detalladamente los pasos involucrados en la realización de MIME en un modelo de ratón inmunodeficiente que expresa una proteína fluorescente verde (GFP) en todas sus células. Inmunodeficiencia en el ratón de host reduce el riesgo de rechazo inmunológico del tejido donante y expresión de GFP permite la identificación fácil de las fibras de músculo de host (GFP +) y fibras musculares derivadas de células donantes (GFP-). Nuestros datos experimentales sugieren que MIME puede utilizarse para implantar un músculo extensor digitorum longus (EDL) de un ratón de donantes en el tibial anterior (TA) músculo un ratón anfitrión. Nuestros datos también sugieren que cuando un myotoxin (cloruro de bario, volver2) se inyecta en el músculo de host después de MIME, hay evidencia de miogénesis derivados de la célula donante en el músculo de host, con aproximadamente 5%, 26%, 26% y 43% de las fibras en un solo host TA músculo que muestra la no contribución de host, host mínimo contribución, contribución moderada de host y host máxima contribución, respectivamente.
Músculo esquelético sano, aunque poste-mitotic, posee excelente capacidad de regeneración debido a la presencia de tejido-residente miógenas células conocidas como células satélite (SCs)1,2; y ha comentado en3,4. Sin embargo, bajo condiciones patológicas causadas por distrofias musculares, traumas o envejecimiento acelerado, la regeneración del músculo podría no continuar con la degradación muscular, y por lo tanto, ocurre una pérdida de fibra muscular progresiva5. Aunque se han desarrollado métodos efectivos para aislar SCs del músculo y ampliar en la cultura para generar gran número de mioblastos (y posteriormente miotubos), intenta generar fisiológicamente relevantes números de fibras musculares en el músculo de host tienen rindió solamente éxito mínimo6. Como con muchos otros tipos de células, cuando mioblastos se inyectan solo en tejido anfitrión, la mayoría de las células no engraft7,8. Hemos demostrado que la estimulación eléctrica neuromuscular (NMES) facilita la miogénesis derivados de la célula donante en músculo de ratón deficiente regeneración anfitrión que fue inyectado con mioblastos humanos8. Otros han demostrado que quirúrgico injerto músculo hecho una biopsia o solo las fibras musculares con SCs adjuntos, facilitar la miogénesis moderada sin NMES, sugiriendo que podría ser más ventajoso que implantar implantar toda las fibras musculares con SCs miogénica de las células solo9,10. Como donante o ingeniería tejido injertado en músculo de host produce mejores resultados que el trasplante las células solas, es posible que tejidos o estructuras del tejido pueden proporcionar señales cruciales para el engraftment de la célula donante; un concepto que se está convirtiendo en cada vez más evidente en estudios de terapia celular con varias células tipos10,11,12.
Los datos recientes sugieren que SCs obtenidas de seres humanos más de 2 semanas post mortem generan miotubos en cultura13. Por lo tanto, nos proponemos evaluar si la implantación del músculo tejido cosechado post mortem en un anfitrión vivo invertirá pérdida de fibra muscular. Hemos desarrollado una técnica novedosa llamada MIME para implante del tejido muscular donante en tejido de músculo esquelético de un anfitrión vivo para promover la miogénesis derivados de la célula donante. MIME consiste en pasar una aguja quirúrgica a través del músculo de host para crear una pista de la aguja; dibujo de un pequeño segmento de tejido del músculo donante a través de la pista de la aguja; dejando el tejido donante incrustados en el músculo del anfitrión; y cerrar los orificios de aguja con adhesivo tisular. Después de practicar la técnica en ratones eutanasia estudió en otros experimentos, han realizado ahora MIME en vivo ratones que son inmunodeficientes y ubicuo expresan una proteína fluorescente verde (GFP), y seguimiento a los 3 y 14 días post-MIME. En el mimo después de 3 días, confirmamos que músculo EDL de ratón (GFP-) donante implantado en ratón anfitrión músculo (GFP +) TA, restos incrustados en el músculo de host. En el mimo después de 14 días, después de volver2 myotoxin lesión para inducir daño y miogénesis, confirmamos que aproximadamente 5%, 26%, 26% y 43% de las fibras en un solo host músculo TA no mostrar contribución acogida, contribución mínima host, host moderada contribución y la máxima sede de contribución, respectivamente. Nucleación central (un marcador de degeneración y regeneración posterior) se ve en aproximadamente el 95% de las fibras musculares de TA después de la inyección de MIME y myotoxin.
Estudiamos los músculos TA 14 días después de MIME + volver2 porque este momento capta la etapa intermedia de la regeneración, cuando una mayoría de las fibras regeneradas son nucleated centralmente. Estudiamos GFP + ratones como anfitriones para MIME, para que cuando nos finalmente trasplante de músculo humano cadavérico en ratones host, seamos capaces de distinguir fácilmente las fibras musculares de origen del host y de los donantes. Utilizamos el ratón músculo EDL como el tejido donante experimental, puesto que solo fibras de este músculo han mostrado mayor potencial miógeno que TA músculos9. El músculo EDL también es sinérgico con el músculo de la TA y tiene similar composición del tipo de fibra. Nuestros datos preliminares sugieren que MIME es capaz de facilitar la miogénesis derivados de la célula donante en el músculo de host.
todos los estudios que involucran animales vivos están aprobados por la institución cuidado Animal y el Comité uso (IACUC) en la Universidad Estatal de Wayne, Detroit, Michigan, Estados Unidos y están de acuerdo con la guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio () 8ª edición, 2011, había publicado por la prensa nacional de Academias, 500 quinto Street, NW, 285 de caja de seguridad, Washington, DC 20055, USA). Según los protocolos aprobados de IACUC, procedimientos que implican dolor o señal de socorro se realizaron bajo anestesia general, que es inducida y mantenida por inhalación isoflurano (1.5-5% al efecto). La anestesia fue verificada por la falta de retirada a los pies de pizca y de palpebral o vibrissae respuestas (el porcentaje de isoflurano fue aumentado según sea necesario para mantener el efecto). Debido a la naturaleza mínimamente invasiva de los protocolos, un " puntas estériles " técnica fue seguida. Mientras que los animales estaban bajo anestesia, jalea de petróleo se aplicó a los ojos para evitar la sequedad. No hay tratamientos especiales fueron requeridos; sin embargo, dieta gel fue proporcionado a los animales durante 24 h, siguiendo los procedimientos que la anestesia general. el investigador es aprobado por el IACUC retener analgesia después de MIME, ya que el procedimiento no implica exponer quirúrgicamente el host muscular, ya que se limita a un miembro posterior y no afecta la función normal, y porque muchos fármacos analgésicos comunes son conocidos por afectar la regeneración normal del músculo.
1. Modelos animales
2. Preparación del tejido muscular donante
3. Preparación de Host ratones para MIME
4. Myotoxin la inyección intramuscular para inducir la degeneración muscular concertada y regeneración
5. Cuidado posterior al procedimiento de Animal
6. Colección de tejido
7. Los estudios histológicos
En 3 días posterior al MIME, el donante EDL que se implanta por MIME está contenido dentro del compartimiento del músculo de host TA (figura 2A–C). Como era de esperar, las secciones transversales del músculo TA de ratones donantes, estudiados bajo la óptica de la fluorescencia, no muestran fluorescencia verde porque no expresan GFP (Figura 2D). Por el contrario, las secciones transversales del músculo de ratones de host que se implantan con el tejido donante, TA muestran fluorescencia verde uniforme en las fibras musculares de TA, como las fibras expresan GFP (Figura 2E). En los cortes transversales de músculos implantados por MIME con tejido donante, hay una línea de demarcación entre las fibras musculares de host (GFP +) y fibras del músculo donante (GFP-). Las imágenes de contraste de fase de los campos de visión se muestra en la Figura 2D–F se presentan en la Figura 2E'–F' y sugieren que de hecho son las fibras musculares presentes en las regiones donde no hay GFP señal.
En 14 días post-MIME y volver2 inyección, mediante el estudio de Cruz serial TA del músculo de los que quedan sin etiqueta o están marcados con anticuerpos para desmina (figura 3), nos enteramos de que la señal GFP se expresa por todas las fibras musculares en el tratamiento muscular de ratones de host, pero no en el músculo Tratado de MIME (desmin rojo etiquetado detecta fibras musculares viables). En el músculo de host TA tratado con mimo y volver2 inyección, la miogénesis derivados de la célula donante es evidente de la presencia de muchas desmin(+) las fibras musculares que no mostrar ninguna señal detectable de GFP (figura 3–D, C 3' –D'). Quiméricas fibras musculares derivados de la probable fusión de las células miógenas host y de los donantes puede detectarse por la baja a niveles moderados de la fluorescencia de GFP expuesto por estas fibras. Numerosas fibras quiméricas aparecen en todo el diámetro entero de la TA muscular lo que sugiere que el donante SCs son capaces de migrar varios cientos de micras en epimysium del músculo del host. Cuantificación de GFP + fibras se muestra en la figura 3E. La figura 4 muestra imágenes de gran aumento de secciones seriadas de Cruz de un músculo de TA entero de MIME + volver2 tratados.

Figura 1 . Pasos en mínimamente invasivo del músculo incrustación (MIME).
MIME se realiza bajo anestesia general. Se trata de colocar aproximadamente 10 mg de músculo donante (ratón donante EDL) en solución de Ringer y atar las suturas guías a sus extremos (A). Una aguja de calibre 18 se pasa por el eje largo del músculo del host (B) y el tejido donante se dibuja a través de la pista (C)de la aguja. El tejido donante es izquierdo incrustado en el músculo de host (D), se cortan las suturas guías y los orificios de aguja están sellados con adhesivo tisular (E). Las heridas de aguja sellados se indican con las flechas (F). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2 . Estudios del músculo TA 3 días después de MIME.
Músculo de anfitrión recoge 3 días después de MIME; Nota marcas de aguja en host TA (flechas; A-B). Además los datos confirman que el ratón integrado donantes EDL es instalado dentro del compartimiento del músculo TA (B-C). Imágenes de fluorescencia del músculo TA secciones mostrar ninguna fluorescencia verde en músculo de TA de tipo salvaje (D), fluorescencia verde brillante en el músculo de TA NSG-GFP (E)y una distinción entre host y donante de músculo en músculo NSG-GFP TA en 3 días -MIME (F). Se muestran las imágenes de contraste de fase de los campos de visión en el D F en D'-F', respectivamente. La línea roja en paneles F y F' muestra la línea de demarcación entre el tejido del anfitrión y de los donantes. Barra de escala = 50 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3 . Estudios del músculo TA 14 días después de MIME.
Los datos recogidos 14 días post-MIME se presentan. La señal roja es de etiquetado inmunofluorescente de desmina (un signo positivo para el desmin denota que myofibers son viables), la señal azul es de DAPI (núcleos de manchas), y es la señal verde de la GFP. En músculo de Control TA (trasera derecha) extraído del ratón de host, como era de esperar, casi todos myofibers son positivos para el desmin, sugiriendo que estos myofibers son viables (A; señal roja). Además, basado en la coloración de DAPI, es evidente que petequiales de myofibers casi todos encuentran periféricamente, como se esperaría en el músculo sano (A; señal azul). Las secciones seriales del músculo Control TA muestran que, casi todas las fibras musculares son verde brillante, lo que implica que son positivos para GFP. En MIME + volver2 -tratamiento muscular de TA (trasera izquierda), miogénesis mediada por células de donante es evidente de la presencia de muchas desmin(+) las fibras musculares que no presentan detectable fluorescencia de GFP (C, D, C'-D'). Desmin(+) fibras musculares con baja a moderada fluorescencia de GFP (quiméricas fibras musculares) están presentes en todo el diámetro del músculo entero TA, sugiriendo que MIME proporciona a donantes SCs que pueden migrar dentro epimysium del músculo TA y promover derivados de la célula donante miogénesis. A'-D' alta magnificación de imágenes de las regiones dentro de los cuadros azules en Un D. Cuantificación de fibras GFP(+) y fibras nucleadas centralmente se muestra en E. Barras de escala = 100 μm (A-d) y 50 (A'-D'). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Figura 4 . Evidencia de daños generalizados y la regeneración 14 días después de la inyección de2 MIME y volver.
Alta magnificación, se presentan secciones seriales de la Cruz de un músculo de TA entero de MIME + volver2 tratados. Los datos muestran que muchas fibras musculares, que son moderadamente o fuertemente GFP + han situado los núcleos (A-B; rojo señal en la A es de desmin, la señal azul en el A es de DAPI y verde señal en B es de GFP). Estos datos sugieren que la degeneración y la regeneración después de volver2 inyección no afecta la expresión de GFP. En este contexto, la presencia de fibras de músculo central nucleadas en MIME + volver2 tratados TA músculo, con expresión de GFP poco no, sugiere que estas fibras son el resultado probable de la miogénesis (o regeneración) con contribución significativa de GFP - células miógenas. Estas observaciones se pueden verificar más en imágenes de gran aumento de campos seleccionados (C-F; C y D y E y F, respectivamente, solapan las regiones desde las secciones seriales de la Cruz; código de colores de las fronteras de la imagen indican la ubicación de las regiones en el A y B). Barras de escala = 100 μm (A-B) y 50 (C-F). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los autores tienen intereses financieros que compiten.
Describimos una nueva técnica experimental que llamamos mínimamente invasiva del músculo incrustación (MIME), que se basa en la evidencia que el tejido muscular esquelético contiene células viables miógenas que pueden facilitar la miogénesis mediada por células de donantes cuando están implantados en un músculo de host.
Este trabajo fue posible por una beca de piloto de la Alianza para Investigación Regenerativa de rehabilitación y formación (AR3T) y un paquete de inicio de la Facultad de la Wayne State University al bote. AR3T es apoyado por Eunice Kennedy Shriver Instituto Nacional de salud infantil y desarrollo humano (NICHD), Instituto Nacional de desórdenes neurológicos y movimiento (NINDS) y National Institute of Biomedical Imaging y bioingeniería (NIBIB ) de los institutos nacionales de salud bajo la concesión número P2CHD086843. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representan necesariamente las opiniones oficiales de los institutos nacionales de salud.
| Ratones NSG-GFP | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME) | Stock #021937 | Ratones huéspedes inmunodeficientes que expresan ubicuamente ratones de proteína verde fluorescente |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME) | Stock #000664 | Ratones donantes de control |
| Vaporizador de isoflurano de mesa | VetEquip (Livermore, CA) | Artículo #901801 | Sistema de anestesia inhalada |
| depilatory crea | Softsheen Carson (Nueva York, NY) | N/A | Crema depilatoria sin afeitar |
| 4-0 Suturas de seda, negras, trenzadas, no absorbibles | Roboz Surgical Instrument Co, Inc. (Gaithersburg, MD) | SUT106631 | Suturas guía para tejido de donante |
| Adhesivo de tejido veterinario VetBond | 3M (Maplewood, MN) | Catálogo #1469Sb | Adhesivo de tejidos veterinarios para el cierre de la piel sin suturas |
| Cloruro de bario | Ricca Chemical Company (Arlington, TX) | Producto #R0854000-500A 854-16 | Miotoxina para inducir daño muscular y estimular la regeneración |
| Almohadilla térmica de gel isotérmico Deltaphase | Braintree Scientific (Braintree, MA) | Artículo #39DP | Almohadilla térmica para proporcionar soporte térmico a los animales mientras están bajo anestesia |
| HM525NX criostato | ThermoFisher (Waltham, MA) | Catálogo #HM525NX | Criostato para hacer secciones congeladas de músculo |
| Vectashield Antifade | Medium Vector Laboratories, Inc. (Burlingame, CA) | Número de catálogo: H-1000 | Medio antidecoloración para preservar la fluorescencia en muestras marcadas con inmunofluorescencia |
| Anticuerpo anti Desmina de conejo | Labvision Thermo Scientific (Fremont, CA) | RB9014P | Anticuerpo anti desmina de conejo para el marcaje inmunofluorescente de desmina |
| Anticuerpo anti conejo Alexa 568 | ThermoFisher (Waltham, MA) | Catálogo #: A-21069 | Anticuerpo secundario anti conejo de cabra para el marcaje inmunofluorescente de desmina |
| ',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) | Seracare (Milford, MA) | Catálogo #5930-0006 o 71-03-01 | Reactivo para el marcaje fluorescente de núcleos |
| Axio Scope.Microscopio A1 | Carl Zeiss (Peabody, MA) | Producto #Axio Scope.A1 | Microscopio de luz y fluorescencia |
| Photoshop CS4 | Adobe Systems (San José, CA) | Software de imágenesPhotoshop CS4 | para realizar mosaicos de imágenes |
| Imagen J | Institutos Nacionales de Salud (Bethesda, MD) | Imagen J para el sistema operativo Windows de 64 bits | Software de imágenes para análisis cuantitativo de fluorescencia |