מטרת מחקר זה הייתה לאחד גישה ניתוחית בטוחה וניתנת לשחזור לביצוע כריתה רוחבית מלאה של הלסת התחתונה ב-Ambystoma mexicanum לצורך חקר התחדשות רקמת הקרניופציאלית.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מטרת מחקר זה הייתה לאחד גישה ניתוחית בטוחה וניתנת לשחזור לביצוע כריתה רוחבית מלאה של הלסת התחתונה ב-Ambystoma mexicanum לצורך חקר התחדשות רקמת הקרניופציאלית.
הקומפלקס הקרניופציאלי הוא אזור אנטומי שבבני אדם עלול להיות מושפע ממומים התפתחותיים, טראומות ופתולוגיות כגון סרטן, מה שמוביל לאובדן רקמות פגועות. דבר זה יוצר צורך לחפש אסטרטגיות לשיקום רקמות אבודות אלו. דבר זה קידם את חקר המנגנונים התאיים והמולקולריים שמארגנים את התגובה הרגנרטיבית של מבני קרניו-פנים פגועים במינים מתחדשים, כאשר Ambystoma mexicanum (A. mexicanum) הוא מין בעל עניין רב.
בהתאם לאמור לעיל, תוכנן וסטנדרט מודל נגע כירורגי שניתן לשחזור בלסת של אקסולוטלים כדי לחקור את התגובה הרגנרטיבית של רקמות פגועות ולדמות פגם קריטי כמו אלו שבוצעו בבני אדם. לכן, בעלי חיים צעירים/בוגרים בטווח של 12-15 ס"מ הורדמו עם 0.1% טריקאין למשך 20-30 דקות. לאחר מכן בוצעה קטיעה רוחבית מלאה בטכניקת ארבע ידיים בשליש המרוחק של הלסת, כולל אזור הסימפיזי והפאראסימפיזיאלי, תוך הסרת מבנים שלדיים התואמים לעצם הדנטרית ולסחוס מקל, וכן רקמות רכות כמו שריר, רקמת חיבור, עצבים ועור. בהמשך, שאריות עצם הוסדרו, והוחלו 0.5% סולפמראזין. תגובת הרקמה הוערכה הן במקרוסקופית והן בדיאפניזציה. כל ההליכים שבוצעו אושרו על ידי ועדת הניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת אנטיוקיה, קולומביה. התוצאות מראות כי בעלי החיים שנקטעו הצליחו לחדש מחדש את המבנים הגולגולתיים שהוסרו מבחינה מורפולוגית, מבנית ותפקודית.
חשוב מאוד, עבודה זו מספקת טכניקת ניתוח ניתנת לשחזור עם הישרדות מלאה של בעלי חיים שנקטעו או נקטעו מחדש כאשר נדרשה איסוף רקמות מתחדשות. לכן, עיצוב ניתוחי זה מהווה קלט בסיסי לביצוע ניתוחים השוואתיים עם חולייתנים אחרים המסוגלים לחדש מבנים גולגולתיים ופנים ולחקר המנגנונים התאיים והמולקולריים שמאחורי תגובה רגנרטיבית זו בעתיד.
היכולת לחדש רקמות, איברים ומבנים מורכבים תוארה רבות ברחבי ממלכת החי 1,2,3. לכן, העניין בהבנת האופן שבו מינים אלו יכולים להפעיל ולווסת את התגובה הרגנרטיבית לאחר פציעה או קטיעה של מבנים שונים בתוך איברים, כגון גפיים וזנבות, היה מוקד תשומת הלב במחקר הביולוגיה של ההתחדשות 4,5,6,7,8.
רלוונטי מאוד לעבודה זו, מחקר התחדשות רקמת הקרניופציאלית היה גם תחום עניין משמעותי ברחבי העולם, בהתחשב בכך שאזור אנטומי זה מושפע מאוד מטראומה בפנים, הפרעות התפתחותיות קרניופציאליות, מחלות זיהומיות ופתולוגיות גידול, כולל סרטן הפה9. בנוכחות גידולים, נדרש כריתה של מבנים או אזורים גדולים של רקמה, בין אם בלסתות או באזורים פנים אחרים, מה שיוצר בסופו של דבר צורך לשחזר ולקדם את תיקון האזור הפגוע 10,11,12. כתוצאה מכך, בעשורים האחרונים, חקר התחדשות רקמות הגולגולת הפציאלית התרחב, לאור הצורך לחקור ולזהות את המנגנונים התאיים והמולקולריים שיכולים לשפר את התגובה הרגנרטיבית של רקמות אלו במינים בעלי יכולת רגנרציה נמוכה, כמו בני אדם13,14. דבר זה הוביל לשימוש במודלים בעלי חיים המסוגלים לחדש מבנים גולגולתיים, כמו הלסת, כדי לחקור ולהבהיר את המנגנונים המעורבים בתגובה הרגנרטיבית לאחר יצירת נגעים קטנים או פגמים קריטיים בלסת.
מחקרים קודמים על קטיעה לסתית הדגישו את עיצובם של סוגים שונים של גישות כירורגיות שמאתגרות את יכולתם של מינים שונים לשקם מבנה זה16. במקרה של דג זברה, קטיעות רוחביות בשליש הרחוק של הלסת וגישות צדדיות ללסת חשפו תגובה רגנרטיבית שבה הקטע שנקטע משוחזר מורפולוגית והיסטולוגית17,18. מצד שני, מחקרים פורצי דרך בדו-חיים, כגון Notophthalmus viridescens, הראו כי לאחר קטיעה רוחבית של הלסת התחתונה, הכוללת מבנים כמו הלשון ומכשיר הלוע במישור הקטיעה, רקמות אבודות, כולל עצם השיניים, רקמת השריר והשיניים, יכולות להתחדש. עם זאת, המבנה הלשוני והמכשיר הלועי אינם ניתנים לשיקום19,20. עם זאת, כאשר הלשון והמכשיר הלוע אינם כלולים במישור הקטיעה באותו מין, כל הרקמות המתחדשות משחזרות את הצורה והמבנה של הרקמות שנקטעו21,22. בנוסף, קטיעות רוחביות במין Cynops pyrrhogaster שאינן כוללות את הלשון במישור הקטיעה, מראות תגובה רגנרטיבית של מבני הלסת התחתונה שנקטעו23. מחקרים אחרים מראים כי קטיעות רוחביות מלאות בשליש הקרוב של הלסת התחתונה ובנסיגות הצדדיות של הלסת התחתונה במינים כמו Ambystoma maculatum, Desmognathus fuscus, Plethodon cinereus, Eurycea bislineata ו-Ambystoma opacum מעודדות תגובה רגנרטיבית ברקמה הפגועה 24,25. דבר זה מראה שבדו-חיים, הצלחת התגובה הרגנרטיבית יכולה להשתנות בהתאם לעיצוב והיקף הרקמות המעורבות במישור הקטיעה.
מצד שני, אחד ממיני המודל בקרב דו-חיים המשמשים כמקור לימוד המנגנונים שמאחורי התגובה הרגנרטיבית הוא דו-חיים אורודלי A. mexicanum 26,27. דיווחים קודמים הוכיחו שמדובר במודל יוצא דופן המסוגל לחדש מבנים גולגולתיים, כולל הרקמות הרכות של רצפת הפה, עצם השיניים, סחוס מקל, ומבנים שריריים ודנטליים 28,29,30,31. ממצאים אלו נבעו מגישות כירורגיות שונות, כולל פגיעת אגרוף ברצפת הפה, כריתת שיניים יחד עם חלק מהעצם הדנטרית, וגישה רחבה יותר המתאפיינת בקטיעה צדדית של חלק מהלסת התחתונה 28,29,30,31. עם זאת, עד כה לא תוארה גישה כירורגית רוחבית מלאה שיוצרת פגם קריטי, הכולל בו-זמנית את האזור הדיסטלי של ההמימנדיבלים השמאלי והימני, וכן את עצם השיניים, סחוס מקל, הסימפיזיזה המלאה של המנדיבולה, ורקמות שיניים ושרירים דו-צדדיות.
לכן, מאמר זה מתאר את התהליך שלב אחר שלב לביצוע כריתה רוחבית מלאה של הלסת של A. mexicanum, המאפשר מעקב אחר התגובה הרגנרטיבית של הרקמות שנקטעו עם שיעור חיוניות של 100% בבעלי החיים שמנותחים. יתרה מזאת, לאור היעדר פרטים על אופן ביצוע קטיעה מסוג זה, מדריך כירורגי זה נועד להבטיח שחזוריות של גישה כירורגית זו עבור כל חוקר המתכנן לבצע ניתוחים השוואתיים ברמות המורפולוגיות, הרקמות, התאיות והמולקולריות במין זה ואחרים שנחשפו לאותה גישה ניתוחית, וכן לגישות נוספות, כולל קטיעה צדדית של הלסת התחתונה. בסופו של דבר, עבודה זו מספקת בסיס לזיהוי מולקולות עתידיות המקדמות את התגובה הרגנרטיבית של מבנים אלו, עם יישומים פוטנציאליים ברפואה רגנרטיבית של רקמות קרניופציאליות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האורגניזם המודל בפרויקט זה היה הסלמנדרה A. mexicanum, אנדמית לסוצ'ימילקו, מקסיקו. המושבה הזו של בעלי חיים הוקמה חוקית בשנת 2014 עם ייבוא סלמנדרות הורים ממרכז המלאי הגנטי אמביסטומה באוניברסיטת קנטקי, וכיום יש בה 32 הורים ויותר מ-200 בעלי חיים צעירים. כל ההליכים אושרו על ידי ועדת האתיקה לניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת אנטיוקיה (UdeA) תחת חוק מס' 151 מ-27 במרץ 2023, תוך התחשבות בסטנדרטים לאומיים ובינלאומיים של אתיקה בניסויים בבעלי חיים, כגון פרק VI של חוק 84 משנת 1989 וכותרת V של החלטה 8430 משנת 1993 של משרד הבריאות, קולומביה,32,33.
1. טיפול בבעלי חיים
הערה: בעלי חיים באורך של כ-12 עד 15 ס"מ עם פנוטיפ בר שימשו לסטנדרטיזציה של פרוטוקול זה. עם זאת, בעלי חיים קטנים יותר ובעלי חיים עם פנוטיפים אחרים אינם מוחרגים.
2. כריתה רוחבית מלאה בשליש המרוחק של הלסת התחתונה
3. החלמה לאחר ניתוח של A. mexicanum
4. רכישת תמונות וניטור תגובה רגנרטיבית
הערה: יש לצלם את כל התמונות במהירות האפשרית כדי למנוע טיפול ממושך בבעל החיים שהופעל לאחרונה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בהתחשב בחשיבות וברלוונטיות של חקר התגובה הרגנרטיבית הפוטנציאלית לאחר הקטיעה של מבני קרניופציאליים במינים כמו A. mexicanum29, יש צורך בטכניקה כירורגית בטוחה וניתנת לשחזור שמאפשרת לא רק הערכת התגובה הרגנרטיבית של הרקמות, אלא גם מציעה שיעור תמותה נמוך או אפס בבעלי החיים העוברים ניתוח. כתוצאה מכך, מחקר זה מציג סטנדרטיזציה של גישה כירורגית מוצלחת הכוללת כריתה רוחבית מלאה, תוך הסרת האזור הדיסטלי ביותר משני ההמימנדיבלים (כולל האזורים הסימפיזיאליים והפאראסימפיזיי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה מציג את הגישה הכירורגית המוצלחת לכריתה רוחבית מלאה של הלסת התחתונה במודל בעלי החיים של A. mexicanum , יחד עם מספר המלצות הנחוצות לשחזור מודל כירורגי זה למעקב אחר התגובה הרגנרטיבית של מבנים אלו ולזיהוי פוטנציאלי של גורמים המווסתים את תהליך ההתחדשות הזה.
במחקר זה, בוצעה כריתה רוחבית מלאה בשליש המרוחק של לסת A. mexicanum, שכללה מבנים דו-צדדיים כגון עור, דרמיס, עצם שיניים, שיניים, סחוס מקל ושרירים, כולל שרירי בין-לסתית האחורי, הקדמי בין-ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגודי עניינים.
אנו רוצים להודות לסגן הרקטור למחקר באוניברסיטת אנטיוקיה על המשאבים שסופקו מהקרן לפרויקט הראשון למורים משויכים. אנו רוצים להודות למערכת הכללית של מלכות קולומביה ולקריאת המלגות ה-15 של אוניברסיטת אנטיוקיה על מימון התואר השני של סמנטה טרקינו. לבסוף, אנו רוצים להודות לכל אחד מהסטודנטים המשתתפים בטיפול במושבת האקסולוטלים במעבדתנו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Axolotl (Ambystoma mexicanum) | Ambystoma Genetic Stock Center | N/A | 15-18 ס\"מ ו- 16 גרם - 22 גרם 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 ו- 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 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה