Name: טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 3 s
Description: חקור את השפעת האימון על רקמות חיבור באמצעות מודל תלת-ממדי של רצועות המטופלות בסרום אנושי לאחר פעילות גופנית. שיטה זו מאפשרת ניתוח תכולת קולגן ותפקוד מכני של הרקמות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מלגה פוסט-דוקטורטית של NSERC (DWDW), מלגת קרן ARCS (AL) ומכללת UC Davis College of Biological Sciences (KB).

<ol><li>West, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+exercise-induced+biochemical+milieu+enhances+collagen+content+and+tensile+strength+of+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The exercise-induced biochemical milieu enhances collagen content and tensile strength of engineered ligaments.</a> J Physiol. 593 (20), 4665-4675 (2015).</li>
<li>Booth, F. W., Laye, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+adequate+appreciation+of+physical+exercise%27s+complexities+can+pre-empt+appropriate+design+and+interpretation+in+scientific+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Lack of adequate appreciation of physical exercise's complexities can pre-empt appropriate design and interpretation in scientific discovery.</a> J Physiol. 587 (Pt 23), 5527-5539 (2009).</li>
<li>Booth, F. W., Hargreaves, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+multi-organ+pathology+from+insufficient+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Understanding multi-organ pathology from insufficient exercise.</a> J Appl Physiol (1985). 111 (4), 1199-1200 (2011).</li>
<li>Shearn, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tendon+tissue+engineering%3A+progress%2C+challenges%2C+and+translation+to+the+clinic%5BTitle%5D)+AND+%22J+Musculoskelet+Neuronal+Interact%22%5BJournal%5D)">Tendon tissue engineering: progress, challenges, and translation to the clinic.</a> J Musculoskelet Neuronal Interact. 11 (2), 163-173 (2011).</li>
<li>Liu, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+we+should+know+before+using+tissue+engineering+techniques+to+repair+injured+tendons%3A+a+developmental+biology+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">What we should know before using tissue engineering techniques to repair injured tendons: a developmental biology perspective.</a> Tissue Eng Part B Rev. 17 (3), 165-176 (2011).</li>
<li>Vunjak-Novakovic, G., Altman, G., Horan, R., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of ligaments.</a> Annu Rev Biomed Eng. 6, 131-156 (2004).</li>
<li>Bayer, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+initiation+of+embryonic-like+collagen+fibrillogenesis+by+adult+human+tendon+fibroblasts+when+cultured+under+tension%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The initiation of embryonic-like collagen fibrillogenesis by adult human tendon fibroblasts when cultured under tension.</a> Biomaterials. 31 (18), 4889-4897 (2010).</li>
<li>Guerquin, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcription+factor+EGR1+directs+tendon+differentiation+and+promotes+tendon+repair%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Transcription factor EGR1 directs tendon differentiation and promotes tendon repair.</a> J Clin Invest. 123 (8), 3564-3576 (2013).</li>
<li>Ma, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+engineered+bone-ligament-bone+constructs+for+anterior+cruciate+ligament+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional engineered bone-ligament-bone constructs for anterior cruciate ligament replacement.</a> Tissue Eng Part A. 18 (1-2), 103-116 (2012).</li>
<li>Hagerty, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+growth+factors+on+both+collagen+synthesis+and+tensile+strength+of+engineered+human+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The effect of growth factors on both collagen synthesis and tensile strength of engineered human ligaments.</a> Biomaterials. 33 (27), 6355-6361 (2012).</li>
<li>Paxton, J. Z., Hagerty, P., Andrick, J. J., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+an+intermittent+stretch+paradigm+using+ERK1%2F2+phosphorylation+results+in+increased+collagen+synthesis+in+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Optimizing an intermittent stretch paradigm using ERK1/2 phosphorylation results in increased collagen synthesis in engineered ligaments.</a> Tissue Eng Part A. 18 (3-4), 277-284 (2012).</li>
<li>Safdar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endurance+exercise+rescues+progeroid+aging+and+induces+systemic+mitochondrial+rejuvenation+in+mtDNA+mutator+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Endurance exercise rescues progeroid aging and induces systemic mitochondrial rejuvenation in mtDNA mutator mice.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (10), 4135-4140 (2011).</li>
<li>Pedersen, B. K., Febbraio, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscles%2C+exercise+and+obesity%3A+skeletal+muscle+as+a+secretory+organ%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ.</a> Nat Rev Endocrinol. 8 (8), 457-465 (2012).</li>
<li>Crane, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise-stimulated+interleukin-15+is+controlled+by+AMPK+and+regulates+skin+metabolism+and+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Exercise-stimulated interleukin-15 is controlled by AMPK and regulates skin metabolism and aging.</a> Aging Cell. 14 (4), 625-634 (2015).</li>
<li>Rao, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Meteorin-like+is+a+hormone+that+regulates+immune-adipose+interactions+to+increase+beige+fat+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis.</a> Cell. 157 (6), 1279-1291 (2014).</li>
<li>Aswad, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exosomes+participate+in+the+alteration+of+muscle+homeostasis+during+lipid-induced+insulin+resistance+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetologia%22%5BJournal%5D)">Exosomes participate in the alteration of muscle homeostasis during lipid-induced insulin resistance in mice.</a> Diabetologia. 57 (10), 2155-2164 (2014).</li>
<li>Safdar, A., Saleem, A., Tarnopolsky, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potential+of+endurance+exercise-derived+exosomes+to+treat+metabolic+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">The potential of endurance exercise-derived exosomes to treat metabolic diseases.</a> Nat Rev Endocrinol. 12 (9), advance online publication 504-517 (2016).</li>
<li>Maling, H. M., Stern, D. N., Altland, P. D., Highman, B., Brodie, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physiologic+role+of+the+sympathetic+nervous+system+in+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">The physiologic role of the sympathetic nervous system in exercise.</a> J Pharmacol Exp Ther. 154 (1), 35-45 (1966).</li>
<li>Pritzlaff, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+acute+exercise+intensity+on+pulsatile+growth+hormone+release+in+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Impact of acute exercise intensity on pulsatile growth hormone release in men.</a> J Appl Physiol (1985). 87 (2), 498-504 (1999).</li>
<li>Creemers, L. B., Jansen, D. C., van Veen-Reurings, A., van den Bos, T., Everts, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microassay+for+the+assessment+of+low+levels+of+hydroxyproline%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Microassay for the assessment of low levels of hydroxyproline.</a> Biotechniques. 22 (4), 656-658 (1997).</li>
<li>Neuman, R. E., Logan, M. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15421999">The determination of hydroxyproline.</a> J Biol Chem. 184 (1), 299-306 (1950).</li>
<li>Paxton, J. Z., Donnelly, K., Keatch, R. P., Baar, K., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+the+longevity+and+strength+in+an+in+vitro+model+of+the+bone-ligament+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Factors affecting the longevity and strength in an in vitro model of the bone-ligament interface.</a> Ann Biomed Eng. 38 (6), 2155-2166 (2010).</li>
<li>Woessner, J. F. Jr <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+determination+of+hydroxyproline+in+tissue+and+protein+samples+containing+small+proportions+of+this+imino+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Biochem+Biophys%22%5BJournal%5D)">The determination of hydroxyproline in tissue and protein samples containing small proportions of this imino acid.</a> Arch Biochem Biophys. 93, 440-447 (1961).</li>
<li>Paxton, J. Z., Wudebwe, U. N., Wang, A., Woods, D., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+sinew+contraction+during+formation+of+tissue-engineered+fibrin-based+ligament+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Monitoring sinew contraction during formation of tissue-engineered fibrin-based ligament constructs.</a> Tissue Eng Part A. 18 (15-16), 1596-1607 (2012).</li>
<li>Lee, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogen+inhibits+lysyl+oxidase+and+decreases+mechanical+function+in+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Estrogen inhibits lysyl oxidase and decreases mechanical function in engineered ligaments.</a> J Appl Physiol (1985). 118 (10), 1250-1257 (2015).</li>
<li>Paxton, J. Z., Grover, L. M., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+an+in+vitro+model+of+a+functional+ligament+from+bone+to+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Engineering an in vitro model of a functional ligament from bone to bone.</a> Tissue Eng Part A. 16 (11), 3515-3525 (2010).</li>
<li>Heinemeier, K., Langberg, H., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise-induced+changes+in+circulating+levels+of+transforming+growth+factor-beta-1+in+humans%3A+methodological+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Exercise-induced changes in circulating levels of transforming growth factor-beta-1 in humans: methodological considerations.</a> Eur J Appl Physiol. 90 (1-2), 171-177 (2003).</li>
<li>Mackey, A. L., Heinemeier, K. M., Koskinen, S. O., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+adaptation+of+tendon+and+muscle+connective+tissue+to+mechanical+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Connect+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Dynamic adaptation of tendon and muscle connective tissue to mechanical loading.</a> Connect Tissue Res. 49 (3), 165-168 (2008).</li>
<li>Psychogios, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+serum+metabolome%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The human serum metabolome.</a> PLoS One. 6 (2), e16957(2011).</li>
<li>Nguyen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+resting+and+exercise+serum+from+children+with+cystic+fibrosis+on+C2C12+myoblast+proliferation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">The effects of resting and exercise serum from children with cystic fibrosis on C2C12 myoblast proliferation in vitro.</a> Physiol Rep. 2 (6), e12042(2014).</li>
<li>Joyner, M. J., Pedersen, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ten+questions+about+systems+biology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ten questions about systems biology.</a> J Physiol. 589 (Pt 5), 1017-1030 (2011).</li>
<li>Joyner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+sucking+sound%3A+can+physiology+fill+the+intellectual+void+left+by+the+reductionists%3F%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Giant sucking sound: can physiology fill the intellectual void left by the reductionists?</a> J Appl Physiol (1985). 111 (2), 335-342 (2011).</li>
<li>Benjamin, M., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16637873">Where tendons and ligaments meet bone: attachment sites ('entheses') in relation to exercise and/or mechanical load.</a> J Anat. 208 (4), 471-490 (2006).</li>
<li>Arruda, E. M., Calve, S., Dennis, R. G., Mundy, K., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+variation+of+tibialis+anterior+tendon+mechanics+is+lost+following+denervation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Regional variation of tibialis anterior tendon mechanics is lost following denervation.</a> J Appl Physiol (1985). 101 (4), 1113-1117 (1985).</li>
<li>Arendt, E., Dick, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knee+injury+patterns+among+men+and+women+in+collegiate+basketball+and+soccer.+NCAA+data+and+review+of+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Knee injury patterns among men and women in collegiate basketball and soccer. NCAA data and review of literature.</a> Am J Sports Med. 23 (6), 694-701 (1995).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

כתב היד הנוכחי מתאר מודל של רקמת ליגמנט שהיא פלטפורמה ניסיונית שימושית לחוקרים עם קשת רחבה של נושאים מחקריים, החל בפיתוח רקמות ועד לשאלות טרנסלוציוניות / קליניות. מודל הליגמנט המהונדס המתואר כאן מבוסס על פרוטוקול רב-תכליתי שניתן להתאימו בנקודות שונות לאורך כל תהליך העבודה ( איור 1 ודיון ). יתר על כן, הטבע רדוקציוניזם מטבעו של הסביבה חוץ גופית יכול להיות קרוב יותר לתחום הפיזיולוגי על ידי השלמת התקשורת להאכיל עם מותנה האדם או בסרום החיה. מבנים יכול להיווצר באמצעות fibroblasts ממגוון מקורות בעוד המתודולוגיה ותוצאות נציג המוצגים כאן מבוססים על השימוש fibroblasts ACL העיקרי, פרוטוקול בידוד התא יכול להיות מותאם לאיסוף סוגים אחרים של fibroblasts ראשוני. כפי שתוארבאיור 4 , רצועות מהונדסות שנוצרו עם תאים ראשוניים המבודדים מתורמים אנושיים צעירים מראים שונות נמוכה של התורם. תאים ראשוניים מוגבלים על ידי בידוד ראשוני והגבלת מעבר; את השימוש של שורות תאים עשוי לשפר את reproducibility של ניסויים. השימוש בסוגי תאים אחרים עשויים לדרוש שינויים בתרבית התקשורת תאים וגיבוש ג&#39;ל פיברין. לדוגמה, ראינו כי בתאי גזע mesenchymal האדם (MSCs) אינם מסוגלים ליצור רקמות ליניאריות בין עוגני צמנט brushite במשך 2 שבועות בעוד הסוס מעולה דיגיטליות מכופף פיברובלסטים הגידים, תאי מוח העצם תאים סטרומה, אפרוח חזה fibroblasts , ו Murine C3H10T1 / 2 MSCs במהירות החוזה לעכל את הג &#39;ל פיברין כדי ליצור רקמה ליניארית (תצפיות שלא פורסמו). ניגוד זה עשוי להיות תוצאה של הבדלים בקבלנות התא, התפשטות, וייצור אנזימים פיברינוליטיים. יישום של כימיקליםו גירוי מכני בשיטה המתוארת כאן, רקמות מבוססות פיברין סביב עוגנים צמנט brushite, ומאפשרת את היישום של גירוי מכני באמצעות bioreactor מתיחה 11 , כמו גם עבור בדיקות מתיחה בסוף הנקודה. הנוכחות של המלט brushite מרכך רקמות רכות (enthesis) גם מהווה הזדמנות לחקירה נוספת ושיפור 22 , 26 (ראה סעיף יישומים קליניים להלן). זה בסביבה חוץ גופית , התרומה של גורמים כימיים מכניים ניתן לזהות בקלות רבה יותר; דוגמה לכך מוצגת בתרשים 5 , לפיה הופרדה ההשפעה של סביבת הסרום לאחר האימון מהגירויים המכניים של התרגיל. מחקרים פיילוט עשוי להיות נחוץ כדי לקבוע מסגרת זמן של התערבויות ניסיוניות, הרכב הטיפולים, ואת נקודות הקצה המתאימות כדי לצפות שינוי הנצפה. FoR, במחקר שלאחר הלידה 1 , אורך הטיפול הניסיוני הוגבל על ידי אספקת הסרום ששימש להשלמת חומרי התקשורת, שממנה הורכבו מבנים בכל יום שני. יתר על כן, במהלך השבוע השני של התרבות, התקשורת התרבותית נוספה עם מנוחה או לאחר פעילות גופנית בסרום עם חומצה אסקורבית ו- L-proline נשמר תוך TGF-β1 הוסרה. TGF-β1 הוא גורם גדילה פרו-פיברוטי ידוע, אשר מגביר בסרום לאחר פעילות גופנית 27 . לכן, כדי למנוע הסתרת השפעות TGF-β1 הקשורות לסרום שלאחר האימון, ציטוקין זה לא נשמר בתקשורת התרבותית. זה מודל הנדסה מהונדסים יכול לשמש גם כדי לבדוק את ההשפעה של מתיחה מכנית. על ידי הנדסה לאחור הדוגמאות הדגם להחזיק את המברשת המלט עוגן מסתיים (בדומה בודק מתיחה uniaxial מתואר באיור 1 ), bioreactors למתוח יכול להיות מתוכנן כדי להתאים eng<html> רצועות מוטות. המעבדה שלנו השתמשה בעבר מודל זה כדי לחקור את התגובה איתות מולקולרי של רצועות מהונדסים למתוח מתיחה uniaxial ב bioreactor 11 בהתאמה אישית אשר יספק הבנה טובה יותר עבור תכנון רציונלי של פרדיגמה למתוח במבחנה או אפילו, פוטנציאלית, in vivo מתיחה / פעילות / יישומים טיפוליים. הערכת רצועות מהונדסות כמו בתרבות monolayer המסורתית, 3D בונה יכול להיות assayed עבור ביטוי הגן / חלבון; בנוסף, מורפולוגיה 3D שלהם גם מספק את ההזדמנות להעריך שינויים פונקציונליים מורפולוגיים ומבנים יכול להישמר בתרבות לטווח ארוך מחקרים ( איור 3 ). בעוד שרצועות מהונדסות אינן מקבילות לרצועות הילידים, הבוגרות, הן נושאות דמיון לגידים מתפתחים / מיתרים ומתנהגים באופן דומה לרקמות הילידים בתגובה לחומרים מזינים&quot;26, גורמי גדילה 10 , הורמונים 25 , ופעילות גופנית 11 , 28 לכן, בעוד שהזהירות מוצדקת לפני ביצוע הכללות רחבות מכל מודל במבחנה , תוצאות מבחני רצועות ליגמנט עשויות לחשוף או להודיע ​​על מנגנון פיזיולוגי מסוים שעלול להיות אחר בלתי אפשרי לחקור in vivo. מוסף מדיה להאכיל עם סרום מותנה עבור מודל גמיש ודינמי עם יישומים נרחבים מטבולום הסרום האנושי הוא תרכובת של 4,500 מרכיבים הכוללים, אך לא רק, גליקופרוטאינים, ליפופרוטאינים, נגזרות שומנים, מצעי אנרגיה, מטבוליטים, ויטמינים, אנזימים, הורמונים, נוירוטרנסמיטורים, ושפע של אבני בניין / ביניים. 29 בדיקה נוספת של מטבוליום בסרום אנושי על פי מחלקות מורכבות 29 מגלה תוספותOnal היתרונות של שילוב נסיוב ניסיוני לתוך ניסויים במבחנה. כלומר, רוב 4500 ~ תרכובות בסרום הם הידרופובי או נגזר שומנים בדם, מדגיש את החשיבות של חלבונים מחייב עבור תחבורה / solubilization. מכאן נובע כי ניסוי מסובך אנדיוגנית התחבורה הדינמיקה התחבורה, ומכאן bioavailability אינטראקציות היעד מורכב, יהיה כמעט בלתי אפשרי. לכן, נסיוב ניסיוני יעיל במיוחד עבור מחקר של תרכובות שידוע כי הם תלויים מולקולות אביזר עבור solubilization, תחבורה, יעד מחייב, מנגנון הפעולה. למעבדה שלנו יש עניין רב בתועלת הבריאותית של פעילות גופנית. פעילות גופנית משפרת את תפקוד הסלולר והאיבר במגוון רחב של רקמות בכל הגוף 12 , תופעה שניתן לייחס למגוון גורמים (לדוגמה, IL-6 13 , IL-15 14 , Meteorin-like 15 ,Exosomes 16 , 17 ) אשר משוחררים לתוך מחזורית מערכתית. הסמינר הביוכימי שלאחר ההתעמלות משקף גורמים המשוחררים הן כתוצאה מהורמונים של שרירים, והן כתוצאה משחרור של מערכת העצבים הסימפתטית של בלוטות הפרשה ( למשל , קורטיזול וקטכולאמינים מבלוטת יותרת הכליה 18) . הורמון מן יותרת המוח הקדמית 19 ). לאחרונה השתמשנו במודל של סרום לפני ואחרי פעילות גופנית כדי לחקור את ההשפעות של האימון הביוכימי הממושך על רקמות מהונדסות. 1 למרות שנותרו שאלות מחקר רבות הקשורות למחקר גופני, המודל אינו מוגבל בדרך זו. לדוגמה, ניתן להשיג סרום, ממקורות בעלי חיים או ממקורות אנושיים, בעקבות התערבויות תזונתיים או פרמקולוגיות, או מקבוצות גיל שונות או מאוכלוסיות קליניותS. בדרך זו, תרכובות אקזוגניות או אנדוגניות של עניין יהיו נוכריות בסרום ובמדיה הטיפולית, בכמויות ביו-זמינות ויפעלו עם רקמת המטרה בתיאום עם הסביבה האנדוגנית ( כלומר , בהקשר פיזיולוגי יותר). גישה זו היא דינמית, שכן קיימת סבירות גבוהה כי התערבות נתונה תפעיל אפקט רב-אברתי (ורב-תרכובות), ולפיכך יחול שינוי בסביבה הפיזיולוגית. בעוד גישה זו מציבה אתגרים מסוימים, שכן משתנים ביוכימיים מערכתיים מרובים משתנים בו זמנית, זוהי גישה שעשויה לסייע להתגבר על החסרונות של מתודולוגיה ניסיונית רדוקציוניסטית בלבד 31 , 32 . יחדיו, ביצוע סרום מותאם יחד עם רקמות מהונדסות ( in vitro biomimetic ) רקמות יכול לשמש ככלי פיזיולוגיה, תזונה ושאלות מחקר קליני. <stronG&gt; יישומים קליניים רבים המודל להנדסת רקמות המוצג כאן יכול לשמש כדי לחקור שאלות אנטומיות קליניות מחקר מסורתיים במודלים חוץ גופית לא יכול. רצועה או גיד in vivo מכיל רך ל-קשה רקמת המעבר האזור שנקרא enthesis. את enthesis, אשר חשוף פגיעה מכנית הקשורות 33 , ניתן ללמוד בחתך רוחב באמצעות טכניקות מיקרוסקופיה היסטוכימית אלקטרונים 22 , 26 . זה ממשק ייחודי חשוב כפליים עבור אלה עם ניידות נמוכה או מוגבלת מאז חוסר פעילות גופנית פוגעת ביכולת של רקמת חיבור להעברת עומס לאזורים של ציות נמוך עד 34 , וכתוצאה מכך בסופו של דבר ירידה כללית של תאימות רקמות סיכון מוגבר לפציעה. המעבדה שלנו השתמשה לאחרונה זה מודל הנדסת רקמות 25 &lt;/ Sup&gt; כדי להדגים אוכלוסייה אחרת, ספורטאיות, הנמצאות בסיכון לפציעות רקמות חיבור: שכיחות פציעות ACL גדולה פי חמישה בקירוב מזכריהן הגברים 35 . מנגנונים פוטנציאליים העומדים בבסיס הפער בין המינים בפגיעה נחקרו על ידי טיפול במבני ליגמנט עם ריכוזים פיזיולוגיים של הורמון המין הנשי, אסטרוגן, בריכוזים שחיקו את השלבים במחזור החודשי. מעניין, ריכוז גבוה של אסטרוגן מעכב את ביטוי הגן ופעילות של lysl oxidase, האנזים העיקרי האחראי ליצירת ליזין ליזין חוצה קישורים מטריצה ​​קולגן של מיתרים וגיידים. חשוב לציין, 48 h של אסטרוגן גבוה (כדי לדמות את השלב follicular) ירד ליגמנט לבנות נוקשות מבלי לשנות את צפיפות הקולגן של המבנים. מנקודת מבט פיזיולוגית, הדבר מעיד על כך שהעליות ברמות הליגמנט אצל הנקבות עשויות לנבוע, לפחות בחלקן,היווצרות קישורים. מנקודת מבט ניסויית, ממצאים אלה מדגישים את התועלת של מודל בניית התלת-ממד, אשר אפשר לבחון את הפעילות המקושרת המקושרת. מנקודת מבט קלינית, מודל זה יכול לשמש כעת במהירות המסך עבור התערבויות שיכולות למנוע את ההשפעות השליליות של אסטרוגן של פונקציה ליגמנט. הערות סיכום כאן הצגנו מתודולוגיה מפורטת להיווצרות של מיתרים מהונדסים ואת התועלת שלהם כמו 3D במודל רקמות במבחנה . המודל מותאם מאוד למגוון רחב של מטרות, מתן גמישות בסוג התא, התערבויות, ואת מדדי התוצאה של עניין. השלמת חומרי הזנה עם סרום מותנה מוסיף הקשר פיזיולוגי כי לא ניתן להשיג בסביבה מסורתית במבחנה , שיפור הדוגמנות של פיזיולוגיה vivo . בקיצור, אנחנו מאמינים שזה מצב רלוונטיL עם השלכות מרגש עבור קידום הן בתחומי הפיזיולוגיה והנדסת רקמות.

פציעות טלאי ופציעות הן נפוצים ויכולים להשפיע על הניידות הרגילה ועל איכות החיים. התערבות כירורגית הוא הכרחי לעתים קרובות אבל יכול להיות הצלחה מוגבלת ומגוונת 4 , 5 . ההבנה הנוכחית של איך הגידים והרצועות לפתח, לבש, להגיב על פגיעה אינה שלמה, ולכן מודלים מחקר יעיל נדרשים כדי לספק תובנה בפיתוח טיפולים יעילים יותר 5 . כדי להתמודד עם פער הידע הזה, ניתן להשתמש במודלים של בעלי חיים, אך במחקרים של vivo מורכבים מטבעם עם קושי בשליטה על הסביבה ומיקוד התערבויות ישירות לרקמות המיועדות. לעומת זאת, הסביבה הניסויית יכול בקלות להיות נשלט, פיקוח במבחנה עם התרבות המסורתית monolayer התא. עם זאת, טכניקה זו עשויה oversimplify הסביבה הכימית מכני ולכן לא יכול recapituמאוחר ההתנהגות vivo של התאים. הנדסת רקמות הוא מסוגל להתחתן עם היתרונות של המורכב בסביבה vivo במודלים של בעלי חיים עם שליטה של ​​הסביבה חוץ גופית מספק כלי נוסף ללמוד פיזיולוגיה. בנוסף, חמושים עם הבנה טובה יותר של התפתחות הליגמנט, הנדסת הרקמות עשוי גם לספק מקור של רקמה שתל כאשר שחזור כירורגי נדרש 6 . לכן, השיטה המתוארת כאן מאמת רקמות במבחנה 3D מהונדסים שניתן להשתמש בהם כדי ללמוד פונקציה ליגמנט מורפולוגיה. פיברין מבוססי גיד או מבנה הרצועות שימשו כמודל במבחנה כדי ללמוד תהליכים פיזיולוגיים כולל קולגן פיברילוגנזה 7 ופיתוח גיד 8 , כמו גם יישומים translational שבו התועלת שלהם כמו רקמות השתל הוערך מודל כבשים של הקדמי cruCial ligament (ACL) שחזור 9 . המעבדה שלנו הקימה בעבר מודל ליגמנט מהונדס תלת-ממדי המפרש שני מכחולים, חומר סידן פוספט-חלופי, עוגני בטון. מודל זה יכול להיות נתון בתנאים ניסויים שונים בקלות על ידי השלמת התקשורת תרבות עם גורמים ביולוגיים 10 או החלת גירוי מכני 11 . חשוב לציין, מודל זה העצם אל העצם מאפשר ניתוח מעמיק של enthesis, את הממשק בין בוני אלמנטים sinew, אשר רגישים לפציעה. המחקר הדגיש כאן 1 כדי להציג את המתודולוגיה הזו, היינו מעוניינים בהשפעה של שינויים המיוצרים על ידי פעילות גופנית בסביבה הביוכימית על תפקוד הליגמנט. פעילות גופנית משפרת את תפקוד הסלולר ואיבר במגוון רחב של רקמות בכל הגוף 2 , 3 , </suP&gt; 12 , אפקט שניתן לייחס לשחרור של ידועים שונים (למשל, IL-6 13 , IL-15 14 , מטאורין כמו 15 , אקסוסומים 16 , 17 ), וכן גורמים ביוכימיים אחרים לא ידועים שפורסמו לתוך מחזורית מערכתית . יתר על כן, הסביבה שלאחר הביוכימיה מועשרת בהורמונים מגיב פעילות גופנית, ששחרורו מגורה על ידי גירוי מערכת העצבים הסימפתטית של בלוטות הפרשה ( למשל , cortisol ו catecholamines מ בלוטת יותרת הכליה 18 , הורמון גדילה של יותרת המוח הקדמית 19 ). עם זאת, אני vivo n , אי אפשר להבדיל את ההשפעות של גירוי מכני של פעילות גופנית מ מימוש- induced שינויים ביוכימיים. בעוד כמה מחקרים מאופיינים עלייה צפויה של הורמונים במחזור מסוים ציטוקינים בתגובה למימושכפי שצוין לעיל, ישנם גורמים רבים מדי, ידועים ובלתי ידועים, לסכם בנאמנות במבחנה. כלומר, בידוד כמה גורמים עבור מחקר במבחנה מספקת מספקת מענה המורכבות של התגובה הביוכימית. במחקר זה, חקרנו כיצד שינויים בסרום ביוכימי בסרום, הנגרמים על ידי פעילות גופנית, משפיעים על פונקציית הרצועות המהונדסות. כדי לבודד את ההשפעות של השינויים הביוכימיים, השגנו סרום ממשתתפים אנושיים לפני ואחרי התקף של פעילות גופנית התנגדות והשתמשו בו לטפל ברצועות מהונדסים 3D שנוצר באמצעות fibroblasts היברידית הקדמית (ACL) היברידית הקדמית (ACL). באמצעות מודל זה, אנו יכולים לקבל נתונים פונקציונליים, כולל השפעות על תכונות מכניות ותוכן קולגן, כמו גם לכמת את ההשפעות על איתות מולקולרי.

<table><tbody><tr><td>סיכות חרקים של אוסטרליץ, נירוסטה זעירה, גודל 0.20</td><td>Entomoravia</td><td>N / A</td><td>עבור עוגני מלט מברשת</td></tr><tr><td>&בטא;-טריקלציום פוספט</td><td>פלזמה ביוטל בע"מ (דרבישייר, בריטניה)</td> <td>N/A</td><td>עבור עוגני מלט מברשת</td></tr><tr><td>חומצה זרחתית, 85% (w/w)</td> <td>EMD Millipore</td><td>PX0995</td><td>עבור עוגני מלט מברשת</td></tr><tr><td>חומצת לימון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>251275-500 גרם</td><td>עבור עוגני מלט מברשת</td></tr><tr><td>פלקון 35 מ"מ כלי תרבית רקמות</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>08-772A</td><td>עבור צלחות מצופות סיליקון</td></tr><tr><td>סילגארד 184 ערכת אלסטומר סיליקון</td><td>דבקים אלסוורת'</td><td>4019862</td><td>עבור צלחות מצופות סיליקון</td></tr><tr><td>1x מי מלח חוצץ פוספט (PBS)</td> <td>פישר סיינטיפיק</td><td>SH3002802</td><td>לבידוד והרחבה של תאים</td></tr><tr><td>100x אנטיביוטיקה/ תמיסה אנטי-פטריית</td><td>VWR</td><td>45000-616</td><td>לבידוד תאים</td></tr><tr><td>קולגנאז מסוג II</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>17101015</td><td>לבידוד תאים</td></tr><tr><td>100x תמיסת פניצילין/סטרפטומיצין</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15140122</td><td>לבידוד תאים</td></tr><tr><td>Steriflip-GP, 0.22&nbsp; ומיקרו; m נקבוביות, פוליאתרסולפון, EMD מוקרן גמא</td><td>Millipore</td><td>SCGP00525</td><td>לעיקור ריאגנטים</td></tr><tr><td>DMEM גלוקוז גבוה עם נתרן פירובט ו-L-גלוטמין</td><td>VWR</td><td>10-013-CV</td><td>לתרבית תאים ורקמות</td></tr><tr><td>סרום בקר עוברי</td><td>BioSera</td><td>FBS2000</td><td>רכיב של אמצעי עיכול רקמות ומצע גדילה</td></tr><tr><td>פניצילין G מלח אשלגן</td><td>MP ביו-רפואי</td><td>0219453680 - 100 MU</td><td>מרכיב של מצע גידול. ממיסים במים ל-100,000 יח'/מ"ל, מסננים, מעקרים, מעקרים ומאחסנים בטמפרטורה של -20&00 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>צלחות תרבית רקמות פוליסטירן CELLSTAR (145 מ"מ x 20 מ"מ)</td> <td>VWR</td><td>82050-598</td><td>לתרבית תאים</td></tr><tr><td>Trypan blue</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>T10282</td><td>לבידוד תאים</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.25%)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25200056</td><td>לתרבית תאים. לדלל ל 0.05% ב PBS</td></tr><tr><td>דימתיל סולפוקסיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>472301</td><td>עבור הקפאת תאים</td></tr><tr><td>מדיה Nalgene מר פרוסטי קריוגני הקפאה מיכל</td><td>תרמו פישר מדעי</td><td>5100-0001</td><td>להקפאת תאים</td></tr><tr><td>BD ואקוטיינר אדום פלסטיק 10 מ"ל</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>367820</td><td>לאיסוף סרום אנושי</td></tr><tr><td>עץ כבול Insyte Autoguard IV צנתרים, 22 גרם x 1 אינץ' מחט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>354221</td><td>לאיסוף סרום אנושי</td></tr><tr><td>תרומבין, מקור בקר</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4648-1KU</td><td>להיווצרות רצועות מהונדסות. ממיסים ב-200 U/mL במדיה עם גלוקוז גבוה ב-DMEM. סנן ב-0.22 &mu; m, aliquot, ואחסן ב-20 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>פיברינוגן, מקור בקר</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F8630-5G</td><td>להיווצרות רצועות מהונדסות. יש להמיס ב-20 מ"ג/מ"ל במדיה עם גלוקוז גבוה ב-DMEM. סנן ב-0.22 &mu; m, aliquot, ואחסן ב-20 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>אפרוטינין מריאת בקר</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3428</td><td>להיווצרות רצועות מהונדסות. יש להמיס במינון של 10 מ"ג/מ"ל במים. סנן ב-0.22 &mu; m, aliquot, ואחסן ב-20 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>6-חומצה אמינוהקסנואית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>07260-100 גרם</td><td>להיווצרות רצועות מהונדסות. יש להמיס במים בטמפרטורה של 0.1 גרם/מ"ל. סנן ב-0.22 &mu; m, aliquot, ואחסן ב-4 &deg;C.</td></tr><tr><td>חומצה L-אסקורבית 2-פוספט מלח ססקימגנזיום הידרט</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A8960-5G</td><td>רכיב של אמצעי הזנה. ממיסים במדיה גבוהה של גלוקוז DMEM בריכוז של 50 מ"מ. סנן ב-0.22 &mu; m ואחסן ב -4 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>L-proline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5607-25G</td><td>רכיב של מדיית הזנה. ממיסים ב- PBS בריכוז של 50 מ"מ. סנן ב-0.22 &mu; m ואחסן ב -4 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>גורם גדילה טרנספורמטיבי - ובטא; 1</td><td>Peprotech</td><td>100-21</td><td>רכיב של מדיית הזנה. התאמה מחדש לפי הוראות היצרן בריכוז של 10 &mu; גרם/מ"ל. Aliquot ואחסן ב-20 מעלות צלזיוס.</td></tr><tr><td>סטריקאפ-GP, 0.22&nbsp; ומיקרו; M, פוליאתרסולפון, 250&nbsp; מ"ל, עיקור רדיו</td><td>EMD Millipore</td><td>SCGPU02RE</td><td>לעיקור ריאגנטים</td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>פישר מדעי</td><td>A144-212</td><td>לדלל במים ל 6 M</td></tr><tr><td>4-Dimethylaminobenzaldehyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>39070-50g</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>כלורמין-T טריהידראט</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>402869-100 גרם</td><td>לבדיקת</td></tr> <tr><td>הידרוקסיפרוליןטרנס-4-הידרוקסי-L-פרולין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>H54409-100g</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>1-פרופנול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>279544-1L</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>חומצה פרכלורית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>311421-250 מ"ל</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>חומצה אצטית, קרחוני</td><td>EMD Millipore</td><td>AX0073-9</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>נתרן הידרוקסיד</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>S318-500</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>טולואן,</td><td>סיגמא-אולדריץ</td>' נטול מים <td>244511-1L</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr><tr><td>קורנינג כוכב שקוף פוליסטירן 96 בארות צלחות</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>07-200-656</td><td>לבדיקת הידרוקסיפרולין</td></tr></tbody></table>

טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

ניסויים במבחנה חיוניים להבנת מנגנונים ביולוגיים; עם זאת, הפער בין תרבות רקמת monolayer ופיזיולוגיה אנושית הוא גדול, ואת התרגום של הממצאים הוא לעתים קרובות עניים. לכן, יש מספיק הזדמנויות עבור גישות ניסיוניות אלטרנטיביות. כאן אנו מציגים גישה שבה תאים אנושיים מבודדים מן שרידי רקמת השריר הקדמית של האדם הקדמי, מורחבת בתרבות, ומשמשת ליצירת רצועות מהונדסות. פעילות גופנית משנה את הסביבה הביוכימית בדם, כך שהפונקציה של רקמות רבות, איברים ותהליכים גופניים משופרים. בניסוי זה, התקשורת תרבות הבנייה ליגמנט היה להשלים עם נסיוני האדם בסרום כי כבר &quot;מותנה&quot; על ידי תרגיל. לכן ההתערבות רלוונטית יותר מבחינה ביולוגית, שכן רקמה ניסיונית נחשפת לסביבה הביוכימית האנדוגנית המלאה, כולל חלבונים מחברים ותרכובות נלוות, אשר ניתן לשנותם במקביל לפעילות שלסוכן לא מוכר של עניין. לאחר הטיפול ניתן לנתח מיתרים מהונדסים לתפקוד מכני, לתוכן קולגן, למורפולוגיה ולביוכימיה סלולרית. בסך הכל, ישנם ארבעה יתרונות עיקריים לעומת התרבות monolayer המסורתית מודלים של בעלי חיים, של המודל הפיזיולוגי של רקמות ליגמנט זה מוצג כאן. ראשית, מבנים רצועות הם תלת מימדיים, המאפשרים תכונות מכניות ( כלומר , פונקציה) כגון מתח מתיחה האולטימטיבי, עומס מתיחה מקסימלי, מודולוס, כדי לכמת. שנית, את enthesis, את הממשק בין boney אלמנטים sinew, ניתן לבחון בפירוט ובתוך הקשר פונקציונלי. שלישית, הכנת מדיה בסרום שלאחר האימון מאפשרת את ההשפעות של הסביבה הביוכימית הממושכת, שאחראית על מגוון רחב של הטבות בריאותיות של פעילות גופנית, להיחקר באופן לא משוחק. לבסוף, מודל ניסיוני זה מקדם מחקר מדעי באופן אנושי ואתי על ידי החלפת השימושחיות, המנדט העיקרי של המכון הלאומי לבריאות, המרכז לבקרת מחלות, ומנהל המזון והתרופות.

אנו מציגים מודל של רקמת ליגמנט שבה מבנים תלת-מימדיים מטופלים בסרום המותאם על-ידי התרגיל האנושי ונותחו עבור תוכן קולגן, פונקציה וביוכימיה סלולרית.

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

המטרה הכוללת של מודל זה היא לקבוע את ההשפעה של פעילות גופנית ותזונה על סינתזה ותפקוד של רקמות חיבור. טכניקה זו משתמשת בסרום אנושי הנלקח לפני ואחרי פעילות גופנית לצורך טיפול ברקמות בתלת-ממד, כדי שנוכל להבין כיצד פעילות גופנית משפיעה על התפקוד של רצועות וגידים. רקמות תלת-ממדיות משלבות את היתרונות של בדיקות in vitro מאופיינות היטב עם התפקוד, המורפולוגיה והמאפיינים הביוכימיים של רקמות in vivo.לאחר הכנת מראש של פלטות 35 מילימטר מצופות סיליקון בהתאם לפרוטוקול הכתוב, הכינו תבניות עיגון על ידי הצבת סיכת minutien אחת במרכז כל באר גלילית בתבניות. ערבבו בטא טריקסיום פוספט ותמיסת חומצה אורטופוספרית ציטרית בריכוז של 1 עד 3 גרם למיליליטר בתוך כלי שקילה מפלסטיק על קרח. השתמשו במגרדת תאים מפלסטיק כדי לערבב את הצמנט בעוצמה.יש לטריטור (Triturate) את המלט כדי להמשיך בערבוב, ולהעביר את התערובת בעזרת פיפט למטבעות, ולאחר מכן לסובב את המטבע המלא בצנטריפוגה ב-2,250 ×g למשך חמש דקות. לאחר הסבב בצנטריפוגה, יש להניח לעיגני מלט ברושיט (brushite) להתקשות בטמפרטורת החדר למשך הלילה. למחרת בבוקר, הוצא את העיגנים מהמטבע והצמד שני עיגנים, במרחק של 12 מילימטרים זה מזה, בכל פלטה מצופה סיליקון.עקרו את הצלחות המקובעות על ידי ריסוס ב-70% ethanol, כך שגם הצלחות וגם המכסים ימולאו, ולאחר מכן הניחו את הצלחות בתוך קבינה לבטיחות ביולוגית, או BSC. לאחר 30 דקות לפחות, שאבו את הנוזלים מהצלחות והניחו להן להתייבש בתוך ה-BSC. החזירו את המכסים ואחסנו אותן ב-BSC עד למועד השימוש.יש להישמע לתקנות הבטיחות הביולוגית המקומיות לצורך שימוש וסילוק נאותים של חומרים המהווים סיכון ביולוגי. שמרו על סטריליות ובצעו את שלבי בניית המבנה בתוך קבנית בטיחות ביולוגית. לאחר הכנת פיברובלסטים ראשוניים, ריאגנטים וצלחות מצופות סיליקון עם עגני brushite מקובעים, בהתאם לפרוטוקול הכתוב, גדלו את התאים בצלחות של 15 סנטימטר עד להגעה ל-70% confluence.בשלב הבא, הכין תערובת מאסטר (master mix) המורכבת מהמרכיבים הבאים: 681 µL של תרחיף תאים לכל מבנה, 29 µL של thrombin לכל מבנה, 2 µL של aprotinin לכל מבנה, ו-2 µL של aminohexanoic acid לכל מבנה. לאחר ערבוב טוב של התמיסה, הוסף 714 µL לכל פלטה מקובעת בתבנית של שמינית מסביב לעגני בטון ה-brushite, תוך הבטחה שהתערובת תבוא במגע ישיר עם דפנות העגנים. הקש בעדינות על כל פלטה כדי להפיץ את התערובת באופן אחיד.השלב הקריטי ביותר הוא יצירת ג'ל הפיברין שבו מושבבים את התאים. ודאו שתערובת המאסטר להשבכת התאים באה במגע ישיר עם העוגנים, והקישו על הפלטה כדי לפזר את התערובת באופן שווה. עבור כל פלטה בנפרד, הוסיפו 286 µL של fibrinogen בטיפות באופן שווה על פני הפלטה.הגלישו מיד את הפלטה קדימה ואחורה ומצד לצד כדי להפיץ את הפיברינוגן ליצירת גלי פיברין המכילים תאים, ולאחר מכן המשיכו לפלטה הבאה. הניחו את המבנים באינקובטור סטרילי השומר על 37 °C ו-5% carbon dioxide, והדגירו אותם למשך 15 דקות לפחות כדי לאפשר פולימריזציה של הפיברינוגן. הכינו שני מיליליטרים למבנה של מצע הזנה על ידי תוספת של 200 µM ascorbic acid, 50 µM Prolene, וחמישה ng/mL של TGF beta 1 למצע גידול.השתמשו בשני מיליליטרים של מצע הזנה כדי לכסות כל מבנה, וגדלו את המבנים באינקובטור סטרילי השומר על טמפרטורה של 37 °C ו-5% carbon dioxide למשך 14 ימים בסך הכל, או עד לנקודת הסיום הרצויה, תוך חידוש המצע מדי יומיים באמצעות שני מיליליטרים של מצע הזנה. כדי לאסוף סרום אנושי, קחו דגימת דם במצב מנוחה בהתאם לפרוטוקול הכתוב, ולאחר מכן הנחו את המשתתפים לבצע סוג של פעילות גופנית התואמת את מטרת המחקר שלכם. מוצג כאן סשן של 30 דקות של אימון התנגדות בעצימות גבוהה.אסוף דגימת דם 15 דקות לאחר אימון הכושר, לאחר מכן, לאחר שהדם קשירה, סובב את הדגימה ב-1,500 times g למשך 10 דקות. תחת תנאים סטריליים, העבר את הסרום למבחנות סטריליות להכנת המצע. לאחר הכנת מבני הרצועה, בצע בדיקות מתיחה באמצעות מכשיר בדיקת מתיחה באמבט PBS עם תפסים בעלי תבנית הפוכה המחוברים למתמר הכוח.פעולה זו מקבעת את עגני מלט הברושיט (brushite) במקומם במהלך הבדיקה. בעזרת קליבר דיגיטלי, קבעו את האורך והרוחב של מבני הרצועה, וחשבו את שטח החתך של הרקמה. שחררו את סיכות קיבוע מבנה הרצועה מהלוח, והניחו את העגנים בתפסים המעוצבים ההפוכים, תוך הבטחה שמבנה הרצועה שקוע ב-PBS, ולאחר מכן כווננו את המרחק בין התפסים, כך שאורך המבנה יהיה שווה לאורכו ההתחלתי.התחל את הבדיקה, ומתוך את המבנה עד לכשל בקצב מאמץ של 0.4 מילימטרים לשנייה, או 3% לשנייה. לאחר הבדיקה, עבד את הרקמה ובצע כימות קולגן של הרצועות ההנדסיות בהתאם לפרוטוקול הכתוב. לאחר יום עד יומיים בתרבית, פיברובלסטים של ה-ACL נצמדו לג'ל הפיברין, פיתחו שלוחות תאיות והחלו להפעיל כוחות מתיחה.מתח נוצר בין שתי נקודות העיגון, והתאים מסתדרים במקביל לציר זה ומתחילים להפריש קולגן. מוצג כאן גרף מאמץ-מעוות מייצג עבור רצועה שנבדקה עד לנקודת הכשל. בניסויים אלו, סרום אנושי בודד מדגימות דם שלפני ואחרי פעילות גופנית, והוא שימש במקום FBS כדי להכין מצע עשיר בסביבה הביוכימית המושרה על ידי הפעילות הגופנית.כפי שמוצג בגרף זה, לאחר תקופת תרבית של 14 ימים, מבני הרצועות הראו עלייה משמעותית הן בעומס המתיחה המקסימלי והן בתכולת הקולגן בתגובה לסרום לאחר אימון. לאחר רכישת המיומנות, ניתן להכין מבני רצועות במהלך יומיים, והם יהיו מוכנים לבדיקות מתיחה, כימות תכולת קולגן ואנליזות ביוכימיות אחרות בעוד שבועיים. מודל תרגומי זה, המשלב in vitro ו-in vivo, הוא חלק ממשימה רחבה יותר להבנה כיצד אימון משפר את התפקוד של רצועות, גידים, ולמעשה, כמעט כל רקמה בגוף.זוהי טכניקה חזקה ואמינה מאוד, שבאמצעותה נוכל לקבוע את תכולת הקולגן ואת התפקוד של רקמה חיבורית בעקבות טיפולים הכוללים פעילות גופנית, תזונה, העמסה, סוגים שונים של גורמי גדילה, וכל סוג של התערבות שניתן לבצע בבני אדם או בבעלי חיים.

treatment-ligament-constructs-with-exercise-conditioned-serum

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

עיצבנו bioreactor טעינה מכאני רומן שניתן להחיל מאמץ מכאני uniaxial או biaxial לbiocomposite סחוס לפני ההשתלה לתוך פגם סחוס במפרק.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

מערכת מודל זה מתחילה מג'ל הפיברין myofibroblast-מאוכלס שיכול לשמש כדי לחקור קולגן אנדוגני (מחדש) ארגון בזמן האמת באופן הרסני. מערכת המודל היא מאוד מתכונן, כפי שהוא יכול להיות בשימוש עם מקורות תאים שונים, תוספים בינוניים, וניתן להתאים בקלות לצרכי ספציפיים.

בונה הנדסת רקמות מבוססת הפיברין מmyofibroblasts ויישום של אילוצים ומתח כדי לגרום לתא וקולגן ארגון (בעניין)

עבור יישומים עתידיים כתיקון כדי לתקן דמעות חלקיות של הקדמית הצולבת הרצועה (ACL), תאי שמקורם ACL האנושי בודדו מרקמות שהושגו במהלך הליכים שיקומיים, הרחיבו במבחנה וגדלו על פיגומי רקמה מהונדסת. הידבקות ומורפולוגיה תאיות הייתה אז מבוצעים כדי לאשר התאמה ביולוגית על פני פיגום.

אחזור כירורגי, בידוד ו<em&gt; במבחנה</em&gt; הרחבת תאים הצולבות קדמי אדם נגזרים רצועה עבור יישומי הנדסת רקמות

מודלים של בעלי חיים הם כלים חשובים להערכת שתלים מהונדסי רקמות. מאמר זה מציג את הפרוטוקול להכנת שתל פולימרי מתכלה חשמלי לשימוש בהנדסת רקמות רצועה צולבת קדמית, כמו גם פרוטוקול כירורגי להשתלה במודל חולדה.

Athymic עכברוש מודל להערכת הנדסי קדמי צולב גידים שתלי

בעבודה זו אנו מציגים טכניקה לייצור מהיר של רקמות כלי דם חיות על ידי תרבית ישירה של קולגן, תאי שריר חלק ותאי אנדותל. בנוסף, מתואר פרוטוקול חדש לאפיון מכני של רקמות כלי דם מהונדסות.

הנדסת ג&#39;ל קולגן Cellularized 3D לשחזור רקמות וכלי דם

במאמר זה, אנו מציגים במבחנה ובפרוטוקול במקום כדי לתקן פער גידים של עד 1.5 ס"מ על ידי מילויו בשתל קולגן מהונדס. זה בוצע על ידי פיתוח טכניקת תיל שונה לקחת את העומס המכני עד השתל מתבגר לתוך הרקמה המארחת.

טכניקת תפירת טנורהאפי חדשנית עם שתל קולגן מהונדס רקמה לתיקון פגמים גדולים בגיד

תלת-מימדי גירוי מכני מכאני מערכת ביוריאקטור הוא ביווריקטור אידיאלי עבור הבחנה מסוימת של הבידול בתאי גזע הנגזר גיד והיווצרות גיד ניאו.

החלת גירוי מכני תלת מימדי ביוריאקטור מערכת לגרום לבידול Tenogenic של תאי גזע הנגזר גיד

כאן, אנו מציגים מערכת מודל אסמבלואיד המחקה את ההצלבה התאית של הגידים בין רקמת הליבה של הגיד נושא העומס לבין תא חיצוני המכיל אוכלוסיות תאים המופעלות על ידי מחלה ופציעה. כמקרה שימוש חשוב, אנו מדגימים כיצד ניתן לפרוס את המערכת כדי לחקור הפעלה רלוונטית למחלה של תאי אנדותל חיצוניים.

הנדסת מכלולי גידים לבדיקת הצלבה תאית במחלה ותיקון

כאן אנו מדגימים מודל אורגנואיד תלת שלבי (הרחבה דו-ממדית [2D], גירוי דו-ממדי, הבשלה תלת-ממדית [3D]) המציע כלי מבטיח למחקר בסיסי בגידים ושיטה פוטנציאלית ללא פיגומים להנדסת רקמות גידים.

הדגמה של תרבית יריעות תאים בהרכבה עצמית ויצירה ידנית של אורגנואיד תלת-ממדי דמוי גיד/רצועה באמצעות פיברובלסטים עוריים אנושיים

כאן אנו מציגים פרוטוקול משולב ליצירת נגעים אוסטאוכונדרליים מבוקרים בברכי כבשים, כדי להקים מודל ניסיוני המתאים למחקרים של התחדשות רקמות עצם וסחוס. הפרוטוקול מתאר שיטה ליצירת פגם אוסטאוכונדרלי בעובי מלא בקונדיל הירך, תוך שימוש בטכניקות שמפחיתות את ההשפעות על רווחת בעלי החיים ואת השונות בתוצאות.

הקמה והערכה של מודל כבשים של פגם אוסטאוכונדרלי בעובי מלא

חקור את השפעת האימון על רקמות חיבור באמצעות מודל תלת-ממדי של רצועות המטופלות בסרום אנושי לאחר פעילות גופנית. שיטה זו מאפשרת ניתוח תכולת קולגן ותפקוד מכני של הרקמות.

טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם

גלה סרטונים נוספים