Per tutti gli esperimenti è stata ottenuta l'approvazione dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC) dell'Università dell'Arizona (numero di controllo: 2021-0828). Questo protocollo utilizza topi maschi C57BL/6J di 15 settimane, sebbene possa essere applicato ad altre età e ceppi 9,26.
1. Creazione del dispositivo di carico biomeccanico HTS
NOTA: La modifica degli espansori palatali nel dispositivo HTS può avvenire in qualsiasi momento prima dell'esperimento.
- Prendi l'espansore palatale non modificato e presentalo al nucleo makerspace o al nucleo di fabbricazione con le specifiche secondo la Figura 1A, B.
NOTA: Se non è disponibile alcun makerspace o core di fabbricazione, continuare con i passaggi seguenti.
- Utilizzare uno strumento di piegatura del filo Mini Universal Bender (MUB) per modificare l'espansore palatale in modo che sia conforme alle specifiche della Figura 1A, B.
- Posizionare il dispositivo su una superficie come mostrato nella Figura 1A1.
- Piegare i bracci di 90° verso l'alto per la parte superiore dei bracci e di 90° verso il basso per i bracci inferiori quando il dispositivo è piatto con il MUB, come mostrato nella Figura 1A2. Vedere la Figura 1A3 per l'aspetto del dispositivo quando è appoggiato su una superficie in cui le braccia sono ora perfettamente parallele al corpo del dispositivo.
- Piegare ciascun braccio all'indietro nella pagina di 90° lungo l'asse della linea tratteggiata come mostrato nella Figura 1A4. Vedere la Figura 1A5 per il dispositivo dopo la piegatura.
2. Depilazione e incisione iniziale al giorno 0 postoperatorio (POD 0)
NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici prima dell'intervento chirurgico (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciatore ad ago). Preparare i punti di sutura sterilizzati 5-0 per l'uso e tenere a portata di mano un pennarello chirurgico.
- Pulire l'area di lavoro con spray all'etanolo al 70%.
- Posizionare un termoforo a 35 °C sul tavolo di preparazione preoperatoria. Fissare con del nastro adesivo un tampone assorbente sul termoforo. Posizionare un altro tampone assorbente sopra il tampone precedente (per raccogliere i peli rasati). Fissare il cono (o i coni) per anestesia sul tampone assorbente.
NOTA: [Opzionale] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.
- Posizionare il topo nella camera di induzione dell'anestesia con isoflurano all'1-3% e flusso di ossigeno di 2 L/min fino a quando i topi respirano tranquillamente (2-3 min).
- Inserire il naso di ciascun topo nell'apertura del cono, consentendo l'inalazione di un'anestesia composta dall'1-3% di isoflurano con 2 L/min di ossigeno. Confermare un'anestesia adeguata dalla mancanza di reazione a un pizzicamento del dito del piede. Applicare un unguento lubrificante oftalmico sugli occhi del topo.
- Utilizzare un rasoio elettrico per radere i peli sul dorso nell'area come mostrato nella Figura 1C.
- Applicare la pasta depilatoria con un dito guantato o un batuffolo di cotone sulla pelle, coprendo la zona rasata. Dopo 45 s, rimuovere la pasta con una garza e poi un tampone imbevuto di alcol. Pulisci il dorso con un altro tampone imbevuto di alcol per rimuovere la pasta depilatoria, lasciando dietro di sé una macchia glabra (Figura 1C).
NOTA: È fondamentale utilizzare una quantità moderata di pasta, rimuovere prontamente la pasta e pulire il mouse dopo la rimozione della pasta per evitare ustioni cutanee dovute alla pasta depilatoria. La pelle murina è sottile, il che la rende suscettibile a rapide ustioni chimiche che possono avere effetti dannosi sia sulla salute del topo che sulla qualità sperimentale.
- Segnare il mouse per l'identificazione.
- Dopo aver rimosso i peli, rimetti il mouse nella gabbia per evitare un'eccessiva esposizione all'isoflurano. Monitorare il mouse.
- Rimuovere il tampone assorbente superiore coperto di peli per avere una superficie di lavoro prechirurgica pulita.
- Allestire un'area di lavoro chirurgica separata. Posizionare un termoforo a 35 °C sul tavolo operatorio. Fissare con del nastro adesivo un tampone assorbente sul termoforo. Fissare il cono (o i coni) per anestesia sul tampone assorbente.
- Posizionare un topo nella camera di induzione dell'anestesia con isoflurano al 2-4% e flusso di ossigeno di 2 L/min fino a quando il topo respira tranquillamente (2-3 min).
- Estrarre il mouse dalla camera di induzione e posizionarlo sulla superficie operativa. Inserire il naso di ciascun topo nell'apertura del cono, consentendo l'inalazione di un'anestesia composta dall'1-3% di isoflurano con 2 L/min di ossigeno. Confermare un'anestesia adeguata dalla mancanza di reazione a un pizzicamento del dito del piede. Applicare un unguento lubrificante oftalmico sugli occhi del topo.
- Iniettare 0,05 mg/kg di buprenorfina a rilascio prolungato nella spalla per via sottocutanea utilizzando un ago da 21 G per il trattamento del dolore post-chirurgico.
- Disinfettare il dorso del topo con tre cicli alternati di scrub a base di iodio/clorexidina e tampone imbevuto di alcol. Con il pennarello chirurgico e un righello, segnare una linea di 2 cm sulla linea mediana dorsale dove verrà praticata l'incisione a tutto spessore, come mostrato nella Figura 1D.
- Utilizzare un bisturi o delle forbici da dissezione (preferenza chirurgica) per praticare l'incisione della linea mediana dorsale a tutto spessore attraverso l'area contrassegnata.
NOTA: Fare attenzione a non tagliare il tessuto sottostante (ad es. muscolo), come mostrato nella Figura 1D.
- Utilizzando suture 5-0 in un semplice schema interrotto, chiudere l'incisione dividendo in due la ferita come mostrato nella Figura 1D. Utilizzare almeno 5 punti di sutura equidistanti.
- Tagliare una garza Telfa in un pezzo di 3 cm x 1 cm. Posizionarlo al centro di una medicazione adesiva in schiuma e posizionare la medicazione adesiva sul dorso del topo in modo che la garza copra l'incisione come mostrato nella Figura 1D. Posizionare una medicazione tagliata a metà sull'addome e avvolgerla circonferenzialmente fino a quando non incontra la medicazione dorsale.
- Al termine della medicazione, posizionare il topo in una gabbia sterile separata e monitorarlo fino a quando non si è completamente ripreso dall'anestetico.
- Ripetere la procedura con tutti i topi, indipendentemente dal gruppo sperimentale. Lascia che l'incisione guarisca nei prossimi 4 giorni prima del passaggio successivo.
3. Posizionamento del dispositivo di carico biomeccanico HTS (POD 4)
NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave i dispositivi HTS e diversi set di strumenti chirurgici prima dell'intervento chirurgico (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago, cucitrice cutanea, graffette cutanee). Preparare le suture sterilizzate 5-0 per l'uso. [Facoltativo] Se è disponibile un estrattore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.
- Preparare l'area dell'intervento chirurgico come descritto nei passaggi 2.1 e 2.2.
- Anestetizzare il topo e fornire analgesia seguendo i passaggi 2.11-2.13.
- Utilizzare la pinza o il cacciatore dell'ago per separare la medicazione dall'addome del topo lavorando l'utensile da un lato all'altro contro il lato ventrale. Lasciando lo strumento tra l'impacco e la pelle per sollevare la medicazione dalla pelle, usa le forbici per tagliare la medicazione.
NOTA: Fare attenzione a non tagliare la pelle del topo, strappare la medicazione o disturbare l'incisione di guarigione.
- Pulisci il dorso con un tampone imbevuto di alcol. Esaminare l'incisione per verificare la presenza di deiscenza della ferita o segni di infezione.
- Assicurarsi che il dispositivo HTS non sia esteso/espanso e sia nella sua forma più ridotta, come mostrato nella Figura 1B. Rivestire leggermente le braccia del dispositivo con colla medica.
- Con una mano, rendi leggermente tesa la pelle del dorso del topo in direzione trasversale. Con l'altra mano, posizionare il dispositivo HTS sul dorso del mouse in modo che l'incisione sia equidistante da ciascun braccio del dispositivo HTS, centrando così il dispositivo sull'incisione. Assicurarsi che la pelle tra le braccia del dispositivo HTS sia uniformemente tesa. Tenere il dispositivo in posizione fino a quando la colla non si è asciugata (~30 s), come mostrato nella Figura 2A.
NOTA: Mantenere la pelle uniformemente tesa è importante per garantire che la stessa quantità di tensione venga applicata all'incisione con il dispositivo. Lasciare intatte le suture durante questo processo perché il processo di posizionamento del dispositivo aggiunge tensione meccanica alla pelle, che può riaprire l'incisione di guarigione. Le suture rimangono in posizione fino al primo giorno di stretching per garantire che la ferita rimanga chiusa.
- Fissare quattro punti di sutura attorno a ciascun braccio e attraverso la pelle come mostrato nella Figura 2B. Durante la sutura, assicurarsi che l'ago esca dalla pelle verso l'incisione.
NOTA: L'inserimento dell'ago dal lato dell'incisione del dispositivo a volte può strappare l'incisione a causa della forza necessaria per perforare la pelle.
- Ora posiziona tre graffette cutanee attorno alle braccia e attraverso la pelle, fissando il dispositivo HTS alla pelle come mostrato nella Figura 2B.
- Benda il topo seguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
- Ripetere la procedura con tutti i topi, indipendentemente dal gruppo sperimentale.
NOTA: Tutti i topi ricevono la stessa preparazione; Tuttavia, sono assegnati in modo casuale in ciascun gruppo sperimentale (ad esempio, controllo, stretching) per garantire una distribuzione imparziale dei topi nel disegno sperimentale. In particolare, sia i topi di controllo che quelli elastici avranno il dispositivo attaccato al loro dorso. I dispositivi dei mouse di controllo rimarranno intatti, mentre i mouse stretch subiranno i passaggi successivi.
4. Tratto iniziale del dispositivo di caricamento biomeccanico HTS (POD 5)
NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago) prima dell'intervento chirurgico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.
- Assegna casualmente ogni mouse tramite marchio auricolare al gruppo desiderato. Per i topi di controllo, è sufficiente rimuovere i punti di sutura sull'incisione e cambiare le medicazioni delle ferite (passaggi 1-6 e poi 8-9). Se lo si desidera, rimuovere il dispositivo al momento dello stretching e scattare una foto con un attrezzo di misurazione per la scala per tenere traccia della dimensione della cicatrice.
- Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione eseguendo i passaggi 3.1-3.4.
NOTA: Fare attenzione a non strappare la medicazione o disturbare l'incisione di guarigione. Se un braccio del dispositivo HTS si è staccato dalla pelle, incollare leggermente in posizione e aggiungere una graffetta cutanea o una sutura a seconda delle dimensioni del distacco.
- Rimuovere i punti di sutura dalla ferita con le forbici da dissezione o con un altro metodo a scelta.
- Inserire la chiave del dispositivo HTS nel dispositivo e ruotare per espandere il dispositivo fino a quando la pelle non è tesa ma non a rischio di lacerazione, come mostrato nella Figura 2C.
NOTA: Questa distrazione iniziale può richiedere circa 4-8 giri completi del tasto poiché la pelle potrebbe essere allentata tra i bracci del dispositivo.
- Benda il mouse eseguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
5. Successivo allungamento del dispositivo di carico biomeccanico HTS (POD 7, 9, 11, 13, 15, 17)
NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago) prima dell'intervento chirurgico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.
- Per i topi di controllo, è sufficiente cambiare le medicazioni delle ferite (passaggi 1-5 e poi passaggi 13-14). Se lo si desidera, rimuovere il dispositivo al momento dello stretching e scattare una foto della cicatrice con un attrezzo di misurazione per la scala per tenere traccia delle dimensioni della cicatrice.
- Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione seguendo i passaggi 3.1-3.4.
NOTA: Se un braccio di un dispositivo HTS si è staccato dalla pelle, incollarlo in posizione e aggiungere una graffetta cutanea o una sutura a seconda delle dimensioni del distacco.
- Inserire la chiave del dispositivo HTS nel dispositivo e ruotare per espandere il dispositivo fino a quando la pelle non è tesa ma non a rischio di lacerazione.
NOTA: Questa operazione può richiedere circa 4 giri o ~2 mm di distrazione totale. Se il dispositivo ha raggiunto l'estensione massima e non può essere esteso ulteriormente, eseguire i passaggi 5.4-5.7 per rimuovere e ricollegare un nuovo dispositivo. In caso contrario, bendare il mouse eseguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
- Se il dispositivo ha raggiunto la massima estensione, rimuovere il dispositivo dal dorso del mouse rimuovendo le graffette con un dispositivo di rimozione delle graffette o con le forbici facendo leva sui rebbi delle graffette per aprirle. Quindi, rimuovere i punti di sutura e rimuovere con cautela il dispositivo.
- Pulisci il dispositivo con un bisturi, tamponi imbevuti di alcol e tovaglioli di carta. Immergere il dispositivo in etanolo al 70% per ~20 minuti per facilitare la pulizia. Quindi, usa la chiave per contrarre il dispositivo nella sua forma più sottile.
- Ricollegare il dispositivo HTS seguendo i passaggi 3.5-3.8.
- Benda il topo seguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
6. Prelievo del tessuto HTS (POD 19)
NOTA: Il prelievo del tessuto può avvenire in qualsiasi momento del processo. Abbiamo raccolto il tessuto dopo soli 4 giorni di allungamento per esaminare i primi punti temporali; tuttavia, il tessuto viene raccolto in modo più coerente al POD 19 (2 settimane dopo l'inizio del ceppo). Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson) prima dell'intervento chirurgico. Per ottenere foto della cicatrice nel tempo, il dispositivo può essere rimosso prima di ogni fase di allungamento per scattare una foto della cicatrice prima di riapplicare il dispositivo e ricominciare lo sforzo meccanico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione. L'aspiratore di fumi da banco può essere spento quando il gas isoflurano non viene più utilizzato.
- Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione seguendo i passaggi 3.1-3.4.
- Sacrificare il topo attraverso la lussazione cervicale.
NOTA: Fare attenzione a non tirare la pelle e strappare il dorso del topo.
- Utilizzare forbici da dissezione o un dispositivo di rimozione delle graffette per rimuovere le graffette della pelle. Taglia i punti di sutura. Rimuovere delicatamente il dispositivo HTS, facendo attenzione a non strappare la pelle.
- Usando un bisturi o delle forbici, taglia la pelle che circonda la cicatrice HTS. Conservare la pelle per l'analisi istologica nel modo desiderato.
NOTA: Se la pelle deve essere utilizzata per l'analisi trascrittomica o proteica (ad es. qPCR, western blot, analisi a singola cellula), assicurarsi di asportare solo il tessuto cicatriziale HTS per ridurre al minimo la quantità di tessuto sano circostante. Ciò garantirà che l'analisi catturi solo il tessuto cicatriziale.
- Raschiare i dispositivi HTS con un bisturi. Posizionare i dispositivi in un becher con etanolo al 70% per ammorbidire eventuali residui di adesivo o tessuto.
NOTA: Dopo l'immersione in etanolo al 70%, i dispositivi potrebbero richiedere un'ulteriore pulizia, raschiatura e pulizia prima dell'autoclavaggio.
7. Misurazione della larghezza media della cicatrice
NOTA: Questa operazione è stata eseguita con il software di analisi delle immagini ImageJ e le informazioni sono state registrate su un foglio di calcolo.
- Aprire le immagini in ImageJ. Traccia i bordi della cicatrice con lo strumento poligono . Fare clic su analizza | misura per misurare quest'area.
NOTA: La cicatrice può essere identificata dal suo scolorimento e dalla mancanza di follicoli piliferi.
- Misura la lunghezza della cicatrice da un'estremità all'altra usando lo strumento segmento . Fare clic su analizza | misura per misurare questa lunghezza.
- Misura la lunghezza di 1 cm o qualsiasi altra unità di lunghezza standardizzata nell'immagine, utilizzando lo strumento segmento . Fare clic su analizza | misura per misurare questa lunghezza.
- Usando il foglio di calcolo, prendi l'area della cicatrice (in pixel; px) e dividila per la lunghezza della cicatrice (px lunghezza). Questo risultato fornisce la larghezza media della cicatrice in pixel.
- Dividi il risultato per l'unità di lunghezza standard misurata (px lunghezza). Il risultato sarà la larghezza media della cicatrice nell'unità dell'unità di lunghezza standard (ad esempio, cm) utilizzata per l'esperimento.