自家および同種骨移植片の移植は、主要な頭蓋顔面骨損失を治療するための受け入れられたアプローチを構成します。まだ血管新生、細胞分化及び骨形成の間で相互にグラフト組成物の効果は不明です。我々は、移植片近傍での血管新生骨形成の相互依存を解明することを目的としたマルチモーダルイメージングのプロトコルを提示します。
方法論記事
自家および同種骨移植片の移植は、主要な頭蓋顔面骨損失を治療するための受け入れられたアプローチを構成します。まだ血管新生、細胞分化及び骨形成の間で相互にグラフト組成物の効果は不明です。我々は、移植片近傍での血管新生骨形成の相互依存を解明することを目的としたマルチモーダルイメージングのプロトコルを提示します。
骨移植手順の成功を決定する主要なパラメータは、移植片の周囲の血管新生です。我々は、骨自家移植片の移植が豊富な血管形成によってより大きな骨再生を誘導するという仮説を立てました。欠損部位での血管新生に対する移植片の効果を調べるために、我々は、新たに重合し、造影剤を用いた動物の全身潅流を伴う血管形成特徴付けるマイクロコンピュータ断層撮影(μCT)アプローチを開発しました。この方法は、その全体の臓器の詳細な血管解析を可能にします。加えて、血液灌流は、血液由来の蛍光剤の蛍光イメージング(FLI)を用いて評価しました。骨形成は、ヒドロキシアパタイト標的化プローブおよびμCT分析を用いてFLIにより定量しました。幹細胞の動員は、オステオカルシンプロモーターの制御下でルシフェラーゼを発現するトランスジェニックマウスの生物発光イメージング(BLI)によりモニターしました。ここでは、説明し、同種移植片の準備、頭蓋冠の欠陥手術、血管新生の研究と骨(造影剤の in vivo灌流を含む)の形成分析、およびデータ分析のためのプロトコルのμCTスキャンプロトコルを示しています。
血管系の3次元高分解能分析は、特に細動脈の形成に関して、移植された自家移植片を有する動物において有意に高い血管形成を示しました。したがって、血液灌流は、手術後7 日目により自家群で有意に高かったです。私たちは優れた骨の石灰化を観察し、自家移植を受けた動物においてより大きな骨形成を測定しました。自家移植は、細胞が7 番目と10 番目の術後日の骨形成細胞に分化し、移植片-宿主骨の縫合糸に常駐幹細胞の動員を誘導しました。この知見は、強化された骨形成は、に起因し得ることを意味自家移植を特徴付ける増強血管給。図示の方法はしっかり有界骨形成及び新血管形成の点で骨再生を研究するための最適なツールとして機能することができます。
外傷、腫瘍切除、減圧性開頭、先天性欠損に頭蓋顔面骨損失はほとんど自身で癒していないと明らかに満たされていない臨床上の必要性を提示します。自家骨移植片及び同種骨移植は、広くこれらの条件1を治療するために使用されます 。
それは広く、骨形成がしっかりと血管新生2,3に連結されていることが認められています。このように、骨再生のための提案された治療法の完全な研究は、全体の欠陥サイト全体に形成する血管樹の総合的な調査を含むべきです。研究モデルで血管新生を特徴づけるいくつかの利用可能な方法があります。血管樹は、組織学的分析によって調べることができます。組織学は、組織を切片に依存するので、結果として得られる画像は歪められる可能性が高いです。この問題に対処するために、生体内顕微鏡画像無傷血管4に対して行うことができます。しかしながら、この方法は一面の画像に限定されます。造影剤で灌流された動物から得た試料のμCTスキャンは、再生部位5を供給する血管網の3Dイメージングを可能にします。このアプローチは、全体として、臓器の血管系の非常に詳細なデモンストレーションのほか、血管分布の綿密な分析を可能にします。さらに、μCTは、血管の異なるサブタイプを特徴付ける血管の様々な直径との間の区別を可能にします。
私たちは、頭蓋冠自家移植片の移植は、同種移植片の移植よりも大きな血管新生を誘導し、この増加した血管新生は、我々は、様々な技術を採用し、この仮説を追求formation.To強化骨に、順番に、つながるという仮説を立てました。我々は、μCTベースの分析を実行することによって、新たに形成された血管樹のパターンを調べました。我々は、血液プールの蛍光プローブを用いて、血液灌流を測定しました。次に、ロバハイドロキシアパタイト指向プローブとμCT分析のFLIにより骨組織の石灰化をsedの。最後に、我々はルシフェラーゼオステオカルシン陽性細胞中で発現させたトランスジェニックマウスにおいてBLIを行い、幹細胞の動員および分化をモニターしました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコルは、エルサレムのヘブライ大学、イスラエル(リクエスト番号MD-12-13524-4)の制度的動物のケアと使用委員会(IACUC)のガイドラインに従って、AAALAC承認施設、シーダーズ・サイナイ医療センターによってIACUC(リクエスト番号3770)。動物はNIHガイドラインを厳守で処理しました。
骨同種移植片の調製
2.頭蓋冠の欠陥手術

図1頭蓋冠同種移植片の調製および頭蓋冠欠損は外科。骨片は、頭蓋冠の領域(A)から単離されます。軟組織、骨髄、及び血液が(B)消毒され、移植片は、リン酸緩衝生理食塩水(C、AG =同種移植片)で2回洗浄し、続いて70%エタノールで洗浄します。レシピエントマウスは、頭蓋冠領域(D)にシェービング及び皮膚を消毒することにより手術のために準備されます。楕円形のカットは、頭皮に作成され、骨膜の(E)を除去します。次いで、頭蓋冠欠陥が5 mmの直径のトレフィン(F)を使用して穿孔されます。骨片は、インタクト上矢状静脈洞(G)を残して、スプーン状のへらを用いて取り外されます。同種移植片は、その後、欠陥に入れ、フィブリンゲル(H)を使用して固定されています。最後に、皮膚は(I)縫合される。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
の特性3.マイクロコンピューター断層撮影血管樹

心臓のアプローチを介して、放射線不透過剤を用いて、図2は、灌流マウスは、固定板(A)に固定され、そして皮膚を首(B)の腹部までに沿って切断されます。腹壁は、剣状突起proceに内側のラインアップに沿って切断されますSS(C)、および胸郭の横方向(D)に切断されます。バタフライ針(Eは 、右心室を白い点線で示されている)は著しく暗くなる右 心室への挿入を回避し、左心室に挿入され、針が心臓と胸部壁に固定されている(F) 。ヘパリン化生理食塩水(2-3 ml)を心に圧送され、下大静脈を切開し(G、白い矢印は、下大静脈を示します)。ホルムアルデヒド(4%)を灌流し、洗い流されています。この黄色染色放射線不透過性造影剤の灌流が続きます。成功した灌流は、(H)色を黄色に変更する血管のクリアランスにより明らかであろう。重合後、頭蓋冠領域が( 私 、AGは=同種移植片)を単離して、(Jは 、目的のボリュームがオレンジ色でマークされた)適切な灌流を確認するためにμCTスキャナーを用いて画像化されます。ザ・サンプルは色の厚さマップ(L)の生成に続いて、脱灰と再スキャン(K)である。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
骨石灰化と血液灌流の4蛍光イメージング
骨再生のための5マイクロコンピュータ断層撮影法
幹細胞動員と分化の6生物発光イメージング
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
血管新生は、血液灌流を定量化するために、蛍光血液由来物質を用いたμCT容量分析によって、およびFLIにより評価しました。七日手術後、μCTスキャンは、C57BL / 6( 図3A)から採取した同種移植を受けたマウスに比べて自家移植を受けたマウスにおける中小口径血管の有意に高い容量を示しました。興味深いことに、自家移植片グループに新たに形成された血管樹は、同種移植群において血管が外縁から欠陥部位を貫通するように見え、限られた程度まで内向きに延び、一方、全体の欠陥領域に達するように見えました。 FLIは自家処理動物において有意に高い血液灌流( 図3B)を示す 、この観察を支持しました。 14 日目では、同種移植群では血管樹は、グラフトの近接性のすべてに達し、まだ容器容積は、比較有意に低かったです我々が調べたほとんどの血管径の自家グループ( 図3C)へ。注:0.08- 0.1 mmの直径を有する血管を比較したときに容器容積の差が最も顕著でした。 28日手術後血管系のボリュームは、ベースライン( 図3D...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここで説明したマルチモーダルイメージングのアプローチの目的は、頭蓋骨移植の文脈における血管新生骨形成軸の細心の調査を可能にすることです。血管新生は、全体の頭蓋欠損を供給する血管樹の正確な高解像度の3Dデモを許可μCTプロトコルを用いて画像化しました。 μCTデータは容易にそのようなIPLソフトウェアなどの高度なツールを用いて分析することができます。例えば、 図3(c)に示す厚さ分析が頭蓋自家および同種移植片との間の主な違いは、0.1から血液動脈10を特徴付ける直径0.08ミリメートルの範囲の血管内にあることが明らかになりました。この結果は、長骨モデル11で行われた研究と一致しています。これは、0.02ミリメートル直径の狭い検出可能な血管が完全に起因放射線不透過剤の粘度にキャストされていないことに留意すべきです。この方法の主な欠点は、それが伴うという事実であります動物の安楽死、ひいては縦撮影が不可能です。いくつかの放射線不透過性プローブは、in vivoでの血管μCTイメージングのためにご利用いただけます。しかしながら、それらは、放射線不透過性...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは開示するものは何もない。
著者はNIDCRからの資金提供を認めています(Grant No.DE019902)およびイスラエル科学財団(助成金番号382/13)から。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| C57BL/C マウス | ラン研究所 | 57 | |
| FVB / nマウス | ラン研究所 | 862 | |
| ノバルビタール | ウェストワロ | NDC 0641-0477-25 | |
| げっ歯類バリカン | 動物 | 8786-451A | |
| メス11 | テック | ス27111504 | |
| 歯科マイクロモーター | マラソンIII | ||
| 5ミリメートルトレフィン | ファインサイエンスツール | 18004-50 | |
| 毛クリーム | Veet | ||
| KetaVed(ケタミン) | Vedco | NDC 50989-996-06 | |
| Domitor | Zoetis | NADA 141-267 | |
| carprofen | Norbrook | 02000/4229 | |
| Eye ointment | Puralube | NDC 17033-211-38 | |
| 手術用双眼鏡 | ケント科学 | KSCXTS-1121 | |
| ファインハサミ | ファインサイエンスツール | 14060-11 | |
| カーブピンセットファイン | サイエンスツール | 11274-20 | |
| スプーン型へらファイン | サイエンスツール | 10090-13 | |
| ティシールフィビンジェルキット | バクスター | 718971 | |
| ニードルホルダー | ファインサイエンスツール | 12060-01 | |
| ビクリル縫合4-0 | チコン | J392H | |
| アンチセダン | ゾエティス | NADA#141033 | |
| ヘパリン | シグマ | H3393 | |
| 20mlルアーロック | BD | 302830 | |
| 23G頭皮静脈セット(蝶の針) | BD | 367342 | |
| Hemostat | Fine Scienceツール | 13008-12 | |
| シリンジポンプ | ハーバード装置 | PHD 2000 | |
| 3秒ゲル接着剤 | スコッチ | ||
| げっ歯類の解剖ボード | Leica | 38DI02313 | |
| Microfil MV-122 | flow-tech | MV-122 | |
| μCT40 | スキャナーScanco | μCT40 | |
| TCA6% | Sigma | T6399 | |
| Osteosense 680 | PerkinElmar | NEV10020EX | |
| Angiosense750 | PerkinElmar | NEV10011 | |
| Oxigen 100% 医療グレードの | |||
| イソフルラン(フラネ) | Baxter | 1001936040 | |
| IVIS kinetics | Xenogen | ||
| カブトムシルシフェリン | Promega | E160A |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト