Name: 생명 공학 재료 연구를 위한 Masseter 체적 근육 손실의 설치류 모델 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-05-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 46 s
Description: 학습하세요 쥐의 교근에 체적 근육 손실을 유도하는 수술적 방법을 통해 생체 재료 기반 재생 의학 연구를 수행하는 기법입니다. 이 모델은 두개안면 근육 손상 치료 전략 개발에 활용됩니다.

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<meta charset="utf8"></head><body>쥐 모델을 사용한 두개안면 VML 손상의 생체 재료 평가

<ol><li>Gilbert-Honick, J., Grayson, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascularized+and+innervated+skeletal+muscle+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Vascularized and innervated skeletal muscle tissue engineering.</a> Adv Healthc Mater. 9 (1), 1900626(2020).</li>
<li>Aguilar, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+analysis+of+a+regenerative+therapy+for+treatment+of+volumetric+muscle+loss+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+Discov%22%5BJournal%5D)">Multiscale analysis of a regenerative therapy for treatment of volumetric muscle loss injury.</a> Cell Death Discov. 4, 33(2018).</li>
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<li>Kiran, S., Dwivedi, P., Kumar, V., Price, R., Singh, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunomodulation+and+biomaterials%3A+Key+players+to+repair+volumetric+muscle+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Immunomodulation and biomaterials: Key players to repair volumetric muscle loss.</a> Cells. 10 (8), 2016(2021).</li>
<li>Greising, S. M., Corona, B. T., McGann, C., Frankum, J. K., Warren, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+approaches+for+volumetric+muscle+loss+injury%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B%3A+Rev%22%5BJournal%5D)">Therapeutic approaches for volumetric muscle loss injury: A systematic review and meta-analysis.</a> Tissue Eng Part B: Rev. 25 (6), 510-525 (2019).</li>
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<li>Emara, A., Shah, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+update+on+craniofacial+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Recent update on craniofacial tissue engineering.</a> J Tissue Eng. 12, 204173142110037(2021).</li>
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<li>Stål, P., Eriksson, P. O., Eriksson, A., Thornell, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-histochemical+and+morphological+characteristics+of+muscle+fibre+types+in+the+human+buccinator+and+orbicularis+oris%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Oral+Biol%22%5BJournal%5D)">Enzyme-histochemical and morphological characteristics of muscle fibre types in the human buccinator and orbicularis oris.</a> Arch Oral Biol. 35 (6), 449-458 (1990).</li>
<li>Raposio, E., Bado, M., Verrina, G., Santi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+activity+of+orbicularis+oris+muscle+in+unilateral+cleft+lip+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Plast+Reconstr+Surg%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial activity of orbicularis oris muscle in unilateral cleft lip patients.</a> Plast Reconstr Surg. 102 (4), 968-971 (1998).</li>
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<li>Carvajal Monroy, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rat+model+for+muscle+regeneration+in+the+soft+palate%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A rat model for muscle regeneration in the soft palate.</a> PLoS One. 8 (3), e59193(2013).</li>
<li>Ono, Y., Boldrin, L., Knopp, P., Morgan, J. E., Zammit, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+satellite+cells+are+a+functionally+heterogeneous+population+in+both+somite-derived+and+branchiomeric+muscles%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Muscle satellite cells are a functionally heterogeneous population in both somite-derived and branchiomeric muscles.</a> Dev Biol. 337 (1), 29-41 (2010).</li>
<li>Pavlath, G. K., Thaloor, D., Rando, T. A., Cheong, M., English, A. W., Zheng, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+among+muscle+precursor+cells+in+adult+skeletal+muscles+with+differing+regenerative+capacities%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity among muscle precursor cells in adult skeletal muscles with differing regenerative capacities.</a> Dev Dyn. 212 (4), 495-508 (1998).</li>
<li>Rodriguez, B. L., Vega-Soto, E. E., Kennedy, C. S., Nguyen, M. H., Cederna, P. S., Larkin, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tissue+engineering+approach+for+repairing+craniofacial+volumetric+muscle+loss+in+a+sheep+following+a+2%2C+4%2C+and+6-month+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A tissue engineering approach for repairing craniofacial volumetric muscle loss in a sheep following a 2, 4, and 6-month recovery.</a> PLoS One. 15 (9), e0239152(2020).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+functional+assay+of+volumetric+muscle+loss+injured+mouse+masseter+muscles+via+nanomembrane+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Real-time functional assay of volumetric muscle loss injured mouse masseter muscles via nanomembrane electronics.</a> Adv Sci. 8 (17), e2101037(2021).</li>
<li>Schiaffino, S., Rossi, A. C., Smerdu, V., Leinwand, L. A., Reggiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+myosins%3A+expression+patterns+and+functional+significance%5BTitle%5D)+AND+%22Skelet+Muscle%22%5BJournal%5D)">Developmental myosins: expression patterns and functional significance.</a> Skelet Muscle. 5, 22(2015).</li>
<li>Agarwal, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myosin+heavy+chain-embryonic+regulates+skeletal+muscle+differentiation+during+mammalian+development%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Myosin heavy chain-embryonic regulates skeletal muscle differentiation during mammalian development.</a> Development. 147 (7), (2020).</li>
<li>Meng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+triage+and+freezing+for+models+of+skeletal+muscle+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Tissue triage and freezing for models of skeletal muscle disease.</a> J Vis Exp. (89), e51586(2014).</li>
<li>Kim, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+cell+integration+into+3D+bioprinted+skeletal+muscle+constructs+accelerates+restoration+of+muscle+function%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Neural cell integration into 3D bioprinted skeletal muscle constructs accelerates restoration of muscle function.</a> Nat Commun. 11 (1), 1025(2020).</li>
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<li>Kim, J. T., Kasukonis, B. M., Brown, L. A., Washington, T. A., Wolchok, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+from+volumetric+muscle+loss+injury%3A+A+comparison+between+young+and+aged+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Gerontol%22%5BJournal%5D)">Recovery from volumetric muscle loss injury: A comparison between young and aged rats.</a> Exp Gerontol. 83, 37-46 (2016).</li>
<li>Guédat, C., Stergiopulos, O., Kiliaridis, S., Antonarakis, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+masseter+muscles+thickness+and+facial+morphology+with+facial+expressions+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Exp+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">Association of masseter muscles thickness and facial morphology with facial expressions in children.</a> Clin Exp Dent Res. 7 (5), 877-883 (2021).</li>
<li>VanSwearingen, J. M., Cohn, J. F., Bajaj-Luthra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specific+impairment+of+smiling+increases+the+severity+of+depressive+symptoms+in+patients+with+facial+neuromuscular+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Aesthetic+Plast+Surg%22%5BJournal%5D)">Specific impairment of smiling increases the severity of depressive symptoms in patients with facial neuromuscular disorders.</a> Aesthetic Plast Surg. 23 (6), 416-423 (1999).</li>
<li>Versnel, S. L., Duivenvoorden, H. J., Passchier, J., Mathijssen, I. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Satisfaction+with+facial+appearance+and+its+determinants+in+adults+with+severe+congenital+facial+disfigurement%3A+A+case-referent+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Plast+Reconstr+Aesthet+Surg%22%5BJournal%5D)">Satisfaction with facial appearance and its determinants in adults with severe congenital facial disfigurement: A case-referent study.</a> J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63 (10), 1642-1649 (2010).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>F1.652 Myosin Heavy chain (embryonic) monoclonal 항체</td><td>DSHB</td><td>F1.652</td><td></td></tr><tr><td>Goat anti-Mouse IgG2b Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 647</td><td>Invitrogen</td><td>A-21242</td><td></td></tr><tr><td>Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Highly Cross-Adsobed secondary 항체, Alexa Fluor 488</td><td>Invitrogen</td><td>A-11034</td><td></td></tr><tr><td>Integra 표준 생검 펀치, 일회용 표준 생검 펀치; 5mm, 직경: 0.19인치, 0.5cm</td><td>Integra</td><td>12460411</td><td></td></tr><tr><td>장착 매체(DAPI 포함) - 수성, Fluoroshield</td><td>Abcam</td><td>ab104139</td><td></td></tr><tr><td>토끼 안티 마우스 IgG H& L(Alexa Fluor 647) 사전 흡착된</td><td>Abcam</td><td>ab150127</td><td></td></tr><tr><td>Sulfamethoxazole/Trimethoprim 구강 현탁액, 체리 맛, 473mL</td><td>Med-Vet International</td><td>SKU: RXBAC-SUSP</td><td></td></tr></tbody></table>

생명 공학 재료 연구를 위한 masseter 체적 근육 손실의 설치류 모델

Rodent Model of Masseter Volumetric Muscle Loss for Studying Bioengineering Materials

생체 재료를 사용한 두개안면 VML 및 조직 재생 평가에 대한 결과에는 양적 및 질적 결과가 모두 포함됩니다.
그림 2 는 앞서 설명한 모델을 사용한 정성적 평가의 예를 보여줍니다. 당사의 하이드로겔 내에서 새로운 근육 섬유 성장에 대한 관찰은 질적으로 긍정적인 결과이며(그림 2A) 생체 재료가 충분한 구조적 지원과 성장 인자 또는 영양소 전달을 제공할 수 있음을 시사합니다. 상처 부위 내 하이드로겔의 잔류(그림 2B)는 HE 염색에서 볼 수 있습니다. HE(그림 2C) 및 Masson의 트리크롬(그림 2D)을 사용한 혈관 식별과 같은 생체 재료 내의 다른 조직에 대한 정성적 평가가 수행될 수 있습니다. 그림 2B에서 안면 신경의 하악 및 협측 분지가 이미지의 왼쪽 상단과 오른쪽 상단 모서리에서 볼 수 있으며, 이는 VML 손상 침대에 하이드로겔이 올바르게 배치되었는지 확인하고 방향을 제공합니다. 하이드로겔 위에 근막층이 보이는데, 이는 근막 봉합이 성공적이었고 수술 후 기간 동안 손상되지 않았음을 확인합니다. 이 단계에서 보이는 음성 결과에는 하이드로겔의 완전한 손실(그림 2E) 또는 근막 폐쇄 및 상처 바닥의 돌출 손실(그림 2F)이 포함되며, HE는 수술 후 경과 시간에 따라 상처 바닥 또는 섬유성 흉터의 증거를 보여줍니다.
면역조직화학 분석은 세포 수준에서 세포 유형과 분자 상호 작용을 식별하기 위해 두개안면 VML 치료를 위한 생체 재료를 평가하는 데 매우 중요합니다. VML은 골격근을 재생할 수 있는 상주 세포와 구조를 잃게 하기 때문에 손상 부위의 새로운 근육 재생은 치료4 및 VML에 대한 생체 재료 기반 요법의 효능 평가에서 중요한 결과입니다. 배아(MYH3) 및 신생아 미오신 (MYH8)을 포함한 미오신 발달 동형은 재생 골격근 섬유에서 재발현되며 섬유 재생을 위한 특정 마커를 제공합니다18,19. 그림 3은 면역조직화학을 사용하여 관심 세포 유형(이 경우 배아 미오신 중쇄)을 식별하는 방법의 예를 보여줍니다.
마지막으로, ImageJ는 면역조직화학 및 Masson의 삼색과 같은 특수 염색을 포함한 조직학 슬라이드의 특징을 정량화하여 섬유화 반응을 측정하는 데 사용할 수 있습니다(그림 4). VML 부상에서 근육의 일부를 제거하면 근육 구조와 구성이 변화하여 콜라겐 I 침착이 증가하고 총 구획 조직 섬유증이 발생합니다 2,3. VML에 대한 생체 재료 기반 치료를 평가하는 많은 연구는 중재 그룹과 대조군 간의 섬유화를 비교합니다4. 여기에 설명된 방법을 사용하여 VML 손상을 입은 동물의 상처 부위를 Masson의 삼색에서 섬유성 흉터로 식별할 수 있습니다(그림 4A). ImageJ를 통한 컬러 디콘볼루션은 결합 조직에 해당하는 청색 채널을 분리하고 정량화한 다음(그림 4B) 측정을 위해 회색조로 설정할 수 있습니다(그림 4C). 흉터 영역은 이미지 J(그림 4D)를 사용하여 분리 및 측정할 수 있으며 정확한 크기와 재현 가능한 영역을 위해 이미지의 눈금 막대로 보정할 수 있습니다. 이 접근법을 사용하여 결합 조직 침착을 측정할 수 있습니다(그림 4E).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig01.jpg"> 
그림 1: 단계를 보여주는 수술 설계도.(A,B) 외과적 교근 VML 손상. (C) 생체 재료 응용. (D) 마세터 수확. (E) 수확 후 근육 형태. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig02.jpg"> 
그림 2: HE 및 Masson의 트리크롬 염색.(A) 하이드로겔 근육 경계면의 HE 염색된 쥐 교교근 절편은 형태학적으로 골격근 섬유로 식별된 구조를 나타내는 화살표가 있습니다. (B) 하이드로겔 전체에 걸쳐 골격근 섬유가 풍부함을 보여주는 HE 염색 쥐 교근 절편. (C) HE 염색 및 (D) 형태학적으로 혈관으로 식별된 구조를 나타내는 화살표가 있는 Masson의 트리크롬 염색 조직. (E,F) 상처 부위가 아닌 교근의 표면적인 측면에 부착된 젤이 있는 하이드로겔의 완전한 손실과 근막 폐쇄의 상실을 동반한 하이드로겔의 불완전 소실을 보여주는 음성 결과가 각각 나타났습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig03.jpg"> 
그림 3: 쥐 교근 단면의 배아 미오신 중쇄(eMHC) 및 라미닌에 대한 면역조직학적 염색. (A) 수술 후 2주. (B) 수술 후 12주. eMHC의 농도 증가는 2주 샘플에 비해 12주 샘플에서 관찰됩니다. 20배 배율로 캡처한 이미지. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66450/66450fig04.jpg"> 
그림 4: 정량적 섬유증 분석. (A) 12주에 VML 손상 후 상처 섬유증의 대용물로서 결합 조직 침착의 정량화를 위한 Masson의 삼색 염색 쥐 교근 절편. (B) 이미지 J는 결합 조직에 해당하는 청색 채널을 디콘볼루션하는 데 사용되었습니다. (C) 분석을 위해 이미지가 회색조로 변환되었습니다. (D) 섬유성 흉터에 해당하는 영역을 분리하고, (E) 흰색(배경)과 검은색(결합 조직)에 해당하는 필드의 단면적과 백분율을 계산했습니다. 광학 현미경을 사용하여 10배 배율로 캡처한 이미지. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66450/66450fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

생명 공학 재료 연구를 위한 Masseter 체적 근육 손실의 설치류 모델

Craniofacial volumetric muscle loss (VML) injuries can occur as a result of severe trauma, surgical excision, inflammation, and congenital or other ...

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

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체적 근육 손실(VML) 손상의 외과적 생성 후 쥐 마세터 근육의 생체 내 기능 평가

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