Sinds Lazzaro Spallanzani het in 17681 meldde, is de regeneratie van salamanderpen een van de best bestudeerde natuurlijke regeneratieve fenomenen die biologen eeuwenlang heeft gecharmeerd. Succesvolle ledemaatregeneratie hangt af van de vorming, uitgroei en daaropvolgende patronen van een ongedifferentieerde cellulaire structuur die bekend staat als het blasteem. Onderzoekers hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het begrijpen van de cellulaire samenstelling van het blasteem en welke ondersteunende weefsels en celtypen nodig zijn voor de vorming ervan2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 . Toch blijven de gecoördineerde signaleringsmechanismen tussen verschillende weefsels en celtypen die leiden tot het initiëren van blasteemvorming slecht begrepen.
Een belangrijke vereiste voor succesvolle blasteemvorming en regeneratie is de wondepidemis, een voorbijgaand en gespecialiseerd epitheel dat het amputatievlak binnen 12 uur na amputatie bedekt10. Na amputatie migreren epitheelcellen van de intacte huid proximaal naar de verwonding snel over het amputatievlak om een dun wondepitheel te vormen14. Naarmate het blasteem zich in de volgende weken vormt, ontwikkelt de vroege wondepidemis zich tot een dikkere epitheliale signaleringsstructuur die de apicale epitheliale dop (AEC) wordt genoemd15. Terwijl de normale huid van volledige dikte zowel een epitheliale als een dermale laag bevat, gescheiden door een basale lamina, bestaat de wondepithina/AEC alleen uit een epitheellaag en ontbreekt een basale lamina16,17. De afwezigheid van de basale lamina en dermis zorgt voor direct contact tussen de wondepitheelcellen en de onderliggende weefsels, wat bidirectionele signalering tussen de twee compartimenten vergemakkelijkt die van cruciaal belang is voor zowel blasteemvorming als onderhoud17,18.
Klassieke experimentele studies bedachten verschillende innovatieve chirurgische methoden om wondepidemis / AEC-functie en noodzaak te onderzoeken via het remmen van de vorming ervan. Deze methoden omvatten het hechten19 of enten van huid van volledige dikte20,21 over het amputatievlak, het onmiddellijk hechten van de geamputeerde ledemaat in de lichaamsholte22 en continue dagelijkse verwijdering of bestraling van de vroege wondepithoffer en AEC23,24. Al met al hebben deze experimenten niet alleen het belang van de wondepidemis / AEC vastgesteld, maar ook de rol ervan in vroege weefselhistolyse verder bepaald, evenals het handhaven van proliferatie van voorlopercelen en blastemale uitgroei13 tijdens de regeneratie.
Deze eerdere studies waren echter grotendeels beperkt tot histologische kleuring en tritiated thymidine-pulsen om celproliferatie te volgen. In feite is het opnieuw bekijken van deze klassieke experimenten met moderne sequencingtechnologieën en functionele technieken in salamanders pas onlangs gedaan en heeft dit geleid tot de ontdekking van extra rollen voor de wondepidemis bij het moduleren van ontsteking en ECM-degradatie / afzetting tijdens vroege stadia van regeneratie25. Met de afgifte van verschillende salamandergenoom- en transcriptoomsequenties26,27,28,29,30,31,32,33,34, evenals het ontluikende aantal functionele methoden dat beschikbaar is bij salamandersoorten11,35,36,37,38 , zijn onderzoekers nu goed gepositioneerd om te beginnen met het ontrafelen van de moleculaire mechanismen die de vorming, functie en AEC-ontwikkeling van wondepidemis aansturen.
Helaas zijn verschillende van deze klassieke methoden die worden gebruikt om de vorming van wondepidemis te remmen technisch uitdagend, wat problemen oplevert voor de reproduceerbaarheid tussen biologische replicaties in hetzelfde experiment. Het onderhouden van huidtransplantaten kan bijvoorbeeld een uitdaging zijn, omdat grafts uiteindelijk van de ledemaat van de gastheer kunnen vallen en het dagelijks verwijderen van de wondepidemis / AEC moeilijk is zonder de onderliggende weefsels te beschadigen. Bovendien is het hechten van de geamputeerde ledemaat in de lichaamsholte een uitdaging en vereist het ook extra letsel op de plaats van inbrenging. Aan de andere kant is het hechten van de huid van volledige dikte onmiddellijk over het amputatievlak relatief eenvoudig, technisch reproduceerbaar en introduceert het minimale weefselschade. Deze full skin flap (FSF) chirurgische methode werd eerder ontwikkeld door Anthony Mescher in 1976 bij volwassen salamanders (Notophthalmus viridiscens). Hij toonde aan dat de FSF-operatie de vorming en functie van wondepithinamis remde door zowel epitheelcelmigratie over het amputatievlak als direct contact tussen epitheelcellen en de onderliggende weefsels te verbieden.
Hier wordt deze chirurgische ingreep stap voor stap getoond met behulp van de axolotl-ledemaat. In combinatie met moderne moleculaire en sequencingtechnologieën, kan deze techniek zeer nuttig blijken te zijn voor onderzoekers om ons begrip van wondepidemis / AEC-vorming en -functie tijdens ledemaatregeneratie te verdiepen.