Dit onderzoek presenteert een praktisch en efficiënt protocol voor het opzetten van een continu weefselexpansiemodel bij ratten, waardoor het mechanismeonderzoek en de technologische vooruitgang in huidregeneratie worden vergemakkelijkt.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit onderzoek presenteert een praktisch en efficiënt protocol voor het opzetten van een continu weefselexpansiemodel bij ratten, waardoor het mechanismeonderzoek en de technologische vooruitgang in huidregeneratie worden vergemakkelijkt.
Huidregeneratie is essentieel voor de genezing van verschillende oppervlakkige wonden en kan worden bevorderd door mechanische stimulatie. Weefselexpansie is een veelgebruikte strategie om huidregeneratie te versnellen door gecontroleerde mechanische rekking; de klinische werkzaamheid wordt echter vaak beperkt door een mismatch tussen mechanische belasting en het regeneratieve vermogen van de huid. Om deze beperking aan te pakken, is dringend de ontwikkeling nodig van een gestandaardiseerd diermodel van weefselexpansie. In deze studie hebben we een weefselexpansiemodel vastgesteld bij Sprague-Dawley-ratten. Na de dorsale implantatie van een 10 mL weefselexpander werd direct na de operatie 5 mL zoutoplossing geïnjecteerd. Na een herstelperiode van twee weken kregen de dieren een regime van twee wekelijkse zoutoplossingsinjecties (10 mL per sessie). De expansiekinetiek vertoonde een karakteristieke trend van snelle huidgroei gevolgd door een geleidelijke vertraging. In de latere stadia werden ernstige complicaties waargenomen, zoals huidnecrose, weefselafbraak en blootstelling aan expander. Dit werk stelt een reproduceerbaar preklinisch kader vast dat de fysiologische en pathologische processen van menselijke weefselexpansie nauwgezet nabootst, en biedt een fundamenteel model om regeneratieve mechanismen te onderzoeken en klinische protocollen te optimaliseren.
De huid dient als de eerste verdedigingslinie van het lichaam, biedt mechanische bescherming en voorkomt waterverlies, terwijl het ook een cruciale rol speelt in temperatuurregulatie, externe stimulirespons en immuunregulatie1. Huidwonden komen vaak voor in de klinische praktijk en ontstaan door trauma, microbiële infecties, chemische schade en chirurgische resectie2. Hoewel kleine wonden normaal kunnen genezen, laten grote verwondingen over het algemeen ernstige fibrotische littekens achter die de weefselfunctie aantasten en zelfs levensbedreigendkunnen worden. Autologe huidtransplantatie met volledige dikte wordt algemeen beschouwd als de gouden standaard voor het behandelen van grote wonden en het voorkomen van littekens4. Het verkrijgen van voldoende graftable huid blijft echter een cruciale klinische uitdaging. Als gevolg hiervan is de ontwikkeling van innovatieve huidregeneratietechnologieën uitgegroeid tot een centraal aandachtspunt op het gebied van regeneratieve geneeskunde enbiomaterialen.
Sinds Neumann in 1957 voor het eerst het principe van weefselexpansie introduceerde door een polyethyleenballon in het postauriculaire mastoideusgebied te implanteren om een oorafwijking6 te reconstrueren, is deze techniek aanzienlijk geëvolueerd. Tegenwoordig is het een van de meest gebruikte methoden in reconstructieve chirurgie en blijft het een essentiële benadering om uitgebreide huidafwijkingen aan te pakken. Specifiek genereert weefseluitbreiding extra autoloog weefsel door aangrenzende huid te rekruteren en regeneratie7 te stimuleren. Aangedreven door mechanische stimulatie lijkt de nieuw gevormde huid sterk op de oorspronkelijke huid, zowel qua uiterlijk als structuur, waardoor deze ideaal is voor klinische toepassingen8. Door een mismatch tussen de grootte van de belastingskracht en de groeisnelheid van de huid in het late stadium, blijkt de hoeveelheid geoogste huid echter onvoldoende voor grootschalige wonddekking9. Bovendien wordt de vooruitgang van weefselexpansietechnologie belemmerd door suboptimale expansieeffectiviteit, ernstige complicaties, onvolledige kwantitatieve evaluatiemetingen en slecht gekarakteriseerde moleculaire mechanismen10. Gezien de complexiteit van regulerende netwerken in vivo zijn geschikte diermodellen van weefseluitbreiding essentieel om de fysiologische en pathologische reacties van huidweefsels op mechanische stimulatie nauwkeurig te recapituleren.
Op dit moment zijn muismodellen (muis en rat) en varkensmodellen de overheersende keuze voor in vivo studies11. Modellen van muisdorsale of hoofdhuidexpansie worden veel gebruikt vanwege hun gebruiksgemak; De huid is echter te dun om langdurige of continue expansie te verdragen12. Het rat dorsale expansiemodel is geschikt voor continue expansie vanwege de uitgebreide subcutane ruimte, maar het ontbreken van een definitief protocol om expansie te beëindigen beperkt de klinische toepasbaarheid13,14. Hoewel varkenshuid de hoogste mate van homologie deelt met menselijke huid, resulteert de lagere elasticiteit in vertraagde reacties op mechanische rekking, en de noodzaak van diepe sedatie tijdens het proces maakt experimentele manipulatie aanzienlijk uitdagender15. Daarom blijft het ontwikkelen van een passend model van continue uitbreiding dat het klinische proces nabootst een wetenschappelijke uitdaging.
Het doel van deze studie was het ontwikkelen van een rattenmodel van continue huidexpansie. Kort werd een 10 ml siliconenexpander in het dorsale gebied van Sprague-Dawley (SD) ratten ingebracht, en direct na de operatie werd 5 ml zoutoplossing geïnjecteerd. Na een herstelperiode van twee weken werd 10 mL zoutoplossing tweemaal per week toegediend totdat een cumulatief volume van 155 mL was bereikt, waarna een significante afname van huidaanmaak werd waargenomen, wat wijst op het uitputten van het regeneratieve vermogen. Regeneratieve uitputting duidt op een kritische afname van het huidregeneratieve vermogen, gekenmerkt op cellulair niveau door verminderd proliferatiepotentieel en afbraak van de extracellulaire matrix16. Macroscopisch gezien uit dit zich als een duidelijke achteruitgang van de huidtextuur, met uiting in huidverdunning, ischemie en distensae van de striae, wat mogelijk kan voortgaan in necrose en weefselafbraak17. Naast de technische eenvoud repliceert dit preklinische model met succes continue huidexpansie, waardoor onderzoekers verschillende uitbreidingsfasen kunnen onderzoeken die zijn afgestemd op specifieke onderzoeksdoelen. Deze modelleringsmethode kan ook worden toegepast op genetisch gemodificeerde ratten, waardoor de opheldering van belangrijke genfuncties mogelijk wordt gemaakt en zo de onderliggende mechanismen worden blootgelegd. Bovendien maakt het ruime oppervlak van de dorsale huid een zelfgecontroleerd onderzoeksontwerp mogelijk, waardoor zowel experimentele als controlebehandelingen bij hetzelfde dierkunnen worden toegepast. Gezamenlijk biedt dit model een nuttig hulpmiddel om specifieke mechanismen te onderzoeken die betrokken zijn bij weefselexpansie en draagt het bij aan het overwinnen van de huidige technologische beperkingen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle dierprocedures zijn goedgekeurd door de Ethische Commissie van het Shanghai Negende Volksziekenhuis (nr. SH9H-2025-A1673-1) en uitgevoerd in overeenstemming met de National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.
1. Voorbereiding
2. Preoperatieve en intraoperatieve dierenverzorging
3. Implantatie van weefseluitbreiders
4. Continu uitbreidingsproces
5. Meting van het expansiegebied en geregenereerde huidverzameling
6. Huidhistologische kleuring
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In deze studie hebben we een standaardprotocol vastgesteld voor een continu weefselexpansiemodel. Na bevestiging van de veiligheid van de expander (Figuur 1A), werd deze chirurgisch subcutaan geïmplanteerd in het dorsale gebied van SD-ratten. Het opblazende oppervlak was naar de huid toe gericht. Om expanderverplaatsing te voorkomen, werd het aansluitpunt tussen de katheter en injectiepoort bevestigd aan de spierfascia (Figuur 1B
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Weefseluitbreiding is een veelgebruikte techniek geworden om extra huid te genereren die qua textuur en kleursterk lijkt op de aangrenzende gezonde huid. Het is toegepast bij diverse klinische aandoeningen, waaronder littekenreparatie, borstreconstructie en reconstructie na de resectie van lichaamsoppervlaktumoren20. Toch blijft de langdurige weefseluitbreiding een cruciale uitdaging, voornamelijk vanwege de uitgeputte huidregeneratieve cap...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.
Deze studie wordt gesponsord door de National Natural Science Foundation of China (subsidie nr. 82372536, 82572898, 82472543), het Shanghai Plastic Surgery Research Center van het Shanghai Priority Research Center (2023ZZ02023), het Shanghai "Rising Stars of Medical Talents" Youth Development Program (Youth Medical Talents-Specialist Program), het Speciale Programma Health Industry Health Industry van de Shanghai Municipal Health Commission (subsidienummer 20244Y0031).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| CD31 antibody | Abcam Shanghai Trading Co.,Ltd | ab182981 | IHC staining |
| Electron-beam irradiation instrument | Tongwei Xinda Technology (Jiangsu) Co,. Ltd | High-energy electron accelerator (10 MeV, 24 kW) | Sterilization |
| FITC-conjugated secondary antibody | Proteintech Group, Inc | SA0003-2 | IHC staining |
| Graghpad Prism software | GraphPad Software | Version 10.0 | Statistical analysis |
| Hematoxylin and Eosin Staining Kit | Beyotime Biotech Inc | C0105S | Histological staining |
| High-Precision 3D Scanner | SHINING 3D | EinScan Pro 2X V2 | Area measurement |
| Image J software | National Institutes of Health | Version 1.54 | Statistical analysis |
| Masson's Trichrome Staining Kit | Beyotime Biotech Inc | C0189S | Histological staining |
| Tissue expanders | Shanghai Winner Plastic surgery Products Co.,Ltd. | N/A | Special customization |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen