Artykuł metodologiczny

Modele zwierząt wodnych do badań w medycynie regeneracyjnej

1.7K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/64946

⸱

20 stycznia 2023

W tym artykule

Streszczenie

OMÓWIONE ARTYKUŁY:

Shimizu, Y., Kawasaki, T. Model obrażeń spowodowanych raną kłutą dorosłego nerwu wzrokowego przy użyciu danio pręgowanego i medaka do analizy porównawczej zdolności regeneracyjnych. Dziennik Eksperymentów Wizualnych. (180), E63166 (2022).

Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Ocena wytrzymałości pływackiej i zachowania podczas pływania u dorosłych ryb zebrywanego. Dziennik Eksperymentów Wizualnych. (177), E63240 (2021).

El-Daher, F. et al. Kontrolowane półautomatyczne urazy wywołane laserem do badania regeneracji rdzenia kręgowego u larw danio pręgowanego. Dziennik Eksperymentów Wizualnych. (177), E63259 (2021).

Slater, P. G., Larraín, J. Przecięcie rdzenia kręgowego u kijanek xenopus laevis. Dziennik Eksperymentów Wizualnych. (178), E63276 (2021).

Artykuł redakcyjny

Regeneracja jest interesującym i fascynującym procesem biologicznym, który może przywrócić narządy, tkanki i komórki uszkodzone przez choroby lub traumatyczne wydarzenia 1,2,3. Po tych wydarzeniach przeszczepienie uszkodzonego narządu jest jedynym ratunkiem dla pacjentów 4,5. Niemniej jednak, ze względu na krótki okres życia dawców narządów i różne skutki (np. ból, infekcja, krwawienie i zakrzepy krwi), podejście regeneracyjne może stanowić potencjalną alternatywę dla ratowania życia tych pacjentów. Co więcej, w ciągu ostatniej dekady kilka organizmów modelowych (np. zwierzęta wodne 6,7,8,9,10,11,12, takie jak danio pręgowany, medaka i xenopus) wykorzystano do zbadania procesu regeneracji po urazie urazowym. Celem tej kolekcji jest pokazanie znormalizowanych protokołów leczenia uszkodzeń narządów lub tkanek u zwierząt wodnych, a tym samym pokazanie ogromnych korzyści, jakie można uzyskać, wykorzystując te modelowe zwierzęta w medycynie regeneracyjnej.

Aby zbadać regenerację mózgu, Shimizu i wsp.13 proponują interesujący model uszkodzenia mózgu, porównując medakę i danio pręgowanego. Autorzy opisali metodę wykorzystującą igłę do wywoływania uszkodzeń w mózgu dorosłych ryb w celu zbadania losu komórek w niszy neurogennych komórek macierzystych. Szczegółowo rzecz biorąc, autorzy ręcznie wbili igłę w określony obszar mózgu (tectum wzrokowy), a mózg ryby został usunięty i naprawiony. Mózgi podzielono na sekcje (za pomocą kriostatu), a skrawki te wykorzystano do wykrycia określonych markerów (proliferacyjnych lub różnicujących). Podejście opisane przez autorów przyniosło wyniki na dwóch różnych rybach teleostowych: medaka i danio pręgowanym.

W przypadku regeneracji rdzenia kręgowego, Burris i wsp.14 opisują oryginalny protokół oceny zachowania danio pręgowanego, zarówno nieuszkodzonego, jak i po zdarzeniu uszkodzenia rdzenia kręgowego. Autorzy zaobserwowali znaczny spadek zdolności pływania u ryb z urazem kręgosłupa. Co ciekawe, ryba ta stopniowo przywracała funkcję pływania co najmniej 2 tygodnie po zmianie. Przyczyniając się do badań nad regeneracją rdzenia kręgowego przy użyciu modelu danio pręgowanego, protokół opracowany przez El-Daher i wsp.15 umożliwił wykonanie urazu kręgosłupa z większą precyzją. Autorzy użyli lasera do wywołania określonej zmiany. Metoda ta różniła się od podejścia ręcznego, ponieważ pozwalała na zwiększenie liczby zwierząt i eksperymentów.

Ponieważ ryby teleostyczne i inne zwierzęta wodne mogą się regenerować po urazie rdzenia kręgowego, Slater i wsp.16 szczegółowo opisują protokół transekcji rdzenia kręgowego w modelu zwierzęcym żaby (xenopus). Autorzy zawierają również kroki, jak radzić sobie z tym modelem zwierzęcym podczas operacji, jak zapewnić opiekę pooperacyjną i jak wykonywać testy funkcjonalne. Nieustanne wysiłki zmierzające do zbadania mechanizmów molekularnych rządzących regeneracją tkanek, w szczególności mózgu i rdzenia kręgowego, w tych modelach zwierzęcych innych niż ssaki mogą pomóc w opracowaniu nowych strategii leczenia wielu chorób.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Autorzy nie mają żadnych podziękowań.

Bibliografia

  1. Shvedova, M., Thanapaul, R. J. R. S., Thompson, E. L., Niedernhofer, L. J., Roh, D. S. Cellular senescence in aging, tissue repair, and regeneration. Plastic and Reconstructive Surgery. 150, 4-11 (2022).
  2. Hou, J., Zhou, Q., Zhu, X., Peng, J., Xiong, J. W. Diverse biological and engineering strategies towards organ regeneration. Cell Regeneration. 10 (1), 34(2021).
  3. Shimizu, T. Tissue & organ engineering for regenerative therapy. Arerugi. 66 (1), 32-35 (2017).
  4. Reyes-Acevedo, R., et al. Current state and challenges for organ donation and transplantation in Mexico. Transplantation. 103 (4), 648-650 (2019).
  5. Ricci, S., Cacialli, P. Stem cell research tools in human metabolic disorders: An overview. Cells. 10 (10), 2681(2021).
  6. Cacialli, P., et al. Neuronal expression of brain derived neurotrophic factor in the injured telencephalon of adult zebrafish. The Journal of Comparative Neurology. 526 (4), 569-582 (2018).
  7. Cacialli, P., Lucini, C. Adult neurogenesis and regeneration in zebrafish brain: are the neurotrophins involved in. Neural Regeneration Research. 14 (12), 2067-2068 (2019).
  8. Cacialli, P., et al. A connexin/ifi30 pathway bridges HSCs with their niche to dampen oxidative stress. Nature Communications. 12 (1), 4484(2021).
  9. Watanabe, N., et al. Kidney regeneration through nephron neogenesis in medaka. Development, Growth & Differentiation. 51 (2), 135-143 (2009).
  10. Sekimizu, K., Tagawa, M., Takeda, H. Defective fin regeneration in medaka fish (Oryzias latipes) with hypothyroidism. Zoological Science. 24 (7), 693-699 (2007).
  11. Phipps, L. S., Marshall, L., Dorey, K., Amaya, E. Model systems for regeneration: Xenopus. Development. 147 (6), (2020).
  12. Slater, P. G., Palacios, M., Larrain, J. Xenopus, a model to study wound healing and regeneration: Experimental approaches. Cold Spring Harbor Protocols. 2021 (8), (2021).
  13. Shimizu, Y., Kawasaki, T. Stab wound injury model of the adult optic tectum using zebrafish and medaka for the comparative analysis of regenerative capacity. Journal of Visualized Experiments. (180), e63166(2022).
  14. Burris, B., Jensen, N., Mokalled, M. H. Assessment of swim endurance and swim behavior in adult zebrafish. Journal of Visualized Experiments. (177), e63240(2021).
  15. JoVE. Erratum:Controlled semi-automated laser-induced injuries for studying spinal cord regeneration in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (182), e6497(2022).
  16. Slater, P. G., Larrain, J. Spinal cord transection In xenopus laevis tadpoles. Journal of Visualized Experiments. (178), e63276(2021).

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

ZebrafishMedakaOptic Tectum InjurySwim Endurance AssessmentSwim BehaviorSpinal Cord RegenerationLaser-induced InjuriesXenopus Laevis Tadpoles