Badania te przedstawiają praktyczny i efektywny protokół ustanawiania modelu ciągłego rozszerzania tkanek u szczurów, co ułatwia badanie mechanizmów i rozwój techniki regeneracji skóry.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Badania te przedstawiają praktyczny i efektywny protokół ustanawiania modelu ciągłego rozszerzania tkanek u szczurów, co ułatwia badanie mechanizmów i rozwój techniki regeneracji skóry.
Regeneracja skóry jest niezbędna do gojenia różnych powierzchownych ran i może być wspierana przez stymulację mechaniczną. Rozszerzanie tkanek to szeroko stosowana metoda przyspieszania regeneracji skóry poprzez kontrolowane mechaniczne rozciąganie; jednak jego skuteczność kliniczna często jest ograniczona przez niedopasowanie między obciążeniem mechanicznym a zdolnością regeneracji skóry. Aby rozwiązać to ograniczenie, pilnie potrzebne jest opracowanie standaryzowanego modelu zwierzęcego rozszerzania tkanek. W tym badaniu opracowaliśmy model rozszerzania tkanek u szczurów Sprague-Dawley. Po wszczepieniu do grzbietu 10 mL ekspandera tkankowego, bezpośrednio po operacji wstrzyknięto 5 ml soli fizjologicznej. Po dwutygodniowym okresie rekonwalescencji zwierzęta przechodziły schemat dwutygodniowych zastrzyków z soli fizjologicznej (10 ml na sesję). Kinetyka ekspansji wykazywała charakterystyczny trend szybkiego wzrostu skóry, po którym następowało stopniowe spowalnianie. W późniejszych stadiach obserwowano poważne powikłania, takie jak martwica skóry, rozkład tkanek oraz ekspozycja na ekspansery. Praca ta ustanawia powtarzalne ramy przedkliniczne, które wiernie naśladują fizjologiczne i patologiczne procesy ekspansji tkanek ludzkich, zapewniając podstawowy model do badania mechanizmów regeneracyjnych i optymalizacji protokołów klinicznych.
Skóra pełni rolę pierwszej linii obrony organizmu, zapewniając mechaniczną ochronę i zapobiegając utracie wody, a także odgrywa kluczową rolę w regulacji temperatury, reakcji na bodźce zewnętrzne oraz regulacji odporności1. Rany skóry są powszechne w praktyce klinicznej, w wyniku urazów, infekcji drobnoustrojowych, uszkodzeń chemicznych oraz resekcji chirurgicznej2. Podczas gdy małe rany mogą się goić przy normalnym wyglądzie, poważne urazy zazwyczaj pozostawiają poważne włókniste blizny, które upośledzają funkcjonowanie tkanek i mogą nawet zagrażaćżyciu. Autologiczne przeszczepienie skóry o pełnej grubości jest powszechnie uważane za złoty standard w leczeniu dużych ran i zapobieganiu powstawaniu blizn4. Jednak uzyskanie wystarczającej ilości skóry podlegającej przeszczepieniu pozostaje kluczowym wyzwaniem klinicznym. W konsekwencji rozwój innowacyjnych technologii regeneracji skóry stał się centralnym obszarem w dziedzinach medycyny regeneracyjnej i biomateriałów5.
Od czasu, gdy Neumann wprowadził zasadę rozszerzania tkanek w 1957 roku poprzez wszczepienie balonu polietylenowego w okolice sutkowej po uszu, aby odtworzyć deformację ucha6, technika ta znacznie się rozwinęła. Obecnie jest to jedna z najczęściej stosowanych metod w chirurgii rekonstrukcyjnej i pozostaje kluczowym podejściem do leczenia rozległych wad skóry. Konkretnie, rozszerzanie tkanek generuje dodatkową tkankę autologiczną poprzez rekrutację sąsiedniej skóry i stymulację regeneracji7. Napędzana stymulacją mechaniczną, nowo powstała skóra bardzo przypomina rodzimą skórę zarówno pod względem wyglądu, jak i struktury, co czyni ją idealną do zastosowań klinicznych8. Jednak z powodu niezgodności między siłą obciążenia a tempem wzrostu skóry w późnym stadium, ilość pobranej skóry okazuje się niewystarczająca do pokrycia ran na dużą skalę9. Ponadto postęp w technologii rozszerzania tkanek jest utrudniony przez nieoptymalną skuteczność ekspansji, poważne komplikacje, niepełne ilościowe metryki oceny oraz słabo scharakteryzowane mechanizmy molekularne10. Biorąc pod uwagę złożoność sieci regulacyjnych in vivo, odpowiednie modele zwierzęce rozszerzania tkanek są niezbędne do wiernego podsumowania fizjologicznych i patologicznych reakcji tkanek skóry na stymulację mechaniczną.
Obecnie modele myszy (mysz i szczur) oraz wieprzowinki są dominującym wyborem do badań in vivo 11. Modele rozszerzania grzbietu lub skóry głowy myszy są szeroko stosowane ze względu na łatwość obsługi; jednak skóra jest zbyt cienka, by tolerować długotrwałe lub ciągłe rozszerzaniesię 12. Model rozszerzalności grzbietowej szczura nadaje się do ciągłego rozszerzania ze względu na rozległą przestrzeń podskórną, jednak brak jednoznacznego protokołu do zakończenia rozszerzania ogranicza jego kliniczną użyteczność13,14. Chociaż skóra wieprzowina dzieli najwyższy stopień homologii ze skórą ludzką, jej niższa elastyczność powoduje opóźnione reakcje na rozciąganie mechaniczne, a wymóg głębokiej sedacji podczas procesu znacznie utrudnia eksperymentalną manipulację15. Dlatego opracowanie odpowiedniego modelu ciągłej ekspansji, który naśladuje proces kliniczny, pozostaje wyzwaniem naukowym.
Celem tego badania było opracowanie modelu szczura o ciągłym rozszerzaniu skóry. Krótko po operacji wprowadzono 10 mL silikonowy ekspander do grzbietowej części szczurów Sprague-Dawley (SD), a po operacji podano 5 mL soli fizjologicznej. Po dwutygodniowym okresie rekonwalescencji podawano 10 mL soli fizjologicznej dwa razy w tygodniu, aż osiągnięto łączną objętość 155 mL, po czym zaobserwowano znaczący spadek produkcji skóry, co sugeruje wyczerpanie zdolności regeneracyjnej. Wyczerpanie regeneracyjne oznacza krytyczny spadek zdolności regeneracyjnej skóry, charakteryzujący się na poziomie komórkowym zmniejszonym potencjałem proliferacyjnym i rozpadem macierzy zewnątrzkomórkowej. Makroskopowo objawia się to wyraźnym pogorszeniem struktury skóry, objawiając się przerzedzeniem skóry, niedokrwieniem i rozcięciem prążków, co może przeprowadzić do martwicy i rozkładu tkanek17. Oprócz prostoty technicznej, ten przedkliniczny model skutecznie odtwarza ciągłą ekspansję skóry, pozwalając badaczom badać różne etapy rozszerzania dostosowane do konkretnych celów badawczych. Metoda modelowania ta może być również stosowana u szczurów zmodyfikowanych genetycznie, ułatwiając wyjaśnienie kluczowych funkcji genów i tym samym odkrywając mechanizmy leżące u podstaw. Ponadto duża powierzchnia skóry grzbietowej ułatwia samodzielne badanie badanie, pozwalając na stosowanie zarówno eksperymentalnych, jak i kontrolnych zabiegów u tego samego zwierzęcia18. Łącznie ten model stanowi użyteczne narzędzie do badania konkretnych mechanizmów zaangażowanych w rozszerzanie tkanek i przyczynia się do przezwyciężania obecnych ograniczeń technologicznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komisję Etyki Szanghajskiego Dziewiątego Szpitala Ludowego (nr SH9H-2025-A1673-1) i przeprowadzana zgodnie z Przewodnikiem Narodowych Instytutów Zdrowia dotyczącym opieki i wykorzystania zwierząt laboratoryjnych.
1. Przygotowanie
2. Opieka nad zwierzętami przedoperacyjnymi i wewnątrzoperacyjna
3. Wszczepienie ekspanzera tkanek
4. Proces ciągłej ekspansji
5. Pomiar powierzchni ekspansji i regenerowany zbieracz skóry
6. Histologiczne barwienie skóry
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym badaniu ustaliliśmy standardowy protokół dla modelu ciągłego rozszerzania tkanek. Po potwierdzeniu bezpieczeństwa ekspandera (rysunek 1A) został on chirurgicznie wszczepiony podskórnie w okolice grzbietowej u szczurów SD. Powierzchnia nadmuchująca była skierowana ku skórze. Aby zapobiec przesunięciu ekspanzera, punkt połączenia między cewnikem a portem do wstrzykiwania został zabezpieczony do powięzi mięśniowej (Rysunek 1B). Po dwutygodniowych zastrzykach ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ekspansja tkanek stała się szeroko stosowaną techniką generowania dodatkowej skóry, która pod względem teksturyi koloru bardzo przypomina sąsiednią zdrową skórę. Stosowano go w różnych schorzeniach klinicznych, w tym w leczeniu blizn, rekonstrukcji piersi oraz rekonstrukcji po resekcji guzów powierzchni ciała20. Jednak długoterminowe rozszerzanie tkanek pozostaje kluczowym wyzwaniem, głównie z powodu wykończonej zdolności regeneracyjnej skóry21. Brak...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie mają konkurujących ze sobą interesów finansowych.
Badanie jest sponsorowane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (Grant nr 82372536, 82572898, 82472543), Shanghai Plastic Surgery Research Center of Shanghai Priority Research Center (2023ZZ02023), Shanghai "Rising Stars of Medical Talents" Youth Development Program (Youth Medical Talents-Specialist Program), Shanghai Municipal Health Commission Program Clinical Research Industry Health Special Program (grant nr 20244Y0031).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przeciwciało CD31 | Abcam Shanghai Trading Co.,Ltd | ab182981 | Barwienie IHC |
| Instrument do napromieniowania wiązką elektronów | Firma Tongwei Xinda Technology (Jiangsu), Ltd | Akcelerator elektronów o wysokiej energii (10 MeV, 24 kW) | Sterylizacja |
| Przeciwciało wtórne sprzężone z FITC | Proteintech Group, Inc | SA0003-2 | Barwienie IHC |
| Graghpad Prism software | Oprogramowanie GraphPad | Wersja 10.0 | Analiza statystyczna |
| Zestaw do barwienia hematoksyliny i eozyny | Beyotime Biotech Inc | C0105S | Barwienie histologiczne |
| Skaner 3D o wysokiej precyzji | SHINING 3D | EinScan Pro 2X V2 | Pomiar powierzchni |
| Oprogramowanie Image J | Narodowe Instytuty Zdrowia | Wersja 1.54 | Analiza statystyczna |
| Zestaw do barwienia trichromowego Massona | Beyotime Biotech Inc | C0189S | Barwienie histologiczne |
| Ekspandry tkankowe | Shanghai Winner Plastic Surgery Products Co., Ltd. | Nie ma | Specjalna personalizacja |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie