O objetivo deste estudo foi padronizar uma abordagem cirúrgica segura e reprodutível para realizar uma amputação transversa completa da mandíbula em Ambystoma mexicanum , visando o estudo da regeneração do tecido craniofacial.
Artigo de método
* These authors contributed equally
O objetivo deste estudo foi padronizar uma abordagem cirúrgica segura e reprodutível para realizar uma amputação transversa completa da mandíbula em Ambystoma mexicanum , visando o estudo da regeneração do tecido craniofacial.
O complexo craniofacial é uma região anatômica que, em humanos, pode ser afetada por malformações do desenvolvimento, traumas e patologias como câncer, levando à perda de tecidos afetados. Isso cria a necessidade de buscar estratégias para regenerar esses tecidos perdidos. Isso promoveu o estudo dos mecanismos celulares e moleculares que orquestram a resposta regenerativa de estruturas craniofaciais lesionadas em espécies em regeneração, sendo Ambystoma mexicanum (A. mexicanum) uma espécie de grande interesse.
De acordo com o acima, foi projetado e padronizado um modelo cirúrgico reprodutível de lesão na mandíbula dos axolotes para estudar a resposta regenerativa dos tecidos lesionados e simular um defeito crítico como os realizados em humanos. Assim, animais juvenis/adultos entre 12 e 15 cm foram anestesiados com 0,1% de tricaína por 20 a 30 minutos. Posteriormente, foi realizada uma amputação transversal completa usando uma técnica de quatro mãos no terço distal da mandíbula, incluindo as regiões simfisária e parassínfisica, removendo estruturas esqueléticas correspondentes ao osso dentário e à cartilagem de Meckel, bem como tecidos moles como músculo, tecido conjuntivo, nervos e pele. Posteriormente, restos ósseos foram regularizados e 0,5% de sulfamerazina foi aplicada. A resposta do tecido foi avaliada tanto macroscópicamente quanto por diafã. Todos os procedimentos realizados foram aprovados pelo comitê de experimentação animal da Universidade de Antioquia, Colômbia. Os resultados mostram que os animais amputados conseguiram regenerar as estruturas craniofaciais removidas morfologicamente, estruturalmente e funcionalmente.
De grande relevância, este trabalho fornece uma técnica cirúrgica reprodutível com 100% de sobrevivência de animais amputados e reamputados quando a coleta de tecidos regenerativos foi necessária. Portanto, esse desenho cirúrgico representa uma entrada básica para realizar análises comparativas com outros vertebrados capazes de regenerar estruturas craniofaciais e para estudar os mecanismos celulares e moleculares subjacentes a essa resposta regenerativa no futuro.
A capacidade de regenerar tecidos, órgãos e estruturas complexas tem sido amplamente descrita em todo o reinoanimal 1,2,3. Assim, o interesse em entender como essas espécies podem ativar e regular a resposta regenerativa após lesão ou amputação de várias estruturas dentro dos apêndices, como membros e caudas, tem sido o foco de atenção no estudo da biologia daregeneração 4,5,6,7,8.
De grande relevância para este trabalho, o estudo da regeneração do tecido craniofacial também tem sido uma área de grande interesse mundial, dado que essa região anatômica é altamente afetada por traumas faciais, distúrbios craniofaciais do desenvolvimento, doenças infecciosas e patologias tumorais, incluindo câncerbucal 9. Na presença de tumores, é necessária a excisão de estruturas ou grandes áreas de tecido, seja nas mandíbulas ou em outras regiões faciais, o que subsequentemente gera a necessidade de reconstruir e promover a reparação da áreaafetada 10,11,12. Consequentemente, nas últimas décadas, o estudo da regeneração do tecido craniofacial cresceu, devido à necessidade de explorar e identificar os mecanismos celulares e moleculares que podem potencializar a resposta regenerativa desses tecidos em espécies com baixa capacidade regenerativa, comoos humanos 13,14. Isso levou ao uso de modelos animais com capacidade de regenerar estruturas craniofaciais, como a mandíbula, para explorar e elucidar os mecanismos envolvidos na resposta regenerativa após a criação de pequenas lesões ou defeitos críticos namandíbula 15.
Estudos anteriores sobre amputação mandibular destacaram o desenho de vários tipos de abordagens cirúrgicas que desafiam a capacidade de diferentes espécies de regenerar essaestrutura 16. No caso do peixe-zebra, amputações transversais no terço distal da mandíbula e abordagens laterais da mandíbula revelaram uma resposta regenerativa na qual o segmento amputado é restaurado morfologicamente ehistologicamente 17,18. Por outro lado, estudos pioneiros em anfíbios, como Notophthalmus viridescens, mostraram que após a amputação transversa da mandíbula, que inclui estruturas como a língua e o aparelho faríngeo no plano de amputação, tecidos perdidos, incluindo o osso dentário, tecido muscular e dentes, podem se regenerar. No entanto, a estrutura lingual e o aparelho faríngeo não podem serregenerados 19,20. No entanto, quando a língua e o aparelho faríngeo não são incluídos no plano de amputação nesta mesma espécie, todos os tecidos regenerados recapitulam a forma e estrutura dos tecidosamputados 21,22. Além disso, amputações transversais na espécie Cynops pyrrhogaster que não incluem a língua no plano de amputação apresentam uma resposta regenerativa das estruturas mandibularesamputadas 23. Outros estudos mostram que amputações transversais completas no terço proximal da mandíbula e recessões laterais da mandíbula em espécies como Ambystoma maculatum, Desmognathus fuscus, Plethodon cinereus, Eurycea bislineata e Ambystoma opacum promovem uma resposta regenerativa no tecidolesionado 24,25. Isso mostra que, em anfíbios, o sucesso da resposta regenerativa pode variar dependendo do design e da extensão dos tecidos envolvidos no plano de amputação.
Por outro lado, uma das espécies-modelo entre anfíbios usada como referência para estudar os mecanismos subjacentes à resposta regenerativa é o anfíbio urodele A. mexicanum 26,27. Relatórios anteriores demonstraram que este é um modelo excepcional capaz de regenerar estruturas craniofaciais, incluindo os tecidos moles do assoalho da boca, o osso dentário, a cartilagem de Meckel e as estruturas musculares edentárias 28,29,30,31. Esses achados resultaram de várias abordagens cirúrgicas, incluindo lesão por soco no assoalho da boca, dentectomia dos dentes junto com uma porção do osso dentário, e uma abordagem mais ampla caracterizada pela amputação lateral de uma porção damandíbula 28,29,30,31. No entanto, até o momento, nenhuma abordagem cirúrgica transversa completa foi descrita que crie um defeito crítico, incluindo simultaneamente a região distal dos hemimandíbulos esquerdo e direito, bem como o osso dentário, a cartilagem de Meckel, a sínfise mandibular completa e tecidos dentários e musculares bilateralmente.
Portanto, este artigo descreve o processo passo a passo para realizar uma amputação transversa completa da mandíbula de A. mexicanum, o que permite monitorar a resposta regenerativa dos tecidos amputados com uma taxa de viabilidade de 100% nos animais operados. Além disso, dada a falta de detalhes sobre como realizar esse tipo de amputação, este guia cirúrgico visa garantir a reprodutibilidade desse tipo de abordagem cirúrgica para qualquer pesquisador que planeje realizar análises comparativas nos níveis morfológico, tecidicular, celular e molecular nesta e em outras espécies expostas a esse mesmo tipo de abordagem cirúrgica, bem como em outras abordagens, incluindo amputação lateral da mandíbula. Em última análise, este trabalho fornece uma base para identificar futuras moléculas que promovam a resposta regenerativa dessas estruturas, com aplicações potenciais na medicina regenerativa de tecidos craniofaciais.
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O organismo-modelo utilizado neste projeto foi a salamandra A. mexicanum, endêmica de Xochimilco, México. Esta colônia de animais foi legalmente estabelecida em 2014 com a importação de salamandras progenitoras do Centro de Estoque Genético de Ambystoma da Universidade de Kentucky, e atualmente possui 32 progenitores e mais de 200 animais juvenis. Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da Universidade de Antioquia (UdeA) sob a Lei nº 151 de 27 de março de 2023, levando em conta padrões nacionais e internacionais de ética na experimentação animal, como o Capítulo VI da Lei 84 de 1989 e o Título V da Resolução 8430 de 1993 do Ministério da Saúde, Colômbia32,33.
1. Manejo de animais
NOTA: Animais com aproximadamente 12 a 15 cm de comprimento com fenótipo selvagem foram usados para padronizar esse protocolo. No entanto, animais menores e outros fenótipos não são excluídos.
2. Amputação transversal completa no terço distal da mandíbula
3. Recuperação pós-operatória de A. mexicanum
4. Aquisição de imagens e monitoramento da resposta regenerativa
NOTA: Todas as imagens devem ser tiradas o mais rápido possível para evitar manuseio prolongado do animal recentemente operado.
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Considerando a importância e relevância de estudar a potencial resposta regenerativa pós-amputação de estruturas craniofaciais em espécies como A. mexicanum29, é necessário dispor de uma técnica cirúrgica segura e reprodutível que permita não apenas a avaliação da resposta regenerativa dos tecidos, mas também ofereça uma taxa de mortalidade baixa ou nula nos animais submetidos à cirurgia. Consequentemente, este estudo apresenta a padronização de uma abord...
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Este artigo apresenta a abordagem cirúrgica bem-sucedida para a amputação transversal completa da mandíbula no modelo animal de A. mexicanum , juntamente com várias recomendações necessárias para reproduzir esse modelo cirúrgico para monitorar a resposta regenerativa dessas estruturas e a possível identificação de fatores que regulam esse processo regenerativo.
Neste estudo, foi realizada uma amputação transversa completa no terço distal da mandíbula ...
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Os autores declaram que não há conflitos de interesse.
Queremos agradecer ao Vice-Reitor de Pesquisa da Universidade de Antioquia pelos recursos fornecidos pelo fundo para o primeiro projeto para professores afiliados. Queremos agradecer ao Sistema General de Regalias de Colombia e ao 15º Chamado de Bolsas da Universidade de Antioquia pelo financiamento do mestrado de Samanta Tarquino. Por fim, gostaríamos também de agradecer a cada um dos estudantes que participam do cuidado da colônia de axolotes em nosso laboratório.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Axolotl (Ambystoma mexicanum) | Ambystoma Genetic Stock Center | N/A | 15-18 cm e 16 g - 22 g wildetype |
| Calcium Chloride dihydrate | Duksan | 1098 | CaCl2 2H2O |
| Digital camera MotiCAM 5 | MotiCAM | https://www.motic.com/upload/File/201407/2014071115335993.pdf | |
| EDTA - Sodium salt, dihydrate | Biobasic | EB0185 | C10H14N2O8Na2 . H2O |
| Glass petri dish | any maker | N/A | Vidro borosilicato |
| Magnesium Sulfate 7-hydrate | ITW Reagents | 131404.1211 | MgSO4 7H2O |
| Microsurgical instruments | N/A | N/A | Fórceps, grampo, espátula 7A, centímetro e tesouras |
| Pasteur pipette | any maker | N/A | Polietileno de baixa densidade |
| Potassium Chloride | Duksan | 372 | KCl |
| Red wax pencil | any maker | N/A | |
| Sodium Chloride | Merk | K48297604 717 | NaCl |
| Software Motic Images Plus-Versão 2.0 | Motic | https://www.motic.com/As_Support_Download/d42.html | |
| Stereo microscope | Olympus SZX16 | N/A | |
| Sulfamerazine sodium salt | Sigma- Aldrich | S0800 | 4-Amino-N-(4-metil-2-pirimidinyl) benzenesulfonamida |
| Tricaine methanesulfonate | Sigma- Aldrich | E10521 | Metanosulfonato de 3-aminobenzoato de etila |
| Tubes 1.5 mL | Axygen | MCT150C | Polipropileno puro |
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