Методическая статья

Модели водных животных для исследований в области регенеративной медицины

1.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/64946

⸱

20 января 2023 г.

В этой статье

Аннотация

ОБСУЖДАЕМЫЕ СТАТЬИ:

Симидзу, Ю., Кавасаки, Т. Модель травмы ножевого ранения взрослого зрительного тектума с использованием рыбок данио-рерио и медаки для сравнительного анализа регенеративной способности. Журнал визуализированных экспериментов. (180), E63166 (2022).

Беррис, Б., Дженсен, Н., Мокаллед, М. Х. Оценка выносливости при плавании и поведения при плавании у взрослых рыбок данио. Журнал визуализированных экспериментов. (177), E63240 (2021).

Эль-Дахер, Ф. и др. Контролируемые полуавтоматические лазерно-индуцированные травмы для изучения регенерации спинного мозга у личинок рыбок данио. Журнал визуализированных экспериментов. (177), E63259 (2021).

Slater, P. G., Larraín, J. Пересечение спинного мозга у головастиков xenopus laevis. Журнал визуализированных экспериментов. (178), E63276 (2021).

Редакционная статья

Регенерация – интересный и увлекательный биологический процесс, способный восстанавливать органы, ткани и клетки, поврежденные болезнями или травматическими событиями 1,2,3. После этих событий трансплантация поврежденного органа является единственным спасением для пациентов 4,5. Тем не менее, из-за короткого срока донорства органов и различных эффектов (например, боли, инфекции, кровотечения и образования тромбов), регенеративный подход может представлять собой потенциальную альтернативу для спасения жизней этих пациентов. Кроме того, за последнее десятилетие несколько модельных организмов (например, водные животные 6,7,8,9,10,11,12, такие как данио-рерио, медака и ксенопус) были использованы для изучения процесса регенерации после травматического повреждения. Цель этой коллекции состоит в том, чтобы показать стандартизированные протоколы для повреждения органов или тканей у водных животных и, таким образом, продемонстрировать огромные преимущества, которые могут быть получены при использовании этих модельных животных в регенеративной медицине.

Для изучения регенерации мозга Симидзу и др.13 предлагают интересную модель повреждения мозга, сравнивая медаку и рыбок данио. Авторы описали метод с использованием иглы для индуцирования повреждения мозга взрослых рыб для исследования судьбы клеток в нише нейрогенных стволовых клеток. В частности, авторы вручную вводили иглу в определенную область мозга (зрительный тектум), а мозг рыбы удалялся и фиксировался. Мозг был разрезан (с помощью криостата), и эти срезы были использованы для обнаружения специфических маркеров (пролиферативных или дифференцированных). Описанный авторами подход позволил получить результаты на двух различных костистых рыбах: медаке и данио-рерио.

Что касается регенерации спинного мозга, Burris et al.14 описывают оригинальный протокол оценки поведения рыбок данио, как нетравмированных, так и после повреждения спинного мозга. Авторы наблюдали значительное снижение плавательной способности у рыб с травмой позвоночника. Интересно, что эта рыба постепенно восстанавливала функцию плавательности как минимум через 2 недели после поражения. Внося свой вклад в исследования регенерации спинного мозга с использованием модели рыбок данио, протокол от El-Daher et al.15 позволил выполнить травму позвоночника с большей точностью. Авторы использовали лазер для индуцирования определенного поражения. Этот метод отличался от ручного подхода тем, что позволял увеличить количество животных и экспериментов.

Поскольку костистые рыбы и другие водные животные могут регенерировать после травмы спинного мозга, Slater et al.16 подробно описывают протокол пересечения спинного мозга на модели животного-лягушки (xenopus). Авторы также включают шаги о том, как управлять этой животной моделью во время операции, как оказывать послеоперационный уход и как проводить функциональные тесты. Продолжающиеся усилия по анализу молекулярных механизмов, управляющих регенерацией тканей, особенно головного и спинного мозга, в этих животных моделях, не относящихся к млекопитающим, могут помочь в разработке новых стратегий лечения нескольких заболеваний.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

У авторов нет благодарностей.

Ссылки

  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).

Перепечатки и разрешения

Больше статей

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