Целью этого исследования было стандартизировать безопасный и воспроизводимый хирургический подход к выполнению полной поперечной ампутации нижней челюсти у Ambystoma mexicanum для изучения регенерации черепно-лицевой ткани.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Целью этого исследования было стандартизировать безопасный и воспроизводимый хирургический подход к выполнению полной поперечной ампутации нижней челюсти у Ambystoma mexicanum для изучения регенерации черепно-лицевой ткани.
Краниофациальный комплекс — это анатомическая область, которая у человека может подвергаться нарушениям развития, травмам и патологиям, таким как рак, что приводит к потере поражённых тканей. Это создаёт необходимость искать стратегии регенерации этих утраченных тканей. Это способствовало изучению клеточных и молекулярных механизмов, координирующих регенеративный ответ повреждённых краниофациальных структур у регенерирующих видов, при этом Ambystoma mexicanum (A. mexicanum) представляет большой интерес.
В соответствии с вышеуказанным была разработана и стандартизирована воспроизводимая хирургическая модель поражения в челюсти аксолотлей, чтобы изучать регенеративный ответ повреждённых тканей и имитировать критический дефект, подобный те, что встречаются у людей. Таким образом, молодые/взрослые животные длиной 12-15 см были анестезированы с помощью 0,1% трикаина в течение 20-30 минут. Затем была проведена полная поперечная ампутация с использованием четырёхручной техники на дистальной трети нижней челюсти, включая симфизарную и парасимфизарную области, удаляя скелетные структуры, соответствующие зубной кости и хрящу Меккеля, а также мягкие ткани, такие как мышцы, соединительная ткань, нервы и кожа. Впоследствии остатки костей были регулярованы, и применили 0,5% сульфамеразина. Ответ тканей оценивался как макроскопически, так и с помощью диафанизации. Все проведённые процедуры были одобрены комитетом по экспериментам на животных Университета Антиокии, Колумбия. Результаты показывают, что ампутированные животные смогли морфологически, структурно и функционально восстанавливать удаленные краниофациальные структуры.
Очень важно то, что эта работа обеспечивает воспроизводимую хирургическую технику с 100% выживаемостью ампутированных и реампутированных животных при необходимости сбора регенерирующих тканей. Таким образом, этот хирургический дизайн является базовым вкладом для проведения сравнительных анализов с другими позвоночными, способными регенерировать черепно-лицевые структуры, а также для изучения клеточных и молекулярных механизмов, лежащих в основе этого регенеративного ответа в будущем.
Способность к регенерации тканей, органов и сложных структур широко описана по всему животному миру 1,2,3. Таким образом, интерес к пониманию того, как эти виды могут активировать и регулировать регенеративный ответ после травмы или ампутации различных структур в конечностях, таких как конечности и хвосты, стал предметом внимания при изучении биологии регенерации 4,5,6,7,8.
Большое значение для этой работы является то, что изучение регенерации черепно-лицевой ткани также вызывает значительный интерес во всём мире, учитывая, что этот анатомический регион сильно подвержен травмам лица, нарушениями развития черепа, инфекционными заболеваниями и опухолями, включая рак полостирта 9. В присутствии опухолей требуется удаление структур или больших участков ткани — либо в челюсти, либо в других областях лица, что впоследствии порождает необходимость реконструкции и стимулирования восстановления поражённойобласти 10,11,12. В результате в последние десятилетия изучение регенерации черепно-лицевой ткани выросло, что стало необходимым исследовать и выявлять клеточные и молекулярные механизмы, способные усиливать регенеративный ответ этих тканей у видов с низкой регенеративной способностью, таких как люди13,14. Это привело к использованию животных моделей с способностью регенерировать черепно-лицевые структуры, такие как челюсть, для изучения и разъяснения механизмов, участвующих в регенеративном ответе после образования мелких поражений или критических дефектов начелюсти 15.
Предыдущие исследования ампутации нижней челюсти подчеркнули разработку различных хирургических подходов, которые ставят под сомнение способность разных видов регенерировать этуструктуру 16. В случае данио-религии поперечные ампутации в дистальной трети челюсти и латеральные подходы к челюсти выявили регенеративный ответ, при котором ампутированный сегмент морфологически и гистологически восстанавливается17,18. С другой стороны, новаторские исследования на амфибиях, таких как Notophthalmus viridescens, показали, что после поперечной ампутации нижней челюсти, включающей такие структуры, как язык и глоточный аппарат в плоскости ампутации, потерянные ткани, включая зубную кость, мышечную ткань и зубы, могут регенерировать. Однако язычная структура и глоточный аппарат не могут бытьрегенерированы 19,20. Тем не менее, если язык и глоточный аппарат не включены в плоскость ампутации у этого же вида, все регенерированные ткани воспроизводят форму и структуру ампутированныхтканей 21,22. Кроме того, поперечные ампутации у вида Cynops pyrrhogaster, не включающие язык в плоскость ампутации, демонстрируют регенеративную реакцию ампутированных нижнихчелюстей 23. Другие исследования показывают, что полные поперечные ампутации в проксимальной трети нижней челюсти и боковые отступления нижней челюсти у таких видов, как Ambystoma maculatum, Desmognathus fuscus, Plethodon cinereus, Eurycea bislineata и Ambystoma opacum, способствуют регенеративному ответу в повреждённойткани 24,25. Это показывает, что у амфибий успех регенеративного ответа может варьироваться в зависимости от конструкции и объёма тканей, участвующих в плоскости ампутации.
С другой стороны, одним из модельных видов среди амфибий, используемых в качестве ориентира для изучения механизмов, лежащих в основе регенеративного ответа, является амфибия Urodole A. mexicanum26,27. Предыдущие отчёты показали, что это исключительная модель, способная регенерировать краниофациальные структуры, включая мягкие ткани дна рта, зубную кость, хрящ Меккеля, а также мышечные и зубныеструктуры 28,29,30,31. Эти результаты были получены в результате различных хирургических методов, включая ударную травму дна рта, дентэктомию зубов вместе с частью зубной кости, а также более широкий подход, характеризующийся латеральной ампутацией части нижнейчелюсти 28,29,30,31. Однако на сегодняшний день не описано полного поперечного хирургического подхода, который бы создал критический дефект, одновременно включающий дистальную область левой и правой гемимандиблы, а также зубную кость, хрящ Меккеля, полный симфиз нижней челюсти, а также зубные и мышечные ткани с обеих сторон.
Поэтому в этой статье описывается пошаговый процесс полной поперечной ампутации челюсти A. mexicanum, что позволяет контролировать регенеративный ответ ампутированных тканей с 100% жизнеспособностью у оперируемых животных. Кроме того, учитывая отсутствие подробностей о том, как выполнять этот тип ампутации, данное хирургическое руководство направлено на обеспечение воспроизводимости такого хирургического подхода для любого исследователя, планирующего проводить сравнительный анализ на морфологическом, тканевом, клеточном и молекулярном уровнях у этого и других видов, подвергшихся аналогичному хирургическому подходу, а также другим методам, включая латеральную ампутацию нижней челюсти. В конечном итоге эта работа служит основой для выявления будущих молекул, способствующих регенеративному ответу этих структур с потенциальным применением в регенеративной медицине черепно-лицевой ткани.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Модельным организмом, использованным в этом проекте, была саламандра A. mexicanum, эндемика Xochimilco, Мексика. Эта колония животных была официально основана в 2014 году путём импорта родительских саламандр из Центра генетического запаса Ambystoma при Университете Кентукки, и в настоящее время насчитывает 32 родителя и более 200 молодых животных. Все процедуры были утверждены Комитетом по этике экспериментов на животных Университета Антиокии (UdeA) в соответствии с Законом No 151 от 27 марта 2023 года, с учётом национальных и международных стандартов этики в экспериментах на животных, таких как глава VI Закона 84 от 1989 года и Раздел V Резолюции 8430 от 1993 года Министерства здравоохраненияКолумбии 32,33.
1. Обращение с животными
ПРИМЕЧАНИЕ: Для стандартизации этого протокола использовались животные длиной примерно от 12 до 15 см с диким фенотипом. Однако мелкие животные и животные с другими фенотипами не исключаются.
2. Полная поперечная ампутация в дистальной трети нижней челюсти
3. Послеоперационное восстановление A. mexicanum
4. Получение изображений и мониторинг регенеративного ответа
ПРИМЕЧАНИЕ: Все снимки следует делать как можно быстрее, чтобы избежать длительного обращения с недавно прооперированным животным.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Учитывая важность и актуальность изучения потенциального регенеративного ответа краниофациальных структур после ампутации у таких видов, как A. mexicanum29, необходимо иметь безопасную и воспроизводимую хирургическую технику, которая позволяет не только оценивать регенеративный ответ тканей, но и обеспечивает низкую или нулевую смертность у животных, подвергающихся операции. В результате данное исследование представляет стандартизацию успешного хирургичес...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этой статье представлен успешный хирургический подход к полной поперечной ампутации нижней челюсти в животной модели A. mexicanum , а также несколько рекомендаций, необходимых для воспроизведения этой хирургической модели для мониторинга регенеративного ответа этих структур и потенциального выявления факторов, регулирующих этот регенеративный процесс.
В этом исследовании была проведена полная поперечная ампутация на дистальной трети нижней челюсти <...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что конфликтов интересов нет.
Мы хотим поблагодарить проректора по научным исследованиям Университета Антиокии за предоставленные из фонда первого проекта для аффилированных преподавателей. Мы хотим поблагодарить Sistema General de Regalias de Colombia и 15-й конкурс стипендий Университета Антиокии за финансирование магистерской программы Саманты Таркино. Наконец, мы также хотели бы поблагодарить каждого студента, участвующего в уходе за колонией аксолотлей в нашей лаборатории.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Axolotl (Ambystoma mexicanum) | Центр генетических запасов Ambystoma | N/A | 15-18 см и 16 г - 22 г дикий тип |
| Хлорид кальция дигидрата | Duksan | 1098 | CaCl2 2H2O |
| Цифровая камера MotiCAM 5 | MotiCAM | https://www.motic.com/upload/File/201407/2014071115335993.pdf | |
| ЭДТА - натриевая соль, дигидрата | Biobasic | EB0185 | C10H14N2O8Na2 . H2O |
| Стеклянная чаша Петри | любой производитель | N/A | Борокремнистое стекло |
| Сульфат магния 7-гидрат | ITW Reagents | 131404.1211 | MgSO4 7H2O |
| Микрохирургические инструменты | N/A | N/A | Пинцет, зажим, 7A лопатка, дециметр и ножницы |
| Пипетка Пастера | любой производитель | N/A | Полиэтилен низкой плотности |
| Хлорид калия | Duksan | 372 | KCl |
| Красный восковой карандаш | любой производитель | N/A | |
| Хлорид натрия | Merk | K48297604 717 | NaCl |
| Программное обеспечение Motic Images Plus-Versión 2.0 | Motic | https://www.motic.com/As_Support_Download/d42.html | |
| Стерегмикроскоп | Olympus SZX16 | N/A | |
| Сульфамеразин натрия соль | Sigma- Aldrich | S0800 | 4-Амино-N-(4-метил-2-пиримидинил) бензенсульфонамид |
| Трикаин метанасульфонат | Sigma- Aldrich | E10521 | Этил 3-аминобензоат метанасульфонат |
| Пробирки 1,5 мл | Axygen | MCT150C | Чистый полипропилен |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение