Name: Egzersiz Koşullandırılmış Serum İle Ligament Yapılarının Tedavisi: Bir Translasyonel Doku Mühendisliği Modeli (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 3 s
Description: Keşfedin, egzersiz sonrası insan serumu ile 3D ligament dokularının mekanik özelliklerini ve kolajen içeriğini analiz eden translasyonel bir doku mühendisliği modelini.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma bir NSERC doktora sonrası öğretim üyesi (DWDW), bir ARCS Vakfı Bursu (AL) ve bir UC Davis Biyolojik Bilimler Yüksekokulu (KB) tarafından desteklendi.

<ol><li>West, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+exercise-induced+biochemical+milieu+enhances+collagen+content+and+tensile+strength+of+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The exercise-induced biochemical milieu enhances collagen content and tensile strength of engineered ligaments.</a> J Physiol. 593 (20), 4665-4675 (2015).</li>
<li>Booth, F. W., Laye, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+adequate+appreciation+of+physical+exercise%27s+complexities+can+pre-empt+appropriate+design+and+interpretation+in+scientific+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Lack of adequate appreciation of physical exercise's complexities can pre-empt appropriate design and interpretation in scientific discovery.</a> J Physiol. 587 (Pt 23), 5527-5539 (2009).</li>
<li>Booth, F. W., Hargreaves, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+multi-organ+pathology+from+insufficient+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Understanding multi-organ pathology from insufficient exercise.</a> J Appl Physiol (1985). 111 (4), 1199-1200 (2011).</li>
<li>Shearn, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tendon+tissue+engineering%3A+progress%2C+challenges%2C+and+translation+to+the+clinic%5BTitle%5D)+AND+%22J+Musculoskelet+Neuronal+Interact%22%5BJournal%5D)">Tendon tissue engineering: progress, challenges, and translation to the clinic.</a> J Musculoskelet Neuronal Interact. 11 (2), 163-173 (2011).</li>
<li>Liu, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+we+should+know+before+using+tissue+engineering+techniques+to+repair+injured+tendons%3A+a+developmental+biology+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">What we should know before using tissue engineering techniques to repair injured tendons: a developmental biology perspective.</a> Tissue Eng Part B Rev. 17 (3), 165-176 (2011).</li>
<li>Vunjak-Novakovic, G., Altman, G., Horan, R., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of ligaments.</a> Annu Rev Biomed Eng. 6, 131-156 (2004).</li>
<li>Bayer, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+initiation+of+embryonic-like+collagen+fibrillogenesis+by+adult+human+tendon+fibroblasts+when+cultured+under+tension%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The initiation of embryonic-like collagen fibrillogenesis by adult human tendon fibroblasts when cultured under tension.</a> Biomaterials. 31 (18), 4889-4897 (2010).</li>
<li>Guerquin, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcription+factor+EGR1+directs+tendon+differentiation+and+promotes+tendon+repair%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Transcription factor EGR1 directs tendon differentiation and promotes tendon repair.</a> J Clin Invest. 123 (8), 3564-3576 (2013).</li>
<li>Ma, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+engineered+bone-ligament-bone+constructs+for+anterior+cruciate+ligament+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional engineered bone-ligament-bone constructs for anterior cruciate ligament replacement.</a> Tissue Eng Part A. 18 (1-2), 103-116 (2012).</li>
<li>Hagerty, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+growth+factors+on+both+collagen+synthesis+and+tensile+strength+of+engineered+human+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The effect of growth factors on both collagen synthesis and tensile strength of engineered human ligaments.</a> Biomaterials. 33 (27), 6355-6361 (2012).</li>
<li>Paxton, J. Z., Hagerty, P., Andrick, J. J., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+an+intermittent+stretch+paradigm+using+ERK1%2F2+phosphorylation+results+in+increased+collagen+synthesis+in+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Optimizing an intermittent stretch paradigm using ERK1/2 phosphorylation results in increased collagen synthesis in engineered ligaments.</a> Tissue Eng Part A. 18 (3-4), 277-284 (2012).</li>
<li>Safdar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endurance+exercise+rescues+progeroid+aging+and+induces+systemic+mitochondrial+rejuvenation+in+mtDNA+mutator+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Endurance exercise rescues progeroid aging and induces systemic mitochondrial rejuvenation in mtDNA mutator mice.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (10), 4135-4140 (2011).</li>
<li>Pedersen, B. K., Febbraio, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscles%2C+exercise+and+obesity%3A+skeletal+muscle+as+a+secretory+organ%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ.</a> Nat Rev Endocrinol. 8 (8), 457-465 (2012).</li>
<li>Crane, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise-stimulated+interleukin-15+is+controlled+by+AMPK+and+regulates+skin+metabolism+and+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Exercise-stimulated interleukin-15 is controlled by AMPK and regulates skin metabolism and aging.</a> Aging Cell. 14 (4), 625-634 (2015).</li>
<li>Rao, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Meteorin-like+is+a+hormone+that+regulates+immune-adipose+interactions+to+increase+beige+fat+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis.</a> Cell. 157 (6), 1279-1291 (2014).</li>
<li>Aswad, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exosomes+participate+in+the+alteration+of+muscle+homeostasis+during+lipid-induced+insulin+resistance+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetologia%22%5BJournal%5D)">Exosomes participate in the alteration of muscle homeostasis during lipid-induced insulin resistance in mice.</a> Diabetologia. 57 (10), 2155-2164 (2014).</li>
<li>Safdar, A., Saleem, A., Tarnopolsky, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potential+of+endurance+exercise-derived+exosomes+to+treat+metabolic+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">The potential of endurance exercise-derived exosomes to treat metabolic diseases.</a> Nat Rev Endocrinol. 12 (9), advance online publication 504-517 (2016).</li>
<li>Maling, H. M., Stern, D. N., Altland, P. D., Highman, B., Brodie, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physiologic+role+of+the+sympathetic+nervous+system+in+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">The physiologic role of the sympathetic nervous system in exercise.</a> J Pharmacol Exp Ther. 154 (1), 35-45 (1966).</li>
<li>Pritzlaff, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+acute+exercise+intensity+on+pulsatile+growth+hormone+release+in+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Impact of acute exercise intensity on pulsatile growth hormone release in men.</a> J Appl Physiol (1985). 87 (2), 498-504 (1999).</li>
<li>Creemers, L. B., Jansen, D. C., van Veen-Reurings, A., van den Bos, T., Everts, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microassay+for+the+assessment+of+low+levels+of+hydroxyproline%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Microassay for the assessment of low levels of hydroxyproline.</a> Biotechniques. 22 (4), 656-658 (1997).</li>
<li>Neuman, R. E., Logan, M. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15421999">The determination of hydroxyproline.</a> J Biol Chem. 184 (1), 299-306 (1950).</li>
<li>Paxton, J. Z., Donnelly, K., Keatch, R. P., Baar, K., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+the+longevity+and+strength+in+an+in+vitro+model+of+the+bone-ligament+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Factors affecting the longevity and strength in an in vitro model of the bone-ligament interface.</a> Ann Biomed Eng. 38 (6), 2155-2166 (2010).</li>
<li>Woessner, J. F. Jr <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+determination+of+hydroxyproline+in+tissue+and+protein+samples+containing+small+proportions+of+this+imino+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Biochem+Biophys%22%5BJournal%5D)">The determination of hydroxyproline in tissue and protein samples containing small proportions of this imino acid.</a> Arch Biochem Biophys. 93, 440-447 (1961).</li>
<li>Paxton, J. Z., Wudebwe, U. N., Wang, A., Woods, D., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+sinew+contraction+during+formation+of+tissue-engineered+fibrin-based+ligament+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Monitoring sinew contraction during formation of tissue-engineered fibrin-based ligament constructs.</a> Tissue Eng Part A. 18 (15-16), 1596-1607 (2012).</li>
<li>Lee, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogen+inhibits+lysyl+oxidase+and+decreases+mechanical+function+in+engineered+ligaments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Estrogen inhibits lysyl oxidase and decreases mechanical function in engineered ligaments.</a> J Appl Physiol (1985). 118 (10), 1250-1257 (2015).</li>
<li>Paxton, J. Z., Grover, L. M., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+an+in+vitro+model+of+a+functional+ligament+from+bone+to+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Engineering an in vitro model of a functional ligament from bone to bone.</a> Tissue Eng Part A. 16 (11), 3515-3525 (2010).</li>
<li>Heinemeier, K., Langberg, H., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise-induced+changes+in+circulating+levels+of+transforming+growth+factor-beta-1+in+humans%3A+methodological+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Exercise-induced changes in circulating levels of transforming growth factor-beta-1 in humans: methodological considerations.</a> Eur J Appl Physiol. 90 (1-2), 171-177 (2003).</li>
<li>Mackey, A. L., Heinemeier, K. M., Koskinen, S. O., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+adaptation+of+tendon+and+muscle+connective+tissue+to+mechanical+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Connect+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Dynamic adaptation of tendon and muscle connective tissue to mechanical loading.</a> Connect Tissue Res. 49 (3), 165-168 (2008).</li>
<li>Psychogios, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+serum+metabolome%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The human serum metabolome.</a> PLoS One. 6 (2), e16957(2011).</li>
<li>Nguyen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+resting+and+exercise+serum+from+children+with+cystic+fibrosis+on+C2C12+myoblast+proliferation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">The effects of resting and exercise serum from children with cystic fibrosis on C2C12 myoblast proliferation in vitro.</a> Physiol Rep. 2 (6), e12042(2014).</li>
<li>Joyner, M. J., Pedersen, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ten+questions+about+systems+biology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ten questions about systems biology.</a> J Physiol. 589 (Pt 5), 1017-1030 (2011).</li>
<li>Joyner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+sucking+sound%3A+can+physiology+fill+the+intellectual+void+left+by+the+reductionists%3F%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Giant sucking sound: can physiology fill the intellectual void left by the reductionists?</a> J Appl Physiol (1985). 111 (2), 335-342 (2011).</li>
<li>Benjamin, M., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16637873">Where tendons and ligaments meet bone: attachment sites ('entheses') in relation to exercise and/or mechanical load.</a> J Anat. 208 (4), 471-490 (2006).</li>
<li>Arruda, E. M., Calve, S., Dennis, R. G., Mundy, K., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+variation+of+tibialis+anterior+tendon+mechanics+is+lost+following+denervation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Regional variation of tibialis anterior tendon mechanics is lost following denervation.</a> J Appl Physiol (1985). 101 (4), 1113-1117 (1985).</li>
<li>Arendt, E., Dick, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Knee+injury+patterns+among+men+and+women+in+collegiate+basketball+and+soccer.+NCAA+data+and+review+of+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Knee injury patterns among men and women in collegiate basketball and soccer. NCAA data and review of literature.</a> Am J Sports Med. 23 (6), 694-701 (1995).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden mali çıkarlarının olmadığını beyan ettiler.

Bu yazıda doku gelişiminden translasyonel / klinik sorulara kadar geniş bir araştırma yelpazesine sahip araştırmacılar için faydalı bir deney platformu olan bir ligament dokusu modeli tanımlanmaktadır. Burada açıklanan mühendislik bağ modeli, iş akışı boyunca çeşitli noktalarda uyarlanabilen çok yönlü bir protokole dayanmaktadır ( Şekil 1 ve Tartışma Bölümü ). Dahası, in vitro ortamın doğal olarak indirgeyici doğası, beslenen ortamı şartlandırılmış insan veya hayvan serumu ile takviye ederek fizyolojik bölgeye daha yakın hale getirebilir. Yapılar, çeşitli kaynaklardan gelen fibroblastlar kullanılarak oluşturulabilir Burada gösterilen metodoloji ve temsili sonuçlar birincil ACL fibroblastlarının kullanımına dayanmasına rağmen, hücre izolasyon protokolü, diğer primer fibroblast türlerini toplamak için ayarlanabilir. Tarif edildiği gibiŞekil 4&#39;te , genç insan donörlerinden izole edilen primer hücrelerle oluşturulan mühendislik yapıları, verici değişkenliği düşüktür. Birincil hücreler ilk yalıtım ve geçit sınırlaması ile sınırlanır; Hücre hatlarının kullanımı deneylerin tekrarlanabilirliğini artırabilir. Diğer hücre tiplerinin kullanımı, hücre kültürü ortamında ve fibrin jel formülasyonunda değişiklikler gerektirebilir. Örneğin, insan mezenşimal kök hücrelerinin (MSC&#39;ler) fırça çimento çapaları arasında 2 hafta boyunca doğrusal dokular oluşturamayacağını gözlemişken, at üstün dijital fleksör tendon fibroblastları, at kemik iliği stromal hücreleri, piliç embriyonik tendon fibroblastları Ve sıçangil C3H10T1 / 2 MSC&#39;ler hızla kasılmakta ve doğrusal bir doku oluşturmak için fibrin jelini sindirmektedirler (yayınlanmamış gözlemler). Bu kontrast, hücre kontraktilitesi, proliferasyon ve fibrinolitik enzim üretimindeki farklılıkların bir sonucu olabilir. Kimyasal uygulamaVe mekanik stimülasyon Burada tarif edilen yöntemde fibrin esaslı doku, fırlık çimento çapa etrafında oluşur ve bir gerilme biyoreaktörü 11 aracılığıyla mekanik uyarının uygulanmasına ve son nokta gerilimi testine izin verir. Fırçasit çimento-yumuşak doku arayüzünün (entez) varlığı, daha ileri araştırmalar ve iyileştirme fırsatı sunmaktadır 22,26 (bkz. Aşağıdaki Klinik uygulamalar bölümü). Bu in vitro ortamda, kimyasal ve mekanik faktörlerin katkısı daha kolay belirlenebilir; Bunun bir örneği, Şekil 5&#39;de gösterilmiştir, böylece egzersiz sonrası serum ortamının etkisi, egzersizin mekanik uyarımından ayrılmıştır. Gözlemlenebilir bir değişim beklemek için deneysel müdahalelerin zaman çizelgesini, tedavi bileşimini ve uygun son noktaları belirlemek için pilot çalışmalara ihtiyaç duyulabilir. foR örnekte, egzersiz sonrası serum çalışmasında 1 , deneysel tedavi uzunluğu, yapıların her iki günde bir beslendiği ek besiyeri için kullanılan serum temini ile sınırlandırılmıştır. Ayrıca, kültürün ikinci haftasında, kültür ortamı, TGF-β1 çıkarıldığında askorbik asit ve L-prolin ile dinlenme veya egzersiz sonrası serum takviye edildi. TGF-β1, egzersiz 27 sonrası serumda artan bilinen bir pro-fibrotik büyüme faktörüdür. Dolayısıyla, egzersiz sonrası serumun TGF-β1 ile ilgili etkilerini örtmekten kaçınmak için, bu sitokin kültür ortamında muhafaza edilmedi. Bu mühendisli bağ modeli mekanik gerilmenin etkisini test etmek için de kullanılabilir. Ters modellenmiş kulpları, fırçasız çimento çapa uçlarını ( Şekil 1&#39;de tasvir edilen tek eksenli çekme test cihazına benzer şekilde) tutmak üzere mühendislik yaparak, esneme biyoreaktörleri, eng<html> Ineered ligamentler. Laboratuvarımız daha önce bu modeli , in vitro bir gerilme paradigmasının veya hatta potansiyel olarak in vivo rasyonel tasarım için daha iyi bir anlayış sağlayacak, ısmarlama biyoreaktör 11&#39;de tek eksenli gerilme gerilmesine yönelik mühendislik yapmış bağların moleküler sinyal tepkisini araştırmak için kullandı. Streç / etkinlik / terapötik uygulamalar. Mühendislik yapıtaşlarının değerlendirilmesi Geleneksel tek katmanlı kültürde olduğu gibi, 3D yapılar, gen / protein ekspresyonu için denenebilir; Buna ek olarak, onların 3B morfolojisi de işlevsel ve morfolojik değişiklikleri değerlendirmek için fırsat sağlar ve yapılar uzun vadeli çalışmalar için kültürde muhafaza edilebilir ( Şekil 3 ). Yapay bağlar doğal, olgun bağlara eşdeğer olmamakla birlikte, gelişmekte olan tendon / bağlara benzerlik taşırlar ve besin maddeleri karşısında doğal dokuya benzer şekilde davranırlar&quot;26, büyüme faktörleri 10, hormonlar 25 ve egzersiz 11 , 28. Dolayısıyla, herhangi bir in vitro modelden geniş çaplı genellemeler yapmadan önce ihtiyati tedbir alınması gerekmesine rağmen, ligament yapı testinden elde edilen sonuçlar, aksi halde olabilecek başka bir fizyolojik mekanizmayı In vivo araştırılmaları imkansız . Geniş uygulamalara sahip esnek ve dinamik bir model için kıvamlandırılmış serum içeren besleme ortamını tamamlayın İnsan serum metabolomu glikoproteinler, lipoproteinler, lipit türevleri, enerji substratları, metabolitler, vitaminler, enzimler, hormonlar, nörotransmitterler ve yapı taşları / ara ürünlerin bolluğunu içeren ancak bunlarla sınırlı olmayan 4,500 bileşiğin bir çevredir. 29 İnsan serum metabolomunun bileşik sınıflarına göre daha fazla incelenmesi 29 additi ortaya koymaktadırDeneysel serumun in vitro deneylere entegrasyonunun bir avantajı. Diğer bir deyişle, serumda ~ 4500 bileşiğin çoğunluğu hidrofobik veya lipit türevi olup, taşıma / çözünürlük için bağlama proteinlerinin önemini vurgulamaktadır. Sonuçta, deneysel olarak tekrarlanan endojen bileşik taşıma dinamikleri ve dolayısıyla biyoyararlılık ve bileşik hedef etkileşimleri neredeyse imkansız olurdu. Bu nedenle, deneysel serum, çözündürme, aktarım, hedef bağlama ve etki mekanizması için yardımcı moleküllere bağımlı olduğu bilinen bileşiklerin çalışılması için özellikle etkilidir. Laboratuarımız, egzersizin sağlık yararları konusunda uzun zamandır ilgi duyuyor. Egzersiz, çeşitli faktörlere (örneğin IL-6 13 , IL-15 14 , Meteorin benzeri 15 ,Eksozomlar 16 , 17 ) sistemik dolaşıma bırakılır. Egzersiz sonrası biyokimyasal ortam, hem salgın bezlerinin sempatik sinir sisteminin uyarılması ( örneğin , adrenal bezdeki kortizol ve katekolaminler 18 ve büyümenin sonucu olarak salınan faktörlerin yanı sıra, iskelet kası egzersize duyarlı hormonları kastederek salınan faktörleri yansıtır Ön pituiter hormon hormonu 19 ). Egzersiz kaynaklı biyokimyasal çevrenin mühendislik dokusu üzerindeki etkilerini araştırmak için kısa bir süre önce egzersiz öncesi ve sonrası serum örnekleri kullandık. 1 Pek çok önemli egzersizle ilgili araştırma sorusu kalırken, model hiçbir şekilde bu şekilde kısıtlı değildir. Örneğin, serum diyet veya farmakolojik müdahaleleri takiben hayvan kaynaklı veya beşeri kaynaklardan veya farklı yaş gruplarından veya klinik popülasyondan elde edilebilirS 30 . Bu yolla, eksojen veya endojen olan ilgi çekici bileşikler serum ve tedavi ortamlarında biyoyararlanılabilir miktarlarda bulunacak ve hedef doku ile endojen çevre ile ( yani daha fizyolojik bağlamda) etkileşime girecektir. Bu yaklaşım, belirli bir müdahalenin çoklu organ (ve çoklu bileşik) bir etki göstereceği ve dolayısıyla fizyolojik ortamın birlikte modifiye edileceği ihtimalinin yüksek olması nedeniyle dinamiktir. Bu yaklaşım belirli zorlukları beraberinde getirirken, çoklu sistemik biyokimyasal değişkenler aynı anda değiştirildiğinden saf rediskistist deneysel yöntem 31 , 32&#39;deki dezavantajların üstesinden gelmeye yardımcı olabilecek bir yaklaşımdır. Birlikte ele alındığında, şartlandırılmış serumun bir doku mühendisliği ( in vitro biomimetik ) doku ile birlikte uygulanması, fizyoloji, beslenme ve klinik araştırma soruları için bir araç olarak kullanılabilir. <stronG&gt; Klinik uygulamalar sayısız Burada sunulan doku mühendisliği modeli, geleneksel in vitro modellerin yapamadığı anatomik ve klinik araştırma sorularını araştırmak için kullanılabilir. In vivo bir ligament veya tendon , entez adı verilen yumuşak-sert doku geçiş bölgesi içerir. Mekanik strese bağlı yaralanmaya karşı savunmasız kalan teleskopi, histokimyasal ve elektron mikroskobu teknikleri 22 , 26 ile kesitsel olarak incelenebilir. Bu eşsiz arayüz, düşük hareketsizliği olan kişiler için iki kat daha önemlidir, çünkü fiziksel hareketsizlik, bağ dokusunun yükü düşükten yükseğe doğru uyumluluk bölgelerine aktarabilme yeteneğini engeller ve sonuçta doku uyumluluğunda genel bir azalma ve yaralanma riskinde artışa neden olur. Laboratuvarımız son zamanlarda bu doku mühendisliği modelini kullandı 25 &lt;/ Sup&gt;, bağ dokusu yaralanmaları için risk altındaki başka bir nüfusu, bayan sporcuları modellemek için kullanılmıştır: ACL yaralanması insidansı erkek meslektaşlarından yaklaşık 35 kat daha fazladır. Yaralanmada cinsiyete dayalı bu farklılığın altını çizen potansiyel mekanizmalar, bağ yapısı döngüsünün aşamalarını taklit eden konsantrasyonlarda bağ yapılarını dişi seks hormonunun fizyolojik konsantrasyonları olan östrojen ile tedavi ederek araştırılmıştır. İlginçtir, yüksek konsantrasyonlarda östrojen, ligamanların ve tendonların kollajen matrisinde lizin-lisin çapraz bağları oluşturan primer enzim olan liz oksidazın gen ifadesini ve aktivitesini inhibe etti. Önemlisi, 48 saatlik yüksek östrojen (folliküler fazı taklit etmek için), yapıların kollajen yoğunluğunu değiştirmeden ligaman yapısının sertliğini azalttı. Fizyolojik bir perspektiften bakıldığında, bu, dişilerde gevşeklikteki artışların en azından kısmen azaltılmışÇapraz bağ oluşumu. Deneysel bir perspektiften bu bulgular 25 , fonksiyonel çapraz bağlanma aktivitesinin incelenmesine izin veren 3D yapım modelinin yararını vurgulamaktadır. Klinik açıdan bakıldığında, bu model bağ işlevinin östrojeninin olumsuz etkilerini önleyebilecek müdahaleleri hızla taramak için kullanılabilir. Kapanış ifadeleri Burada, mühendislik yapılan bağların oluşumu ve 3D in vitro doku modeli olarak kullanılması için ayrıntılı bir metodoloji sunduk. Model, hücre tipinde, müdahalelerde ve sonuç önlemlerinde esneklik sağlayan geniş bir hedef yelpazesine oldukça uyarlanabilir. Besleme ortamının kıvamlandırılmış serum ile desteklenmesi, geleneksel in vitro ortamda elde edilemeyen fizyolojik bir bağlam ekler ve in vivo fizyolojinin modellenmesini geliştirir. Kısacası, bunun geniş ölçüde uygulanabilir bir mod olduğuna inanıyoruzFizyoloji ve doku mühendisliğinin her ikisini de ilerletmek için heyecan verici etkileri olan l.

Tendon ve bağ yaralanmaları yaygındır ve normal hareketlilik ve yaşam kalitesi üzerinde zayıflatıcı sonuçlar doğurabilir. Cerrahi müdahale genellikle gereklidir ancak sınırlı ve çeşitli başarılara sahip olabilir 4 , 5 . Tendonların ve bağların nasıl geliştiğini, olgunlaştığını ve hasara yanıt vermenin nasıl olduğu konusunda mevcut anlayış eksiktir ve bu nedenle daha etkili tedavilerin geliştirilmesine ilişkin fikir edinmek için etkili araştırma modellerine ihtiyaç vardır 5 . Bu bilgi boşluğuna değinmek için hayvan modelleri kullanılabilir, ancak in vivo çalışmalar doğal olarak çevreyi kontrol etme ve hedeflenen dokuya doğrudan müdahale etme zorluğu ile karmaşıktır. Buna karşılık, deney ortamı , geleneksel tek tabaka hücre kültürü ile in vitro olarak kolayca kontrol edilebilir ve izlenebilir. Bununla birlikte, bu teknik, kimyasal ve mekanik çevreyi basitleştirmeyebilir ve bu nedenle tekrarlayıcı olmayabilirGeç hücrelerin in vivo davranış. Doku mühendisliği, in vitro ortamın kontrolü ile hayvan modellerinde kompleks in vivo ortamın avantajlarıyla evlenebilir ve fizyolojiyi incelemek için ek bir araç sağlar. İlave olarak, bağ gelişimi hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olan silahlı doku mühendisliği, cerrahi rekonstrüksiyon gerektiğinde greft dokusu sağlayabilir 6 . Bu nedenle, burada açıklanan yöntem, ligaman işlevini ve morfolojisini incelemek için kullanılabilen bir in vitro 3D mühendislik dokusunu doğrular. Fibrin esaslı tendon veya ligaman yapıları, kollajen fibrilogenezisi 7 ve tendon gelişimi 8 gibi fizyolojik işlemleri incelemek için bir in vitro model olarak kullanılmış ve aynı zamanda, greft dokusu olarak yararlanılmasının, ön kuzu koyun modelinde değerlendirildiği translasyon uygulamalarıCiate ligaman (ACL) rekonstrüksiyonu 9 . Laboratuvarımız daha önce iki fırçayla, kalsiyum fosfat kemik ikame edici malzeme, çimento çapa üzerinde uzanan üç boyutlu bir bağ modeli kurdu. Bu model, kültür ortamını biyolojik faktörler 10 ile takviye ederek veya mekanik stimülasyon 11 uygulayarak kolaylıkla farklı deney koşullarına tabi tutulabilir. Önemlisi, bu kemikten kemik bağ modeli, yaralanmaya duyarlı olan boney ve sinir elemanları arasındaki arayüzün sentezinin derinlemesine analizine olanak tanır. Çalışmada burada bu metodolojiyi sunmak için 1 vurgulandı, biyokimyasal çevredeki egzersiz kaynaklı değişikliklerin ligaman fonksiyonu üzerine olan ilgisi üzerinde durduk. Egzersiz vücudun her yerinde çeşitli dokulardaki hücresel ve organ fonksiyonlarını geliştirir 2 , 3 , </suP&gt; 12 , çeşitli bilinen (örneğin IL-6 13 , IL-15 14 , Meteorin benzeri 15 , eksosomlar 16 , 17 ) salınımına atfedilebilecek bir etki ve sistemik dolaşıma salınan diğer bilinmeyen biyokimyasal faktörler . Ayrıca, egzersiz sonrası biyokimyasal ortam salınım bezlerinin sempatik sinir sistemi uyarımı ( örneğin , adrenal bezin 18&#39;inden kortizol ve katekolaminler ve ön pitüiter 19&#39;un büyüme hormonu) tarafından uyarılan egzersiz yanıtlı hormonlarla zenginleştirilmiştir ). Bununla birlikte, n vivo olarak , egzersizin mekanik uyarımının egzersize bağlı biyokimyasal değişikliklerden etkilenme ayrımını yapmak imkansızdır. Bazı çalışmalar, egzersize yanıt olarak bazı dolaşımdaki hormonların ve sitokinlerin beklenen yükselişini karakterize ederkenE yukarıda belirtildiği gibi, in vitro olarak sadakatle tekrarlanan çok sayıda faktör bilinmektedir ve bilinmemektedir . Yani, bir in vitro çalışma için birkaç faktörün izole edilmesi, biyokimyasal tepkinin karmaşıklığına yetersiz şekilde hitap etmektedir. Bu çalışmada, egzersizle tetiklenen serum biyokimyasal ortamdaki değişikliklerin mühendisli ligament fonksiyonunu nasıl etkilediğini araştırdık. Biyokimyasal değişikliklerin etkilerini izole etmek için, bir direnç egzersizinden önce ve sonra insan katılımcıdan serum elde ettik ve insan ön çapraz bağ (ACL) fibroblastları kullanılarak oluşturulan 3D mühendislik yapıları tedavi ettik. Bu modeli kullanarak, mekanik özellikler ve kollajen içeriği üzerindeki etkileri içeren fonksiyonel veriler elde edebiliriz ve moleküler sinyalleme üzerindeki etkileri nicel olarak değerlendirebiliriz.

<table><tbody><tr><td>Austerlitz Böcek pimleri, minutien paslanmaz çelik, boyut 0.20</td><td>Entomoravia</td><td>N/A</td><td>Brushite çimento ankrajları</td></tr> <tr><td>ve beta;-trikalsiyum fosfat</td> için <td>Plasma Biotal Ltd (Derbyshire, İngiltere)</td><td>N/A Brushite</td><td>çimento ankrajları için</td></tr><tr><td>o-fosforik asit, %85 (a/a)</td><td>EMD Millipore</td><td>PX0995</td><td>Fırçalı çimento ankrajları için</td></tr><tr><td>Sitrik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>251275-500g</td><td>Fırçalı çimento ankrajları için</td></tr><tr><td>Falcon 35 mm doku kültürü kapları</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-772A</td><td>Silikon kaplı plakalar için</td></tr><tr><td>Sylgard 184 silikon elastomer kiti</td><td>Ellsworth Yapıştırıcılar</td><td>4019862</td><td>Silikon kaplı plakalar için</td></tr><tr><td>1x Fosfat tamponlu salin (PBS)</td><td>Fisher Scientific</td><td>SH3002802</td><td>Hücre izolasyonu ve genişlemesi için</td></tr><tr><td>100x antibiyotik/ antimikotik çözelti</td><td>VWR</td><td>45000-616</td><td>Hücre izolasyonu için</td></tr><tr><td>Tip II kollajenaz</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>17101015</td><td>Hücre izolasyonu için</td></tr><tr><td>100x penisilin / streptomisin çözeltisi</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15140122</td><td>Hücre izolasyonu için</td></tr><tr><td>Steriflip-GP, 0.22&nbsp; &mikro; m gözenek, polietersülfon, gama ışınlanmış</td><td>EMD Kırlangıç</td><td>SCGP00525</td><td>Reaktif sterilizasyonu için</td></tr><tr><td>DMEM sodyum piruvat ve L-glutamin ile yüksek glikoz</td><td>VWR</td><td>10-013-CV</td><td>Hücre ve doku kültürü için</td></tr><tr><td>Fetal sığır serumu</td><td>BioSera</td><td>FBS2000</td><td>Doku sindirim ortamı ve büyüme ortamının bileşeni</td></tr><tr><td>Penisilin G Potasyum Tuzu</td><td>MP Biyomedikal</td><td>0219453680 - 100 MU</td><td>Büyüme ortamının bileşeni. Suda 100.000 U / mL'ye kadar çözün, filtreleyin, sterilize edin, alikotlayın ve -20 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>CELLSTAR polistiren doku kültürü kapları (145 mm x 20 mm)</td><td>VWR</td><td>82050-598</td><td>Hücre kültürü için</td></tr><tr><td>Tripan mavisi</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>T10282</td><td>Hücre izolasyonu için</td></tr><tr><td>Tripsin-EDTA (%0,25)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25200056</td><td>Hücre kültürü için. PBS içinde %0,05'e seyreltin</td></tr><tr><td>Dimetil sülfoksit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>472301</td><td>Hücre dondurma ortamı için</td></tr><tr><td>Nalgene Mr. Frosty Kriyojenik Dondurma Kabı</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>5100-0001</td><td>Hücre dondurma için</td></tr><tr><td>BD Vacutainer Kırmızı Plastik 10 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>367820</td><td>İnsan serumu koleksiyonu için</td></tr><tr><td>Bound Tree Insyte Autoguard IV Kateterler, 22 G x 1 inç İğne</td><td>Fisher Scientific</td><td>354221</td><td>İnsan serumu koleksiyonu için</td></tr><tr><td>Trombin, sığır kökenli</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4648-1KU</td><td>Mühendislik ligament oluşumu için. DMEM yüksek glikoz ortamında 200 U / mL'de çözün. 0.22 &mu'da filtreleyin; m, aliquot ve -20 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>Fibrinojen, sığır kökenli</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F8630-5G</td><td>Mühendislik ligament oluşumu için. DMEM yüksek glikoz ortamında 20 mg / mL'de çözün. 0.22 &mu'da filtreleyin; m, aliquot ve -20 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>Sığır akciğerinden elde edilen aprotinin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3428</td><td>Mühendislik ligament oluşumu için. Suda 10 mg / mL'de çözülür. 0.22 &mu'da filtreleyin; m, aliquot ve -20 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>6-Aminoheksanoik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>07260-100g</td><td>Mühendislik ligament oluşumu için. Suda 0.1 g / mL'de çözülür. 0.22 &mu'da filtreleyin; m, aliquot ve 4 &d; C'de saklayın.</td></tr><tr><td>L-Askorbik asit 2-fosfat seskimagnezyum tuzu hidrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A8960-5G</td><td>Besleme ortamının bileşeni. DMEM yüksek glikoz ortamında 50 mM'lik bir konsantrasyonda çözün. 0.22 &mu'da filtreleyin; m ve 4 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>L-prolin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5607-25G</td><td>Besleme ortamının bileşeni. PBS'de 50 mM'lik bir konsantrasyonda çözün. 0.22 &mu'da filtreleyin; m ve 4 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>Dönüştürücü büyüme faktörü-&beta; 1</td><td>Peprotech</td><td>100-21</td><td>Besleme ortamının bileşeni. Üreticinin talimatlarına göre 10 & mu konsantrasyonda sulandırın; g/mL'dir. Aliquot ve -20 ° C'de saklayın.</td></tr><tr><td>Stericup-GP, 0.22&nbsp; &mikro; m, polietersülfon, 250&nbsp; mL, radyo-sterilize</td><td>EMD Kırlangıç</td><td>SCGPU02RE</td><td>Reaktif sterilizasyonu için</td></tr><tr><td>Hidroklorik asit</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-212</td> Hidroksiprolin tahlili için <td>suda 6 M'ye</td></tr><tr><td>seyreltin 4-Dimetilaminobenzaldehit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>39070-50g</td><td></td></tr><tr><td>Kloramin-T trihidrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>402869-100g</td><td>Hidroksiprolin testi için</td></tr><tr><td>trans-4-Hidroksi-L-prolin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H54409-100g</td><td>Hidroksiprolin testi için</td></tr><tr><td>1-propanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>279544-1L</td><td>Hidroksiprolin</td></tr><tr>testi için<td>Perklorik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>311421-250ml</td><td>Hidroksiprolin tahlili için</td></tr><tr><td>Asetik asit, buzul</td><td>EMD Kırlangıç</td><td>AX0073-9</td><td>Hidroksiprolin tahlili için</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-500</td><td>Hidroksiprolin tahlili için</td></tr><tr><td>Toluen, susuz</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244511-1L</td><td>Hidroksiprolin tahlili için</td></tr><tr><td>Corning Costar Şeffaf Polistiren 96 Kuyulu Plakalar</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-656</td><td>Hidroksiprolin tahlili için</td></tr></tbody></table>

egzersiz koşullandırılmış serum İle ligament yapılarının tedavisi: bir translasyonel doku mühendisliği modeli

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

Biyolojik mekanizmaları anlamak için in vitro deneyler gereklidir; Bununla birlikte, tek katmanlı doku kültürü ve insan fizyolojisi arasındaki boşluk büyüktür ve bulguların çevirisi genellikle zayıftır. Böylece, alternatif deneysel yaklaşımlar için geniş bir fırsat var. Burada insan hücrelerinin insan ön çapraz bağ dokusu kalıntılarından izole edildiği, kültürde genişlediği ve mühendisliğe tabi tutulmuş bağlar oluşturduğu bir yaklaşım sunuyoruz. Egzersiz, birçok dokunun, organların ve vücut süreçlerinin işlevinin geliştirilmesi için kandaki biyokimyasal ortamı değiştirir. Bu deneyde, bağ yapılandırma kültürü ortamı, egzersiz yoluyla &#39;şartlandırılmış&#39; deneysel insan serumu ile takviye edilmiştir. Dolayısıyla, deneysel bir doku, bağlanma proteinleri ve ek aktiviteleri ile birlikte değiştirilebilen ek bileşikler de dahil olmak üzere, tam endojen biyokimyasal çevrenin etkisine maruz kaldığından, müdahale daha biyolojik olarak ilgilidir.Bilinmeyen temsilci. Tedaviden sonra mühendisli ligamanlar mekanik fonksiyon, kollajen içeriği, morfoloji ve hücresel biyokimya için analiz edilebilir. Genel olarak, burada sunulan ligament dokusunun fizyolojik modelinin geleneksel tek tabaka kültürü ve hayvan modellerine göre dört ana avantajı vardır. Birincisi, ligaman yapıları üç boyutludur ve nihai çekme gerilmesi, maksimum gerilme yükü ve modül gibi sayısallaştırılacak mekanik özelliklere ( yani , fonksiyona) izin verir. İkincisi, boney ve sinüse unsurları arasındaki arayüz olan entez, ayrıntılı ve fonksiyonel bağlamda incelenebilir. Üçüncü olarak, medyayı egzersiz sonrası serum ile hazırlamak, egzersizin sağlığa etkilerinin geniş bir yelpazesinden sorumlu olan egzersize bağlı biyokimyasal çevrenin etkisini tarafsız bir şekilde araştırmaya olanak tanır. Son olarak, bu deneysel model, bilimsel araştırmaları insani ve ahlaki bir yaklaşımla,Hayvanlar, Ulusal Sağlık Enstitüsünün temel yetkisi, Hastalık Kontrol Merkezi ve Gıda ve İlaç İdaresi.

Yapay ligament oluşumu ve deneysel müdahaleye genel bakış Şekil 1 , yapay bağların oluşumuna genel bir bakış sunmaktadır. Bir kemik yerine kullanılan malzeme 22 olan brusit çimentosu, bir ortofosforik asit / sitrik asit solüsyonunu, silikon kuyularda β-trikalsiyum fosfat ile birleştirerek hazırlanır. Alternatif olarak, dokuların mekanik fonksiyonlarını doğrudan ölçmüyorsa, bir doku oluşumunda demir olarak 3-0 ipek dikiş kullanılabilir. Bunlar silikon kaplı 35 mm tabaklarda 12 mm aralıklarla sabitlenir ve% 70 etanol içinde ıslatılarak sterilize edilir. Fibroblastlar, ÇB rekonstrüksiyon cerrahisi sırasında elde edilen ön çapraz bağ kalıntılarından izole edilmiştir. Genişletildikten sonra, 2.5 x 105 hücre, brushite çimento çapa tutturulmuş tabağında oluşturulan bir fibrin jelinde kapsüllenir. Oluşumdan sonra, ligament constrMekanik özellikler, kollajen içeriği, hücre proliferasyonu, gen ifadesi, protein seviyeleri ve doku morfolojisi değişiklikleri için incelenebilir. Kültür boyunca, hücreler fibrin jelini küçültür ve iki çapa arasında doğrusal bir doku oluşturur ( Şekil 2A ). Kültürde 1-2 gün sonra, hücreler fibrin jeline yapıştı, hücre proseslerini uzattı ve çekiş kuvvetleri uygulamaya başladı ( Şekil 2B ). Fibrin jel çekiş kuvvetleri ile kontrendikçe ve hücresel enzimlerle parçalandığında, iki bağlama noktası arasında gerginlik oluşur ve hücrelerimiz bu eksene paralel olarak hizalanır ( Şekil 2B ) ve kollajen yatırmaya başlarlar. 4-5 gün sonra, yapılar doğrusal bir silindirik doku oluşturan çapalar etrafında daralmıştır ( Şekil 2A ; bu noktada dış uyaranlar sisteme uygulanabilir (intervEntion, bu sefer doğrusal doku oluşum sürecinin bozulmasını önlemektedir). Müdahaleler, belirli bir müdahalenin ardından kültür ortamını insan veya hayvan serumuyla, ekzojen sitokinler ve büyüme faktörleri, mekanik stimülasyon kullanarak veya oksijen gerilimi gibi diğer çevresel faktörlerin değiştirilmesinden oluşabilir. 200 uM askorbik asit, 50 uM L-prolin ve 5 ng / mL TGF-β1 ile takviye edilmiş büyüme ortamı (% 10 FBS ve 100 U / mL penisilin ile DMEM) kullanılarak, hücre çoğalmasının 2 haftalık bir kültür boyunca devam ettiğini tespit ettik ( Şekil 2C ) ve gerçekten, ışık mikroskopisi, 14 günlük kültürde yüksek hizalanmış hücreleri içeren yoğun bir dokuyu ortaya çıkarmaktadır ( Şekil 2B ). Mühendislik yapıtaşlarının değerlendirilmesi Kültür periyodunun sonunda, mühendislik yapmış bağlar bir çeşitte değerlendirilebilirY yoldan. Bu sistemin en büyük avantajı, doğal bağın mekanik rolü göz önüne alındığında hayati bir değerlendirmeyle mekanik test yoluyla dokuda fonksiyonel değişiklikleri belirleme becerisidir. Tek eksenli gerilme testi, yüke karşı hata, en büyük gerilme mukavemeti ve Young modülünü içeren mekanik özellikleri ölçmek için kullanılabilir. Viskoelastik özellikler stres gevşetme ve sünme testleri ile de ölçülebilir. Şekil 3A , özel yapılmış bir tek eksenli çekme test cihazında ters kalıp tutma yerlerinde tutulmuş olan mühendisliğe tabi tutulmuş bir bağ tasvir etmektedir. Sağ tutamak, doku hasarına bağlı olarak bağ boyunca yükü ölçmek için bir güç çeviricisine bağlanır. Şekil 3B , başarısızlığa karşı bir test için temsili bir gerilme-gerinim çizimini göstermektedir. Mekanik testlerden geçtikten sonra, aynı yapılar kurutulabilir ve bir hidroksiprolin analizi 23 için işlenebilir ve toplam kollajen içeriğini ve diğer biyokheyi değerlendirir.Mical deneyleri. Her bir koşul için yeterli miktarda ilave numune ile hücre proliferasyonu, gen ve protein ekspresyonu ve histolojik morfoloji üzerindeki etkileri dahil olmak üzere deneysel bir müdahalenin kapsamlı bir incelemesi yapılabilir. Çalışmalarımız için 14 gün tipik bir son nokta iken, mühendislik yapılan bağlar Şekil 3C&#39;de gösterildiği gibi 28 günlük kültür boyunca mekanik özelliklerini ve kollajen içeriğini geliştirmeye devam etmektedir ve kültürde en az 3 ay hayatta kalabilmektedir24. Donör değişkenliği, deneysel tekrarlanabilirlik için önemli bir husustur. Şekil 4 , Lee ve diğ. Tarafından rapor edilen temsili bir deney göstermektedir . 25 daha önce tarif edilen 2 haftalık bir kültürden sonra tipik gerilme özelliklerini ve kolajen içeriğini gösteren 7 farklı ACL verici (n = 3 erkek ve n = 4 kadın)<html> Ilave büyüme ortamı. Benzer ACL koleksiyonlarından, donörün yaşı, yaralanmadan sonraki süre, cinsiyet vb.&#39;den gelen hücreleri kullanarak, donatılar arasındaki düşük değişkenlik ve mühendislik bağları, kollajen fraksiyonundaki fark hariç, erkek ve kadın donörler arasında benzer özellikler göstermektedir. Daha önce bahsedilen çalışmada, mühendislik yapmış bağlar, kadınların erkeklere göre ACL yaralanma riskini neden daha fazla araştırdıklarını araştırmak için in vitro bir model olarak kullanıldı ve kadın donörlerden izole edilen ACL fibroblastların doğal olarak zayıf ve daha az kolajen mühendislik yapısına sahip bağları oluşturmadığını gösterdi 25 . Egzersiz sonrası serum ortamının in vitro ligament fonksiyonu üzerine etkisi Daha önce, fizyolojik süreçleri sondalama için kullanılacak mühendisli ligamentlerin yeteneğini göstermiştik 1 ,Ss = &quot;xref&quot;&gt; 25. West ve ark. Tarafından bildirilen aşağıdaki temsilci deneyde; 1 , egzersizin bağ fonksiyonu üzerindeki biyokimyasal etkilerini belirledik ve burada metodoloji ve bulguları vurguladık. İnsan ACL hücrelerini kullanarak mühendislik yapıları kurduk ve egzersiz öncesi veya sonrasında toplanan insan serumuyla kondisyonlanan kültür ortamından oluşan 7. günde bir müdahale uyguladık. Kısacası, sağlıklı genç erkek katılımcıları işe aldık ve dolaşımdaki hormonları ve insan büyüme hormonu (GH) dahil sitokinleri artıran akut bir direnç egzersizi öncesi ve sonrasında kan örnekleri topladık. Egzersiz öncesi ve sonrasındaki kan numunelerinden insan serumu izole edildi ve işlenmiş ligament kültürünün ikinci haftası için kültür ortamında fetal sığır serumu yerine kullanıldı ( Şekil 5A ). Egzersiz öncesi ve sonras&gt; serum örnekleri, GH ve insülin benzeri büyüme faktörü 1 (IGF-1) de¤ifliklikleri için ELISA kullan&gt; larak analiz edildi;Konsantrasyonları egzersizle değiştirilebilir ( Şekil 5B ). Bu bilgiler, mühendisliğe tabi tutulmuş bağlarda serum etkilerini egzersize yanıt olarak serumdaki değişikliklerle ilişkilendirmek için kullanılmıştır. 14 günlük bir kültür periyodundan sonra bağ yapısı, mekanik test ve kolajen içeriğinin hidroksiprolin tayini ile değerlendirildi ve egzersiz sonrası seruma cevap olarak maksimal gerilme yükü ve kollajen içeriğinde belirgin bir artış gösterdi. Bu etkinin, egzersize bağlı GH veya IGF-1 salımları ile ilişkili olup olmadığını değerlendirmeyi amaçlamada, mühendislik yapmış bağlar ayrı bir deneyde oluşturuldu ve insan rekombinant GH veya IGF-1&#39;in bir doz yanıtıyla tedavi edildi. İlginçtir ki, serum GH kan içinde yükselirken ( Şekil 5B -i), kültür ortamındaki artan şekilde rekombinant GH konsantrasyonu artışı kollajen içeriğini ( Şekil 5D -i) veya mekanik artışı sağlamazYapay bağlarda özellikleri (verileri gösterilmemiştir). Bunun aksine, egzersiz sonrası serum IGF-1 seviyeleri artmadı, ancak bir doz yanıt deneyinde, kültür ortamında artan düzeylerin ligaman yapılarının kollajen içeriğini geliştirdiği ortaya çıktı ( Şekil 4D -ii). Dolayısıyla, egzersiz, egzersiz sonrası GH&#39;da sağlam artışlara neden olurken, rhGH&#39;yi kullanan doz yanıtı deneyinde, GH&#39;nin, mühendislik yapmış bağların fenotipik zenginleşmesinden doğrudan sorumlu olup olmadığı sorgulanmaktadır (en azından tek başına 22 kDa izoformu Sorumlu olduğu görülmektedir). Aksine, serum IGF-1 egzersizden 15 dakika sonra değiştirilmemesine rağmen, rhIGF-1&#39;i geniş bir konsantrasyon konsantrasyonunda test etmek, IGF-1&#39;in kollajen içeriğini iyileştirme kabiliyetine sahip olduğunu ortaya koymuştur; Bununla birlikte, fizyolojik seviyeleri tahmin eden bir aralıkta rhIGF-1 konsantrasyonlarının artmasının, kollajen içeriğini önemli ölçüde arttırmadığına dikkat edilmelidir. Böylece, eşsiz egzersiz sonrası serum enviroMühendislik yapmış bağların mekaniği ve kolajenini geliştirmede önem taşıyordu. Burada vurgulanan çalışmada 1 , deneysel serumun hacmi etik hususlar nedeniyle sınırlıydı; Bu nedenle, düşük serum talepleri olan kısa vadeli 2D biyolojik tahliller, gözlemlenen kollajenin artmasından sorumlu olan moleküler mekanizmaları ileri araştırmak için kullanılmıştır. ACL fibroblastları 6 oyuklu plakalarda konfüzyona kadar kültürlendi ve dinlenme veya egzersiz sonrası serum ile 1 saat süreyle muamele edildi ve rekombinant GH, IGF-1, TGF-β1&#39;in doz yanıtları ve PI3K / mTORC1&#39;de hedeflerin aktivasyonu ile karşılaştırıldı , ERK1 / 2 ve Smad sinyal yolakları belirlendi. Egzersiz sonrası serum varlığında PI3K / mTORC1 ve ERK1 / 2 yolu, sırasıyla S6K&#39;nın ( Şekil 5D -i) ve ERKl / 2&#39;nin ( Şekil 5D -ii) fosforilasyonu ile değerlendirildiğinde daha fazla aktivasyon gösterdi.Hormon ve sitokin doz tepkileri ile karşılaştırıldığında, GH&#39;nin mTOR sinyallemesi üzerinde küçük bir pozitif etki ( Şekil 5D -i) ve IGF-1&#39;in en düşük dozda pozitif bir etki gösterdiği halde GH, IGF-1 ve TGF&#39;nin üç tedavisi -β1, PI3K / mTORC1 ve ERK1 / 2 sinyalizasyonundaki artıştan sorumlu değildi. Birlikte ele alındığında, 3D mühendislik bağ modeli ve 2D biyolojik tahlil verileri, egzersiz sonrası serum ortamının, PI3K / mTORC1 ve ERK1 / 2 yolaklarının aktivasyonu yoluyla mühendislik bağ fonksiyonunu ve kollajen içeriğini iyileştirebildiğini düşündürmektedir. Özetle, egzersiz klimalı serum ile kombine edilmiş bir mühendislik bağ modeli kullanarak, i) egzersiz sonrası serum ortamının mühendisli bağ fonksiyonu ve kollajen üzerine etkisini araştırmayı, ii) bağ fenotipindeki değişiklikleri serum hormonu konsantrasyonundaki değişikliklerle ilişkilendirmeyi, Hangi değişikliklerin serumda meydana geldiğini belirlemek amacıylaVe iii) ligaman işlevinde gelişmelere yol açan egzersiz sonrası serum ile aktive edilen moleküler mekanizmaları belirlemek için serum biyokimyasal çevrenin moleküler hedeflerini araştırmak için 2D biyolojik tahliller kullanarak çalışmanın kapsamını genişletmek. <img alt="Şekil 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55339/55339fig1.jpg" /> Şekil 1: Yapay bağların oluşumuna ve kullanımına genel bakış. Fırçalık çimento çapaları imal edilir ve silikon kaplı plakalar halinde sabitlenir. Primer fibroblastlar, ACL kalıntılarından izole edilir ve genişletilir. Mühendislik yapıları, fibroblastları iki brushite çimento çapa etrafında bir fibrin jelinde kapsülleyerek oluşturulur. İşlenmiş bağlar, istenen hangisi istenen kimyasal veya mekanik ( örn. Bir biyoreaktör yoluyla) istenen uyaranlarla kültürlenir ve işlenir. Arzulanan bitim noktasında mühendislik yapılan bağlar mekanik için toplanabilir ve değerlendirilebilirL özellikleri, gen ifadesi, kollajen içeriği, protein ekspresyonu ve histoloji. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55339/55339fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55339/55339fig2.jpg" /> Şekil 2. Primer ligaman fibroblastları, iki fırçak çimento çapasına dayanan fibrin esaslı kemikten kemik yapımı ligament oluştururlar. ( A ) Zamanla, fibroblastlar fibrin jelini fırça çimento çapaları etrafında doğrusal bir doku oluşturarak kasılmaktadır. ( B ) İlk üç günde, hücreler fibrin jeline yapışır ve çekme kuvvetleri uygulayarak hücreleri yapının uzun ekseni ile hizalaştırır. Hücreler, 14 günden uzun sürede hizalanmış bir doku oluşturur. Ölçek çubuğu = 160 μm. ( C ) Yapay bağların DNA içeriği artmaya devam ediyor oHücreler çoğaldığında kültürde 14 gün. Veriler grup başına n = 3-4 yapıları ile ortalama ± SD olarak sunulmuştur. grupları. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55339/55339fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55339/55339fig3.jpg" /> Şekil 3: Yapay bağ mekanik özellikleri ve kollajen içeriği zamanla gelişir. ( A ) Ligament yapıları, belirli bir müdahalenin bağ fonksiyonu üzerindeki etkisini belirlemek için tek eksenli olarak çekme testine tabi tutulmuştur. Gösterildiği gibi, iki adet ters kalıplanmış, 3D baskılı tutma yeri, mühendislik şeridi ile köprülenen karşılıklı olarak şekillendirilmiş çapaları tutar. Çapalar, test edilen dokunun stres / şekil değiştirme eğrileri oluşturmak için bir kademeli motora ve kuvvet transdüserine bağlanır ve mekanik özelliklerin belirlenmesine izin verir. ( B &lt;/ Strong&gt;) Başarısızlığa maruz kalmış mühendislik yapmış bir bağın temsil ettiği stres-gerinim eğrisi. 28 gün boyunca, ( C ) nihai gerilme mukavemeti (UTS), ( D ) maksimum çekme yükü (MTL), ( E ) Young modülü ve ( F ) kollajen fraksiyonu iyileşmeye devam etmektedir. Veriler grup başına n = 5 yapı ile ortalama ± SD olarak sunulmuştur. * Diğer tüm gruplardan önemli farklılık göstermektedir. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55339/55339fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55339/55339fig4.jpg" /> Şekil 4: Mühendisli bağlar işlevsellik ve biyokimyasal içerik açısından düşük donör değişkenliği göstererek değerlendirilebilir. Mühendislik yapmış bağlarda 7 farklı donör (n = 3 erkek, n ​​= 4 kadın) oluşturuldu. 2 hafta sonra oF kültürü için, ( A ) maksimum gerilme yükü, ( B ) nihai gerilme mukavemeti ( U ), ( C ) Young modülü, ( D ) kesit alanı (CSA), ( E ) toplam kollajen içeriği Ve ( F ) kuru kütlenin bir fraksiyonu olarak kollajen. Veriler ortalama ± SD, istatistiksel anlamlılık Student&#39;s t-testi ile gösterildi. * Diğer gruplara göre anlamlı farklılık gösterir (p &lt;0.05). Şekil Lee ve diğ. 25 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55339/55339fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55339/55339fig5.jpg" /> Şekil 5. Mühendislik yapıları biyolojiye yanıt olarak mekanik ve biyokimyasal değişiklikler gösterirMüdahaleler. ( A ) Serum, pre- (RestTx) ve egzersiz sonrası (ExTx) deneklerden toplanan kan çekimlerinden izole edildi ve kültürlenen ikinci hafta boyunca mühendisli ligamanları tedavi etmek için kullanıldı. ( B ) (i) Dinlenme ve egzersiz serumundaki insan büyüme hormonu (GH) ve (ii) insülin benzeri büyüme faktörü (IGF) -1 seviyeleri ELISA ile nicelleştirildi. ( C ) ExTx ile işlenmiş mühendislik yapıları iyileştirilmiş (i) kollajen içeriği ve (ii) maksimal gerilme yükü göstermiştir. Eşleştirilmiş karşılaştırmaların (RestTx ve ExTx) istatistiksel önemi, anlamlılık düzeyi p &lt;0.05 olarak belirlenmiş bir t-testi ile analiz edildi. ( D ) ExTx&#39;e bağlı kollajen içeriğindeki değişikliklere bu faktörlerin olası katkısını belirlemek için (i) GH ve (ii) IGF-1&#39;in bir doz-tepkisi kullanıldı. E) 2D biyolojik tahliller, (i) S6K Thr38&#39;in fosforilasyonu gibi moleküler sinyal hedefleri üzerindeki artan dozlarda GH, RestTx ve ExTx&#39;in etkilerini karşılaştırmak için kullanıldı.9 ve (ii) ERK1 / 2 Thr202 / Tyr204 . İki den fazla deney grubunun istatistiksel karşılaştırması ANOVA ve Tukey&#39;s HSD kullanılarak yapıldı. Veriler ortalama ± standart sapma olarak sunulmuştur. * Kontrol ile anlamlı bir fark (p &lt;0.05) ve § 150 ng / mL ve 300 ng / mL IGF-1&#39;den anlamlı fark olduğunu gösterir. Şekil, West ve diğ. 1 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55339/55339fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a>

Üç boyutlu yapıların insan egzersize şartlandırılmış serum ile muamele edildiği ve kollajen içeriği, fonksiyonu ve hücre biyokimyası için analiz edildiği bir ligament doku modeli sunuyoruz.

Egzersiz Koşullandırılmış Serum İle Ligament Yapılarının Tedavisi: Bir Translasyonel Doku Mühendisliği Modeli

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

Bu modelin genel amacı, egzersiz ve beslenmenin bağ dokusu sentezi ve fonksiyonu üzerindeki etkisini belirlemektir. Bu teknik, egzersiz öncesi ve sonrası alınan insan serumunu 3D dokuları tedavi etmek için kullanır; böylece egzersizin bağların ve tendonların fonksiyonunu nasıl etkilediğini anlayabiliriz. 3D dokuların kullanımı, iyi karakterize edilmiş in vitro analizlerin avantajlarını, in vivo dokuların fonksiyonu, morfolojisi ve biyokimyasal özellikleri ile birleştirir.Metin protokolüne göre önceden silikon kaplı 35 milimetrelik plakalar hazırlandıktan sonra, kalıplardaki her bir silindirik kuyucuğun merkezine bir adet minutien pin yerleştirerek ankraj kalıplarını hazırlayın. Mililitre başına bir ila üç gram oranındaki beta trikalsiyum fosfat ve ortofosforik sitrik asit çözeltisini, buz üzerinde plastik bir tartım kabında birleştirin. Çimentoyu güçlü bir şekilde karıştırmak için plastik bir hücre kazıyıcı kullanın.Karıştırmaya devam etmek için simanı tritüre edin ve karışımı kalıplara pipetleyin, ardından dolu kalıbı beş dakika boyunca 2,250 ×g'de santrifüjleyin. Santrifüj işleminin ardından brushite siman ankrajlarının oda sıcaklığında gece boyunca sertleşmesine izin verin. Ertesi sabah ankrajları kalıptan çıkarın ve her bir silikon kaplı plakaya, aralarında 12 mm mesafe olacak şekilde iki ankraj sabitleyin.Sabitlenmiş plakaları %70 ethanol püskürterek sterilize edin; hem plakaları hem de kapakları doldurun, ardından plakaları biyolojik güvenlik kabinine (BSC) yerleştirin. En az 30 dakika bekledikten sonra, plakaları aspire edin ve BSC içinde kurumaya bırakın. Kapakları kapatın ve ihtiyaç duyulana kadar BSC içinde saklayın.Biyohatarlı materyallerin uygun kullanımı ve bertarafı için yerel biyohazard düzenlemelerine uyun. Steriliteyi koruyun ve konstrükt oluşturma adımlarını biyolojik güvenlik kabininde gerçekleştirin. Yazılı protokole uygun olarak primer fibroblastları, reaktifleri ve pinli brushite ankrajlı silikon kaplı plakaları hazırladıktan sonra, hücreleri 15 santimetre çapındaki plakalarda %70 konfluense ulaşana kadar kültüre edin.Ardından, her bir konstrükt için 681 µL hücre süspansiyonu, 29 µL trombin, 2 µL aprotinin ve 2 µL aminohekzanoik asitten oluşan bir ana karışım (master mix) hazırlayın. Çözeltiyi iyice karıştırdıktan sonra, ana karışımın ankrajların yan yüzeyleriyle doğrudan temas ettiğinden emin olarak, her bir pimli plakaya brushite çimento ankrajlarının etrafına sekiz çizerek 714 µL ekleyin. Karışımın eşit şekilde dağılması için her bir plakaya hafifçe vurun.En kritik adım, hücre yerleştirilmiş fibrin jelinin oluşturulmasıdır. Hücre yerleştirme ana karışımının ankrajlarla doğrudan temas ettiğinden emin olun ve karışımı eşit şekilde dağıtmak için plakaya hafifçe vurun. Her seferinde bir plaka olacak şekilde, plakanın üzerine 286 µL fibrinojeni damla damla ve eşit bir şekilde ekleyin.Fibrinojeni dağıtarak hücre gömülü fibrin jelleri oluşturmak için plakayı hemen ileri geri ve yanlara doğru kaydırın, ardından bir sonraki plakaya geçin. Konstruktları 37 °C ve %5 karbondioksit düzeyinde tutulan steril bir inkübatöre yerleştirin ve fibrinojenin polimerizasyonuna izin vermek için en az 15 dakika inkübe edin. Büyüme ortamını 200 µM askorbik asit, 50 µM Prolene ve mL başına 5 ng TGF beta 1 ile destekleyerek konstrukt başına iki mililitre besleme ortamı hazırlayın.Her bir konstrüktü kaplamak için iki mililitre besleme ortamı kullanın ve konstrüktleri 37 °C ve %5 karbon dioksit sıcaklığında tutulan steril bir inkübatörde toplam 14 gün boyunca veya istenen son noktaya kadar, her ikinci günde iki mililitre besleme ortamı ile ortamı yenileyerek kültüre edin. İnsan serumu toplamak için, metin protokolüne uygun olarak dinlenme halindeki bir kan örneğini alın, ardından katılımcılara araştırma amacınıza uygun bir egzersiz modunu uygulatın. Burada, 30 dakikalık bir yüksek şiddetli direnç egzersizi seansı gösterilmektedir.Egzersiz seansından 15 dakika sonra bir kan örneği toplayın, ardından kanın pıhtılaşmasına izin verip örneği 1,500 ×g'de 10 dakika boyunca santrifüjleyin. Steril koşullar altında, serumu medya hazırlama işlemi için steril tüplere aktarın. Ligaman yapıların hazırlanmasının ardından, kuvvet dönüştürücüye bağlı ters kalıplanmış tutucuların bulunduğu bir PBS banyosu içinde, bir çekme test cihazı kullanarak çekme testi gerçekleştirin.Bu, test sırasında brushite çimento ankrajlarını sabit tutar. Dijital kumpas kullanarak ligament konstrüktlerinin uzunluğunu ve genişliğini belirleyin ve dokunun kesit alanını hesaplayın. Ligament konstrüktünü plaka üzerinden çıkarın ve konstrüktün PBS içinde daldırılmış olduğundan emin olarak ankrajları ters kalıplanmış tutuculara yerleştirin, ardından tutucular arasındaki mesafeyi ayarlayarak konstrükt uzunluğunu başlangıç uzunluğuna getirin.Teste başlayın ve konstrüksiyonu 0,4 milimetre/saniye veya saniyede %3'lük bir gerilme hızında kopana kadar gerin. Testin ardından dokuyu işleyin ve metin protokolüne göre mühendislik ürünü ligamentlerin kolajen miktar tayinini gerçekleştirin. Kültürde bir ila iki gün geçtikten sonra, ACL fibroblastları fibrin jele tutunmuş, hücre uzantılarını geliştirmiş ve çekme kuvvetleri uygulamaya başlamıştır.İki ankraj noktası arasında gerilim oluşturulur ve hücreler bu eksene paralel olarak hizalanarak kolajen biriktirmeye başlar. Burada, kopma noktasına kadar test edilen bir ligaman için temsili bir stres-gerinim grafiği gösterilmektedir. Bu deneylerde, egzersiz öncesi ve sonrası kan örneklerinden insan serumu izole edilmiş ve egzersizle indüklenen biyokimyasal ortamla zenginleştirilmiş ortamlar oluşturmak için FBS yerine kullanılmıştır.Bu grafikte gösterildiği üzere, 14 günlük bir kültür süresinin ardından ligaman konstrüktleri, egzersiz sonrası seruma yanıt olarak hem maksimal çekme yükünde hem de kolajen içeriğinde anlamlı bir artış göstermiştir. Yöntem uzmanlaşıldığında, ligaman konstrüktleri iki gün içerisinde hazırlanabilir ve iki hafta içinde çekme testi, kolajen içeriği miktar tayini ve diğer biyokimyasal analizler için hazır hale gelir. Bu translasyonel in vitro in vivo model; egzersizin ligamanların, tendonların ve aslında vücuttaki neredeyse her dokunun fonksiyonunu nasıl iyileştirdiğini anlamaya yönelik daha geniş bir misyonun parçasıdır.Bu yöntem; egzersiz, beslenme, yükleme veya her türlü büyüme faktörü gibi, insanlarda veya hayvanlarda uygulayabileceğimiz tüm farklı müdahale türlerinin ardından kolajen içeriğini ve bağ dokusu fonksiyonunu belirleyebileceğimiz oldukça sağlam ve güçlü bir tekniktir.

treatment-ligament-constructs-with-exercise-conditioned-serum

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Biz eklem kıkırdağı kusur içine önce nakli için bir kıkırdak biokompozit için tek eksenli veya çift eksenli mekanik zorlanma uygulayabilirsiniz yeni bir mekanik yüklenme biyoreaktör tasarlanmıştır.

Doku Mühendisliği için iki eksenli Mekanik Yükleniyor Biyoreaktör tasarımı

Bu model sistem bir tahribatsız şekilde endojen kolajen (yeniden) organizasyonu gerçek zamanlı çalışma için kullanılabilecek bir miyofibroblast nüfuslu fibrin jel başlar. Bu model sistemi, farklı hücre kaynakları, orta katkı maddeleri ile birlikte kullanılabilir gibi çok ayarlanabilir, ve özel ihtiyaçlarına göre kolay bir şekilde adapte edilebilir.

Mühendislik Fibrin tabanlı Doku miyofibroblastlar ve Kısıtlar Uygulamasından Yapıları ve Hücre ve Kollajen (Re) Organizasyon tetikleyebilecek süzün

Ön çapraz bağ (ACL) kısmi gözyaşı onarmak için bir yama olarak gelecek uygulamalar için, insan ACL türetilmiş hücreler, in vitro olarak genişletilebilir ve doku mühendisliği iskeleleri yetiştirilen rekonstrüktif prosedürler sırasında elde edilen dokudan izole edilmiştir. Hücresel yapışma ve morfolojisi sonra iskele yüzeyinde biyouyumluluk onaylamak için yapıldı.

Cerrahi Alma, İzolasyon ve<em&gt; In vitro</em&gt; Doku Mühendisliği Uygulamaları için İnsan Ön Çapraz Bağ-türevli Hücreleri Genişleme

Hayvan modelleri, doku mühendisliği yapılmış greftlerin değerlendirilmesi için önemli araçlardır. Bu makale, ön çapraz bağ dokusu mühendisliğinde kullanılmak üzere elektroeğrilmiş biyobozunur polimer greft hazırlama protokolünün yanı sıra bir sıçan modelinde implantasyon için bir cerrahi protokol sunmaktadır.

Engineered Ön Çapraz Bağ Greftlerinin Değerlendirme Atimik Rat Modeli

Bu çalışmada, kollajen, düz kas hücreleri ve endotel hücrelerinin doğrudan kültürlenmesi yoluyla canlı vasküler dokuların hızlı bir şekilde üretilmesi için bir teknik sunuyoruz. Ek olarak, tasarlanmış vasküler dokuların mekanik karakterizasyonu için yeni bir protokol tanımlanmıştır.

Vasküler Doku Rejenerasyon için Mühendislik 3D cellularized Kollajen jeller

Bu yazıda 1,5 cm'ye kadar tendon boşluğunun mühendislik kollajen grefti ile doldurularak onarılması için in vitro ve yerinde protokol sunulmuştur. Bu, greft konak dokuya olgunlaşana kadar mekanik yükü almak için modifiye edilmiş bir dikiş tekniği geliştirilerek gerçekleştirildi.

Büyük Tendon Kusurlarını Onarmak İçin Doku Mühendisliği Kollajen Greftli Yeni Bir Tenorhaphy Dikiş Tekniği

Üç boyutlu tek boyutlu tek eksenli mekanik stimülasyon biyoreaktör sistemi tendon kaynaklı kök hücrelerin tenojenik spesifik farklılaşması ve neo-tendon oluşumu için ideal bir biyoreaktördür.

Tendon Türevi Kök Hücrelerin Tenojenik Farklılaşmasını İndüklemek Için Üç Boyutlu Tek Eksenel Mekanik Stimülasyon Biyoreaktör Sistemi Uygulama

Burada, yük taşıyan tendon çekirdek dokusu ile hastalık ve yaralanma ile aktive olan hücre popülasyonlarını içeren bir dışsal bölme arasındaki tendon hücresel karışmasını taklit etmek için bir asambloid model sistemi sunuyoruz. Önemli bir kullanım durumu olarak, sistemin dışsal endotel hücrelerinin hastalıkla ilgili aktivasyonunu araştırmak için nasıl konuşlandırılabileceğini gösteriyoruz.

Hastalık ve Onarımda Hücresel Karışmayı Araştırmak için Mühendislik Tendon Toplulukları

Burada, tendon temel araştırmaları için umut verici bir araç ve tendon dokusu mühendisliği için potansiyel bir iskele içermeyen yöntem sunan üç aşamalı bir organoid model (iki boyutlu [2D] genişleme, 2D stimülasyon, üç boyutlu [3D] olgunlaşma) gösteriyoruz.

İnsan Dermal Fibroblastları Kullanılarak Kendi Kendine Monte Edilmiş Hücre Tabakası Kültürünün ve 3D Tendon/Ligament Benzeri Organoidin Manuel Olarak Üretilmesinin Gösterilmesi

Burada, kemik ve kıkırdak dokusu yenileme çalışmaları için uygun deneysel bir model oluşturmak amacıyla, koyun dizlerinde kontrollü osteokondral lezyonlar oluşturmak için entegre bir protokol sunuyoruz. Protokol, femoral kondilde tam kalınlıkta osteokondral defekt oluşturmak için hayvan refahı etkilerini ve sonuçlardaki değişkenliği en aza indiren teknikler kullanarak bir yöntem ortaya koyuyor.

Tam Kalınlıkta Osteokondral Defektli Bir Koyun Modelinin Oluşturulması ve Değerlendirilmesi

Keşfedin, egzersiz sonrası insan serumu ile 3D ligament dokularının mekanik özelliklerini ve kolajen içeriğini analiz eden translasyonel bir doku mühendisliği modelini.

Egzersiz Koşullandırılmış Serum İle Ligament Yapılarının Tedavisi: Bir Translasyonel Doku Mühendisliği Modeli

Daha fazla video keşfet