Implantation af fibringel om Mouse Lung til Uddannelse Lunge-specifik Angiogenesis

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Mammoto, T., Mammoto, A. Implantation of Fibrin Gel on Mouse Lung to Study Lung-specific Angiogenesis. J. Vis. Exp. (94), e52012, doi:10.3791/52012 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Nylige betydelige fremskridt i stamcelleforskning og naturnær teknikker har gjort store fremskridt i at udnytte biomaterialer til at regenerere og reparere skader i simple væv i ortopædiske og parodontale felter. Men forsøg på at regenerere de strukturer og funktioner af mere komplekse tredimensionale (3D) organer såsom lunger ikke har været meget vellykket, fordi de biologiske processer organregenerering ikke er blevet godt undersøgt. Det bliver tydeligt, at angiogenese, dannelsen af ​​nye blodkar, spiller en central rolle i orgel regenerering. Nydannede vaskulaturerne ikke kun levere ilt, næringsstoffer og forskellige cellekomponenter, der er nødvendige for organregenerering men også give instruktive signaler til regenererende lokale væv. Derfor, for at succesfuldt regenerere lungerne i en voksen, er det nødvendigt at rekapitulere lunge-specifikke mikromiljøer, hvor angiogenese drev regenerering af lokale lungevæv. Selvom conventional in vivo angiogenese assays, såsom subkutan implantation af ekstracellulær matrix (ECM) -rige hydrogeler (fx fibrin eller kollagengeler eller Matrigel - ECM proteinblandingen udskilles af Engelbreth-Holm-Swarm muse sarcomaceller) er udstrakt anvendt til at undersøge generelle mekanismer angiogenese, lunge-specifikke angiogenese er ikke blevet godt karakteriseret fordi fremgangsmåder til orthotopisk implantation af biomaterialer i lungen ikke er blevet godt etableret. Målet med denne protokol er at indføre en unik metode til at implantere fibringel på lungeoverfladen af ​​levende voksne mus, der giver mulighed for en vellykket sammenfatning af host lunge-afledte angiogenese inde i gelen. Denne tilgang gør det muligt for forskerne at undersøge de mekanismer, som lunge-specifikke mikromiljø styrer angiogenese og alveolær regenerering i både normale og patologiske tilstande. Da implanterede biomaterialer frigivelse og leverer fysiske og kemiske signaler til tilstødende lUng væv, kan implantation af disse biomaterialer på syge lunge potentielt normalisere de tilstødende syge væv, der gør det muligt for forskerne at udvikle nye behandlingsformer til forskellige typer af lungesygdomme.

Introduction

Det overordnede mål med denne protokol er at indføre en metode til at implantere fibringel på lungeoverfladen af ​​voksne mus, som gør det muligt for forskerne at karakterisere de molekylære mekanismer i lunge vaskulær og alveolær udvikling, og til at udnytte denne viden til at udvikle biomimetiske materialer stand af opridset fysiologisk lunge vaskulære og alveolære formation til behandling af forskellige lungesygdomme.

Mere end 35 millioner amerikanere lider af kroniske lungesygdomme, herunder kronisk obstruktiv lungesygdom og lungefibrose. Disse patienter har langvarige kroniske luftvejssymptomer som åndenød, trykken for brystet, nagende hoste og træthed, som indskrænker deres hverdag 1-3. På trods af en stor mængde indsats for at udvikle effektive behandlinger for disse lungesygdomme, i øjeblikket er der ingen kur; Derfor livskvaliteten for disse patienter er fattige og økonomisk og menneskelige omkostninger er high 4-7. I øjeblikket lungetransplantation er den eneste måde at redde patienter med terminal fase kronisk lungesygdomme. Men på grund af manglen på transplanterede donorer, høje omkostninger, alvorlige komplikationer, og lav overlevelsesrate 8-11, transplantation er ikke en optimal tilgang. Seneste hurtige fremskridt i væv teknikker har gjort det muligt for forskerne at bioengineer implanterbar lunge ved genbefolkning decellulariserede hele lunge med forskellige typer af stamceller eller inducerede pluripotente stamceller (IPS) celler 12,13. Men disse gensplejsede lunger er funktionelle i værtsdyr kun i flere timer efter implantation 12,14,15. Udnytte biomaterialer til at regenerere de komplekse strukturer og funktioner lunger har også været temmelig mislykket. Det kan være fordi vigtige biologiske processer, der styrer voksen lunge regenerering ikke er blevet godt undersøgt. I lungen, dannelse af det vaskulære system er en af ​​de tidligste og mest vigtige begivenheder During udvikling og regeneration 16-21. Nydannede vaskulaturerne i lungerne ikke blot levere ilt, næringsstoffer og forskellige celle komponenter, der kræves for dannelse orgel, men også give lærerige regulatoriske signaler til omkringliggende celler 22-25. Således angiogenese spiller centrale roller i regenerativ alveolarization hos voksne lunger 24,26,27. Desuden dereguleret angiogenese bidrager til kroniske lungesygdomme, såsom kronisk obstruktiv lungesygdom (COPD) 28, bronkopulmonal dysplasi (BPD) 21-23, og lungefibrose 29. Således at udvikle mere effektive strategier for Engineering lunger eller behandling af kroniske lungesygdomme, er det nødvendigt at forstå de grundlæggende mekanismer i lunge-specifikke angiogenese.

Hvert organ viser unikke mekaniske og kemiske egenskaber, som kan være forskellige mellem fysiologiske og patologiske tilstande 30-33. Disse organ-specifikke microenvironmenter regulere endotelcellespecifikke adfærd og orkestrere vaskulær netværksdannelse i et organ-specifik måde 24,34-36. Således at udvikle mere effektive strategier for lunge regenerering mekanismen bag lunge-specifik angiogenese skal forstås. Mens konventionelle in vivo angiogenese assays, såsom subkutan hydrogel implantation er blevet anvendt i udstrakt grad til angiogenese forskning 37-39, behøver disse metoder ikke rekapitulere organspecifik angiogenese. For nylig er en hidtil ukendt fremgangsmåde til at implantere Matrigel i en elastisk mug på muselunge blevet udviklet og vist held blodkar og lungeepitelceller i gelerne 22. Denne unikke fremgangsmåde vil gøre det muligt for forskerne at undersøge mekanismen for lunge-specifikke angiogenese samt interaktioner mellem blodkar og ikke-vaskulære lungeceller i fysiologiske og patologiske tilstande. Siden 1.) Matrigel er ikke egnet til klinisk anvendelse; 2) eLastic Støbeform til gelen kan påvirke samspillet mellem hydrogeler og vært lungevæv og 3) den elastiske mug på lungen potentielt forårsager forringelse af lungefunktionen og smerter under respiration, som en mere klinisk relevant tilgang, en 3D fibrin matrix indeholdende angiogene faktorer (vaskulær endotel vækstfaktor (VEGF) / basisk fibroblast vækstfaktor (bFGF)) er blevet implanteret på muselunge uden støbning i den elastiske form, og har med succes gentaget vært lunge-afledt angiogenese. Fibrin gel, polymer fibriller genereret fra trombinspaltede fibrinogen, er kendt for at fælde en række angiogene faktorer, såsom bFGF og VEGF at fremskynde angiogenese in vivo 40,41. På grund af sin regenerative evne og bionedbrydelige karakter 42, fibringel udbredt inden for tissue engineering.

Denne artikel introducerer en ny og unik tilgang til implantere fibringel på lungeoverfladen af ​​levende Adult mus og viser, at host lunge-afledt angiogenese sammenfattet inde i geler in vivo. Denne metode, som gør det muligt for forskerne at studere lunge-specifikke angiogenese, sandsynligvis vil føre til udvikling af nye behandlingsformer til forskellige typer af lungesygdomme og væsentligt videre bestræbelser på at succes regenerere voksen lunge.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK: in vivo dyreforsøg blev udført i nøje overensstemmelse med anbefalingerne i vejledningen for pleje og anvendelse af forsøgsdyr i National Institutes of Health. Protokollen blev revideret og godkendt af Animal Care og brug Udvalg Boston Børnehospital (Protokol Numbers: 13-10-2526R, 14-02-2568R). Alle lægemidler, der anvendes i denne protokol er farmaceutisk kvalitet og disse lægemidler fremstilles under sterile forhold.

1. fibringel Fremstilling

  1. Forbered fibrin gel, der indeholder VEGF og bFGF.
    1. Optø stamopløsninger af fibrinogen og thrombin, der er lagret ved -80 ° C til stuetemperatur (25 ° C).
    2. Tilføj thrombin (slutkoncentration: 2,5 U / ml), CaCl2 (slutkoncentration: 45 mM), VEGF (slutkoncentration: 0-100 ng / ml) og bFGF (slutkoncentration: 0-100 ng / ml) til fibrinogen opløsning (slutkoncentration: 12,5 mg / ml i 0,9% sodium chloridopløsning 43-45) i et 1,5 ml rør.
    3. Bland forsigtigt ved pipettering.
    4. Forsigtigt pipette 200 pi af blandingen på en steril plastik skål i en dråbevis måde ved hjælp af P200 pipettespids.
    5. Inkuber dråber ved 37 ° C i 30-60 min, indtil de størkner.
      BEMÆRK: Den størknede gel kan holdes i den forseglede plast skålen ved stuetemperatur (25 ° C) i flere timer før implantation (figur 1a).
  2. Trim fibrin gel i ca. 3 x 3 x 3 mm terninger med små kirurgiske sakse før implantation.

2. Mouse Forberedelse

  1. Bedøver voksne mus (8-12 uger) ved intraperitoneal (IP) injektion af ketamin (100 mg / kg) og xylazin (10 mg / kg) og bekræfte, at musen er tilstrækkeligt bedøvet ved at klemme tå på musen.
    1. Brug dyrlæge salve på øjne musen til at forebygge tørhed under eksperimentet.
  2. Shave fur over venstre side af brystkassen på musen.
  3. Udfør endotrakeal intubation af musen.
  4. Placer musen på intubation stå vinklet ved 70 ° og holde musen på plads ved at hægte de øvre fortænder over en lille elastik placeret på toppen af ​​standeren.
  5. Forsigtigt trække tungen til den ene side ved hjælp af stumpe pincet.
  6. Visualiser strubehovedet ved hjælp af et fiberoptisk svanehals mikroskop illuminator.
  7. Indsæt endotracheal elastisk kateter (21 g) i luftrøret.
  8. Bekræft, at musen spontant trækker vejret på en jævn måde (regelmæssig 100-150 vejrtrækninger / min, ingen paradoksalt eller overfladisk åndedræt).
  9. Placer musen i bugleje under dissektion mikroskop.
  10. Mekanisk ventilere musen under anvendelse af en gnaver ventilator (150 vejrtrækninger / min og 7 ml / kg respirationsvolumen).
  11. Tæl ribben at lokalisere interkostalrum mellem 4. og 5. ribben.
  12. Lav en steril felt over området By grundigt tørre ned med alkohol og Povidone-Iod. Dæk kirurgiske område tilstrækkeligt med en steril kirurgisk afdækningsstykke.

3. Mouse Surgery

  1. Efter lokal injektion af 0,25% bupivacain (200 pi) i huden, foretage en tværgående incision i huden (ca. 1 cm længde) over interkostale mellemrum ved hjælp af dissekere saks.
  2. Efter injektion af 0,25% bupivacain (200 pi) i intercostal muskel, lave en muskel snit mellem 4. og 5. ribben med fin lille saks.
  3. Indsæt en dissekering retraktor mellem ribberne til fuldt ud at visualisere venstre lunge.
    1. Skrabes et lille område (1 x 1 mm firkantet) visceral lungehinden af ​​midten af ​​venstre lunge ved hjælp af fine tænger.
    2. Tryk forsigtigt på området ved hjælp af en steril vatpind, indtil blødningen og utætheder er fuldstændig kontrolleret.
    3. Put lille mængde frisk blanding af fibrinogen / thrombin (fibrinlim) (trin 1.1.2. 20 & #181 l) i området ved hjælp af p200 pipettespids.
  4. Forsigtigt placere en fibrin gel (trin 1.2) ved hjælp af små pincet over området (figur 1b).
    1. Bekræft, at gelen godt er fastsat på området under respiratoriske bevægelser af lungen.
  5. Sørg for, at der hverken er massiv luft utæt eller blødning fra lungerne.
  6. Luk indsnit (muskel- og hudlag) med resorberbar sutur, der ikke skal fjernes.
  7. Aspirer brysthulen hjælp 27 G kanyle og 1 ml sprøjte til at forhindre pneumothorax.
  8. Afslut mekanisk ventilation.

4. Mouse Recovery

  1. Sørg for, at musen er spontant trække vejret i en jævn måde (regelmæssig 100-150 vejrtrækninger / min, ingen paradoksalt eller overfladisk åndedræt).
  2. IP injiceres 1 ml forvarmet 0,9% NaCl for at forhindre dehydrering.
  3. Tillad musen til at gendanne den cirkulerende varmt vand pad.
  4. Fjern endotracheal rør efter bekræfter, at musen har en stabil vejrtrækning.
  5. Injicer Meloxicam (5 mg / kg subkutan injektion (SC), i 3 dage som postoperativ analgetikum.
  6. Overvåg bevægelser musen nøje på minimum 15 minutters intervaller, indtil det er brystbenet (stand til at rulle ind på sin mave og forblive oprejst) og bevidst.
  7. Efter inddrivelsen returnere musen til en ny bur isoleret fra mus uden kirurgi.
  8. Overvåg operationsstedet for tegn på infektion (rødme, hævelse, tømning), dyrets basale biologiske funktioner (mad og vand indtag, vandladning, afføring, vægtøgning) samt kliniske tegn på lidelse (piloerektion, nedsat bevægelse) dagligt efter kirurgisk procedure.

5. Høst Lung

  1. 7-30 dage efter implantation, aflive musen ved hjælp af CO 2 via kilde af komprimeret gas.
  2. Lav et snit mellem spidsen af ​​Xyphoid proces og brystbenethak (mediansternotomi) og høst hele lungen med den implanterede gel til histologiske og biokemiske analyser ved at skære luftrøret og dissekere alle forbindelser til hjerte, lunger og luftrør.
  3. Fix implanterede gel med lunge med 4% paraformaldehydopløsning natten over ved 4 ºC, integrere i OCT-forbindelse, og tage serielle trin sektioner af 30 um tykkelse.
  4. Udfør histologiske (hematoxylin og eosin-farvning) og immunohistokemiske analyser (endotel markør: CD31, epithelial markør: aquaporin (AQP) 5 og overfladeaktivt protein (SP) -B) under anvendelse af konfokal mikroskop 22,37,40.
  5. Kompilere stakke af optiske sektioner (30 um tyk) til dannelse af tredimensionale billeder af lunge endotel- og epitelceller ved hjælp af 3D-billede analyse software 37.
  6. Kvantificere de fremskrevne områder af nydannede blodkar ved hjælp af billedanalyse software 46.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

For at undersøge om host lunge-afledte vaskulær dannelse rekapituleres inde i biomaterialer implanteret på lungen, fibringeler suppleret med større angiogene faktorer VEGF og bFGF (0, 10 og 100 ng / ml hver) blev implanteret på overfladen af ​​levende mus lungerne rapporteret ved brug Matrigel 22. Fibringeler 47, der indeholder disse angiogene vækstfaktorer blev fremstillet som vist i figur 1a. Efter torakotomi blev et lille område af den venstre lunge med skrabet overflade ved hjælp af pincet og fabrikerede fibringel blev implanteret på lungen af ​​voksne mus under anvendelse af en lille mængde af fibrinklæber, som er FDA-godkendt, og i vid udstrækning anvendes som et effektivt forseglingsmiddel til at stoppe utætheder og reducerer blødning i lungen kirurgi 48,49 (1b figur). De fleste mus kom sig uden alvorlige respiratoriske symptomer (f.eks, pneumothorax, åndedrætsforstyrrelse). Syv dage efter implantation blev musene aflivet, og lunger blev harveplace. Implanterede fibrin gel blev inkorporeret i værtens lunge 7 dage efter implantation (figur 1c). 3D rekonstruktion af konfokale fluorescensbilleder har vist, at værtsafledte CD31-positive endotelceller dannede vaskulære net inde gelerne 7 dage efter implantation i en VEGF / bFGF dosisafhængig måde (figur 2a, c). Type I (AQP5 positiv) og type II (SP-B positiv) lungeepitelceller blev også rekrutteret langs nydannede blodkar inde i geler, som blev suppleret med højere koncentrationer af VEGF og bFGF (hver 100 ng / ml) (figur 2a) . H & E-farvning af histologiske snit viste, at andre typer af værtsceller også migreret ind i gelen 7 dage efter implantation (figur 2b). Disse resultater tyder på, at værten lunge-afledte regenerative vaskulære netværk med succes er bygget inde i fibringeler, der er suppleret med angiogene faktorer og implanteret på overfladen af ​​voksne mouSE lunge.

Figur 1
Figur 1:. (A) fibringel forberedt før implantation (b) fibringel implanteret over skrabet visceral lungehinden i venstre lunge (pilespidser) (c) Implanterede fibrin gel (pilespidser) inkorporeret i værtens lunge 7 dage efter implantation.. Scale stænger 1 mm.

Figur 2
Figur 2: (a) Fluorescens-mikrografer viser dannelsen af vaskulære net (CD31 positiv, grøn) og rekrutterede type I (AQP5-positive, magenta) eller type II (SP-B positiv; magenta) lungeepitelceller inde fibringelen suppleret med forskellige koncentrationer af VEGF og bFGF (0, 10 og 100 ng / ml hver) 7 dage efter implantation. Stiplede linjer angiver grænsefladen mellem implanterede fibringel og vært lunge. Scale bar:. 20 um (b) Light mikrograf af H & E-farvning viser infiltration af værtsceller i fibringelen 7 dage efter implantation. Pile viser grænsefladen mellem gelen og vært lunge. Scale bar: 20 pm (c) Graf, der viser forventede områder af nydannede blodkar i fibringeler, der er suppleret med forskellige koncentrationer af VEGF og bFGF (0, 10 og 100 / ml ng hver) 7 dage efter implantation..

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne artikel introducerer en ny metode til at implantere biomaterialer på lungeoverfladen af ​​levende voksne mus. Med dette system er vært lunge-afledt angiogenese held gentaget inde i materialet. Dette system gør det muligt for forskere at undersøge krydstale mellem endotelceller andre celler (f.eks epitelceller, mesenkymale celler, immunceller) og forskellige ECM komponenter, der er nødvendige for lokal angiogenese 50-53 og alveolær regenerering 24,54. Selvom konventionelle in vivo subkutan hydrogel implantation er blevet brugt i udstrakt grad til angiogenese forskning 37-39, er disse metoder ikke rekapitulere organ-specifikke angiogenese. Dette system, i hvilket hydrogel implanteres direkte på lungeoverfladen, vil gøre det muligt for forskere at undersøge rollerne af lungen-specifikke mikromiljø i angiogenese og alveolær regenerering i voksen muselunge. Disse geler kan fremstilles fra forskellige ECM-rige BIOMATErialer (f.eks kollagener, fibrins), der kan suppleres med forskellige kemiske faktorer (fx angiogene faktorer, vækstfaktorer) 55,56, stamceller og / eller iPS celler. Ud over kemiske faktorer, mekaniske kræfter også styre angiogenese 23,37. Stivheden af fibringel ændringer i en fibrinogen koncentrationsafhængig måde 57 og manipulere fibrinogenkoncentration kan påvirke angiogenese ikke kun gennem kemiske signaler, men også gennem fysiske signaler 58,59. Derfor kan skal optimeres omhyggeligt fysisk-kemiske egenskaber af fibringeler at rekapitulere fysiologisk organspecifik angiogenese i fremtiden. Sårheling efter skrabning af visceral lungehinden producerer også en endogen fibrinkoagel, som omfatter forskellige typer af værtsceller og fremmer helingsprocessen og væv regenerering. Denne naturlige blodprop kan interagere med eksogent implanteret fibringel og dermed kontrollere angioGenesis i den implanterede gel. Fluorescensmærket fibrinogen kan gøre det muligt for forskerne at skelne mellem naturlige fibrinkoagel og implanteret fibringel og udforske disse mekanismer. Selv om dette er en kraftfuld metode til at karakterisere angiogenese i voksne mus lungerne, anvendelsen til studiet af lungeudvikling og sygdomme i neonatale mus ville sandsynligvis nuværende tekniske udfordringer.

Det endelige mål med denne undersøgelse er at rekruttere funktionelle blodkar i fibringeler implanteret på syge lunger og bruge matricen som medicinsk udstyr til at genoprette funktionelle lunge strukturer. Bør undersøges Mulige kommunikation mellem værtsceller og det vaskulære og alveolære strukturer inde i geler samt funktionaliteten af ​​disse strukturer i fremtidige forsøg. Da VEGF niveauer i lungerne nedsat hos patienter med BPD 60 og emfysem 61, kan tilføje VEGF til matricen forbedre rekrutteringen af blodkar i matrixen implanted disse syge lunger. Mekaniske egenskaber varierer også mellem raske og syge lunger 23,62. For eksempel, ekspression af matrixmetalloproteinaser og lysyloxidase, som styrer nedbrydning og tværbinding af collagener henholdsvis ændres i forskellige lungesygdomme, herunder COPD og lungefibrose 63-67. I syge lunger er visse slægter af stamceller for lunge- endotel og epitelceller forarmet 68. Således manipulere disse faktorer (angiogene faktorer, ECM'er, ECM stivhed) eller implantering fibringeler suppleret med progenitorceller 69 vil sandsynligvis føre til dannelsen af funktionelle blodkar inde i matrixen og genvinding af lungefunktion i forskellige patologiske tilstande. Da kemiske faktorer kan suppleres inde i fibringeler at modulere lokal angiogenese, kan dette system også anvendes undersøge specifikke miljømæssige signaler, der kan normalisere syge lunger i kroniske lungesygdomme. Sammenfattende denne artikel indføres der en metode til at implantere fibrin hydrogel på lungeoverfladen af levende mus, som gør det muligt for forskerne at karakterisere lunge-specifikke angiogenese in vivo. Ændring af forskellige faktorer (f.eks tidsforløb, koncentrationer og kombinationer af angiogene faktorer, forskellige former for hydrogeler, fysisk-kemiske egenskaber hydrogeler) i dette system, vil afsløre de mekanismer, angiogenese og regeneration i lungen. Således vil dette system væsentligt øger det videnskabelige kendskab til grundlæggende vaskulær biologi, tissue engineering, samt lungemedicin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af midler fra American Heart Association (AM), US Department of Defense (BC074986), og Boston Børnehospital Faculty Karriereudvikling Fellowship (TM, AM). Forfatterne takker Amanda Jiang og Elisabeth Jiang til teknisk bistand.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fibrinogen from human placenta Sigma F4883 For fabrication of fibrin gel
Thrombin from bovine plasma Sigma T9549 For fabrication of fibrin gel
Recombinant mouse VEGF 164 R&D 493-MV For supplementation to fibrin gel
Recombinant mouse bFGF R&D 3139-FB For supplementation to fibrin gel
Rodent Intubation Stand Braintree Scientific INC RIS 100 For intubation
Fiber-Optic Light Source Fisher Scientific 12-565-35 For intubation
21 G Elastic catheter B.Braun 4251652-02 For intubation
MiniVent Ventilator Harvard Apparatus CGS-8009 For ventilation
Stemi DV4 Steromicroscope Fisher Scientific 12-070-515 For surgey
Absobable suture Ethicon PDP304 Surgical suture
Antibody against CD31 BD Biosciences 553370 Immunohistochemistry
Antibody against AQP5 Abcam AB78486 Immunohistochemistry
Antibody against SP-B Abcam AB40876 Immunohistochemistry

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Donaldson, G. C., Seemungal, T. A., Bhowmik, A., Wedzicha, J. A. Relationship between exacerbation frequency and lung function decline in chronic obstructive pulmonary disease. Thorax. 57, 847-852 (2002).
  2. Lopez-Campos, J. L., Calero, C., Quintana-Gallego, E. Symptom variability in COPD: a narrative review. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 8, 231-238 (2013).
  3. Ley, B., Collard, H. R., King, T. E. Clinical course and prediction of survival in idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 183, 431-440 (2011).
  4. Ferrer, M., et al. Chronic obstructive pulmonary disease stage and health-related quality of life. The Quality of Life of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Study Group. Ann Intern Med. 127, 1072-1079 (1997).
  5. Reardon, J. Z., Lareau, S. C., ZuWallack, R. Functional status and quality of life in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Med. 119, 32-37 (2006).
  6. De Vries, J., Kessels, B. L., Drent, M. Quality of life of idiopathic pulmonary fibrosis patients. Eur Respir J. 17, 954-961 (2001).
  7. Sullivan, S. D., Ramsey, S. D., Lee, T. A. The economic burden of COPD. Chest. 117, 5S-9S (2000).
  8. Orens, J. B., Garrity, E. R. General overview of lung transplantation and review of organ allocation. Proc Am Thorac Soc. 6, 13-19 (2009).
  9. Benden, C. Specific aspects of children and adolescents undergoing lung transplantation. Curr Opin Organ Transplant. 17, 509-514 (2012).
  10. Lyu, D. M., Zamora, M. R. Medical complications of lung transplantation. Proc Am Thorac Soc. 6, 101-107 (2009).
  11. Trulock, E. P., et al. Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: twenty-fourth official adult lung and heart-lung transplantation report-2007. J Heart Lung Transplant. 26, 782-795 (2007).
  12. Weiss, D. J. Current status of stem cells and regenerative medicine in lung biology and diseases. Stem Cells. 32, 16-25 (2013).
  13. Ghaedi, M., et al. Human iPS cell-derived alveolar epithelium repopulates lung extracellular matrix. J Clin Invest. 123, 4950-4962 (2013).
  14. Ott, H. C., et al. Regeneration and orthotopic transplantation of a bioartificial lung. Nat Med. 16, 927-933 (2010).
  15. Petersen, T. H., et al. Tissue-engineered lungs for in vivo implantation. Science. 329, 538-541 (2010).
  16. Tuyl, M., et al. Angiogenic factors stimulate tubular branching morphogenesis of sonic hedgehog-deficient lungs. Dev Biol. 303, 514-526 (2007).
  17. Galambos, C., deMello, D. E. Molecular mechanisms of pulmonary vascular development. Pediatr Dev Pathol. 10, 1-17 (2007).
  18. McGrath-Morrow, S. A., et al. Vascular endothelial growth factor receptor 2 blockade disrupts postnatal lung development. Am J Respir Cell Mol Biol. 32, 420-427 (2005).
  19. White, A. C., Lavine, K. J., Ornitz, D. M. FGF9 and SHH regulate mesenchymal Vegfa expression and development of the pulmonary capillary network. Development. 134, 3743-3752 (2007).
  20. Zhao, L., Wang, K., Ferrara, N., Vu, T. H. Vascular endothelial growth factor co-ordinates proper development of lung epithelium and vasculature. Mech Dev. 122, 877-886 (2005).
  21. Stenmark, K. R., Abman, S. H. Lung vascular development: implications for the pathogenesis of bronchopulmonary dysplasia. Annu Rev Physiol. 67, 623-661 (2005).
  22. Mammoto, T., et al. LRP5 Regulates Development of Lung Microvessels and Alveoli through the Angiopoietin-Tie2 Pathway. PLoS ONE. 7, e41596 (2012).
  23. Mammoto, T., Jiang, E., Jiang, A., Mammoto, A. ECM structure and tissue stiffness control postnatal lung development through the LRP5-Tie2 signaling system. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 49, 1009-1018 (2013).
  24. Ding, B. S., et al. Endothelial-derived angiocrine signals induce and sustain regenerative lung alveolarization. Cell. 147, 539-553 (2011).
  25. Crivellato, E. The role of angiogenic growth factors in organogenesis. Int J Dev Biol. 55, 365-375 (2011).
  26. Sakurai, M. K., et al. Vascular endothelial growth factor accelerates compensatory lung growth after unilateral pneumonectomy. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 292, 742-747 (2007).
  27. Panigrahy, D., et al. Epoxyeicosanoids promote organ and tissue regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 13528-13533 (2013).
  28. Voelkel, N. F., Douglas, I. S., Nicolls, M. Angiogenesis in chronic lung disease. Chest. 131, 874-879 (2007).
  29. Hanumegowda, C., Farkas, L., Kolb, M. Angiogenesis in pulmonary fibrosis: too much or not enough. Chest. 142, 200-207 (2012).
  30. Levental, K. R., et al. Matrix crosslinking forces tumor progression by enhancing integrin signaling. Cell. 139, 891-906 (2009).
  31. Mammoto, A., Mammoto, T., Ingber, D. E. Mechanosensitive mechanisms in transcriptional regulation. J Cell Sci. 125, 3061-3073 (2012).
  32. Westermann, D., et al. Role of left ventricular stiffness in heart failure with normal ejection fraction. Circulation. 117, 2051-2060 (2008).
  33. Merchante, N., et al. Liver stiffness predicts clinical outcome in human immunodeficiency virus/hepatitis C virus-coinfected patients with compensated liver cirrhosis. Hepatology. 56, 228-238 (2012).
  34. Ding, B. S., et al. Inductive angiocrine signals from sinusoidal endothelium are required for liver regeneration. Nature. 468, 310-315 (2010).
  35. Fidler, I. J. Angiogenic heterogeneity: regulation of neoplastic angiogenesis by the organ microenvironment. J Natl Cancer Inst. 93, 1040-1041 (2001).
  36. Folkman, J. How is blood vessel growth regulated in normal and neoplastic tissue? G.H.A. Clowes memorial Award lecture. Cancer Res. 46, 467-473 (1986).
  37. Mammoto, A., et al. A mechanosensitive transcriptional mechanism that controls angiogenesis. Nature. 457, 1103-1108 (2009).
  38. Malinda, K. M. In vivo matrigel migration and angiogenesis assay. Methods Mol Biol. 467, 287-294 (2009).
  39. Norrby, K. In vivo models of angiogenesis. J Cell Mol Med. 10, 588-612 (2006).
  40. Mammoto, T., Jiang, A., Jiang, E., Mammoto, A. Platelet rich plasma extract promotes angiogenesis through the angiopoietin1-Tie2 pathway. Microvasc Res. 89, 15-24 (2013).
  41. Mosesson, M. W. Fibrinogen and fibrin structure and functions. J Thromb Haemost. 3, 1894-1904 (2005).
  42. Bensaid, W., et al. A biodegradable fibrin scaffold for mesenchymal stem cell transplantation. Biomaterials. 24, 2497-2502 (2003).
  43. Teichert-Kuliszewska, K., et al. Biological action of angiopoietin-2 in a fibrin matrix model of angiogenesis is associated with activation of Tie2. Cardiovasc Res. 49, 659-670 (2001).
  44. Lafleur, M. A., Handsley, M. M., Knauper, V., Murphy, G., Edwards, D. R. Endothelial tubulogenesis within fibrin gels specifically requires the activity of membrane-type-matrix metalloproteinases (MT-MMPs). J Cell Sci. 115, 3427-3438 (2002).
  45. Collen, A., et al. Aberrant fibrin formation and cross-linking of fibrinogen Nieuwegein, a variant with a shortened Aalpha-chain, alters endothelial capillary tube formation. Blood. 97, 973-980 (2001).
  46. Mammoto, T., et al. Mechanochemical Control of Mesenchymal Condensation and Embryonic Tooth Organ Formation. Dev Cell. 21, 758-769 (2011).
  47. Murphy, K. C., Leach, J. K. A reproducible, high throughput method for fabricating fibrin gels. BMC Res Notes. 5, 423 (2012).
  48. Matar, A. F., Hill, J. G., Duncan, W., Orfanakis, N., Law, I. Use of biological glue to control pulmonary air leaks. Thorax. 45, 670-674 (1990).
  49. Thetter, O. Fibrin adhesive and its application in thoracic surgery. Thorac Cardiovasc Surg. 29, 290-292 (1981).
  50. Rahbarghazi, R., et al. Juxtacrine and paracrine interactions of rat marrow-derived mesenchymal stem cells, muscle-derived satellite cells, and neonatal cardiomyocytes with endothelial cells in angiogenesis dynamics. Stem Cells Dev. 22, 855-865 (2013).
  51. Nucera, S., Biziato, D., De Palma, M. The interplay between macrophages and angiogenesis in development, tissue injury and regeneration. Int J Dev Biol. 55, 495-503 (2011).
  52. Joensuu, K., et al. Interaction between marrow-derived human mesenchymal stem cells and peripheral blood mononuclear cells in endothelial cell differentiation. Scand J Surg. 100, 216-222 (2011).
  53. Takakura, N. Role of intimate interactions between endothelial cells and the surrounding accessory cells in the maturation of blood vessels. J Thromb Haemost. 9 Suppl 1, 144-150 (2011).
  54. Plantier, L., Boczkowski, J., Crestani, B. Defect of alveolar regeneration in pulmonary emphysema: role of lung fibroblasts. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2, 463-469 (2007).
  55. Belair, D. G., Murphy, W. L. Specific VEGF sequestering to biomaterials: influence of serum stability. Acta Biomater. 9, 8823-8831 (2013).
  56. Wong, C., Inman, E., Spaethe, R., Helgerson, S. Fibrin-based biomaterials to deliver human growth factors. Thromb Haemost. 89, 573-582 (2003).
  57. Stolzing, A., Colley, H., Scutt, A. Effect of age and diabetes on the response of mesenchymal progenitor cells to fibrin matrices. Int J Biomater. 2011, 378034 (2011).
  58. Vailhe, B., Ronot, X., Tracqui, P., Usson, Y., Tranqui, L. In vitro angiogenesis is modulated by the mechanical properties of fibrin gels and is related to alpha(v)beta3 integrin localization. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 33, 763-773 (1997).
  59. Kniazeva, E., Kachgal, S., Putnam, A. J. Effects of extracellular matrix density and mesenchymal stem cells on neovascularization in vivo. Tissue Eng Part A. 17, 905-914 (2011).
  60. Angio, C. T., Maniscalco, W. M. The role of vascular growth factors in hyperoxia-induced injury to the developing lung. Front Biosci. 7, 1609-1623 (2002).
  61. Kasahara, Y., et al. Inhibition of VEGF receptors causes lung cell apoptosis and emphysema. J Clin Invest. 106, 1311-1319 (2000).
  62. Owen, C. A. Roles for proteinases in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 3, 253-268 (2008).
  63. Demedts, I. K., et al. Elevated MMP-12 protein levels in induced sputum from patients with COPD. Thorax. 61, 196-201 (2006).
  64. Haq, I., et al. Association of MMP-2 polymorphisms with severe and very severe COPD: a case control study of MMPs-1, 9 and 12 in a European population. BMC Med Genet. 11, 7 (2010).
  65. Mercer, P. F., et al. MMP-9, TIMP-1 and inflammatory cells in sputum from COPD patients during exacerbation. Respir Res. 6, 151 (2005).
  66. Matute-Bello, G., et al. Essential role of MMP-12 in Fas-induced lung fibrosis. Am J Respir Cell Mol Biol. 37, 210-221 (2007).
  67. Sivakumar, P., Gupta, S., Sarkar, S., Sen, S. Upregulation of lysyl oxidase and MMPs during cardiac remodeling in human dilated cardiomyopathy. Mol Cell Biochem. 307, 159-167 (2008).
  68. Gomperts, B. N., Strieter, R. M. Stem cells and chronic lung disease. Annu Rev Med. 58, 285-298 (2007).
  69. Lau, A. N., Goodwin, M., Kim, C. F., Weiss, D. J. Stem cells and regenerative medicine in lung biology and diseases. Mol Ther. 20, 1116-1130 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics