Method Article
גידים מכופפים ביד נפצעים נפוץ, מה שמוביל פונקצית יד לקויה. עם זאת, תגובת ריפוי צלקת הרקמות אינה מאופיינת היטב. מודל Murine של ריפוי גיד מכופף מודגם כאן. מודל זה יכול לשפר את ההבנה הכוללת של תהליך הריפוי ולהעריך גישות טיפוליות כדי לשפר את הריפוי.
גיד מתחבר שרירים ועצמות השלד, הקלת התנועה של כמעט את כל הגוף. ביד, גידים מכופפים (FTS) לאפשר כיפוף האצבעות ותפקוד יד בכלל. פציעות FTS נפוצות, וריפוי משביע רצון לעתים קרובות נפגע בשל רקמת צלקתית עודפי הידבקויות בין גיד הרקמה שמסביב. עם זאת, מעט מאוד ידוע על הרכיבים המולקולריים התאיים של תיקון FT. לשם כך, מודל Murine של תיקון FT כי משחזר היבטים רבים של ריפוי בבני אדם, כולל מגוון לקוי של תנועה וירידה תכונות מכניות, פותחה שתואר לעיל. הנה הדגמה מעמיקה של הליך כירורגים זה מסופקת, מעורב חיתוך רוחב והתיקון הבא של longus digitorum המכופף (FDL) גיד הכף האחורית בעכברים. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לבצע ניתוח שושלת של תאים מסוגים שונים, להעריך את ההשפעות של רווח גן או פסד של פונקציה, וכדי לבדוק את האפיםcacy של התערבויות תרופתיות בתהליך הריפוי. עם זאת, ישנן שתי מגבלות עיקריות מודל זה: i) גיד FDL באמצע החלק של הכף האחורית בעכברים, שבו חיתוך הרוחב והתיקון להתרחש, אינו מוקף נדן סינוביאלי. לכן מודל זה אינו לוקח בחשבון את התרומה הפוטנציאלית של הנדן לתהליך היווצרות צלקת. ii) כדי להגן על היושרה של אתר התיקון, FT הוא שוחרר בצומת myotendinous, ומקטין את הכוחות המכאניים של הגיד, תורם סביר היווצרות צלקת מוגברת. בידוד של תאים מספיק מן הרקמה פרור של FT במהלך תהליך הריפוי עבור ניתוח תזרים cytometric הוכיח מאתגר; צנטריפוגה ציטולוגיה להתרכז תאים אלה היא שיטה חלופית בשימוש, ומאפשר הדור של ההכנות התא שעליו תיוג immunofluorescent יכול להתבצע. באמצעות שיטה זו, כימות של תאים או חלבונים בעלי עניין במהלך ריפוי FT הופכת אפשרית.
גידים מכופפים בעבודת היד בתיאום עם השרירים המכופפים של אמת נדנים דיגיטליים כדי לאפשר כיפוף של הספרות ותפקוד אחיזה של היד. גידים מכופפים לרוץ לאורך היבט Palmar של היד; יחסית שטחית במיקום זה לעתים קרובות תוצאות פציעות בגידים המכופפים במהלך טראומה אל היד. גידים לרפא באמצעות תגובת צלקת רקמות ולא התחדשות של גיד נורמלי רקמות 1. בעוד רקמת צלקת זה מספקת המשכיות לגיד, פונקציה דרמטית פחת יחסית גיד בריא. מרוכבים רקמת גיד-צלקת מאופיינים תכונות מכניות לקוי 1, טיוח הגידים לתיקון סביר יותר להתפקע. בנוסף, רקמת צלקת חסרה את הארגון של מבנה סיבי קולגן גיד הילידים, וכתוצאה מכך לעלייה בגודל גיד וצובר. בהתחשב במגבלות האנטומי של יחידת-נדן הגיד, אפילו עלייה מתונה גודל גיד יכול דרסטי אדוםתחיקת פונקצית הגלישה של הגיד, ולכן טווח ספרה של תנועה ותפקוד יד.
לפני של פציעות 1960 עד הגידים המכופפים, בעיקר אלו המופיעות Zone II של היד, לא תוקנו באופן שיגרתי עקב הסיבוכים החמורים בריפוי שהתעוררו עם תיקונים אלה 2. אזור זה של היד כונה "שטח הפקר" 3. עם זאת, שיפורים בטכניקות הכירורגיות, דפוסי תפר ופרוטוקולים שיקום פיזיותרפיה השתפרו באופן דרמטי התוצאות של תיקונים גיד מכופף 2. למרות ההתפתחויות הללו, עד 40% של תיקונים לגרום להיווצרות הדבקה מספיק כדי לעכב ביד פונקציה 4. לכן, גישה ביולוגית נדרשה לשפר את הריפוי. למרבה הצער, מעט מאוד ידוע על תהליך ריפוי הגיד ברמה התאית ומולקולרית. לכן, המטרה הייתה לפתח מודל בעכברים שיכולים לשמש כדי לשפר את מבין מה היסודגרם של רכיבים התאיים ומולקולריים של ריפוי גיד מכופף ותגובת היווצרות הצלקת, כאמצעי לזיהוי מטרות טיפוליות חדשניות כדי לשפר את הריפוי.
גדולים יותר במודלים של בעלי חיים כבר סייעו לקדם הבנה של תהליך ריפוי הגיד המכופף. מחקרים בכלבי ארנב הוכיחו הוא את יכולת הריפוי הפנימית וחיצונית של גידים מכופפים 5,6, את החשיבות של תנועה פסיבית מבוקרת מוקדם מזעור ביחס היווצרות הידבקות לחוסר מעש 7, כמו גם את ההשפעות של דפוסי תפר שונים על תהליך הריפוי 8 , 9. בנוסף, מודל הכלבים כבר שימושי בבדיקת גישות רקמות הנדסת translational כדי לשפר את הריפוי 10. עם זאת, ישנם מספר יתרונות חשובים באמצעות קרוב משפחה במודל Murine מודל חיה גדולה, כולל בעלות היחסית, זמינות של ריאגנטים ספציפיים בעכברים, ואת הקלות של יצירת knoc העולמיk-outs או בונת מחיקה / ביטוי יתר רקמות ספציפיות. יתר על כן, את הדמיון התפקודי בין אדם ועכברים ביחס גידים מכופפים 11 מצביע על התועלת הפוטנציאלית בפיתוח מודל בעכברים.
פיתוח של מודל Murine של מחקת תיקון חיתוך רוחב ו גיד מכופף היבטים רבים של ריפוי קליני, כוללים ההיווצרות של רקמת צלקתית שופעת תכונות מכאניות לקויות. המודל המתואר כאן אינו ששחזור אמיתי של פרקטיקה קלינית עקב חיתוך רוחב של FDL בצומת myotendinous כדי להגן על האתר לתקן. יתר על כן, מודל זה אינו לוקח בחשבון את התרומה של תאי נדן סינוביאלי לתגובת הריפוי, כפי שאין נדן סינוביאלי כיסוי החלק באמצע של הגיד שבו התיקון מתרחש. למרות מגבלות אלה, מודל זה יש את היתרון של מגוון המניב של הידבקויות הגבלת תנועה, אשר טרם הוכיח במודלי Murine שיותר קלואיליי להיות קרובים ככל האפשר תרחיש הקליני. מודל זה נעשה שימוש כדי להעריך מודלים עכבר נוק-אאוט 12,13, וכדי לבחון גישות פרמקולוגיות שונות כדי לשפר את הריפוי 14-17. היסטולוגית מנתח של מודל זה, באמצעות אימונוהיסטוכימיה ו הכלאה באתרו, יכול לספק תובנות חשובות ל לוקליזציה של גנים מפתח וחלבונים במהלך הריפוי. עם זאת, היסטולוגיה מספק רק ניתוח מרחבי חתך ואינו מאפשר כימות ברחבי הרקמה כולה. Cytometry זרימה מייצגת גישה כמותית יותר, אך רק מספר מצומצם מאוד של תאים יכול להיות מבודד רקמת גיד ריפוי במודל העכבר, ומספר זה ירד עוד יותר במהלך שלבי קיבעון, permeabilization, ואת כביסה. אם תיקח את זה לחשבון, cytometry זרימה הופך גישה ישימה בשל מספר בעלי החיים אשר יידרש. שיטה חלופית יש צורך לשמר את רוב האוכלוסייה תא קטן זה כדיעוד לאפיין את סביבת הריפוי. השיטה המשמשת להשגת יעד זה, המוצג כאן, כרוך ריכוז של תאים בודדים באמצעות צנטריפוגה ציטולוגיה לשקופית זכוכית, ואחריו immunocytochemistry. במחקר הנוכחי EDU (5-ethynyl-2'deoxyuridine, אנלוגי thymidine) התאגדות התיוג הבא שמשה כדי לקבוע את מצב השגשוג היחסי של תאים באתר הריפוי. גישה זו ניתן ליישם על מנת לבחון את היעילות של טיפול תרופתי על התפשטות תאים, גני נוק-אאוט או ביטוי יתר, או לזהות ולכמת אוכלוסיות תאים שונות.
ועדת אוניברסיטת על בעלי חיים למחקר באוניברסיטת רוצ'סטר אישר את כל הניסויים בבעלי חיים. עשרה-12 בשבוע C57BL נקבה בת / 6J שמש.
1. הכנת בעלי חיים לכירורגיה גיד מכופף (~ 15 דקות)
ילדה = "jove_title"> 2. Murine מכופף פגיעה גיד וכירורגיה תיקון (~ 10 דקות)
3. Labeling של תאי רכיבה על אופניים (~ 10 דקות)
4. קציר תאים ציטולוגיה צנטריפוגה (2.5 שעות, ~ 30 hands-on דקות זמן)
5. Immunocytochemistry כדי זיהוי edu (2 hr, ~ 45 hands-on דקות זמן)
הערה: כל שלבי הדגירה צריכות להתבצע בחושך להגביל photobleaching של fluorophores.
Longus digitorum מכופף השרירים (FDL), הממוקמים העגל, פועל כדי להגמיש את הספרות של הכף האחורית עכבר באמצעות הגיד המכופף (התווה בכחול באיור 1A, והראה היסטולוגית באיור 2 א), אשר פועלת proximally מן myotendinous צומת של דבר הוא מגיע הפלנגות דיסטלי. במודל זה של ריפוי גיד מכופף, גיד FDL הוא transected ותקן על אמצע הרגל, בקרבה ההסתעפות אל הספרות של הכפה האחורית (חצים אדומים, איור 1 א). כדי למנוע קרע של התיקון, אשר ימנע ניתוח הניסיון, הגיד (ושריר סמוך) הוא חתך, או שוחררו, בצומת myotendinous (החץ צהוב באיור 1B, השחרור שמוצג באיור 1C). בעוד צעד זה אינו מייצג את התרחיש הקליני, זה קריטי להגן על התיקון על ידי הפחתת עומס על אתר הפציעה. איור 2 דהיא דוגמה היסטולוגית של תיקון גיד מכופף מקרע, לעומת תיקון מוצלח שמוצג באיור 2C. בחודש האחרון, מציגה רקמת גרנולציה גדל מאוד cellularity לעומת גיד וללא כל פגע (איור 2 ב), והאוכלוסייה תא זה אז יכול להיות מנותח נוספת באמצעות צנטריפוגה ציטולוגיה לשקופית ואחריו immunocytochemistry. איור 3 מתאר את הליך הניסוי נעשה שימוש כדי להעריך מדינת השגשוג של התאים שנאספו גידי ריפוי 10 ימים שלאחר תיקון דרך התאגדות edu לתוך ה- DNA המסונתז חדש. תיוג EDU ולכן מראה רק תאים אלה, המצויים בשפע פעיל בתקופת 24 שעות לאחר הדופק edu בעכברים חיים, כפי שניתן לראות באיור 4. הערכה כמותית של התפשטות בתוך הרקמה פרור של גיד ריפוי ניתן לקבוע מכן על ידי ספירת נקודות של הכנת התא כולו. בדרך זו, בסיס של prolifeמנה ניתן להקים בכל נקודת זמן, וכל שינוי בשל התערבויות גנטיות או תרופתיות ניתן להעריך.
איור 1 :. Murine הינד Paw האנטומיה וזיהוי של גיד המכופף digitorum Longus. Longus digitorum המכופף (FDL) מכופף את ספרות הכף האחורית עכבר ורץ לאורך היבט Palmar הכף האחורית (FDL התווה בכחול) איפה זה מתפצל הספרות (חצים אדומים) (איור 1 א). Proximally, הגיד FDL עובר דרך התעלה הטרסלית (חץ שחור), אל העגל, שהסתיים בצומת myotendinous (חץ צהוב) (איור 1 ב). שחרורו של הגיד בצומת myotendinous כדי למנוע קרע מוצג באיור 1C. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2:. תמונות נציג היסטולוגית של Un-פצוע, ריפוי רגיל ותיקוני גיד מכופף מקרע האנטומיה של גיד FDL ב הכף האחורית murine מוצג באיור 2 א. סרגל קנה מידה מייצג 1 מ"מ. איורי 2B-D, הגיד מוגדל ב 8X להשוות רקמת גיד וללא כל פגע (איור 2 ב) אל תיקון שלם מקרע (2C הדמוי & 2D, בהתאמה). דגימות כפה כל האחוריות היו קבועים נייטרלי שנאגרו פורמלין, מוטבע פרפין, לחתוך ל -3 מיקרומטר חלקים, ומוכתם Alcian כחול / Hematoxylin / אורנג 'G כפי שתואר לעיל 13. גיד Native מתואר כחול, גיד / פרור מרוכבים רקמות מתוארים בירוק, חיצים שחורים הצביע תפרים. ברי סולם מייצגים 200 מיקרומטר. Pלחכור לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3: נוהל ניסיוני לבצע edu לוחץ-זה כימיה על הכנות תא ביום 10 שלאחר ניתוח ריפוי גידי FDL היו גזור מן כפות עכבר אחורי.. הגידים היו טחונים אז מתעכלים במשך שעות collagenase לי לנתק את התאים. ההשעיה התא היה מתוח כדי להסיר שאריות, ו ~ 6 x 10 4 תאים היו הסתחרר לתוך בשכבה בשקופיות זכוכית בעלי מטען חשמלי חיובי באמצעות צנטריפוגות ציטולוגיה. התאים היו הקיפו עם עט מחסום הידרופובי ואז תוקנו מייד עם paraformaldehyde. לאחר permeabilization עם טריטון X-100, התאים טופלו עם קוקטייל זיהוי edu, ותגובת הכימיה לחץ כבול אלקסה פלואוריד 594 ל Edu משולב. Hoechst 33342 שימש גרעיני כתם, והתאים wer דואר ונותח 10-40X עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4:. Immunocytochemistry ניתוח של הרכיבה על אופני תאי edu שכותרתו במהלך מכופף גיד ריפוי גידי הריפוי FDL נבצר מן הכפותה האחורית של עכברים 10 ימים לאחר הניתוח מתעכל עם collagenase כדי לקבל השעית תא. צנטריפוגה שימש לפיזור תאים אלה לתוך monolayer בשקופיות, ואחריו immunocytochemistry להכללתו תמונה edu. איור 4 א ואיור 4B הם תמונות שצולמו 10X ו 40X בהתאמה של תאים בעקבות ניתוח immunocytochemical. כתם גרעיני Hoechst 33342 הוא כחול, ותאים שילבו edu מנוקדים אדום. ברי סולם מייצגים 50 מיקרומטר.יעד href = "https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54433/54433fig4large.jpg" = "_ blank"> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הליך כירורגי עבור מודל Murine של חיתוך רוחב מלא ותיקון של גיד longus digitorum מכופף מוצג במחקר זה. בנוסף יישום רומן לרכז אוכלוסיות תאים קטנות עם צנטריפוגות ציטולוגיה מודגם, המאפשר ניתוח immunocytochemical כמוני של הסביבה הסלולר במהלך ריפוי גיד מכופף. מודל זה של תיקון גיד מכופף מדגים תגובת הריפוי לשחזור, אשר ניתן להשתמש בהם כדי להעריך שינויים בתהליך הריפוי באמצעות מודלים בנוקאאוט או עם התערבות פרמקולוגית. לאחר הניתוח, תגובה דלקתית מתחיל תוך 24 שעות, שבמהלכו התאים מגויסים לאתר הפגיעה יבלת של רקמה סיבית מתחילה להיווצר. שלב שגשוג כדלקמן בסביבות היום ארבעה, מעורב cellularity גדל מאוד בתצהיר שפע של תאי מטריקס לא מאורגנים באתר התיקון, המוביל להיווצרות דבקה בין 14-21 ימים. קונטי שיפוץ רקמותnues דרך היום 35, שבו משכיות זמן וארגון של הגיד המכופף משוחזרות, ו cellularity מצטמצם 18.
נכון לעכשיו, יש מספר דגמים Murine של תיקון גיד מכופף בנוסף לזה המוצג כאן. Tsubone et al., תאר מודל במבחנה של ריפוי גיד מכופף 19. בעוד המודל הזה יכול להעריך שינויים בביטוי גנים לאורך זמן, זה לא יכול להסביר את הגיוס של תאים או שינויים חיצוניים במילייה הדלקתית / ציטוקינים המתרחשת in vivo. בשנת vivo, שני דגמים של חיתוך רוחב חלק פותחו באמצעות אחת incisional או excisional פגמים 20,21. לאחרונה, וונג et al., מאופיין מודל II אזור פציעת גיד מכופף במודל בעכברים 22. זוהי התפתחות חשובה, שכן היא מאפשרת את התרומה של תאים שמקורם נדן סינוביאלי לתהליך הריפוי שתוגדר. עם זאת, לא ניתן לכימות שינויים בתפקוד גלישה תוארו באמצעות מודל זה. לכל דגם יתרונות משלה ומגבלות כי יש לקחת בחשבון, כולל הקלות הטכנית, הרלוונטיות הקלינית ואנטומיה. מגבלה עיקרית של המודל המתואר כאן היא כי גיד הריפוי עלול לגרום לפריצה קודם להערכה, טיוח זה לא שמיש לניתוח נוסף. קציר מספיק תאים נעשה ישים בנסיבות אלה, וכל ניתוח histochemical אינו בת קיימא, כמו גיד קרוע לא פעל את תהליך ריפוי התקן שתואר לעיל. שחרור הגיד FDL proximally כדי להקטין את הלחץ על גיד הריפוי ולכן צעד קריטי למניעה, למרות שזה לא רלוונטי מבחינה קלינית. ניצוח הניתוח באופן חד-צדדי גם מוריד את שיעור הקרע. מגבלה נוספת היא חוסר היכולת לעקוב אחר תרומת תאי נדן פרי-tendinous, כמו נדן הסינוביאלי אינו להקיף בקטע של גיד FDL כי הוא נפגע במודל זה.
jove_content "> תפקיד חשוב של מודל תיקון גיד מכופף זו הוא שהיא מאפשרת הערכה של תאים באתר הריפוי. Immunofluorescence / אימונוהיסטוכימיה (IHC) היא טכניקה ביולוגי משותף שניתן להשתמש בהם כדי לאפיין תאים אלה. בעוד IHC מתאימה באופן ייחודי זיהוי מידע מרחבים, היא שיטה איכותית ברובו. שינויים ברקמה או רכב תא ברחבי עומק הרקמה ניתן לפספס, והכימות של אוכלוסיות קשה. cytometry זרימה מייצגת גישה אידיאלית להגדיר, לכמת ולבודד פוטנציאל תא אוכלוסיות במהלך ריפוי. עם זאת, בידוד ועיכול רקמת גיד ריפוי מתשואות מודל זה מספרים סלולריים נמוכים מאוד עבור ניתוח התזרים cytometric (1-2 x 10 5 בממוצע כל עכבר), קיבעון / צעדים permeabilization לגילוי של סמנים תאיים מפחית מספר זה עוד יותר. באמצעות צנטריפוגה ציטולוגיה לרכז את בתאים מבודדים, ואחריו immunocytocheמיסטרי, מספק דרך לאפיין אוכלוסיות תאים קטנים אלה. יתרון משמעותי של שיטה זו הוא כי אין צורך דגימות ברכה יחד כדי להשיג מספיק תאים; ולכן כל עכבר מייצג מדגם בודד לניתוח. שיקול חשוב ביצירת הכנות תאים אלה הוא שמירה על עקביות בתוך הרקמה שנקטפה לניתוח. שרירי fascia שמסביב עשויים לדבוק רקמת גרנולציה וצריכים גזורים בקפידה משם. מאז שיטה זו כרוכה עיבוד מינימלי של תאים לפני קיבוע בשקופיות, זה יישאר רוב של תאים מבודדים לניתוח נוסף. בדרך זו, כמעט כל אוכלוסיית תאים המרכיבים את רקמת ההידבקות באתר התיקון ניתן להעריך כמותית באמצעות immunocytochemistry. במחקר הנוכחי, שילוב edu ידי תאים מתרבים משמש כדי להדגים את היישום של טכניקת ציטולוגיה זה, עם זאת, זה יכול לשמש גם עבור יותר מורכב o אפיון מעמיקf אוכלוסיות תאי הטרוגנית המעורבים בריפוי גיד מכופף. יישומים עתידיים של טכניקה זו עשויה להוביל יותר באפיון מעמיק של אוכלוסיות תאים המעורבים בריפוי גיד, שכן היא מאפשרת לקביעת שיתוף לוקליזציה של סמנים תאיים בתאים הקשורים רקמת גרנולציה ב גיד ריפוי.The authors declare that they have no competing financial interests
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי האגודה האמריקאית לכירורגיה של פרס פיילוט יד ו- NIH / NIAMS 1K01AR068386-01 (כדי AEL) ו NIAMS / NIH P30AR061307.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical preparation | |||
C57BL/6J mice | Jackson Laboratories | 000664 | |
Ketamine | Hospira | NDC# 0409-2051-05 | |
Xylazine | Lloyd Inc. | NDC# 61311-482-10 | |
Buprenorphine | Par Pharmaceutical Inc. | NDC# 42023-179-10 | |
0.9% sodium chloride irrigation | Hospira | NDC# 0409-6138-03 | For preparation of ketamine/xylazine and buprenorphine solutions |
1 ml syringe | BD | 309659 | |
30 G needle | BD | 305106 | |
Povidone-Iodine solution | Aplicare | 82-226 | |
70% ethanol | |||
Puralube vet opthalmic ointment | Dechra Veterinary Products | NDC# 17033-211-38 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical tools | |||
Portable balance 200 g | Ohaus | SP202 | |
Spring scissors | Fine Science Tools | 15124-12 | |
Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | |
Needle holders | Fine Science Tools | 91201-13 | |
Micro spring scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
Micro needle holders | Fine Science Tools | 12061-02 | |
5-0 nylon sutures | Ethicon | 668G | |
8-0 microsurgery nylon sutures | Ethicon | 2808G | |
Lab-Line histology slide warmer | Barnstead International | 26025 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cytospin method | |||
Collagenase Type I, lyophilized | Life Technologies | 1700-017 | |
Bovine Serum Albumin | Cell Signaling Technologies | 9998S | |
1x PBS | Thermo Fisher | 10010-023 | |
Cytology funnels | Fisher HealthCare | 10-354 | |
HistoBond+ microscope slides | VWR | 16005-110 | |
Cytospin 2 centrifuge | Shandon | SH-CYTO2 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Immunocytochemistry | |||
Slide staining tray with black lid | IHC World | M920-2 | |
Click-iT Plus EdU Imaging Kit | Life Technologies | C10639 | Includes EdU and Hoeschst 33342 |
Immedge hydrophobic barrier pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
ProLong Diamond mounting medium | Thermo Fisher | P36970 | |
Glass coverslips 24 x 50 mm #1.5 | |||
Clear nail polish |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved