عزل الفئران الدهنية المشتقة من الأنسجة الاوعية الدموية الدقيقة شظايا كما وحدات الأوعية الدموية للهندسة الأنسجة
Summary
نقدم بروتوكول لعزل الدهنية شظايا الاوعية الدموية الدقيقة المستمدة من الأنسجة التي تمثل وحدات الأوعية الدموية واعدة. أنها يمكن أن تكون معزولة بسرعة، لا تتطلب في تجهيز المختبر، وبالتالي يمكن استخدامها لprevascularization خطوة واحدة في مختلف مجالات هندسة الأنسجة.
Abstract
شبكة الاوعية الدموية الدقيقة وظيفية ذات أهمية محورية لبقاء والتكامل من بنيات الأنسجة هندسيا. لهذا الغرض، وقد وضعت عدة استراتيجيات عائية وprevascularization. ومع ذلك، وتشمل معظم النهج القائمة على الخلايا في المختبر الخطوات تستغرق وقتا طويلا لتشكيل شبكة الاوعية الدموية الدقيقة. وبالتالي، فهي ليست مناسبة لإجراءات خطوة واحدة أثناء العملية. الدهنية المشتقة من الأنسجة شظايا الاوعية الدموية الدقيقة (إعلان MVF) تمثل وحدات الأوعية الدموية واعدة. أنها يمكن أن تكون معزولة بسهولة من الأنسجة الدهنية ويحمل التشكل microvessel وظيفية. وعلاوة على ذلك، فإنها يحشدوا بسرعة إلى شبكات الاوعية الدموية الدقيقة جديدة بعد زرع في الجسم الحي. وبالإضافة إلى ذلك، وقد ثبت أن إعلان MVF للحث على lymphangiogenesis. وأخيرا، فهي مصدرا غنيا للخلايا الجذعية الوسيطة، والتي قد تزيد من إمكانية المساهمة في الأوعية الدموية العالية. في دراسات سابقة أننا أظهرنا في vascularizati رائععلى قدرة إعلان MVF في هندسة العظام والجلد بدائل. في هذه الدراسة، ونحن التقرير على بروتوكول موحد لعزل الأنزيمية للإعلان MVF من الأنسجة الدهنية في الفئران.
Introduction
وتركز هندسة الأنسجة في تصنيع الأنسجة والأعضاء البديلة التي تحتفظ، استعادة أو زيادة وظيفة غير صالحة للعمل في نظرائهم الجسم الحي 1 و 2. مصير يبني الأنسجة المهندسة يعتمد بشكل حاسم على الأوعية الدموية كافيا 3. شبكات الاوعية الدموية الدقيقة داخل هذه ثوابت ينبغي تنظيم هرمي مع الشرايين، الشعيرات الدموية، والأوردة للسماح كفاءة الارواء الدم بعد مفاغمة إلى الأوعية الدموية المستلم 4. الجيل من هذه الشبكات هو من بين التحديات الرئيسية في هندسة الأنسجة. لهذا الغرض، تم تقديم مجموعة واسعة من الاستراتيجيات الأوعية الدموية التجريبية على مدى العقدين الماضيين 5، 6.
النهج عائية تحفيز النمو الداخلي من microvessels المتلقي إلى TISS هندسياUES عن طريق الهيكلي أو الفيزيائية تعديل سقالة، مثل إدماج عوامل النمو 7. ومع ذلك، من أجل الأوعية الدموية من بنيات كبيرة ثلاثية الأبعاد والاستراتيجيات التي تعتمد على الأوعية الدموية تقتصر بشكل ملحوظ بنسب نمو بطيئة تطوير microvessels 8.
في المقابل، فإن مفهوم prevascularization يهدف لتوليد شبكات الاوعية الدموية الدقيقة وظيفية في غضون الأنسجة يبني قبل ترسيخها على 9. ينطوي prevascularization التقليدية وثقافة مشتركة من الخلايا المكونة للسفينة، مثل الخلايا البطانية، والخلايا الجدارية أو الخلايا الجذعية 10، ضمن السقالات. بعد تشكيل شبكة الاوعية الدموية الدقيقة، ويمكن بعد ذلك يبني prevascularized يتم زرعها في عيوب الأنسجة. الجدير بالذكر أن هذا النهج prevascularization يصعب تطبيقه في عملية إعداد سريرية، لأنه يقوم على معقدة وتستغرق وقتا طويلا في المختبر </ م> الإجراءات التي تم منعها من قبل العقبات التنظيمية الرئيسية 9. وبناء على ذلك، لا يزال هناك حاجة لتطوير استراتيجيات prevascularization الرواية التي هي أكثر ملاءمة لتطبيق السريرية واسع.
قد تكون هذه الاستراتيجية prevascularization تطبيق شظايا الاوعية الدموية الدقيقة المستمدة من الأنسجة الدهنية (إعلان MVF). إعلان MVF تمثل وحدات الأوعية الدموية القوية التي يمكن حصادها في كميات كبيرة من الأنسجة الدهنية من الفئران 11 و 12 و 13 الفئران. وهي تتألف من تصلب، الشعرية، وشرائح سفينة venular، الذي يحمل التشكل microvessel الفسيولوجية مع التجويف وتحقيق الاستقرار في الخلايا المحيطة بالأوعية 14 و 15. تسمح هذه الميزة الفريدة غرس فوري من السقالات الإعلان MVF المصنف إلى عيوب الأنسجة دون precultivation. هناك، وإعلان MVF يحشدوا بسرعة فيإلى شبكات الاوعية الدموية الدقيقة وظيفية. وعلاوة على ذلك، شبيه MVF تمثل مصدرا غنيا للخلايا الجذعية الوسيطة 16، والتي قد تسهم بالإضافة إلى القدرة على التجدد ضرب بهم. وفقا لذلك، وتستخدم إعلان MVF على نحو متزايد في مختلف مجالات هندسة الأنسجة 14 و 15 و 17 و 18 و 19 و 20 و 21.
وقد أنشئت أصلا عزلة إعلان MVF في الفئران 11 و 12. هنا، نحن تصف البروتوكول الذي يسمح للعزلة موحدة من الفئران إعلان MVF من منصات الدهون بربخي. وهذا قد تقدم مزيدا من الإيضاحات الآليات الجزيئية الكامنة وراء وظيفة إعلان MVF باستخدام نماذج الماوس المعدلة وراثيا.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة نقدم بروتوكول راسخة لعزل إعلان MVF. الحصول على إعلان MVF من الأنسجة الدهنية في الفئران هو إجراء بسيط مع عدد قليل من الخطوات الحاسمة. الفئران المعرض تحت الجلد المختلفة، ورواسب الدهون داخل البطن. كما هو موضح سابقا بالنسبة للفئران، ومصدر الدهون الأنسب لعزل إ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن ممتنون للمساعدة التقنية الممتازة جانين بيكر، كارولين بيكلمان وروث نيكيلس. وقد تم تمويل هذه الدراسة من خلال منحة من جمعية الألمانية للبحوث (DFG – مؤسسة الأبحاث الألمانية) – LA 2682 / 7-1.
Materials
| 1.5-mL conical microcentrifuge tube | VWR, Kelsterbach, Germany | 700-5239 | |
| 100-µL precision pipette | Eppendorf, Hamburg, Germany | 4920000059 | |
| 10-mL measuring pipette | Costar, Corning Inc., New York, USA | 4488 | |
| 14-mL PP tubes | Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany | 187261 | |
| 1-mL precision pipette | Eppendorf, Hamburg, Germany | 4920000083 | |
| 500-µm filter (pluriStrainer 500 µm) | HISS Diagnostics, Freiburg, Germany | 43-50500-03 | |
| 50-mL conical centrifuge tube | Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany | 227261 | |
| 50-mL Erlenmeyer flask | VWR, Kelsterbach, Germany | 214-0211 | |
| 96-well plate | Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany | 65518 | |
| cell detachment solution (Accutase) | eBioscience, San Diego, CA USA | 00-4555-56 | |
| C57BL/6 mice | Charles River, Cologne, Germany | 027 | |
| C57BL/6-Tg(CAG-EGFP)1Osb/J mice | The Jackson Laboratory, Bar Harbor, USA | 003291 | |
| CD117-FITC | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | 553373 | |
| CD31-PE | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | 553354 | |
| Collagenase NB4G | Serva Electrophoresis GmbH, Heidelberg, Germany | 17465.02 | Lot tested by manufacturer for enzymatic activity |
| Dissection scissors | Braun Aesculap AG &CoKG, Melsungen, Germany | BC 601 | |
| DNA-binding dye (Bisbenzimide H33342) | Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany | B2261 | |
| Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) | PAN Biotech, Rickenbach, Germany | P04-03600 | |
| Fetal calf serum (FCS) | Biochrom GmbH, Berlin, Germany | S0615 | |
| Fine forceps | S&T AG, Neuhausen, Switzerland | FRS-15 RM-8 | |
| Fine scissors | World Precision Instrumets, Sarasota, FL, USA | 503261 | |
| Dermal skin substitute (Integra) | Integra Life Sciences, Sain Priest, France | 62021 | |
| Ketamine | Serumwerk Bernburg AG, Bernburg, Germany | 7005294 | |
| M-IgG2akAL488 | eBioscience, San Diego, CA USA | 53-4724-80 | |
| Octeniderm (disinfecting solution) | Schülke & Mayer, Norderstedt, Germany | 118211 | |
| Penicillin/Streptomycin | Biochrom, Berlin, Germany | A2213 | |
| Petri dish | Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany | 664160 | |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | Lonza Group, Basel, Switzerland | 17-516F | |
| pluriStrainer 20-µm (20 µm filter) | HISS Diagnostics, Freiburg, Germany | 43-50020-03 | |
| Rat-IgG2akFITC | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | 553988 | |
| Rat-IgG2akPE | BD Biosciences, Heidelberg, Germany | 553930 | |
| Small preparation scissors | S&T AG, Neuhausen, Switzerland | SDC-15 R-8S | |
| Surgical forceps | Braun Aesculap AG &CoKG, Melsungen, Germany | BD510R | |
| Tape (Heftpflaster Seide) 1.25 cm | Fink & Walter GmbH, Mechweiler, Germany | 1671801 | |
| Xylazine | Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Germany | 1320422 | |
| α-SMA-AL488 | eBioscience, San Diego, CA USA | 53-9760-82 | Intracellular labeling additionally requires Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences, Heidelberg, Germany; #554722) |
References
- Langer, R., Vacanti, J. P. Tissue engineering. Science. 260 (5110), 920-926 (1993).
- Khademhosseini, A., Langer, R. A decade of progress in tissue engineering. Nat Protoc. 11 (10), 1775-1781 (2016).
- Novosel, E. C., Kleinhans, C., Kluger, P. J. Vascularization is the key challenge in tissue engineering. Adv Drug Deliv Rev. 63 (4-5), 300-311 (2011).
- Rouwkema, J., Khademhosseini, A. Vascularization and Angiogenesis in Tissue Engineering: Beyond Creating Static Networks. Trends Biotechnol. 34 (9), 733-745 (2016).
- Laschke, M. W., Menger, M. D. Vascularization in tissue engineering: angiogenesis versus inosculation. Eur Surg Res. 48 (2), 85-92 (2012).
- Sarker, M., Chen, X. B., Schreyer, D. J. Experimental approaches to vascularisation within tissue engineering constructs. J Biomater Sci Polym Ed. 26 (12), 683-734 (2015).
- Frueh, F. S., Menger, M. D., Lindenblatt, N., Giovanoli, P., Laschke, M. W. Current and emerging vascularization strategies in skin tissue engineering. Crit Rev Biotechnol. 20, 1-13 (2016).
- Utzinger, U., Baggett, B., Weiss, J. A., Hoying, J. B., Edgar, L. T. Large-scale time series microscopy of neovessel growth during angiogenesis. Angiogenesis. 18 (3), 219-232 (2015).
- Laschke, M. W., Menger, M. D. Prevascularization in tissue engineering: Current concepts and future directions. Biotechnol Adv. 34 (2), 112-121 (2016).
- Baiguera, S., Ribatti, D. Endothelialization approaches for viable engineered tissues. Angiogenesis. 16 (1), 1-14 (2013).
- Wagner, R. C., Kreiner, P., Barrnett, R. J., Bitensky, M. W. Biochemical characterization and cytochemical localization of a catecholamine-sensitive adenylate cyclase in isolated capillary endothelium. Proc Natl Acad Sci U S A. 69 (11), 3175-3179 (1972).
- Wagner, R. C., Matthews, M. A. The isolation and culture of capillary endothelium from epididymal fat. Microvasc Res. 10 (3), 286-297 (1975).
- Laschke, M. W., Menger, M. D. Adipose tissue-derived microvascular fragments: natural vascularization units for regenerative medicine. Trends Biotechnol. 33 (8), 442-448 (2015).
- Laschke, M. W., et al. Vascularisation of porous scaffolds is improved by incorporation of adipose tissue-derived microvascular fragments. Eur Cell Mater. 24, 266-277 (2012).
- Frueh, F. S., et al. Adipose tissue-derived microvascular fragments improve vascularization, lymphangiogenesis and integration of dermal skin substitutes. J Invest Dermatol. 137 (1), 217-227 (2017).
- McDaniel, J. S., Pilia, M., Ward, C. L., Pollot, B. E., Rathbone, C. R. Characterization and multilineage potential of cells derived from isolated microvascular fragments. J Surg Res. 192 (1), 214-222 (2014).
- Nakano, M., et al. Effect of autotransplantation of microvessel fragments on experimental random-pattern flaps in the rat. Eur Surg Res. 30 (3), 149-160 (1998).
- Nakano, M., et al. Successful autotransplantation of microvessel fragments into the rat heart. Eur Surg Res. 31 (3), 240-248 (1999).
- Shepherd, B. R., Hoying, J. B., Williams, S. K. Microvascular transplantation after acute myocardial infarction. Tissue Eng. 13 (12), 2871-2879 (2007).
- Pilia, M., et al. Transplantation and perfusion of microvascular fragments in a rodent model of volumetric muscle loss injury. Eur Cell Mater. 28, 11-23 (2014).
- Laschke, M. W., et al. Adipose tissue-derived microvascular fragments from aged donors exhibit an impaired vascularisation capacity. Eur Cell Mater. 28, 287-298 (2015).
- Okabe, M., Ikawa, M., Kominami, K., Nakanishi, T., Nishimune, Y. ‘Green mice’ as a source of ubiquitous green cells. FEBS Lett. 407 (3), 313-319 (1997).
- Honek, J., et al. Modulation of age-related insulin sensitivity by VEGF-dependent vascular plasticity in adipose tissues. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (41), 14906-14911 (2014).
- Cho, C. H., et al. Angiogenic role of LYVE-1-positive macrophages in adipose tissue. Circ Res. 100 (4), e47-e57 (2007).
- Han, S., Sun, H. M., Hwang, K. C., Kim, S. W. Adipose-Derived Stromal Vascular Fraction Cells: Update on Clinical Utility and Efficacy. Crit Rev Eukaryot Gene Expr. 25 (2), 145-152 (2015).
- Chen, Y. J., et al. Isolation and Differentiation of Adipose-Derived Stem Cells from Porcine Subcutaneous Adipose Tissues. J Vis Exp. (109), e53886 (2016).
- Guillaume-Jugnot, P., et al. Autologous adipose-derived stromal vascular fraction in patients with systemic sclerosis: 12-month follow-up. Rheumatology (Oxford). 55 (2), 301-306 (2016).
- Tissiani, L. A., Alonso, N. A Prospective and Controlled Clinical Trial on Stromal Vascular Fraction Enriched Fat Grafts in Secondary Breast Reconstruction. Stem Cells Int. , 2636454 (2016).
- Calcagni, M., et al. The novel treatment of SVF-enriched fat grafting for painful end-neuromas of superficial radial nerve. Microsurgery. , (2016).
- Hoying, J. B., Boswell, C. A., Williams, S. K. Angiogenic potential of microvessel fragments established in three-dimensional collagen gels. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 32 (7), 409-419 (1996).
- Kirkpatrick, N. D., Andreou, S., Hoying, J. B., Utzinger, U. Live imaging of collagen remodeling during angiogenesis. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 292 (6), H3198-H3206 (2007).
