Een muis Foetale Skin Model van Scarless Wound Repair
Summary
During mammalian development, early gestational skin wounds heal without a scar. Here we detail a reliable and reproducible model of fetal scarless wound healing in the cutaneous dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.
Abstract
Early in utero, but not in postnatal life, cutaneous wounds undergo regeneration and heal without formation of a scar. Scarless fetal wound healing occurs across species but is age dependent. The transition from a scarless to scarring phenotype occurs in the third trimester of pregnancy in humans and around embryonic day 18 (E18) in mice. However, this varies with the size of the wound with larger defects generating a scar at an earlier gestational age. The emergence of lineage tracing and other genetic tools in the mouse has opened promising new avenues for investigation of fetal scarless wound healing. However, given the inherently high rates of morbidity and premature uterine contraction associated with fetal surgery, investigations of fetal scarless wound healing in vivo require a precise and reproducible surgical model. Here we detail a reliable model of fetal scarless wound healing in the dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.
Introduction
Foetale huid wonden genezen snel en scarlessly tot laat in de dracht 1. Foetale scarless wondheling wordt gekenmerkt door regeneratie van normaal weefsel architectuur en functie. De overgang van een scarless littekens fenotype optreedt in het derde trimester van de zwangerschap bij de mens en ongeveer embryonale dag 18 (E18) bij muizen 2,3. In vergelijking met volwassen, foetale wondheling gekenmerkt door snelle epithelisatie, bindweefsel en fibroblast migratie.
Vele studies hebben mogelijke verklaringen voor het fenomeen van scarless wondgenezing aangeboden tijdens de vroege ontwikkeling van de foetus. Ontsteking is een fundamenteel onderdeel van volwassen wondheling; echter, foetale wonden gekenmerkt door het ontbreken van acute ontsteking 4. Of dit is een gevolg van de functionele onvolwassenheid van het immuunsysteem tijdens de foetale stadia blijft onduidelijk. Een recente studie suggereert dat de verschillen in de overvloed, maturity en functie van mestcellen in E15 vs E18 foetale huid kan verantwoordelijk zijn voor de overgang van een scarless fenotype, althans in de muis 3 zijn. Andere studies stellen dat verschillen in de eigenschappen en de overvloed van foetale en volwassen wonden macrofagen zijn verantwoordelijk voor de hervorming van normale extracellulaire matrix (ECM) tijdens de foetale wondheling 5.
Verschillen in omgevingsfactoren tijdens de foetale en volwassen ontwikkeling kan ook van invloed wondheling. Longaker en collega's toonden aan dat wondvocht uit de foetus beschikt over een hoog niveau van hyaluronzuur stimulerende activiteit vergeleken met geen bij volwassen wondvocht 6. Bijgevolg kan hogere hyaluronzuur, een glycosaminoglycaan die een micro bevorderlijk celmotiliteit en proliferatie bevordert, in het foetale wondmilieu verantwoordelijk voor de scarless fenotype waargenomen tijdens de vroege foetale ontwikkeling. Andere bewijslijnen wijzen erop dat de fetal wondmilieu is relatief hypoxemisch en ondergedompeld in steriele vruchtwater rijk aan groeifactoren 7. Er is echter geen definitief antwoord is voorzien van een kritieke gebeurtenis of factor tijdens de embryogenese dat de overgang van scarless regeneratie tot fibrotische reparatie triggers.
Inzicht in de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor scarless genezing in de foetus vereist een nauwkeurige en reproduceerbare model. Hier hebben we in detail een reproduceerbaar model van foetale scarless wondheling in het dorsale gedeelte van E16.5 (scarless) en E18.5 (littekens) muis embryo's. Daarnaast kunnen kleine wijzigingen van dit model worden gebruikt om een aantal verdere studies, zoals genexpressie analyse van foetale wonden en huid 8,9 voeren. Gezien het feit dat precies getimede zwangerschappen zijn van cruciaal belang voor een succesvolle recapitulatie van deze foetale scarless wondgenezing model, hebben we ook detail ons protocol voor superovulatie getimed zwangerschappen.
Protocol
Representative Results
Discussion
De chirurgische protocol hier gepresenteerde beschrijft een excisional model van foetale muizen scarless genezing voor het eerst gepubliceerd in 2006 door ons laboratorium 10. In aanvulling op de overige modellen van excisional verwonden 11, incisional modellen van foetale muizen scarless genezing bestaan ook 12,13. Onderzoeken van foetale scarless wondgenezing bij de aap, lam, konijn, opossum, en ratten zijn gemeld 14-17. Echter, muizen vormen een ideaal model voor het …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd mede ondersteund door een subsidie van de NIH-subsidie R01 GM087609 (tot HPL), een geschenk van Ingrid Lai en Bill Shu ter ere van Anthony Shu (tot HPL), NIH-subsidie U01 HL099776 (tot MTL), de Hagey Laboratorium voor Pediatric Regenerative Medicine en The Oak Foundation (tot MTL en HPL). GGW werd gesteund door de Stanford School of Medicine, de Stanford Medical Scientist Training Program, en NIGMS training subsidie GM07365. MSH werd ondersteund door CIRM Klinische Fellow Training Grant TG2-01159. WXH werd ondersteund door financiering uit de Sarnoff Cardiovascular Foundation.
Materials
| Name of Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 7-O MONOSOF Suture | eSuture | SN-1647G | |
| Surgical Forceps | Kent Scientific | INS650916 | |
| Micro-scissors | Kent Scientific | INS600127 | |
| Autoclip 9mm | Texas Scientific Instruments | 205060 | |
| Insulin Syringe | Thermo Fisher Scientific | 22-272-382 | |
| Black Pigment | AIMS | 242 | |
| BD Safety-Lok 3ml Syringe | BD Biosciences | 309596 | |
| Phosphate Buffered Saline | Life Technologies | 10010-049 | |
| OPMI-MD Surgical Microscope | Carl Zeiss Surgical Inc | ||
| Pregnant Mares Serum (PMS) | Millipore | 367222 | |
| Human Chorionic Gonadotropin (HCG) | Sigma-Aldrich | CG10 | |
| Povidone Iodine Prep Solution | Dynarex | 1415 | |
| Nair (depilatory cream) | Church and Dwight Co. | 22600267058 |
Riferimenti
- Larson, B. J., Longaker, M. T., Lorenz, H. P. Scarless fetal wound healing: a basic science review. Plastic and reconstructive surgery. 126, 1172-1180 (2010).
- Wilgus, T. A. Regenerative healing in fetal skin: a review of the literature. Ostomy/wound management. 53, 16-31 (2007).
- Wulff, B. C., et al. Mast cells contribute to scar formation during fetal wound healing. The Journal of investigative dermatology. 132, 458-465 (2012).
- Lorenz, H. P., Adzick, N. S. Scarless skin wound repair in the fetus. The Western journal of medicine. 159, 350-355 (1993).
- Longaker, M. T., et al. Wound healing in the fetus. Possible role for inflammatory macrophages and transforming growth factor-beta isoforms. Wound repair and regeneration : official publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society. 2, 104-112 (1994).
- Longaker, M. T., et al. Studies in fetal wound healing. IV. Hyaluronic acid-stimulating activity distinguishes fetal wound fluid from adult wound fluid. Annals of surgery. 210, 667-672 (1989).
- Colombo, J. A., Napp, M., Depaoli, J. R., Puissant, V. Trophic influences of human and rat amniotic fluid on neural tube-derived rat fetal cells. International journal of developmental neuroscience : the official journal of the International Society for Developmental Neuroscience. 11, 347-355 (1993).
- Colwell, A. S., Longaker, M. T., Peter Lorenz, H. Identification of differentially regulated genes in fetal wounds during regenerative repair. Wound repair and regeneration : official publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society. 16, 450-459 (2008).
- Hu, M. S., et al. Gene expression in fetal murine keratinocytes and fibroblasts. The Journal of surgical research. , (2014).
- Colwell, A. S., Krummel, T. M., Longaker, M. T., Lorenz, H. P. An in vivo mouse excisional wound model of scarless healing. Plastic and reconstructive surgery. 117, 2292-2296 (2006).
- Wilgus, T. A., et al. The impact of cyclooxygenase-2 mediated inflammation on scarless fetal wound healing. The American journal of pathology. 165, 753-761 (2004).
- Iocono, J. A., Ehrlich, H. P., Keefer, K. A., Krummel, T. M. Hyaluronan induces scarless repair in mouse limb organ culture. Journal of pediatric surgery. 33, 564-567 (1998).
- Chopra, V., Blewett, C. J., Krummel, T. M. Transition from fetal to adult repair occurring in mouse forelimbs maintained in organ culture. Wound repair and regeneration : official publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society. 5, 47-51 (1997).
- Adzick, N. S., Longaker, M. T. Animal models for the study of fetal tissue repair. The Journal of surgical research. 5, 47-51 (1991).
- Block, M. Wound healing in the new-born opossum (Didelphis virginianam). Nature. 187, 340-341 (1960).
- Longaker, M. T., Dodson, T. B., Kaban, L. B. A rabbit model for fetal cleft lip repair. Journal of oral and maxillofacial surgery : official journal of the American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons. 48, 714-719 (1990).
- Longaker, M. T., et al. A model for fetal cleft lip repair in lambs. Plastic and reconstructive surgery. 90, 750-756 (1992).
