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.
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.
Fostrets hud sår läker snabbt och scarlessly förrän sent i dräktigheten 1. Fostrets scarless sårläkning präglas av förnyelse av normal vävnad arkitektur och funktion. Övergången från ett scarless till ärrbildning fenotyp sker i den tredje trimestern av graviditeten hos människor och kring embryonala dag 18 (E18) i möss 2,3. I jämförelse med vuxna, är foster sårläkning kännetecknas av snabb epithelialization, bindväv nedfall, och fibroblast migration.
Många studier har erbjudit möjliga förklaringar till fenomenet scarless sårläkning under tidig fosterutveckling. Inflammation är en grundläggande komponent i vuxen sårläkning; dock fetala sår kännetecknas av en brist på akut inflammation 4. Huruvida detta är en konsekvens av den funktionella omognad av immunsystemet under fosterstadier förblir oklart. En färsk studie antydde att skillnader i överflöd, mattaurity och funktion av mastceller i E15 vs E18 fostrets hud kan vara ansvarig för övergången från ett scarless fenotyp, åtminstone i mus 3. Andra studier posit att skillnader i egenskaper och överflöd av foster och vuxna lindade makrofager är ansvariga för reformering av normala extracellulära matrix (ECM) under foster sårläkning 5.
Skillnader i miljöfaktorer under fetal och vuxen utveckling kan också påverka sårläkning. Longaker och kollegor visade att sårvätska från fostret besitter höga nivåer av hyaluronsyra-stimulerande aktivitet jämfört med ingen i vuxen sårvätska 6. Följaktligen kan högre nivåer av hyaluronsyra, en glykosaminoglykan som främjar en mikromiljö som gynnar cellmotilitet och proliferation, i foster sårmiljö vara ansvarig för ärrlösa fenotypen sett under tidig fosterutveckling. Andra bevislinjer pekar på det faktum att fetaostl sårmiljö är relativt hypoxemisk och nedsänkt i steril fostervatten rik på tillväxtfaktorer 7. Dock har inget definitivt svar lämnats för en kritisk händelse eller faktor under embryogenes som utlöser övergången från scarless förnyelse till fibrotisk reparation.
Förstå mekanismerna ansvariga för scarless läkning hos fostret kräver en exakt och reproducerbar modell. Här har vi detalj en reproducerbar modell för foster scarless sårläkning i ryggen E16.5 (scarless) och embryon E18.5 (ärrbildning) mus. Dessutom kan mindre variationer av denna modell användas för att utföra ett antal ytterligare studier, såsom genuttrycksanalys av fetala sår och hud 8,9. Med tanke på att just tidsinställda graviditeter är avgörande för en framgångsrik rekapitulation av denna foster scarless sårläkning modell, vi också detalj våra protokoll för superovulation tids graviditeter.
Den kirurgiska protokollet presenteras här beskriver en excisional modell av foster murina scarless healing först publicerades 2006 av vårt laboratorium 10. Förutom de övriga etablerade modeller av excisional såra 11, incisional modeller av foster murina scarless healing existerar samt 12,13. Undersökningar av foster scarless sårläkning i apa, lamm, kanin, opossum och råtta har rapporterats 14-17. Men möss utgör en idealisk modell för att utforska foster scarless …
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes delvis av ett bidrag från NIH bidrag R01 GM087609 (till HPL), en gåva från Ingrid Lai och Bill Shu hedra Anthony Shu (till HPL), NIH bidrag U01 HL099776 (till MTL), den Hagey Laboratoriet för Pediatric regenerativ medicin och The Oak Foundation (till MTL och HPL). GGW stöddes av Stanford School of Medicine, Stanford Medical Scientist Training Program, och NIGMS träningsbidrag GM07365. MSH stöddes av CIRM Clinical Fellow Training Grant TG2-01159. BXH stöddes genom finansiering från Sarnoff Cardiovascular Foundation.
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 |