चूहों में एक द्विपक्षीय Patellar पट्टा चोट मॉडल में स्टेम सेल चिकित्सा का मूल्यांकन
Summary
इस पत्र की तैयारी और नाल कॉर्ड मैट्रिक्स के मूल्यांकन का वर्णन-व्युत्पंन mesenchymal स्टेम एक चूहे में एक द्विपक्षीय patellar पट्टा दोष मॉडल के साथ spheroids कोशिकाओं । यह मॉडल एक स्वीकार्य रुग्णता के साथ जुड़ा हुआ था और अनुपचारित और इलाज tendons के बीच मतभेदों का पता लगाने के लिए पाया गया था, और दो उपचार के बीच का परीक्षण किया ।
Abstract
अपक्षयी चिकित्सा शर्तों है कि पारंपरिक उपचार चुनौती के लिए उपंयास विकल्प प्रदान करता है । प्रसार और प्रजातियों के पार tendinopathy की रुग्णता, इस ऊतक के सीमित चिकित्सा गुणों के साथ संयुक्त, सेलुलर चिकित्सा के लिए खोज के लिए प्रेरित किया और प्रयोगात्मक मॉडल के विकास के लिए उनके प्रभावकारिता का अध्ययन चालित । नाल कॉर्ड मैट्रिक्स-व्युत्पंन mesenchymal स्टेम सेल (UCM-एमएससी) अपील उंमीदवारों क्योंकि वे प्रचुर मात्रा में हैं, इकट्ठा आसान कर रहे हैं, नैतिक चिंताओं और teratoma गठन के जोखिम को दरकिनार, अभी तक आदिम भ्रूण स्टेम कोशिकाओं से भी अधिक निकटता से मिलता जुलता वयस्क ऊतक-व्युत्पंन MSCs । महत्वपूर्ण ब्याज अंडाकार आकृति गठन के माध्यम से MSCs के गुणों को बढ़ाने के लिए एक रणनीति के रूप में chitosan पर ध्यान केंद्रित किया है । इस कागज विवरण तकनीक UCM-MSCs को अलग करने के लिए, chitosan फिल्म पर spheroids तैयार है, और सतह मार्कर अभिव्यक्ति पर अंडाकार आकृति गठन के प्रभाव का विश्लेषण । नतीजतन, चूहों में एक द्विपक्षीय patellar पट्टा चोट मॉडल के निर्माण के लिए vivo आरोपण में वर्णित है UCM-MSC chitosan फिल्म पर गठित spheroids. कोई जटिलता अध्ययन में रुग्णता के संबंध में देखा गया था, तनाव बढ़ते प्रभाव, या ऊतक संक्रमण. 7 दिनों में संचालित चूहों का कुल कार्यात्मक स्कोर सामान्य चूहों की तुलना में कम था, लेकिन सर्जरी के बाद 28 दिनों के भीतर सामान्य करने के लिए लौट आए. ऊतक चिकित्सा के ऊतकवैज्ञानिक स्कोर इलाज दोष में एक थक्का की उपस्थिति की पुष्टि 7 दिनों में मूल्यांकन, विदेशी शरीर की प्रतिक्रिया के अभाव, और 28 दिनों में चिकित्सा प्रगति. इस द्विपक्षीय वुटने पट्टा दोष मॉडल एक चूहे में एक आंतरिक नियंत्रण के निर्माण के द्वारा अंतर व्यक्तिगत भिंनता नियंत्रण, स्वीकार्य रुग्णता के साथ जुड़ा हुआ था, और अनुपचारित tendons और उपचार के बीच मतभेदों का पता लगाने की अनुमति दी ।
Introduction
पट्टा चोट1प्रजातियों में महत्वपूर्ण दर्द और मांसपेशी शोष के सबसे आम कारणों में से एक है । पशु चिकित्सा, पट्टा और बंध चोटों में घोड़ों में विशेष रुचि के हैं, के रूप में दौड़ घोड़ों में सभी चोटों के 82% पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस प्रणाली शामिल है, और उन के 46% tendons और बंधनों को प्रभावित2,3। निशान ऊतक गठन चंगा tendons की यांत्रिक गुणों को प्रभावित करता है और फ्लेक्स पट्टा चोटों के बाद पुष्ट उपयोग करने के लिए वापसी के लिए पहरा पूर्वानुमान बताते हैं; फिर से चोट 2 साल के भीतर तक में होता है 67% तक के घोड़ों का इलाज रूढ़िवादी4। अपक्षयी चिकित्सा एक शर्त है कि पारंपरिक उपचार चुनौतियों के लिए उपंयास विकल्प प्रदान करता है । ऑटोलॉगस स्टेम सेल थेरेपी कुछ उत्साहजनक परिणाम5का उत्पादन किया गया है,6 लेकिन ऊतक संग्रह के साथ जुड़े रुग्णता द्वारा सीमित है, देरी प्रशासन प्रसंस्करण के कारण/ स्टेम सेल7,8के गुणों पर रोगी की स्वास्थ्य स्थिति (जैसे आयु) । इन सीमाओं एक बंद-the-शेल्फ विकल्प के रूप में allogeneic स्टेम सेल की जांच के लिए एक तर्क प्रदान करते हैं । भ्रूण adnexa-व्युत्पंन कोशिकाओं अपील उंमीदवारों क्योंकि वे नैतिक चिंताओं और teratoma भ्रूण स्टेम कोशिकाओं के साथ जुड़े गठन के जोखिम को दरकिनार कर रहे हैं । भ्रूण adnexa, नाल कॉर्ड मैट्रिक्स (UCM), भी व्हार्टन जेली नाम के बीच में, प्रचुर मात्रा में है और आसानी से इकट्ठा ।
सेल स्रोत की परवाह किए बिना, वृद्धि स्टेम allogenic अपक्षयी दवा के लिए एक सेल बैंक की स्थापना के लिए आवश्यक है । एक कार्यात्मक दृष्टिकोण से, स्टेम स्व के लिए क्षमता के रूप में परिभाषित किया जा सकता है नवीकरण और बहु वंश भेदभाव9। उपजी के सबूत प्रसार और भेदभाव परख पर निर्भर करता है, जीन मार्करों की अभिव्यक्ति के साथ Oct4, Sox2, और Nanog9। एक रणनीति उपजी को बढ़ाने के लिए शूंय भराव और वाहक प्रसार और UCM-MSCs के भेदभाव को बढ़ाने के रूप में सेवा करने के लिए सामग्री के उपयोग पर निर्भर करता है । यह दृष्टिकोण transcriptional कारकों के हेरफेर के बारे में चिंताओं को समाप्त करने के लिए प्रेरित pluripotent कोशिकाओं में परिपक्व कोशिकाओं reprogram । स्टेम सेल के लिए संभावित वाहक के रूप में माना जाता है, chitosan अपनी असंगति और क्षरण के लिए अपील कर रहा है10। इस प्राकृतिक aminopolysaccharide काइटिन, दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में प्राकृतिक polysaccharide, मुख्य रूप से शंख के एक उपउत्पाद के रूप में प्राप्त की alkaline deacetylation द्वारा गठित है10। हम पहले MSCs और chitosan पाड़ों के बीच बातचीत की जांच की है, और spheroids के गठन मनाया11,12,13,14,15, 16. हमने chondrogenesis की श्रेष्ठता पर भी सूचना दी chitosan मैट्रिक्स12,13,14,15,16,17, 18. हाल ही में, दो स्वतंत्र अध्ययन वसा ऊतक और नाल ऊतक MSCs एक chitosan फिल्म19,20पर प्रसंस्कृत व्युत्पंन द्वारा spheroids गठन वर्णित है । spheroids के इस गठन से न केवल तना बढ़ाया, बल्कि vivo आरोपण20 में के बाद स्टेम कोशिकाओं की अवधारण में सुधार हुआ ।
प्रजातियों के प्रसार और tendinopathy की रुग्णता प्रयोगात्मक मॉडल के विकास के लिए tendinopathies के pathophysiology का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया है और ऐसे स्टेम सेल इंजेक्शन के रूप में नए उपचारों का परीक्षण । घोड़ों में, collagenase-प्रेरित tendonitis एक आम के लिए एक सामांय मॉडल को प्रदर्शित करने के लिए है tendons मरंमत21में MSCs का उपयोग कर । इस दृष्टिकोण की प्रासंगिकता सीमित है, के रूप में इंजेक्शन तीव्र भड़काऊ परिवर्तन का कारण है, जबकि नैदानिक tendinopathies आमतौर पर जीर्ण आरै22,23से परिणाम । इसके अलावा, tendons रोग के रासायनिक प्रेरण एक चिकित्सा प्रतिक्रिया लाती है और बिगड़ा चिकित्सा नैदानिक मामलों में मौजूद प्रक्रिया को दोहराने नहीं22,23। सतही डिजिटल फ्लेक्स पट्टा के एक खंड के उत्पाद के घोड़ों में tendonitis के एक शल्य चिकित्सा मॉडल के रूप में वर्णित किया गया है24। हाल ही में, एक ंयूनतम इनवेसिव दृष्टिकोण को सतही डिजिटल फ्लेक्स पट्टा25के केंद्रीय कोर को दर्दनाक नुकसान को सीमित किया गया । सर्जिकल मॉडल थकान तंत्र है कि प्राकृतिक पट्टा रोग के लिए नेतृत्व कर सकते है अनुकरण नहीं करते हैं, और नुकसान की हद में reproducibility कमी के लिए करते है25बनाया । मॉडल की परवाह किए बिना, रुग्णता और लागत tendons रोगों के घोड़े के मॉडल के साथ जुड़े अतिरिक्त सीमाएं हैं, जो एक पहले कदम के रूप में कुतर मॉडलों में रुचि का औचित्य साबित करने के उपंयास चिकित्सा का मूल्यांकन vivo में ।
कुतर में प्रयोगात्मक मॉडलों का मुख्य लाभ में से एक लागत और अंतर-व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता को नियंत्रित करने की क्षमता के होते हैं । मूषक को उनकी तीव्र वृद्धि दर और अपेक्षाकृत कम जीवन काल के कारण विभिन्न शारीरिक कारकों के संबंध में मानकीकृत किया जा सकता है, भिन्नता के स्रोतों को सीमित करना और इसलिए मतभेदों का पता लगाने के लिए आवश्यक पशुओं की संख्या को कम करना. रणनीतियों कुतर में tendons रोगों को प्रेरित करने के लिए रासायनिक प्रेरण पर भरोसा किया है, लेकिन यह भी आंशिक पट्टा दोष के सर्जिकल निर्माण पर21। सर्जिकल मॉडल प्राकृतिक tendinopathies रासायनिक मॉडलों की तुलना में बेहतर अनुकरण कर सकते हैं, लेकिन उच्च रुग्णता और क्षतिग्रस्त पट्टा की भयावह विफलता के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । उस संबंध में, चूहों इन मॉडलों के लिए चूहों से बेहतर उम्मीदवार लगते हैं, के रूप में उनके आकार बड़ा दोष के निर्माण की अनुमति देता है, जिससे ऊतक उपचार के मूल्यांकन की सुविधा. Sprague-Dawley चूहों चार प्रमुख tendons समूहों में tendinopathies के प्रायोगिक अध्ययन में इस्तेमाल किया गया है: रोटेटर कफ, फ्लेक्स, दुखती, और patellar tendons26. इन के अलावा, patellar पट्टा शामिल मॉडल विशेष रूप से इस पट्टा के बड़े आकार की वजह से अपील कर रहे है और यह तक पहुंचने की आसानी27। patellar पट्टा टिबियल tuberosity को quadriceps मांसपेशी देते हैं । इस प्रसारक तंत्र के भीतर, वुटने एक sesamoid हड्डी है कि quadriceps की कार्रवाई का निर्देशन और रूपरेखा बनाती पट्टा के समीपस्थ हद patellar है । समीपस्थ और patellar पट्टा के बाहर की सीमा पर बोनी लंगर की उपस्थिति यांत्रिक परीक्षण की सुविधा । patellar पट्टा शामिल मॉडल आम तौर पर एकतरफा शल्य दोष पर भरोसा करते हैं, एक contralateral बरकरार एक नियंत्रण28,29के रूप में सेवारत पट्टा के साथ । सबसे आम patellar पट्टा दोष मॉडल टिबियल tuberosity के सम्मिलन के लिए वुटने के बाहर शीर्ष से केंद्रीय भाग (चौड़ाई में 1 मिमी) patellar पट्टा की एक्साइज शामिल है, जबकि contralateral patellar पट्टा बरकरार छोड़ दिया है । परिणामों के उपाय प्रोटोकॉल, गैर विनाशकारी यांत्रिक परीक्षण या विफलता के लिए यांत्रिक परीक्षण, अल्ट्रासाउंड इमेजिंग, पूर्व vivo प्रतिदीप्ति इमेजिंग, सकल अवलोकन, और कार्यात्मक परीक्षणों को शामिल किया है28,30 ,31. एकतरफा मॉडल एक ही जानवर के भीतर एक समान चोट के रूढ़िवादी प्रबंधन के साथ एक प्रस्तावित उपचार की तुलना की अनुमति नहीं है । इसी तरह, कई उपचार के बीच तुलना अलग जानवरों की आवश्यकता है । एक द्विपक्षीय मॉडल अंतर व्यक्तिगत रूपों को खत्म करने और एक अध्ययन के लिए आवश्यक पशुओं की संख्या को कम करेगा32। हालांकि, द्विपक्षीय चोटों रुग्णता में वृद्धि हो सकती है, और द्विपक्षीय लंगड़ा उपचार मूल्यांकन में बाधा सकता है । कुछ अध्ययनों से संक्षिप्त में द्विपक्षीय patellar पट्टा दोष के उपयोग की रिपोर्ट चूहों में लेकिन उपचार के बजाय पेरि से ऑपरेटिव प्रबंधन और मॉडल की रुग्णता पर ध्यान केंद्रित33,34.
इस अध्ययन के दीर्घकालिक लक्ष्य के लिए एक रणनीति विकसित करने के लिए स्टेम में सुधार और UCM के अस्तित्व में vivo -MSCs allogenic ट्रांसप्लांटेशन के लिए किस्मत में है । इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, हम हाल ही में सुधार की सूचना दी है UCM-MSCs के गठन के द्वारा chitosan फिल्म और hypoxic पर्यावरण के तहत मशीन पर spheroids की35। इन विट्रो में गुण सुधार patellar पट्टा के यांत्रिक गुणों के साथ जुड़े थे कंडीशन्ड UCM-MSCs के साथ इलाज दोष । इन परिणामों के आधार पर, चूहे द्विपक्षीय patellar पट्टा दोष मॉडल परीक्षण उंमीदवार के लिए उपयुक्त लगता है पट्टा के लिए उपचार36चोटों । अध्ययन के प्रयोजन के लिए यहां की रिपोर्ट अलगाव और UCM के लक्षण वर्णन के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल-MSCs, स्टेम सेल, निर्माण और द्विपक्षीय वुटने पट्टा दोषों के उपचार के लिए एक जीवविज्ञान वितरण प्रणाली की तैयारी, और बाद ऑपरेटिव प्रदान करना है वसूली और दोषों के भीतर ऊतक उपचार के मूल्यांकन ।
Protocol
Representative Results
Discussion
घोड़े की कोशिकाओं को इस परियोजना के लिए चयनित है क्योंकि हम अंततः के लिए घोड़ों में प्राकृतिक tendinopathies के प्रबंधन में उंमीदवार दृष्टिकोण का परीक्षण करना चाहते थे । वास्तव में, घोड़ों में tendons चोटों क्योंकि…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक डॉ. सु, पीएचडी स्वीकार करना चाहते हैं, उसके आंकड़ों के सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए । लेखक भी डॉ McClure, DVM, पीएचडी DACLAM, संज्ञाहरण और दर्द प्रबंधन के अध्ययन में इस्तेमाल किया प्रोटोकॉल पर उसकी सलाह के लिए धंयवाद । इस परियोजना के स्वास्थ्य विज्ञान कार्यालय के अनुसंधान के लिए उपराष्ट्रपति के पश्चिमी विश्वविद्यालय से अनुदान द्वारा समर्थित (12678v) और USDA अनुभाग 1433 कोष (२०९०) था ।
Materials
| PBS 10X | Hyclone | SH30258.01 | Consumable |
| Collagenase type IA | Worthington | LS004197 | Consumable |
| DMEM low glucose | Hyclone | SH30021.FS | Consumable |
| Fetal Bovine Serum | Hyclone | SH30910.03 | Consumable |
| Penicillin/Streptomycin 100X | Hyclone | SV30010 | Consumable |
| Trypsin 0.25% | Hyclone | SH30042.01 | Consumable |
| Accutase | Innovative Cell Technologies | AT104 | Consumable |
| Trypan blue | Hyclone | SV30084.01 | Consumable |
| Dimethyl Sulfoxide | Sigma | D2650 | Consumable |
| Chitosan | Sigma | C3646 | Consumable |
| Sodium Hydroxide | Sigma | S8045 | Consumable |
| Bovine Serum Albumin | Hyclone | SH30574.01 | Consumable |
| Round bottom polystyrene tube | Corning | 149591A | Consumable |
| Mouse anti-horse CD44 (FITC) | AbD serotec | MCA1082F | Consumable |
| Mouse anti-rat CD90 (FITC) | AbD serotec | MCA47FT | Consumable |
| Mouse anti-horse MHC-II (FITC) | AbD serotec | MCA1085F | Consumable |
| Mouse IgG1 (FITC) – Isotype Control | AbD serotec | MCA928F | Consumable |
| Mouse monoclonal [SN6] to CD105 (FITC) | abcam | ab11415 | Consumable |
| Mouse IgG1 (FITC) – Isotype Control | abcam | ab91356 | Consumable |
| Mouse anti-human CD34 (FITC) | BD | BDB560942 | Consumable |
| Mouse IdG1 kappa (FITC) | BD | BDB555748 | Consumable |
| 7-AAD | BD | BDB559925 | Consumable |
| BD Accuri C6 Flow Cytometer | BD | Equipment | |
| Vacutainer 5ml | Med Vet International | RED5.0 | Consumable |
| Acid-citrate-dextrose | Sigma | C3821 | Consumable |
| Calcium Chloride | Sigma | C5670 | Consumable |
| Sevoflurane | JD Medical | 60307-320-25 | Consumable |
| Rats | Charles River | Strain code: 400 | Experimental animal |
| Rat surgical kit | Harvard apparatus | 728942 | Equipment |
| Surgical Blade #15 | MEDLINE | MDS15115 | Consumable |
| Rat MD's Baytril (2 mg/Tablet), Rimadyl (2 mg/Tablet) |
Bio Serv | F06801 | Consumable |
| Polyglactin 910, 5-0 | Ethicon | J436G | Consumable |
| Eosin alchol shandon | Thermo scientific | 6766007 | Consumable |
| Harris Hematoxylin | Thermo scientific | 143907 | Consumable |
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