Summary

Scarless घाव मरम्मत की एक माउस भ्रूण त्वचा मॉडल

Published: January 16, 2015
doi:

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

भ्रूण त्वचा के घाव हमल एक में देर तक तेजी से और scarlessly चंगा। भ्रूण scarless घाव की मरम्मत सामान्य ऊतक वास्तुकला और समारोह के उत्थान की विशेषता है। scarring के phenotype के लिए एक scarless से संक्रमण मनुष्यों में और चूहों 2,3 में भ्रूण दिन 18 (E18) के आसपास गर्भावस्था की तीसरी तिमाही में होता है। वयस्क की तुलना में, भ्रूण घाव की मरम्मत तेजी से epithelialization, संयोजी ऊतक बयान, और fibroblast प्रवास की विशेषता है।

कई अध्ययनों से जल्दी भ्रूण के विकास के दौरान scarless घाव भरने की घटना के लिए संभव स्पष्टीकरण की पेशकश की है। शोथ वयस्क घाव की मरम्मत की एक बुनियादी घटक है; हालांकि, भ्रूण घाव तीव्र सूजन 4 की कमी की विशेषता है। इस चाहे भ्रूण चरणों के दौरान प्रतिरक्षा प्रणाली के कार्यात्मक अपरिपक्वता का परिणाम अस्पष्ट बनी हुई है। एक ताजा अध्ययन में सुझाव दिया है कि बहुतायत, चटाई में मतभेदurity, और E18 भ्रूण त्वचा बनाम E15 में मस्तूल कोशिकाओं के समारोह में कम से कम माउस तीन में एक scarless फेनोटाइप से संक्रमण के लिए जिम्मेदार हो सकता है। अन्य अध्ययनों के गुण और भ्रूण और वयस्क घाव मैक्रोफेज की बहुतायत में मतभेद भ्रूण घाव की मरम्मत 5 के दौरान सामान्य बाह्य मैट्रिक्स (ईसीएम) के सुधार के लिए जिम्मेदार हैं कि मंज़ूर।

भ्रूण और वयस्क विकास के दौरान पर्यावरणीय कारकों में अंतर भी घाव की मरम्मत प्रभावित कर सकता है। Longaker और उनके सहयोगियों ने भ्रूण से घाव द्रव 6 तरल पदार्थ घाव वयस्क में कोई नहीं की तुलना में Hyaluronic एसिड उत्तेजक गतिविधि का उच्च स्तर के पास दिखाया। नतीजतन, भ्रूण घाव वातावरण में hyaluronic एसिड, सेल गतिशीलता और प्रसार के लिए अनुकूल एक microenvironment को बढ़ावा देता है कि एक ग्लाइकोसमिनोग्लाइकन, का उच्च स्तर जल्दी भ्रूण के विकास के दौरान देखा scarless phenotype के लिए जिम्मेदार हो सकता है। Feta तथ्य यह है कि सबूत बिंदु के अन्य लाइनोंएल घाव वातावरण अपेक्षाकृत hypoxemic और वृद्धि कारकों 7 में अमीर बाँझ एमनियोटिक द्रव में डूबे हुए है। हालांकि, कोई निश्चित जवाब तंतुमय की मरम्मत करने के लिए scarless उत्थान से संक्रमण से चलाता है कि embryogenesis दौरान एक महत्वपूर्ण घटना या कारक के लिए प्रदान किया गया है।

भ्रूण में scarless उपचार के लिए तंत्र जिम्मेदार समझना एक सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य मॉडल जरूरी। यहाँ हम विस्तार E16.5 (scarless) और E18.5 (scarring के) माउस भ्रूण की पीठ में भ्रूण scarless घाव भरने की एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य मॉडल। साथ ही, इस मॉडल की मामूली बदलाव ऐसे भ्रूण घाव और त्वचा 8,9 के जीन की अभिव्यक्ति विश्लेषण के रूप में आगे के अध्ययन के एक नंबर प्रदर्शन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। ठीक समय समाप्त हो गर्भधारण इस भ्रूण scarless घाव भरने मॉडल के सफल आवृत्ति के लिए महत्वपूर्ण हैं कि यह देखते हुए, हम superovulation का समय समाप्त हो गर्भधारण के लिए भी विस्तार से हमारे प्रोटोकॉल।

Protocol

नोट: इस पत्र में वर्णित सभी प्रक्रियाओं प्रयोगशाला पशु की देखभाल पर स्टैनफोर्ड प्रशासनिक पैनल (APLAC) द्वारा स्थापित दिशा निर्देशों के अनुसार किया जाता है। 1. समय गर्भधारण – Superovulation तकनीक (चित्रा 1) </…

Representative Results

Histologic विश्लेषण के लिए, E16.5 और E18.5 माउस भ्रूण की पृष्ठीय त्वचा में त्वचीय घाव 48 घंटा पीएफए ​​4% में तय के बाद लोग घायल हो गए, और आयल एम्बेडेड काटा जाना चाहिए। फ्लोरोसेंट ट्रांसजेनिक मॉडल में, अक्तूबर के साथ cryopreserv…

Discussion

यहाँ प्रस्तुत शल्य प्रोटोकॉल पहले हमारी प्रयोगशाला में 10 से 2006 में प्रकाशित भ्रूण murine scarless चिकित्सा की एक excisional मॉडल का वर्णन है। Excisional लोग घायल हो गए 11 अन्य स्थापित मॉडलों के अलावा, भ्रूण murine scarless उपचार…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह काम (एचपीएल) के एनआईएच अनुदान R01 GM087609, (MTL करने के लिए) (एचपीएल) के एंथोनी शू, एनआईएच अनुदान U01 HL099776 के सम्मान में इंग्रिड लाइ और बिल शू से एक उपहार, Hagey प्रयोगशाला के लिए से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था बाल चिकित्सा पुनर्योजी चिकित्सा और (MTL और एचपीएल के लिए) ओक फाउंडेशन। GGW मेडिसिन के स्टैनफोर्ड स्कूल, स्टैनफोर्ड चिकित्सा वैज्ञानिक प्रशिक्षण कार्यक्रम के द्वारा समर्थित है, और NIGMS प्रशिक्षण अनुदान GM07365 गया था। MSH सीआईआरएम क्लीनिकल फैलो प्रशिक्षण अनुदान TG2-01159 द्वारा समर्थित किया गया। WXH सरनौफ कार्डियोवास्कुलर फाउंडेशन से धन के द्वारा समर्थित किया गया।

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

References

  1. 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).
  2. Wilgus, T. A. Regenerative healing in fetal skin: a review of the literature. Ostomy/wound management. 53, 16-31 (2007).
  3. Wulff, B. C., et al. Mast cells contribute to scar formation during fetal wound healing. The Journal of investigative dermatology. 132, 458-465 (2012).
  4. Lorenz, H. P., Adzick, N. S. Scarless skin wound repair in the fetus. The Western journal of medicine. 159, 350-355 (1993).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Hu, M. S., et al. Gene expression in fetal murine keratinocytes and fibroblasts. The Journal of surgical research. , (2014).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Adzick, N. S., Longaker, M. T. Animal models for the study of fetal tissue repair. The Journal of surgical research. 5, 47-51 (1991).
  15. Block, M. Wound healing in the new-born opossum (Didelphis virginianam). Nature. 187, 340-341 (1960).
  16. 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).
  17. Longaker, M. T., et al. A model for fetal cleft lip repair in lambs. Plastic and reconstructive surgery. 90, 750-756 (1992).

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Walmsley, G. G., Hu, M. S., Hong, W. X., Maan, Z. N., Lorenz, H. P., Longaker, M. T. A Mouse Fetal Skin Model of Scarless Wound Repair. J. Vis. Exp. (95), e52297, doi:10.3791/52297 (2015).

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