Un Mouse fetale Modello Skin of Wound Repair scarless
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
Ferite cutanee fetali guariscono rapidamente e scarlessly fino a tardi in gestazione 1. Fetal riparazione della ferita scarless è caratterizzata dalla rigenerazione di architettura tessuto normale e la funzione. Il passaggio da un scarless a cicatrici fenotipo avviene nel terzo trimestre di gravidanza negli esseri umani e in tutto il giorno embrionale 18 (E18) in topi 2,3. In confronto ad adulto, riparazione della ferita fetale è caratterizzata da una rapida riepitelizzazione, la deposizione di tessuto connettivo, e la migrazione dei fibroblasti.
Molti studi hanno offerto possibili spiegazioni per il fenomeno di scarless guarigione delle ferite durante le prime fasi dello sviluppo fetale. L'infiammazione è una componente fondamentale di riparazione adulti ferita; Tuttavia, ferite fetali sono caratterizzati da una mancanza di infiammazione acuta 4. Se questa è una conseguenza della immaturità funzionale del sistema immunitario durante fasi fetale rimane chiaro. Uno studio recente ha suggerito che le differenze di abbondanza, tappetourity, e la funzione dei mastociti in E15 vs. E18 cute fetale possono essere responsabili per il passaggio da un fenotipo scarless, almeno nel topo 3. Altri studi ipotizzano che le differenze nelle proprietà e abbondanza di macrofagi ferite fetali e adulti sono responsabili per la riforma della matrice extracellulare normale (ECM) durante ferita fetale riparazione 5.
Le differenze nei fattori ambientali durante lo sviluppo fetale e adulti possono anche interessare la riparazione delle ferite. Longaker e colleghi hanno dimostrato che il fluido ferita dal feto possiede alti livelli di attività acido ialuronico stimolante rispetto a nessuno in adulti ferita fluido 6. Di conseguenza, i livelli elevati di acido ialuronico, un glicosaminoglicano che promuove un microambiente favorevole alla motilità e proliferazione cellulare, nell'ambiente della ferita fetale possono essere responsabili del fenotipo scarless visto durante precoce sviluppo fetale. Altre linee di punto prova al fatto che la fetaambiente l ferita è relativamente ipossiemico e sommersa in sterile liquido amniotico ricco di fattori di crescita 7. Tuttavia, nessuna risposta definitiva è stata fornita per un evento critico o fattore durante l'embriogenesi che innesca la transizione dalla rigenerazione scarless a riparazione fibrotica.
La comprensione dei meccanismi responsabili per la guarigione scarless nel feto richiede un modello preciso e riproducibile. Qui i dettagli di un modello riproducibile di fetale scarless guarigione delle ferite nel dorso di E16.5 (scarless) ed embrioni E18.5 (cicatrici) del mouse. Inoltre, variazioni minori di questo modello può essere utilizzato per eseguire una serie di ulteriori studi, come l'analisi di espressione genica di ferite fetali e 8,9 pelle. Dato che le gravidanze a tempo proprio sono fondamentali per il successo della ricapitolazione questo scarless ferita modello guarigione fetale, abbiamo anche dettagliato il nostro protocollo superovulazione cronometrato gravidanze.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo chirurgico presentato qui descrive un modello escissionale fetale guarigione scarless murino pubblicato nel 2006 dal nostro laboratorio 10. Oltre agli altri modelli consolidati di ferimento excisional 11, esistono modelli incisionali di fetale murino scarless guarigione così 12,13. Indagini di fetale guarigione scarless nella scimmia, agnello, coniglio, opossum, e ratti sono stati segnalati 14-17. Tuttavia, i topi rappresentano un modello ideale per esplorare fe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto in parte da una sovvenzione NIH concedere R01 GM087609 (a HPL), un regalo da Ingrid Lai e Bill Shu in onore di Anthony Shu (a HPL), NIH concedere U01 HL099776 (a MTL), il Laboratorio per Hagey Pediatrica Medicina Rigenerativa e La Fondazione Oak (a MTL e HPL). GGW è stato sostenuto dalla Stanford School of Medicine, il Programma di Formazione Stanford Medical Scientist, e borsa di formazione NIGMS GM07365. MSH è stato sostenuto da CIRM Clinical Fellow formazione di Grant TG2-01159. WXH è stato sostenuto da un finanziamento della Cardiovascular Foundation Sarnoff.
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
- 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).
