صدمة الموجة التطبيق إلى الخلية الثقافات
Summary
موجات الصدمة في الوقت الحاضر معروفة جيدا لآثارها التجدد. لذا في المختبر التجارب هي من اهتمام متزايد. لذا طورنا نموذجا لفي المختبر صدمة موجة المحاكمات (IVSWT) التي تمكننا من تقليد في ظروف الجسم الحي وبالتالي تجنب الآثار المادية تشتيت.
Abstract
موجات الصدمة في الوقت الحاضر معروفة جيدا لآثارها التجدد. وأظهرت نتائج البحوث الأساسية التي لا تسبب موجات الصدمة حافزا البيولوجية لاستهداف الخلايا أو الأنسجة من دون أي ضرر لاحق. وبالتالي، في التجارب المختبرية ذات أهمية متزايدة. وقد وصفت وسائل مختلفة لتطبيق موجات الصدمة على الثقافات الخلية. بشكل عام، والتركيز كل النماذج القائمة على كيفية تطبيق أفضل موجات الصدمة على الخلايا.
ومع ذلك، لا يزال هذا السؤال: ماذا يحدث لموجات بعد اجتياز خلية ثقافة؟ الفرق من مقاومة الصوتية من مستنبت الخلية والهواء المحيط هو أن عالية، أن أكثر من 99٪ من موجات الصدمة ينعكس! لذا قمنا بتطوير النموذج الذي يتكون أساسا من وعاء زجاجي بنيت التي تسمح للموجات لنشر في الماء بعد اجتياز ثقافة الخلية. هذا يتجنب الآثار التجويف فضلا عن انعكاس الموجات التي من شأنها أن تعكر صفو إلا تلك القادمة. وايعشر هذا النموذج ونحن قادرون على محاكاة الظروف في الجسم الحي وبالتالي كسب المزيد والمزيد من المعرفة حول كيفية يحصل ترجمة التحفيز المادي للموجات صدمة في إشارة الخلية البيولوجية ("mechanotransduction").
Introduction
موجات الصدمة هي موجات ضغط الصوت الناتجة عن الافراج المفاجئ للطاقة، على سبيل المثال. كما الرعد عند البرق. في الطب وقد استخدمت موجات صدمة لأكثر من 30 عاما في تفتيت الحصى لتفكك حصى الكلى. منذ الاكتشاف العرضي للالحرقفي سماكة العظام في المرضى الذين تفتيت الحصى في 1980s في وقت مبكر، وأجريت أولى الدراسات لتقييم تأثير العلاج موجة الصدمة (سبحانه وتعالى) على العظام الشفاء 1. نتائج باهرة لتحسين الشفاء من nonunions العظام الطويلة يمكن ملاحظة 2. في وقت لاحق، تم توسيع مؤشرات لجروح الأنسجة الرخوة 3. وأظهرت نتائج البحوث الأساسية التي لا تسبب موجات الصدمة حافزا البيولوجية إلى الأنسجة المستهدفة دون أي ضرر لاحق. ويتبع الافراج عن عوامل النمو عائية (مثل VEGF، PlGF، جمعية جيل المستقبل) من خلال الأوعية الدموية كبيرة. أدى هذا إلى مزيد من التوسع في المؤشرات نحو الأمراض الدماغية. أظهرت مجموعتنا وآخرون ممثل المؤسسة إيجابيةإلخ من سبحانه وتعالى على مرض القلب الإقفاري في النماذج الحيوانية، وكذلك في التجارب السريرية 4-6.
ومع ذلك، لا تزال الآلية الدقيقة لكيفية ترجمة الحافز المادي للسبحانه وتعالى في إشارة البيولوجية (mechanotransduction) مجهولة إلى حد كبير. كما الاهتمام سبحانه وتعالى من عدة مجالات الطب زيادات مستمر، والسعي لآلية يتم الحصول على أكثر وأكثر كثافة. لذلك، في المختبر التجارب صدمة الموجة تكتسب أهمية. إلى جانب الحد من التجارب على الحيوانات والفعالية من حيث التكلفة، وأكبر ميزة في المختبر صدمة الموجة العلاج (IVSWT) قد تكون إمكانية دراسة سلوك معين من نوع خلية معينة. في موجة الصدمة بوساطة تجديد الأنسجة على الأرجح وتشارك جميع الخلايا من الأنسجة المعالجة، وتناقش حتى الآثار النظامية. ومع ذلك، كل نوع من الخلايا تلعب دورا محددة ولها وظيفة جوهرية خاصة بها. IVSWT تمكننا من الكشف عن هذا خاصة على وظيفةالثانية مما يعطينا فهم أفضل للعمليات الأساسية المعقدة.
المعرفة اليوم حول آثار موجة صدمة على الثقافات الخلية يتضمن زيادة الانتشار، تغيير مستقبلات غشاء الخلية، وزيادة وتسريع تمايز الخلايا، وإطلاق سراح من عوامل النمو والكيماوي جاذبة فضلا عن زيادة الهجرة الخلية 7-9.
وقد وصفت الآثار المادية تشتيت في معظم نماذج في المختبر طرق مختلفة لتطبيق موجات الصدمة على الثقافات الخلية. هذه الحقيقة يؤدي إلى المشكلة أنه من الصعب للغاية لمقارنة النتائج، والظروف المادية من التحفيز الخلية هي مختلفة تماما بين هذه النماذج. بشكل عام، والتركيز كل النماذج القائمة على كيفية تطبيق أفضل موجات الصدمة على الخلايا.
ومع ذلك، لا يزال هذا السؤال: ماذا يحدث لموجات بعد اجتياز خلية ثقافة؟ المشكلة الرئيسية هي أن اختلاف الصوتيةمقاومة من مستنبت الخلية والهواء المحيط هو أن عالية، أن أكثر من 99٪ من موجات الصدمة ينعكس الشكل 1.
بسبب الاختلاف في مقاومة الصوتية من وسائل الإعلام اثنين تنعكس ليس فقط على موجات ولكن يحدث انتهاء مرحلة التحول من 180 درجة مما أدى إلى القوات الشد القوي للخلايا الشكل 2.
يتم تعريف مقاومة الصوتية بوصفها نتاجا لكثافة مادة ولها Z سرعة الصوت = ρ خ ج. للمياه مقاومة الصوتية هو ZWater = 1،440،000 نانوثانية / م 3، لأنها ليست سوى الهواء 420 نانوثانية / م 3. الفرق كبير من هذه القيمتين النتائج في التأمل ومرحلة التحول من موجات الصدمة. مرحلة التحول يتحول نبض الضغط الايجابي إلى موجة الشد.
حتى لو كان هذا قوة الشد ليست ضارة للخلايا، كونها تتعارض مع فكرة محاكاة آثار موجة الصدمة في الجسم الحي في المختبر. في الجسم الحي هذهقوات الشد بالكاد تحدث نتيجة لهياكل الجسم كبيرة.
وعلاوة على ذلك، والجزء الخلفي تشغيل موجات يمكن حتى تعكر صفو تلك الواردة. قد يسبب هذا التدخل. ومن المعروف نوعين من التدخل. تدخل بناءة يعني أن يتم إضافة كل من موجات مما يؤدي إلى تضاعف السعة الشكل 3. يحدث التدخل المدمرة إذا تلبية موجات على طرفي نقيض. أنه يسبب الغاء موجات (الشكل 3). وبالتالي، IVSWT يحتاج إلى النموذج الذي تمكن موجات صدمة للنشر بعد اجتياز ثقافة الخلية.
IVSWT حمام مائي
الاعتبارات التالية المخاوف المذكورة أعلاه تقودنا إلى تصميم حمام مائي لتفادي المشاكل المذكورة الشكل 4. في الأساس، فإنه يتكون من زجاجي بني الحاويات مع غشاء لتوصيل كل نوع من موجة الصدمة قضيب. للاقتران بين هذا الغشاء ونقل قضيب الموجات فوق الصوتية جنرال الكتريكل لابد من استخدامها. يتم تعبئة حمام الماء بالماء degassed لتجنب التجويف يمكن أن تحدث إذا كان soluted الغاز داخل الماء. ألف سخان في أسفل مع جهاز استشعار درجة الحرارة مرتبطة إلى وحدة تحكم تمكن لتنظيم درجة الحرارة لتقليد في الجسم الحي والظروف لتجنب مزارع الخلايا ليبرد أثناء العملية. ويمكن عقد درجة حرارة ثابتة عند 37 درجة مئوية كما هو الحال عليه في حاضنة. حامل لعينات الخلايا يسمح لتخبط أي نوع من قارورة الثقافة أو أنبوب. وبالتالي، يتعين على السفينة العينة المراد شغلها تماما مع الثقافة المتوسطة، وفقاعات الهواء ستمنع موجات الصدمة! اسفين على شكل امتصاص في الجدار الخلفي للحمام يدمر موجات لكي لا ينعكس وتشغيل مرة أخرى لتفادي أي تشويش.
وثمة ميزة أخرى لنماذج IVSWT الآخر هو إمكانية متفاوتة المسافة بين قضيب وقوارير الثقافة. نتائج مجموعتنا والآخرين الذين يستخدمون ليالي هذا النموذج بوضوحكيف أن كل نوع من الخلايا يتفاعل على وجه التحديد جدا لمعلمات معاملة مختلفة. وعلاوة على ذلك، وتحديد المسافة بين مصدر موجات وعينة أمر بالغ الأهمية، لأنها تتيح لنا السيطرة على الخلايا لتكون في موضع معين في ما يتعلق محور قضيب موجة الصدمة.
Protocol
Representative Results
Discussion
أهمية النموذج المقترح لفي المختبر صدمة الموجة العلاج هو حقيقة أن موجات يمكن نشر بعد اجتياز ثقافة الخلية على النقيض من النماذج الحالية. وبالتالي، والآثار المادية المزعجة مثل القوات الشد يمكن تجنبها. نموذج أكثر شبها في ظروف الجسم الحي من ذلك من قبل الآخ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المؤلفين أشكر راينر Schultheiss وولفغانغ شادن لإلهامهم لهذا النموذج. كما نشكر المسيحية Dorfmüller لله كل الجهود الجبارة الوقت لدعم البحوث لدينا.
شكرا جزيلا لروبرت Göschl وهانز Hohenegger لتحقيق التقنية حذرا من أفكارنا!
Materials
| Orthogold shock wave device | Tissue Regeneration Technologies, Woodstock, GA – manufactured by MTS-Europe GmbH, Konstanz, Germany | ||
| IVSWT Water Bath V2.0 | Johann Hohenegger – Technical Products | – | |
| EBM-2 Basal Medium 500 m +EGM-2 SingleQuot Suppl.&Growth Factors | Lonza | CC-3156 & CC-4176 | This medium was used for the shown experiments with HUVECs to fill the cell culture flask. For other cell types, use the recommended medium. |
| Pechiney Parafilm M PM996 | Pechiney Plastic Packaging | PH-LF-PM996-EA at labplanet.com | for sealing flasks |
| Falcon Serological pipets 25ml | Becton Dickinson Labware | 357525 | |
| CellMate II Serological Pipette | Matrix Technologies | – | |
| Skintact Ultrasonic Gel | Skintact | UL-01 250 ml | |
| T25 cell culture flasks | COSTAR | 3056 | |
| mikrozid disinfectant | Schülke | – | |
| 3,5l degassed water | |||
| paper towels | |||
Referências
- Haupt, G., Haupt, A., Ekkernkamp, A., Gerety, B., Chvapil, M. Influence of shock waves on fracture healing. Urology. 39, 529-532 (1992).
- Schaden, W., Fischer, A., Sailler, A. Extracorporeal shock wave therapy of nonunion or delayed osseous union. Clin. Orthop. Relat. Res. 387, 90-94 (2001).
- Schaden, W., et al. Shock wave therapy for acute and chronic soft tissue wounds: a feasibility study. J. Surg. Res. 143, 1-12 (2007).
- Tepeköylü, C., et al. Shock wave treatment induces angiogenesis and mobilizes endogenous CD31/CD34-positive endothelial cells in a hindlimb ischemia model: Implications for angiogenesis and vasculogenesis. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 146, 971-978 (2013).
- Nishida, T., et al. Extracorporeal cardiac shock wave therapy markedly ameliorates ischemia-induced myocardial dysfunction in pigs in vivo. Circulation. 110, 3055-3061 (2004).
- Fukumoto, Y., et al. Extracorporeal cardiac shock wave therapy ameliorates myocardial ischemia in patients with severe coronary artery disease. Coron. Artery Dis. 17, 63-70 (2006).
- Gotte, G., Amelio, E., Russo, S., Marlinghaus, E., Musci, G., Suzuki, H. Short-time non-enzymatic nitric oxide synthesis from L-arginine and hydrogen peroxide induced by shock waves treatment. FEBS Lett. 520, 153-155 (2002).
- Wang, F. S., Wang, C. J., Huang, H. J., Chung, H., Chen, R. F., Yang, K. D. Physical shock wave mediates membrane hyperpolarization and Ras activation for osteogenesis in human bone marrow stromal cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 287, 648-655 (2001).
- Mittermayr, R., et al. Extracorporeal shock wave therapy (ESWT) minimizes ischemic tissue necrosis irrespective of application time and promotes tissue revascularization by stimulating angiogenesis. Ann. Surg. 253, 1024-1032 (2011).
- Baker, M., et al. Use of the mouse aortic ring assay to study angiogenesis. Nat. Protoc. 22, 89-104 (2011).
