Die Isolierung von murinen Fettgewebe stammenden mikrovaskuläre Fragmente als Vaskularisation Einheiten für Tissue Engineering

Summary

Wir stellen ein Protokoll Fettgewebe stamm mikrovaskulärer Fragmente zu isolieren, die viel versprechende Vaskularisierung Einheiten darstellen. Sie können schnell isoliert werden, erfordern nicht in vitro – Prozessierung und somit für Prävaskularisation Ein-Schritt verwendet werden kann , in verschiedenen Bereichen des Tissue Engineering.

Abstract

Ein funktionelles mikrovaskulären Netzwerk ist von entscheidenden Bedeutung für das Überleben und die Integration von Engineered Gewebekonstrukten. Zu diesem Zweck wurden mehrere angiogene und Prävaskularisation Strategien etabliert. Allerdings sind die meisten zellbasierte Ansätze sind zeitraubend in vitro Schritte zur Bildung eines mikrovaskulären Netzwerk. Daher sind sie für die intraoperative Ein-Schritt-Verfahren nicht geeignet. Fettgewebe abgeleiteten mikrovaskulärer Fragmente (ad-MVF) stellen vielversprechende Vaskularisierung Einheiten. Sie lassen sich leicht aus Fettgewebe und weisen eine funktionelle microvessel Morphologie isoliert werden. Darüber hinaus wieder zusammenbauen sie schnell in neue mikrovaskuläre Netzwerke nach Implantation in vivo. Darüber hinaus Ad-MVF wurde Lymphangiogenese induziert. Schließlich sind sie eine reiche Quelle von mesenchymalen Stammzellen, die weiterhin ihre hohen Potential Vaskularisierung beitragen können. In früheren Studien haben wir die bemerkenswerte vascularizati demonstriertauf der Kapazität des Ad-MVF in engineered Knochen und Hautersatz. In der vorliegenden Studie berichten wir über ein standardisiertes Protokoll für die enzymatische Trennung von Ad-MVF aus murinen Fettgewebe.

Introduction

Tissue Engineering konzentriert sich auf der Herstellung von Gewebe- und Organersatz , die erhalten, wiederzuherzustellen oder die Funktion des inoperablen in vivo Pendants ^{1, 2} zu erhöhen. Das Schicksal von Engineered Gewebekonstrukten hängt entscheidend von einer adäquaten Vaskularisation ^3. Die mikrovaskuläre Netzwerke innerhalb dieser Konstrukte hierarchisch mit Arteriolen, Kapillaren organisiert werden sollte, und Venolen nach inosculation der dem Empfänger Gefäß ⁴ effiziente Durchblutung zu ermöglichen. Die Erzeugung solcher Netzwerke gehört zu den wichtigsten Herausforderungen in Tissue Engineering. Zu diesem Zweck wird ein breites Spektrum von experimenteller Vaskularisierung Strategien wurde in den letzten zwei Jahrzehnten eingeführt ^{5, 6.}

Angiogenen Ansätze fördern das Einwachsen des Empfängers microvessels in engineered tissUEs durch strukturelle oder physikochemischen Gerüstmodifikation, wie beispielsweise die Einarbeitung von Wachstumsfaktoren ^7. Doch für die Vaskularisierung von großen dreidimensionalen Konstrukten, Angiogenese-abhängigen Strategien werden durch langsame Wachstumsraten deutlich begrenzt von microvessels ⁸ zu entwickeln.

Im Gegensatz dazu soll der Begriff Prävaskularisation zur Erzeugung von funktionellen mikrovaskuläre Netzwerke innerhalb des Gewebes , um ihre Implantation ⁹ vor konstruiert. Herkömmliche Prävaskularisation beinhaltet die Co-Kultur des gefäßbildenden Zellen, wie Endothelzellen, mural Zellen oder Stammzellen ^10, innerhalb von Gerüsten. Nach mikrovaskuläre Netzwerkbildung können die prävaskularisierten Konstrukte dann in Gewebedefekte implantiert werden. Bemerkenswert, dieser Prävaskularisation Ansatz ist schwierig , in einer klinischen Einstellung zu übernehmen, weil sie auf komplexe und zeitraubend in vitro basiert </ em> Verfahren, die von den großen regulatorischen Hürden ⁹ begrenzt sind. Dementsprechend besteht weiterhin ein Bedarf an der Entwicklung neuartiger Prävaskularisation Strategien, die besser geeignet für eine breite klinische Anwendung sind.

Eine solche Strategie kann Prävaskularisation die Anwendung von Fettgewebe stamm mikrovaskulärer Fragmente (ad-MVF) sein. ad-MVF stellt potente Vaskularisierung ¹¹ Einheiten , die in großen Mengen aus dem Fettgewebe von Ratten geerntet werden ^{können, 12} und ¹³ Mäuse. Sie bestehen aus Arteriolen, Kapillaren und Venolen Gefäßsegmente, die eine physiologische microvessel Morphologie mit einem Lumen aufweisen , und Stabilisieren perivaskuläre Zellen ^{14, 15.} Diese einzigartige Funktion ermöglicht die sofortige Implantation von Ad-MVF ausgesät Gerüsten in Gewebedefekten ohne Vorkultur. Dort wieder zusammenbauen der Ad-MVF schnell infunktionellen mikrovaskuläre Netzwerke. Weiterhin ad-MVF stellt eine reiche Quelle von mesenchymalen Stammzellen , ^16, die mit ihrer markanten Regenerationsfähigkeit zusätzlich beitragen können. Dementsprechend ad-MVF wird zunehmend in verschiedenen Bereichen des tissue engineering ^{14, 15, 17, 18, 19, 20, 21} verwendet.

Die Isolierung von ad-MVF wurde ursprünglich in Ratten ¹¹ hergestellt worden ist ^{, 12.} Hier beschreiben wir ein Protokoll, das die standardisierte Isolierung von Maus-Ad-MVF von epididymal Fettpolstern ermöglicht. Diese können vorsehen, weitere Einblicke in die molekularen Mechanismen ad-MVF Funktion zugrundeliegenden von transgenen Mausmodellen.

Protocol

Alle Verfahren wurden für die Verwendung von Versuchstieren nach dem National Institute of Health Richtlinien durchgeführt und anschließend institutionelle Richtlinien (Landesamt für Soziales, Gesundheit und Verbraucherschutz, Abt. Lebensmittel- und Veterinärwesen, Zentralstelle, Saarbrücken, Deutschland). 1. Herstellung von chirurgischen Instrumenten Halte bereit, die Dissektion Schere, chirurgische Pinzette, kleine Vorbereitung Schere, feine Pinzette und eine sterile Petri…

Representative Results

In der vorliegenden Studie führten wir sechs Ad-MVF Isolierungsverfahren mit Fettgewebe von 7- bis 12-Monate alten männlichen Wildtyp-C57BL / 6-Mäuse (mittleres Körpergewicht: 35 ± 1 g). Abbildung 1 zeigt die Ernte von murinen epididymal Fettpolstern mit anschließender mechanischer und enzymatischen Ad-MVF Isolation. Die Zeit für die Ernte von Fett erforderlich war 30 Minuten und für die Isolierung von Ad-MVF betrug 120 min. Insgesamt dauerte die Prozedur 150 min…

Discussion

In dieser Studie stellen wir ein etabliertes Protokoll für die Isolierung von Ad-MVF. Ad-MVF Gewinnung von Maus-Fettgewebe ist ein einfaches Verfahren mit einigen kritischen Schritten. Mäuse zeigen verschiedene subkutane und intraabdominalem Fettdepots. Wie zuvor für Ratten beschrieben, ¹¹ die am besten geeignete Fettquelle für die Isolierung von Ad-MVF sind die epididymal Fettpolster aufgrund ihrer Größe, homogener Struktur und minimaler Kontamination mit größeren ^{Blutgefäßen,</su…}

Materials

1.5-mL conical microcentrifuge tube	VWR, Kelsterbach, Germany	700-5239
100-µL precision pipette	Eppendorf, Hamburg, Germany	4920000059
10-mL measuring pipette	Costar, Corning Inc., New York, USA	4488
14-mL PP tubes	Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany	187261
1-mL precision pipette	Eppendorf, Hamburg, Germany	4920000083
500-µm filter (pluriStrainer 500 µm)	HISS Diagnostics, Freiburg, Germany	43-50500-03
50-mL conical centrifuge tube	Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany	227261
50-mL Erlenmeyer flask	VWR, Kelsterbach, Germany	214-0211
96-well plate	Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany	65518
cell detachment solution (Accutase)	eBioscience, San Diego, CA USA	00-4555-56
C57BL/6 mice	Charles River, Cologne, Germany	027
C57BL/6-Tg(CAG-EGFP)1Osb/J mice	The Jackson Laboratory, Bar Harbor, USA	003291
CD117-FITC	BD Biosciences, Heidelberg, Germany	553373
CD31-PE	BD Biosciences, Heidelberg, Germany	553354
Collagenase NB4G	Serva Electrophoresis GmbH, Heidelberg, Germany	17465.02	Lot tested by manufacturer for enzymatic activity
Dissection scissors	Braun Aesculap AG &CoKG, Melsungen, Germany	BC 601
DNA-binding dye (Bisbenzimide H33342)	Sigma-Aldrich, Taufkirchen, Germany	B2261
Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM)	PAN Biotech, Rickenbach, Germany	P04-03600
Fetal calf serum (FCS)	Biochrom GmbH, Berlin, Germany	S0615
Fine forceps	S&T AG, Neuhausen, Switzerland	FRS-15 RM-8
Fine scissors	World Precision Instrumets, Sarasota, FL, USA	503261
Dermal skin substitute (Integra)	Integra Life Sciences, Sain Priest, France	62021
Ketamine	Serumwerk Bernburg AG, Bernburg, Germany	7005294
M-IgG2akAL488	eBioscience, San Diego, CA USA	53-4724-80
Octeniderm (disinfecting solution)	Schülke & Mayer, Norderstedt, Germany	118211
Penicillin/Streptomycin	Biochrom, Berlin, Germany	A2213
Petri dish	Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany	664160
Phosphate-buffered saline (PBS)	Lonza Group, Basel, Switzerland	17-516F
pluriStrainer 20-µm (20 µm filter)	HISS Diagnostics, Freiburg, Germany	43-50020-03
Rat-IgG2akFITC	BD Biosciences, Heidelberg, Germany	553988
Rat-IgG2akPE	BD Biosciences, Heidelberg, Germany	553930
Small preparation scissors	S&T AG, Neuhausen, Switzerland	SDC-15 R-8S
Surgical forceps	Braun Aesculap AG &CoKG, Melsungen, Germany	BD510R
Tape (Heftpflaster Seide) 1.25 cm	Fink & Walter GmbH, Mechweiler, Germany	1671801
Xylazine	Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Germany	1320422
α-SMA-AL488	eBioscience, San Diego, CA USA	53-9760-82	Intracellular labeling additionally requires Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences, Heidelberg, Germany; #554722)