A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
سيشرح هذا البروتوكول كيفية إنشاء نموذج تندب تضخمي يزيد من إشارات النقل الميكانيكي لمحاكاة التندب الشبيه بالإنسان. تتضمن هذه الطريقة زيادة التوتر الميكانيكي عبر شق الشفاء في الفأر واستخدام جهاز متخصص لإنشاء نسيج ندبي مفرط قابل للتكرار لإجراء تحليلات نسيجية ومعلوماتية حيوية مفصلة.
التندب الضخامي (HTS) هو عملية غير طبيعية لالتئام الجروح تؤدي إلى تكوين الأنسجة الندبية بشكل مفرط. على مدى العقد الماضي ، أظهرنا أن النقل الميكانيكي - تحويل المحفزات الميكانيكية إلى استجابات خلوية - يؤدي إلى التئام الندبات الليفية المفرطة. سيكون نموذج الفأر لتقييم التندب الضخامي الشبيه بالإنسان أداة أساسية لفحص العلاجات المختلفة وقدرتها على تقليل التندب وتحسين الشفاء. على وجه التحديد ، طور مختبرنا نموذجا لجرح الفئران يزيد من الضغط الميكانيكي لتعزيز HTS الشبيه بالإنسان. يستخدم هذا البروتوكول أجهزة تحميل ميكانيكية حيوية ، مصنوعة من موسعات حنكية معدلة مقاس 13 مم ، يتم وضع أذرعها على جانبي الشق وتشتت انتباهها بشكل تدريجي من أجل تطبيق توتر مستمر عبر فراش الجرح أثناء الشفاء. على مدى ما يقرب من عقدين من الاستخدام ، تم تطوير هذا النموذج بشكل كبير لتحسين الفعالية والتكاثر. باستخدام نموذج HTS للفئران ، يمكن تحفيز الندبات الليفية الجلدية الكبيرة لتكون قابلة للمقارنة من الناحية النسيجية مع الندبات الضخامية البشرية. يوفر نموذج الفئران هذا بيئة لتطوير الأدوية البيولوجية المشاركة في علاج HTS والحالات المتعلقة بالنقل الميكانيكي مثل استجابة الأجسام الغريبة.
يمكن أن يؤدي التئام الجروح ، وهي العملية التي يحاول الجسم من خلالها إصلاح الأنسجة التالفة وإعادة بناء حاجز الجلد ، إلى شفاء غير نمطي إذا كانت عمليات الإرقاء والالتهاب والتكاثر وإعادة التشكيل غيرمنتظمة 1. التندب الضخامي (HTS) هو مثال على التئام الجروح غير المنتظم ، ويتميز بالترسب المفرط للمصفوفة خارج الخلية والنسيج الضام في موقع الإصابة مما يؤدي إلى تكوين تضخم في منطقة الأنسجةالندبية 1،2،3. مناطق الجسم التي تخضع لتحفيز تمدد ميكانيكي متكرر ، مثل حول المفاصل أو على الوجه ، تكون أكثر عرضة للإصابة ب HTS والتليف4،5،6،7،8،9،10. لقد أظهرنا نحن وآخرون أن التمدد الميكانيكي عبر سرير الجرح يعزز تكوين HTS من خلال تنشيط مسارات النقل الميكانيكي - تحويل المحفزات الميكانيكية إلى استجابات خلوية9،11.
لا تنطوي HTS على عمليات بيولوجية معقدة فحسب ، بل تحمل أيضا تحديات اجتماعية وطبية واقتصادية كبيرة للأشخاص المتضررين. يمكن للأفراد المتأثرين أن يكافحوا مع احترام الذات والاكتئاب ، خاصة عندما تكون الندوب في مناطق مرئية مثل الوجه واليدين1،9،10،12. تشير مقالات المراجعة العلمية إلى أن انتشار HTS يتراوح بين 32٪ و 72٪ في الولايات المتحدة10،13. يتم التأكيد على شدة هذه المخاوف الجمالية ، خاصة في حالات إصابات الحروق الخطيرة في منطقة الوجه ، من خلال العدد المتزايد من حالات زراعة الوجه الكاملة لتحسين المظهر10. يمكن أن تسبب هذه الندوب أيضا إعاقات وظيفية عن طريق تقييد الحركة6،14 ، وغالبا ما يكون التدخل الجراحي مطلوبا لاستئصال الندبات واستعادة الحركة10. يمكن أن تكون تكلفة علاج HTS كبيرة ، بما في ذلك نفقات الجراحة أو العلاجات أو العلاج الطبيعي أو حتى الرعاية طويلة الأجل1،10. في الولايات المتحدة وحدها، تتجاوز التكلفة السنوية لعلاج هيئة تحرير الشام 4 ملياراتدولار 10.
بالنظر إلى انتشار HTS والتدابير القصوى المتخذة لمعالجة مضاعفاتها ، تظل العلاجات التقليدية (مثل الاستئصال الجراحي وحقن الكورتيكوستيرويد والعلاج بالليزر) متغيرة للغاية1،2،15،16،17. في حين أن هذه العلاجات يمكن أن توفر الراحة في بعض الحالات ، إلا أنها قد تكون غير كافية بسبب الطبيعة المعقدة لأمراض الندبة. عوامل مثل الاختلافات الجينية بين الأفراد والفهم غير المكتمل للآليات التي تقود HTS تتسبب في بقاء الاستراتيجيات العلاجية غير مرضية سريريا18،19،20. يبدو أن مستقبل علاج HTS يكمن في الأساليب المبتكرة الجديدة التي تستهدف المحركات الميكانيكية للخلايا ل HTS ، مثل النقل الميكانيكي11،21 ، والتي أثبتنا على نطاق واسع أنها تدفع التئام الندبات الليفية المفرطة5،6،7،8،11،21،22،23،24 ،25. على وجه التحديد ، قمنا سابقا بتطوير نموذج الفئران الذي يزيد من الإجهاد الميكانيكي للجرح لتعزيز HTS9 الشبيه بالإنسان. ومع ذلك ، بعد ما يقرب من عقدين من الاستخدام ، تم تطوير النموذج بشكل كبير لتحسين الفعالية والتكاثر. سيسمح هذا البروتوكول للباحثين بالاستفادة بشكل أفضل من نموذج ماوس HTS المحدث والمحسن لاستكشاف مجموعات الخلايا والمحركات وراء التندب المفرط. الهدف العام من هذه الطريقة هو تزويد الباحثين ببروتوكول مصمم لإنتاج تندب ضخامي يشبه الإنسان في الفئران.
تم الحصول على موافقة من اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام بجامعة أريزونا (IACUC) لجميع التجارب (رقم التحكم: 2021-0828). يستخدم هذا البروتوكول الفئران الذكور C57BL / 6J البالغة من العمر 15 أسبوعا على الرغم من أنه يمكن تطبيقه على الأعمار والسلالات الأخرى9،26.
1. إنشاء جهاز التحميل الميكانيكي الحيوي HTS
ملاحظة: يمكن أن يحدث تعديل موسعات الحنك في جهاز HTS في أي وقت قبل التجربة.
2. إزالة الشعر والشق الأولي في يوم ما بعد الجراحة 0 (POD 0)
ملاحظة: قم بتنظيف عدة مجموعات من الأدوات الجراحية وتعقيمها قبل الجراحة (على سبيل المثال ، مقص التشريح ، والمشرط ، ملقط Adson ، وسائق الإبرة). قم بإعداد خيوط معقمة 5-0 للاستخدام واحصل على علامة جراحية في متناول اليد.
3. وضع جهاز التحميل الميكانيكي الحيوي HTS (POD 4)
ملاحظة: قم بتنظيف وتعقيم أجهزة HTS وعدة مجموعات من الأدوات الجراحية قبل الجراحة (على سبيل المثال ، مقص التشريح ، والمشرط ، ملقط Adson ، وسائق الإبرة ، ودباسة الجلد ، ودبابيس الجلد). تحضير خيوط معقمة 5-0 للاستخدام. [اختياري] إذا كان مستخرج الدخان على الطاولة متاحا ، فضع المخروط بالقرب من مساحة العمل وقم بتشغيل الشفط.
4. التمدد الأولي لجهاز التحميل الميكانيكي الحيوي HTS (POD 5)
ملاحظة: قم بتنظيف عدة مجموعات من الأدوات الجراحية وتعقيمها (على سبيل المثال ، مقص التشريح ، والمشرط ، ملقط Adson ، وسائق الإبرة) قبل الجراحة. [اختياري] إذا كان مستخرج الدخان على الطاولة متاحا ، فضع المخروط بالقرب من مساحة العمل وقم بتشغيل الشفط.
5. التمدد اللاحق لجهاز التحميل الميكانيكي الحيوي HTS (POD 7 ، 9 ، 11 ، 13 ، 15 ، 17)
ملاحظة: قم بتنظيف عدة مجموعات من الأدوات الجراحية وتعقيمها (على سبيل المثال ، مقص التشريح ، والمشرط ، ملقط Adson ، وسائق الإبرة) قبل الجراحة. [اختياري] إذا كان مستخرج الدخان الموجود على الطاولة متاحا ، فضع المخروط بالقرب من مساحة العمل وقم بتشغيل الشفط.
6. حصاد أنسجة HTS (POD 19)
ملاحظة: يمكن أن يتم حصاد الأنسجة في أي وقت من العملية. لقد حصدنا الأنسجة بعد 4 أيام فقط من التمدد لفحص النقاط الزمنية المبكرة. ومع ذلك ، يتم حصاد الأنسجة باستمرار في POD 19 (بعد أسبوعين من بدء الإجهاد). قم بتنظيف وتعقيم عدة مجموعات من الأدوات الجراحية (على سبيل المثال ، مقص التشريح ، المشرط ، ملقط Adson) قبل الجراحة. للحصول على صور للندبة بمرور الوقت ، يمكن إزالة الجهاز قبل كل خطوة تمدد لالتقاط صورة للندبة قبل إعادة تطبيق الجهاز وإعادة بدء الإجهاد الميكانيكي. [اختياري] إذا كان مستخرج الدخان على الطاولة متاحا ، فضع المخروط بالقرب من مساحة العمل وقم بتشغيل الشفط. قد يتم إيقاف تشغيل مستخرج الدخان الذي يوضع على الطاولة عند عدم استخدام غاز الأيزوفلوران.
7. قياس متوسط عرض الندبة
ملاحظة: تم تحقيق ذلك باستخدام برنامج تحليل الصور ImageJ ، وتم تسجيل المعلومات في جدول بيانات.
لإثبات الاستخدام الفعال لبروتوكول HTS بوضوح وتحديد النتائج "الإيجابية" الناجحة ، تم إنشاء النموذج كما هو موضح في الشكل 3 أ. في الدراسة التمثيلية ، كانت هناك مجموعتان: عدم التحكم في التمدد (ن = 6) ومجموعة HTS التمدد الميكانيكي (ن = 6) حيث تم تحفيز مستويات شبيهة بال...
نموذج فأر HTS هو طريقة فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتكرار بدرجة كبيرة لتحفيز HTS عبر النقل الميكانيكي وتطوير العلاجات المحتملة. في حين أن هناك منحنى تعليمي أولي لاستخدام النموذج بشكل فعال ، يمكن لأي باحث ، مع الممارسة ، تنفيذ البروتوكول دون تدريب جراحي. يسمح استخدام هذا ال...
ليس لدى المؤلفين مصالح متضاربة أو تضارب آخر مرتبط بمحتويات هذه المقالة.
تم دعم هذا العمل من قبل مركز جوائز المشاريع الانتقالية متعددة التخصصات لتجديد أنسجة الأسنان والفم والقحف الوجهي والأعضاء بدعم من المعهد الوطني لأبحاث الأسنان والقحف الوجهي (U24 DE026914) (GCG) ومنحة البحوث الانتقالية لمؤسسة الجراحة التجميلية (837107) (KC).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
100 mL PYREX Griffin beaker | Milipore Signma | CLS1000100 | |
Aesculap Exacta mini trimmer | Aesculap | ||
AutoClip System | Fine Surgical Instruments | 12020-00 | |
BD brand isopropyl alcohol swabs | Fisher Scientific | 13-680-63 | |
Buprenorphine SR (0.5 mg/mL) | Buprenex, Indivior Inc. | 12496-0757-1 | |
C57/BL6 females (6–8 weeks old) | The Jackson Laboratory | 000664 | |
Covidien sterile gauze | Fisher Scientific | 2187 | |
Covidien TelfaTM non-adherent pads | Fisher Scientific, Covidien | 1961 | |
Dental surgical ruler | DoWell Dental Products | S1070 | |
Depilatory cream (Nair Hair Remover Lotion) | Church&Dwight, CVS | 339823 | |
Ethanol 70% solution | Fisher Scientific | 64-17-5 | |
Excel | Microsoft Cooperation | Microsoft.com | software program |
ImageJ | ImageJ, Wayne Rasband | imagej.net | software program |
Inhalation anesthesia system | VetEquip | 922130 | |
Iris scissors 4½ in. stainless | McKesson | 43-2-104 | |
Isoflurane, USP | Dechra Veterinary Products | 17033-094-25 | |
Kaka industrial MUB-1 | Kaka Industrial | 173207 | Only necessary if there is no maker space or fabrication shop available |
Leone Rapid Palatal Expander- 13 mm | Great Lakes Dental Technologies | 125-004 | The key necessary to expand and cotnract the device will come with this product in the box |
Liquid repellent drape 75 x 90 cm with adhesive hole 6 x 9 cm | Omnia S.p.A. | 12.T4362 | |
Medequip Depot Silk Black Braided Sutr 6-0 Rx | Medequip Depot D707N, Fisher Scientific | NCO835822 | |
Needle holder 5 in. with serrated jaws | McKesson | 43-2-842 | |
Prism 9 | GraphPad Holdings, LLC | graphpad.com | software program |
Puralube ophthalmic ointment | Dechra, NDC | 17033-211-38 | |
R studio Desktop | RStudio PBC | rstudio.com | software program |
Surgical skin marker | McKesson | 19-1451_BX | |
Tegaderm, 3 M | VWR | 56222-191 | foam adhesive dressing |
Thermo-peep heating pad | K&H, Amazon | ||
Tissue forceps 4¾ in. stainless 1 x 2 teeth | Mckesson | 43-2-775 | |
Vetbond (3 M) | Saint Paul, MN | 1469SB |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved