وأيد هذا العمل من قبل زمالة ما بعد الدكتوراه نسيرك (دودو)، والمنح الدراسية جمعية الهلال الأحمر الأفغاني (آل)، و أوك ديفيس كلية العلوم البيولوجية منحة (كب).

<ol>
	<li>West, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+exercise-induced+biochemical+milieu+enhances+collagen+content+and+tensile+strength+of+engineered+ligaments.">The exercise-induced biochemical milieu enhances collagen content and tensile strength of engineered ligaments.</a> J Physiol. 593 (20), 4665-4675 (2015).</li><li>Booth, F. W., Laye, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lack+of+adequate+appreciation+of+physical+exercise's+complexities+can+pre-empt+appropriate+design+and+interpretation+in+scientific+discovery.">Lack of adequate appreciation of physical exercise's complexities can pre-empt appropriate design and interpretation in scientific discovery.</a> J Physiol. 587 (Pt 23), 5527-5539 (2009).</li><li>Booth, F. W., Hargreaves, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+multi-organ+pathology+from+insufficient+exercise.">Understanding multi-organ pathology from insufficient exercise.</a> J Appl Physiol (1985). 111 (4), 1199-1200 (2011).</li><li>Shearn, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tendon+tissue+engineering:+progress,+challenges,+and+translation+to+the+clinic.">Tendon tissue engineering: progress, challenges, and translation to the clinic.</a> J Musculoskelet Neuronal Interact. 11 (2), 163-173 (2011).</li><li>Liu, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+we+should+know+before+using+tissue+engineering+techniques+to+repair+injured+tendons:+a+developmental+biology+perspective.">What we should know before using tissue engineering techniques to repair injured tendons: a developmental biology perspective.</a> Tissue Eng Part B Rev. 17 (3), 165-176 (2011).</li><li>Vunjak-Novakovic, G., Altman, G., Horan, R., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering+of+ligaments.">Tissue engineering of ligaments.</a> Annu Rev Biomed Eng. 6, 131-156 (2004).</li><li>Bayer, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+initiation+of+embryonic-like+collagen+fibrillogenesis+by+adult+human+tendon+fibroblasts+when+cultured+under+tension.">The initiation of embryonic-like collagen fibrillogenesis by adult human tendon fibroblasts when cultured under tension.</a> Biomaterials. 31 (18), 4889-4897 (2010).</li><li>Guerquin, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcription+factor+EGR1+directs+tendon+differentiation+and+promotes+tendon+repair.">Transcription factor EGR1 directs tendon differentiation and promotes tendon repair.</a> J Clin Invest. 123 (8), 3564-3576 (2013).</li><li>Ma, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+engineered+bone-ligament-bone+constructs+for+anterior+cruciate+ligament+replacement.">Three-dimensional engineered bone-ligament-bone constructs for anterior cruciate ligament replacement.</a> Tissue Eng Part A. 18 (1-2), 103-116 (2012).</li><li>Hagerty, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+growth+factors+on+both+collagen+synthesis+and+tensile+strength+of+engineered+human+ligaments.">The effect of growth factors on both collagen synthesis and tensile strength of engineered human ligaments.</a> Biomaterials. 33 (27), 6355-6361 (2012).</li><li>Paxton, J. Z., Hagerty, P., Andrick, J. J., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+an+intermittent+stretch+paradigm+using+ERK1/2+phosphorylation+results+in+increased+collagen+synthesis+in+engineered+ligaments.">Optimizing an intermittent stretch paradigm using ERK1/2 phosphorylation results in increased collagen synthesis in engineered ligaments.</a> Tissue Eng Part A. 18 (3-4), 277-284 (2012).</li><li>Safdar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endurance+exercise+rescues+progeroid+aging+and+induces+systemic+mitochondrial+rejuvenation+in+mtDNA+mutator+mice.">Endurance exercise rescues progeroid aging and induces systemic mitochondrial rejuvenation in mtDNA mutator mice.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (10), 4135-4140 (2011).</li><li>Pedersen, B. K., Febbraio, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscles,+exercise+and+obesity:+skeletal+muscle+as+a+secretory+organ.">Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ.</a> Nat Rev Endocrinol. 8 (8), 457-465 (2012).</li><li>Crane, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-stimulated+interleukin-15+is+controlled+by+AMPK+and+regulates+skin+metabolism+and+aging.">Exercise-stimulated interleukin-15 is controlled by AMPK and regulates skin metabolism and aging.</a> Aging Cell. 14 (4), 625-634 (2015).</li><li>Rao, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meteorin-like+is+a+hormone+that+regulates+immune-adipose+interactions+to+increase+beige+fat+thermogenesis.">Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis.</a> Cell. 157 (6), 1279-1291 (2014).</li><li>Aswad, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exosomes+participate+in+the+alteration+of+muscle+homeostasis+during+lipid-induced+insulin+resistance+in+mice.">Exosomes participate in the alteration of muscle homeostasis during lipid-induced insulin resistance in mice.</a> Diabetologia. 57 (10), 2155-2164 (2014).</li><li>Safdar, A., Saleem, A., Tarnopolsky, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+endurance+exercise-derived+exosomes+to+treat+metabolic+diseases.">The potential of endurance exercise-derived exosomes to treat metabolic diseases.</a> Nat Rev Endocrinol. 12 (9), 504-517 (2016).</li><li>Maling, H. M., Stern, D. N., Altland, P. D., Highman, B., Brodie, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physiologic+role+of+the+sympathetic+nervous+system+in+exercise.">The physiologic role of the sympathetic nervous system in exercise.</a> J Pharmacol Exp Ther. 154 (1), 35-45 (1966).</li><li>Pritzlaff, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+acute+exercise+intensity+on+pulsatile+growth+hormone+release+in+men.">Impact of acute exercise intensity on pulsatile growth hormone release in men.</a> J Appl Physiol (1985). 87 (2), 498-504 (1999).</li><li>Creemers, L. B., Jansen, D. C., van Veen-Reurings, A., van den Bos, T., Everts, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microassay+for+the+assessment+of+low+levels+of+hydroxyproline.">Microassay for the assessment of low levels of hydroxyproline.</a> Biotechniques. 22 (4), 656-658 (1997).</li><li>Neuman, R. E., Logan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+determination+of+hydroxyproline.">The determination of hydroxyproline.</a> J Biol Chem. 184 (1), 299-306 (1950).</li><li>Paxton, J. Z., Donnelly, K., Keatch, R. P., Baar, K., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+the+longevity+and+strength+in+an+in+vitro+model+of+the+bone-ligament+interface.">Factors affecting the longevity and strength in an in vitro model of the bone-ligament interface.</a> Ann Biomed Eng. 38 (6), 2155-2166 (2010).</li><li>Woessner, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+determination+of+hydroxyproline+in+tissue+and+protein+samples+containing+small+proportions+of+this+imino+acid.">The determination of hydroxyproline in tissue and protein samples containing small proportions of this imino acid.</a> Arch Biochem Biophys. 93, 440-447 (1961).</li><li>Paxton, J. Z., Wudebwe, U. N., Wang, A., Woods, D., Grover, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+sinew+contraction+during+formation+of+tissue-engineered+fibrin-based+ligament+constructs.">Monitoring sinew contraction during formation of tissue-engineered fibrin-based ligament constructs.</a> Tissue Eng Part A. 18 (15-16), 1596-1607 (2012).</li><li>Lee, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estrogen+inhibits+lysyl+oxidase+and+decreases+mechanical+function+in+engineered+ligaments.">Estrogen inhibits lysyl oxidase and decreases mechanical function in engineered ligaments.</a> J Appl Physiol (1985). 118 (10), 1250-1257 (2015).</li><li>Paxton, J. Z., Grover, L. M., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+an+in+vitro+model+of+a+functional+ligament+from+bone+to+bone.">Engineering an in vitro model of a functional ligament from bone to bone.</a> Tissue Eng Part A. 16 (11), 3515-3525 (2010).</li><li>Heinemeier, K., Langberg, H., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-induced+changes+in+circulating+levels+of+transforming+growth+factor-beta-1+in+humans:+methodological+considerations.">Exercise-induced changes in circulating levels of transforming growth factor-beta-1 in humans: methodological considerations.</a> Eur J Appl Physiol. 90 (1-2), 171-177 (2003).</li><li>Mackey, A. L., Heinemeier, K. M., Koskinen, S. O., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+adaptation+of+tendon+and+muscle+connective+tissue+to+mechanical+loading.">Dynamic adaptation of tendon and muscle connective tissue to mechanical loading.</a> Connect Tissue Res. 49 (3), 165-168 (2008).</li><li>Psychogios, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+serum+metabolome.">The human serum metabolome.</a> PLoS One. 6 (2), e16957 (2011).</li><li>Nguyen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+resting+and+exercise+serum+from+children+with+cystic+fibrosis+on+C2C12+myoblast+proliferation+in+vitro.">The effects of resting and exercise serum from children with cystic fibrosis on C2C12 myoblast proliferation in vitro.</a> Physiol Rep. 2 (6), e12042 (2014).</li><li>Joyner, M. J., Pedersen, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ten+questions+about+systems+biology.">Ten questions about systems biology.</a> J Physiol. 589 (Pt 5), 1017-1030 (2011).</li><li>Joyner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+sucking+sound:+can+physiology+fill+the+intellectual+void+left+by+the+reductionists?.">Giant sucking sound: can physiology fill the intellectual void left by the reductionists?.</a> J Appl Physiol (1985). 111 (2), 335-342 (2011).</li><li>Benjamin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Where+tendons+and+ligaments+meet+bone:+attachment+sites+('entheses')+in+relation+to+exercise+and/or+mechanical+load.">Where tendons and ligaments meet bone: attachment sites ('entheses') in relation to exercise and/or mechanical load.</a> J Anat. 208 (4), 471-490 (2006).</li><li>Arruda, E. M., Calve, S., Dennis, R. G., Mundy, K., Baar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+variation+of+tibialis+anterior+tendon+mechanics+is+lost+following+denervation.">Regional variation of tibialis anterior tendon mechanics is lost following denervation.</a> J Appl Physiol (1985). 101 (4), 1113-1117 (1985).</li><li>Arendt, E., Dick, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Knee+injury+patterns+among+men+and+women+in+collegiate+basketball+and+soccer.+NCAA+data+and+review+of+literature.">Knee injury patterns among men and women in collegiate basketball and soccer. NCAA data and review of literature.</a> Am J Sports Med. 23 (6), 694-701 (1995).</li></ol>

ويعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

تصف المخطوطة الحالية نموذجا من نسيج الرباط الذي هو منصة تجريبية مفيدة للمحققين مع مجموعة واسعة من المواضيع البحثية، من تطوير الأنسجة إلى متعدية / الأسئلة السريرية. ويستند نموذج الرباط هندسيا وصفها هنا على بروتوكول تنوعا التي يمكن تكييفها في نقاط مختلفة في جميع أنحاء سير العمل ( الشكل 1 وقسم المناقشة ). وعلاوة على ذلك، الطبيعة التقصيرية بطبيعتها للبيئة في المختبر يمكن أن تقترب من المجال الفسيولوجي عن طريق استكمال وسائل الإعلام تغذية مع مصل بشر الإنسان أو الحيوان مكيفة. يمكن تشكيلها باستخدام الخلايا الليفية من مجموعة متنوعة من المصادر في حين أن المنهجية والنتائج التمثيلية المعروضة هنا تستند إلى استخدام الخلايا الليفية أكل الأولية، ويمكن تعديل بروتوكول عزل الخلية لجمع أنواع أخرى من الخلايا الليفية الأولية. كما وصفتفي الشكل 4 ، والأربطة هندسية شكلت مع الخلايا الأولية معزولة من المانحين الإنسان الشباب تظهر انخفاض تباين المانحين. الخلايا الأولية محدودة بسبب العزل الأولي وتقييد مرور. واستخدام خطوط الخلايا قد يحسن استنساخ التجارب. استخدام أنواع الخلايا الأخرى قد تتطلب تعديلات في وسائل الإعلام ثقافة الخلية وصياغة هلام الليفين. على سبيل المثال، لاحظنا أن الخلايا الجذعية الوسيطة الإنسان (مسس) ليست قادرة على تشكيل الأنسجة الخطية بين المراسي الأسمنت بروشيت على مدى 2 أسابيع في حين الخيول متفوقة الخلايا الليفية الرقمية المرن وتر، خلايا الفخذ نخاع العظم الفصلي، فرخ الخلايا الليفية الأوتار الجنينية ، والفئران C3H10T1 / 2 مسس بسرعة العقد وهضم هلام الليفين لتشكيل الأنسجة الخطية (ملاحظات غير منشورة). هذا التباين قد يكون نتيجة الاختلافات في انقباض الخلية، وانتشار، وإنتاج انزيم الفيبرين. تطبيق الكيميائيةوالتحفيز الميكانيكي في الطريقة الموصوفة هنا، الأنسجة القائمة على الفيبرين أشكال حول مرساة الاسمنت براشيت، مما يسمح لتطبيق التحفيز الميكانيكي عن طريق المفاعل الحيوي تمتد 11 ، وكذلك لاختبار الشد نقطة النهاية. وجود بروشيت الأسمنت لينة واجهة الأنسجة (التخدير) كما يقدم فرصة لمزيد من التحقيق والتحسين 22 ، 26 (انظر قسم التطبيقات السريرية أدناه). في هذه البيئة في المختبر ، مساهمة العوامل الكيميائية والميكانيكية يمكن تحديدها بسهولة أكبر؛ مثال على ذلك هو مبين في الشكل 5 ، حيث تم فصل تأثير بيئة ما بعد ممارسة المصل من المحفزات الميكانيكية من التمارين الرياضية. قد تكون هناك حاجة إلى دراسات رائدة لتحديد الإطار الزمني للتدخلات التجريبية، وتكوين العلاجات، ونقاط النهاية المناسبة للتوقع حدوث تغيير ملحوظ. فوعلى سبيل المثال، في دراسة ما بعد التمرين في مصل الدم 1 ، كان طول العلاج التجريبي مقيدا بتوريد المصل المستخدم لتكملة الوسائط، التي تم تغذية البنايات كل يوم ثان. وعلاوة على ذلك، خلال الأسبوع الثاني من الثقافة، واستكملت وسائل الإعلام الثقافة مع بقية أو مصل بعد ممارسة مع حمض الاسكوربيك و L- البرولين حافظت بينما تم إزالة تغف-β1. تغف-β1 هو عامل نمو الموالية للتليف المعروف الذي يزيد في المصل بعد ممارسة 27 . لذلك، لتجنب تحجب آثار تغف-β1 ذات الصلة من مصل ما بعد ممارسة، لم يتم الحفاظ على هذا السيتوكين في وسائل الإعلام والثقافة. هذا النموذج هندسيا الرباط يمكن أيضا أن تستخدم لاختبار تأثير تمتد الميكانيكية. عن طريق الهندسة عكسها السيطرة على غرار لعقد نهايات مرساة الاسمنت بروشيت (على غرار اختبار الشد أحادي المحور هو مبين في الشكل 1 )، ويمكن تصميم المفاعلات الحيوية تمتد لاستيعاب المهندس<html> الأربطة. وقد استخدم مختبرنا سابقا هذا النموذج للتحقيق في استجابة الإشارات الجزيئية للأربطة هندسية إلى الشد أحادية المحور تمتد في المفاعل الحيوي 11 حسب الطلب التي من شأنها أن توفر فهم أفضل للتصميم العقلاني للنموذج تمتد في المختبر أو حتى، من المحتمل، في الجسم الحي تمتد / النشاط / التطبيقات العلاجية. تقييم الأربطة المهندسة كما هو الحال مع الثقافة أحادي الطبقة التقليدية، يمكن أن يبنى 3D يبني لتعبير الجينات / البروتين. بالإضافة إلى ذلك، توفر التشكل 3D أيضا فرصة لتقييم التغيرات الوظيفية والصرفية والبنيات يمكن الحفاظ عليها في الثقافة لدراسات طويلة الأجل ( الشكل 3 ). في حين أن الأربطة المهندسة لا تعادل الأربطة الأصلية، الناضجة، فإنها تحمل التشابه مع الأوتار النامية / الأربطة وتتصرف على نحو مماثل للأنسجة الأصلية في استجابة للمواد المغذية&quot;&gt; 26، عوامل النمو 10 والهرمونات 25 ، وممارسة 11 ، 28. وبالتالي، في حين أن هناك ما يبرر الحذر قبل إجراء تعميمات واسعة من أي نموذج في المختبر ، والنتائج من اختبار بناء الرباط قد تكشف أو إبلاغ آلية فسيولوجية معينة قد تكون خلاف ذلك من المستحيل التحقيق في الجسم الحي. إضافة وسائل الإعلام تغذية مع المصل مكيفة لنموذج مرنة وديناميكية مع تطبيقات واسعة إن الميتابولوم البشري في الدم هو وسط 4،500 مركبة، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، البروتينات السكرية، البروتينات الدهنية، مشتقات الدهون، ركائز الطاقة، الأيض، الفيتامينات، الإنزيمات، الهرمونات، الناقلات العصبية، وعدد كبير من اللبنات / الوسيطة. 29 مزيد من التفتيش على ميتابولوم المصل البشري وفقا لفئات مجمع 29 يكشف أديتيفوائد أونال من دمج المصل التجريبي في التجارب في المختبر. وهذا هو، فإن غالبية المركبات ~ 4500 في المصل هي مسعور أو الدهون المستمدة، مما يؤكد على أهمية بروتينات ملزمة للنقل / الانحلال. ويترتب على ذلك أن التجميع تجريبيا ديناميات النقل المركب الداخلي، وبالتالي التوافر البيولوجي والتفاعلات المركب الهدف، سيكون من المستحيل تقريبا. وبالتالي، المصل التجريبي هو فعال بشكل خاص لدراسة المركبات التي من المعروف أن تعتمد على جزيئات التبعي للذوبان والنقل، وملزم الهدف، وآلية العمل. مختبرنا لديه مصلحة طويلة الأمد في الفوائد الصحية من ممارسة الرياضة. التمرين يحسن وظيفة الخلوية والأعضاء في مجموعة متنوعة من الأنسجة في جميع أنحاء الجسم 12 ، وهو تأثير يمكن أن يعزى إلى مجموعة متنوعة من العوامل (على سبيل المثال، إيل-6 13 ، إيل-15 14 ، ميتورين مثل 15 ،إكسوسوميس 16 ، 17 ) التي يتم إطلاقها في الدورة الدموية النظامية. وتعكس البيئة البيوكيميائية بعد التمرين العوامل التي تم إصدارها سواء من التعاقد مع الهرمونات المستجيبة للتمرين العضلي والعوامل التي يتم إصدارها نتيجة لتحفيز الجهاز العصبي الودي للغدد الإفرازية (على سبيل المثال ، الكورتيزول والكاتيكولامينات من الغدة الكظرية 18 ، والنمو هرمون من الغدة النخامية الأمامية 19 ). استخدمنا مؤخرا نموذجا لمصل ما قبل وبعد ممارسة التحقيق في آثار البيوكيميائية الناجم عن ممارسة النشاط على الأنسجة المهندسة. 1 وفي حين لا تزال هناك العديد من المسائل المهمة المتعلقة بالبحث، إلا أن النموذج ليس محدودا بهذه الطريقة. على سبيل المثال، يمكن الحصول على المصل، سواء من مصادر حيوانية أو بشرية، بعد التدخلات الغذائية أو الدوائية، أو من مختلف الفئات العمرية أو السكان السريريةs 30 . وبهذه الطريقة، فإن المركبات الخارجية أو الذاتية ذات الاهتمام ستكون موجودة في وسائل الإعلام المصل والعلاج، بكميات بيولوجية، وسوف تتفاعل مع الأنسجة المستهدفة بالتنسيق مع البيئة الذاتية ( أي ، في سياق أكثر الفسيولوجية). هذا النهج دينامي نظرا لأنه من المرجح جدا أن تدخل معين سوف تمارس تأثير متعدد الأعضاء (ومتعدد المركب)، وبالتالي سيتم تعديلها في بيئة فسيولوجية. في حين أن هذا النهج يعرض بعض التحديات، حيث يتم تغيير العديد من المتغيرات البيوكيميائية النظامية في وقت واحد، بل هو النهج الذي قد يساعد على التغلب على عيوب المنهجية التجريبية التخفيضية بحتة 31 ، 32 . مجتمعة، وتنفيذ المصل مكيفة جنبا إلى جنب مع الأنسجة المهندسة ( في المختبر بيوميمتيك ) الأنسجة يمكن أن تستخدم كأداة لعلم وظائف الأعضاء والتغذية والبحوث السريرية الأسئلة. <stronز&gt; التطبيقات السريرية عديدة نموذج هندسة الأنسجة المقدمة هنا يمكن استخدامها للتحقيق في الأسئلة البحثية التشريحية والسريرية التي النماذج التقليدية في المختبر لا يمكن. الرباط أو الوتر في الجسم الحي يحتوي على لينة إلى الصعب الانتقال منطقة الأنسجة يسمى التصلب. التخدير، الذي هو عرضة للإصابة الإجهاد الميكانيكية ذات الصلة 33 ، ويمكن دراستها في المقطع العرضي عن طريق تقنيات المجهر الهيستوكيميائية والإلكترون 22 ، 26 . هذه واجهة فريدة من نوعها هي ذات أهمية مضاعفة بالنسبة لأولئك الذين يعانون من انخفاض أو تقييد التنقل منذ الخمول البدني يضعف قدرة النسيج الضام لنقل الحمل إلى مناطق منخفضة إلى عالية الامتثال 34 ، مما أدى في نهاية المطاف إلى انخفاض عام في الامتثال الأنسجة وزيادة خطر الاصابة. وقد استخدم مختبرنا مؤخرا هذا النموذج هندسة الأنسجة 25 &lt;/ سوب&gt; لنموذج آخر للسكان، الرياضيين الإناث، الذين هم في خطر للإصابات النسيج الضام: الإصابة إصابة أكل ما يقرب من خمسة أضعاف من نظرائهم الذكور 35 . تم التحقيق في الآليات المحتملة التي يقوم عليها هذا التفاوت القائم على الجنس في الإصابة عن طريق معالجة بنايات الرباط مع تركيزات الفسيولوجية للهرمون الجنس للإناث، هرمون الاستروجين، في تركيزات التي تحاكي مراحل دورة الطمث. ومن المثير للاهتمام، تركيزات عالية من هرمون الاستروجين تثبيط التعبير الجيني والنشاط من أوكسيديز ليسل، والانزيم الأساسي المسؤول عن إنشاء ليسين يسين الروابط عبر في مصفوفة الكولاجين من الأربطة والأوتار. الأهم من ذلك، 48 ساعة من هرمون الاستروجين عالية (لمحاكاة المرحلة الجريبي) انخفض الرباط بناء صلابة دون تغيير كثافة الكولاجين من يبني. من وجهة النظر الفسيولوجية، وهذا يشير إلى أن الزيادات في التراخي الرباط في الإناث قد يكون راجعا، على الأقل جزئيا، إلى انخفاضعبر الارتباط تشكيل. من وجهة نظر تجريبية، هذه النتائج 25 تسليط الضوء على فائدة نموذج بناء 3D، مما يسمح النشاط عبر ربط وظيفية لفحصها. من وجهة نظر سريرية، ويمكن الآن أن تستخدم هذا النموذج لتظهر بسرعة للتدخلات التي يمكن أن تمنع الآثار السلبية لهرمون الاستروجين من وظيفة الرباط. ملاحظات ختامية هنا قدمنا ​​منهجية مفصلة لتشكيل الأربطة هندسيا وفائدتها باعتبارها 3D في نموذج الأنسجة المختبرية. هذا النموذج قابل للتكيف إلى حد كبير مع مجموعة واسعة من الأهداف، وتوفير المرونة في نوع الخلية، والتدخلات، وقياس نتائج الفائدة. تكمل وسائل الإعلام تغذية مع مصل مكيفة يضيف السياق الفسيولوجية التي لا يمكن أن يتحقق في البيئة التقليدية في المختبر ، وتحسين النمذجة في علم وظائف الأعضاء الجسم الحي . وباختصار، نعتقد أن هذا هو وضع قابل للتطبيق على نطاق واسعلتر مع آثار مثيرة لتعزيز كل من مجالات علم وظائف الأعضاء وهندسة الأنسجة.

إصابات الأوتار والرباط شائعة ويمكن أن يكون لها عواقب وخيمة على التنقل الطبيعي ونوعية الحياة. التدخل الجراحي غالبا ما يكون ضروريا ولكن يمكن أن يكون النجاح محدود ومتنوع 4 ، 5 . الفهم الحالي لكيفية تطور الأوتار والأربطة، وتنضج، والاستجابة للإصابة غير مكتملة، وبالتالي هناك حاجة إلى نماذج بحث فعالة لتوفير نظرة ثاقبة على تطوير العلاجات أكثر فعالية 5 . لمعالجة هذه الفجوة المعرفية، يمكن استخدام النماذج الحيوانية ولكن في الدراسات المجراة هي معقدة بطبيعتها مع صعوبة في السيطرة على البيئة واستهداف التدخلات مباشرة إلى الأنسجة المقصودة. في المقابل، يمكن بسهولة السيطرة على البيئة التجريبية ورصدها في المختبر مع ثقافة الخلية أحادي الطبقة التقليدية. ومع ذلك، فإن هذه التقنية قد تبالغ في تبسيط البيئة الكيميائية والميكانيكية، وبالتالي قد لا ريكابيتوفي وقت متأخر من السلوك في الجسم الحي من الخلايا. هندسة الأنسجة قادرة على الزواج من مزايا المجمع في بيئة الجسم الحي في النماذج الحيوانية مع السيطرة على البيئة في المختبر ويوفر أداة إضافية لدراسة علم وظائف الأعضاء. وبالإضافة إلى ذلك، المسلحة مع فهم أفضل للتنمية الرباط، قد هندسة الأنسجة أيضا توفير مصدر من الأنسجة الكسب غير المشروع عندما يتطلب إعادة الإعمار الجراحي 6 . وهكذا، فإن الطريقة الموصوفة هنا يصادق على الأنسجة في المختبر 3D المهندسة التي يمكن استخدامها لدراسة وظيفة الرباط والمورفولوجيا. وقد تم استخدام وتر ترتكز على الفيبرين أو أرباب الرباط كنموذج في المختبر لدراسة العمليات الفسيولوجية بما في ذلك الكولاجين فيبريلوجينيسيس 7 وتطوير وتر 8 ، فضلا عن التطبيقات متعدية التي تم تقييمها فائدة مثل الأنسجة الكسب غير المشروع في نموذج الأغنام من كروي الأماميالأربطة سييت (أكل) إعادة الإعمار 9 . وقد أنشأت مختبرنا سابقا نموذج الرباط هندسيا 3D تمتد اثنين من براشيت، وهي مادة فوسفات الكالسيوم العظام بديلا، والمراسي الأسمنت. هذا النموذج يمكن أن تخضع لظروف تجريبية مختلفة بكل سهولة ببساطة عن طريق تكملة وسائل الإعلام والثقافة مع العوامل البيولوجية 10 أو تطبيق التحفيز الميكانيكي 11 . الأهم من ذلك، هذا النموذج العظام إلى العظام العظام يسمح للتحليل المتعمق للتخدير، واجهة بين بوني والعناصر سينو، التي هي عرضة للإصابة. في الدراسة سلط الضوء على 1 هنا لتقديم هذه المنهجية، كنا مهتمين في تأثير التغيرات التي يسببها التمارين في الوسط البيوكيميائي على وظيفة الرباط. ممارسة يحسن الخلوية وظيفة الجهاز في مجموعة متنوعة من الأنسجة في جميع أنحاء الجسم 2 ، 3 ، </sup&gt; 12 ، وهو تأثير يمكن أن يعزى إلى الإفراج عن مختلف المعروفة (على سبيل المثال، إيل-6 13 ، إيل-15 14 ، ميتورين مثل 15 ، إكسوسوميس 16 ، 17 )، وغيرها من العوامل البيوكيميائية غير معروفة صدر في الدورة الدموية النظامية . وعلاوة على ذلك، يتم إثراء البيئة البيوكيميائية بعد ممارسة مع الهرمونات استجابة للتمرين، والإفراج عن هو الذي يحفز من قبل تحفيز الجهاز العصبي متعاطفة من الغدد الإفرازية (على سبيل المثال ، الكورتيزول والكاتيكولامينات من الغدة الكظرية 18 ، وهرمون النمو من الغدة النخامية الأمامية 19 ). ومع ذلك، ط ن فيفو ، فإنه من المستحيل التفريق بين آثار التحفيز الميكانيكي لممارسة التمارين الرياضية من التمارين الرياضية التي يسببها التغيرات البيوكيميائية. في حين اتسمت بعض الدراسات الارتفاع المتوقع لبعض الهرمونات والسيتوكينات المتداولة استجابة لممارسةe كما ذكر أعلاه، هناك عوامل كثيرة جدا، معروفة وغير معروفة، لتلخص بأمانة في المختبر. وهذا يعني أن عزل عدد قليل من العوامل لدراسة في المختبر يعالج بشكل غير كاف تعقيد الاستجابة البيوكيميائية. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في كيفية التغيرات في بيئة البيوكيميائية في الدم، التي دفعتها ممارسة، يؤثر على وظيفة الرباط هندسيا. لعزل آثار التغيرات البيوكيميائية، حصلنا على المصل من المشاركين في البشر قبل وبعد نوبة من ممارسة المقاومة واستخدامها علاج الأربطة هندسيا 3D شكلت باستخدام الإنسان الرباط الصليبي الأمامي (أكل) الخلايا الليفية. باستخدام هذا النموذج، يمكننا الحصول على بيانات وظيفية، بما في ذلك الآثار على الخواص الميكانيكية ومحتوى الكولاجين، فضلا عن تحديد الآثار على الإشارات الجزيئية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1724">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:432px;">Austerlitz Insect pins, minutien stainless steel, size 0.20</td>
			<td style="width:229px;">Entomoravia</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td style="width:896px;">For brushite cement anchors; include info on multiple sources and alternative products</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#946;-tricalcium phosphate</td>
			<td>Plasma Biotal Ltd (Derbyshire, UK)</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For brushite cement anchors; include whether it&#39;s hazardous /toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">o-phosphoric acid, 85% (w/w)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>PX0995</td>
			<td>For brushite cement anchors; include info on preparation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Citric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>251275-500g</td>
			<td>For brushite cement anchors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Falcon 35mm tissue culture dishes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-772A</td>
			<td>For silicone-coated plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sylgard 184 silicone elastomer kit</td>
			<td>Ellsworth Adhesives</td>
			<td>&#160;4019862</td>
			<td>For silicone-coated plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1X Phosphate-buffered saline (PBS)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SH3002802</td>
			<td>For cell isolation and expansion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">100X antibiotic/antimycotic solution</td>
			<td>VWR</td>
			<td>45000-616</td>
			<td>For cell isolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Type II collagenase</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>17101015</td>
			<td>For cell isolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">100X penicillin/streptomycin solution</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15140122</td>
			<td>For cell isolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Steriflip-GP, 0.22&#160;&#181;m pore, polyethersulfone, gamma irradiated</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>SCGP00525</td>
			<td>For reagent sterilization</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DMEM high glucose with sodium pyruvate and L-glutamine</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10-013-CV</td>
			<td>For cell and tissue culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fetal bovine serum</td>
			<td>BioSera</td>
			<td>FBS2000</td>
			<td>Component of tissue digestion media and growth media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Penicillin G Potassium Salt</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td>0219453680 - 100 MU</td>
			<td>Component of growth media. Dissolve in water to 100,000 U/mL, filter sterilize, aliquot, and store at -20&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CELLSTAR polystyrene tissue culture dishes (145 x 20 mm)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82050-598</td>
			<td>For cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trypan blue</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>T10282</td>
			<td>For cell isolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trypsin-EDTA (0.25%)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>25200056</td>
			<td>For cell culture. Dilute to 0.05% in PBS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>472301</td>
			<td>For cell freezing media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nalgene Mr. Frosty Cryogenic Freezing Container</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>5100-0001</td>
			<td>For cell freezing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Vacutainer Red Plastic 10 ml</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>367820</td>
			<td>For human serum collection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bound Tree Insyte Autoguard IV Catheters, 22ga x 1inch Needle</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>354221</td>
			<td>For human serum collection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Thrombin, bovine origin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T4648-1KU</td>
			<td>For engineered ligament formation. Dissolve at 200 U/mL in DMEM high glucose media. Filter at 0.22 &#956;m, aliquot, and store at -20&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fibrinogen, bovine origin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8630-5G</td>
			<td>For engineered ligament formation. Dissolve at 20 mg/mL in DMEM high glucose media. Filter at 0.22 &#956;m, aliquot, and store at -20&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aprotinin from bovine lung</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3428</td>
			<td>For engineered ligament formation. Dissolve at 10 mg/mL in water. Filter at 0.22 &#956;m, aliquot, and store at -20&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6-Aminohexanoic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>07260-100g</td>
			<td>For engineered ligament formation. Dissolve at 0.1g/mL in water. Filter at 0.22 &#956;m, aliquot, and store at 4&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-Ascorbic acid 2-phosphate sesquimagnesium salt hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A8960-5G</td>
			<td>Component of feed media. Dissolve in DMEM high glucose media at a concentration of 50 mM. Filter at 0.22 &#956;m and store at 4&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-proline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5607-25G</td>
			<td>Component of feed media. Dissolve in PBS at a concentration of 50 mM. Filter at 0.22 &#956;m and store at 4&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transforming growth factor-&#946;1</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-21</td>
			<td>Component of feed media. Reconsistute according to manufacturer&#39;s instructions at a concentration of 10 &#956;g/mL. Aliquot and store at -20&#176;C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stericup-GP, 0.22&#160;&#181;m, polyethersulfone, 250&#160;mL, radio-sterilized</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>SCGPU02RE</td>
			<td>For reagent sterilization</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A144-212</td>
			<td>Dilute in water to 6M</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-Dimethylaminobenzaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>39070-50g</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloramine-T trihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>402869-100g</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">trans-4-Hydroxy-L-proline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H54409-100g</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>279544-1L</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Perchloric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>311421-250ml</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetic acid, glacial</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>AX0073-9</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S318-500</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Toluene, anhydrous</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244511-1L</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Corning Costar Clear Polystyrene 96-Well Plates</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-656</td>
			<td>For hydroxyproline assay</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

treatment of ligament constructs with exercise-conditioned serum: a translational tissue engineering model

التجارب في المختبر ضرورية لفهم الآليات البيولوجية. ومع ذلك، فإن الفجوة بين زراعة الأنسجة أحادية الطبقة وعلم وظائف الأعضاء البشرية كبيرة، وترجمة النتائج غالبا ما تكون سيئة. وبالتالي، هناك فرصة كبيرة لنهج تجريبية بديلة. هنا نقدم نهجا فيه الخلايا البشرية معزولة عن الإنسان الأمامي الصليبي الأنسجة الرباط المخلفات، توسعت في الثقافة، وتستخدم لتشكيل الأربطة هندستها. ممارسة يغير البيئة البيوكيميائية في الدم بحيث يتم تحسين وظيفة العديد من الأنسجة والأعضاء والعمليات الجسدية. في هذه التجربة، بناء الرباط استكملت وسائل الإعلام الثقافة مع المصل البشري التجريبية التي كانت &quot;مشروطة&quot; من خلال ممارسة الرياضة. وبالتالي فإن التدخل هو أكثر أهمية بيولوجيا منذ يتعرض الأنسجة التجريبية إلى البيوكيميائية الذاتية الذاتية كامل، بما في ذلك البروتينات ملزمة والمركبات التي يمكن أن تتغير جنبا إلى جنب مع نشاطوكيل غير معروف من الفائدة. بعد العلاج، والأربطة هندستها يمكن تحليلها لوظيفة ميكانيكية، ومحتوى الكولاجين، مورفولوجيا، والكيمياء الحيوية الخلوية. وعموما، هناك أربع مزايا رئيسية مقابل الثقافة أحادية الطبقة التقليدية والنماذج الحيوانية، من النموذج الفسيولوجي للأنسجة الرباط الذي يتم عرضه هنا. أولا، يبني الرباط ثلاثي الأبعاد، مما يسمح للخصائص الميكانيكية ( أي وظيفة) مثل الإجهاد الشد النهائي، تحميل الشد القصوى، ومعامل، ليكون كميا. ثانيا، يمكن فحص التداخل، واجهة بين بوني والعناصر سينو بالتفصيل وفي سياق وظيفي. ثالثا، إعداد وسائل الإعلام مع المصل بعد ممارسة يسمح للآثار الناجمة عن البيوكيميائية التي يسببها النشاط، والتي هي المسؤولة عن مجموعة واسعة من الفوائد الصحية من التمارين الرياضية، ليتم التحقيق فيها بطريقة غير منحازة. وأخيرا، فإن هذا النموذج التجريبي يعزز البحث العلمي بطريقة إنسانية وأخلاقية من خلال استبدال استخداموالولاية الأساسية للمعاهد الوطنية للصحة، ومركز مكافحة الأمراض، وإدارة الغذاء والدواء.

Watch this Scientific Journal Video about Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model at JoVE.com

معالجة الأربطة باستخدام مصل مكيف للتمرين: نموذج هندسة الأنسجة الانتقالية | الهندسة الحيوية | فيديو

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

نقدم نموذجا من أنسجة الرباط التي يتم التعامل مع البنى ثلاثية الأبعاد مع مصل الدم مكيفة ممارسة الإنسان وتحليلها لمحتوى الكولاجين، وظيفة، والكيمياء الحيوية الخلوية.

علاج الرباط ينشأ مع مصل مكيفة مكيفة: نموذج هندسة الأنسجة الانتقالية

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

treatment-ligament-constructs-with-exercise-conditioned-serum

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Bioengineering

Human Biology

Nutrition and Digestion

SCIENTISTS IN ACTION

13.5K Views.  University of California, Davis.  نقدم نموذجا من أنسجة الرباط التي يتم التعامل مع البنى ثلاثية الأبعاد مع مصل الدم مكيفة ممارسة الإنسان وتحليلها لمحتوى الكولاجين، وظيفة، والكيمياء الحيوية الخلوية. 

Video: Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo undergo biaxial distension to varying extents such as skin, bladder, pelvic floor and even the hard palate as children grow. In producing scaffolds for these purposes there is a need to develop scaffolds of appropriate biomechanical properties (whether achieved without or with cells) and which are sterile for clinical use. The focus of this paper is not how to establish basic electrospinning parameters (as there is extensive literature on electrospinning) but on how to modify spun scaffolds post production to make them fit for tissue engineering purposes - here thickness, mechanical properties and sterilisation (required for clinical use) are considered and we also describe how cells can be cultured on scaffolds and subjected to biaxial strain to condition them for specific applications.
Electrospinning tends to produce thin sheets; as the electrospinning collector becomes coated with insulating fibres it becomes a poor conductor such that fibres no longer deposit on it. Hence we describe approaches to produce thicker structures by heat or vapour annealing increasing the strength of scaffolds but not necessarily the elasticity. Sequential spinning of scaffolds of different polymers to achieve complex scaffolds is also described. Sterilisation methodologies can adversely affect strength and elasticity of scaffolds. We compare three methods for their effects on the biomechanical properties on electrospun scaffolds of poly lactic-co-glycolic acid (PLGA).
Imaging of cells on scaffolds and assessment of production of extracellular matrix (ECM) proteins by cells on scaffolds is described. Culturing cells on scaffolds in vitro can improve scaffold strength and elasticity but the tissue engineering literature shows that cells often fail to produce appropriate ECM when cultured under static conditions. There are few commercial systems available that allow one to culture cells on scaffolds under dynamic conditioning regimes - one example is the Bose Electroforce 3100 which can be used to exert a conditioning programme on cells in scaffolds held using mechanical grips within a media filled chamber.4 An approach to a budget cell culture bioreactor for controlled distortion in 2 dimensions is described. We show that cells can be induced to produce elastin under these conditions. Finally assessment of the biomechanical properties of processed scaffolds cultured with or without cells is described.

Electrospun scaffolds can be processed post production for tissue engineering applications. Here we describe methods for spinning complex scaffolds (by consecutive spinning), for making thicker scaffolds (by multi-layering using heat or vapour annealing), for achieving sterility (aseptic production or sterilisation post production) and for achieving appropriate biomechanical properties.

المعالجة بعد الإنتاج من الألياف Electrospun للهندسة الأنسجة

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

Tissue Engineering of the Intestine in a Murine Model

Tissue-engineered small intestine (TESI) has successfully been used to rescue Lewis rats after massive small bowel resection, resulting in return to preoperative weights within 40 days.1 In humans, massive small bowel resection can result in short bowel syndrome, a functional malabsorptive state that confers significant morbidity, mortality, and healthcare costs including parenteral nutrition dependence, liver failure and cirrhosis, and the need for multivisceral organ transplantation.2 In this paper, we describe and document our protocol for creating tissue-engineered intestine in a mouse model with a multicellular organoid units-on-scaffold approach. Organoid units are multicellular aggregates derived from the intestine that contain both mucosal and mesenchymal elements,3 the relationship between which preserves the intestinal stem cell niche.4 In ongoing and future research, the transition of our technique into the mouse will allow for investigation of the processes involved during TESI formation by utilizing the transgenic tools available in this species.5The availability of immunocompromised mouse strains will also permit us to apply the technique to human intestinal tissue and optimize the formation of human TESI as a mouse xenograft before its transition into humans. Our method employs good manufacturing practice (GMP) reagents and materials that have already been approved for use in human patients, and therefore offers a significant advantage over approaches that rely upon decellularized animal tissues. The ultimate goal of this method is its translation to humans as a regenerative medicine therapeutic strategy for short bowel syndrome.

This article and the accompanying video present our protocol for generating tissue-engineered intestine in the mouse, using an organoid units-on-scaffold approach.

هندسة الأنسجة من الأمعاء في نموذج الفئران

Tissue-engineered small intestine (TESI) has successfully been used to rescue Lewis rats after massive small bowel resection, resulting in return to ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system.	
	Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line. For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns).	
	Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow.	
	In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Methods to create human 3D tumor tissues as test systems are described. These technologies are based on a decellularized Biological Vascularized Scaffold (BioVaSc), primary human cells and a tumor cell line, which can be cultured under static as well as under dynamic conditions in a flow bioreactor.

هندسة الأنسجة ل3D الإنسان<em&gt; في المختبر</em&gt; نظام ورم اختبار

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim to use these principles to create tissues with predefined collagen architectures. A full understanding of the exact underlying processes of collagen remodeling to control the final tissue architecture, however, is lacking. In particular, little is known about the (re)orientation of collagen fibers in response to changes in tissue mechanical loading conditions. We developed an in&#160;vitro model system, consisting of biaxially-constrained myofibroblast-seeded fibrin constructs, to further elucidate collagen (re)orientation in response to i) reverting biaxial to uniaxial static loading conditions and ii) cyclic uniaxial loading of the biaxially-constrained constructs before and after a change in loading direction, with use of the Flexcell FX4000T loading device. Time-lapse confocal imaging is used to visualize collagen (re)orientation in a nondestructive manner.
Cell and collagen organization in the constructs can be visualized in real-time, and an internal reference system allows us to relocate cells and collagen structures for time-lapse analysis. Various aspects of the model system can be adjusted, like cell source or use of healthy and diseased cells. Additives can be used to further elucidate mechanisms underlying collagen remodeling, by for example adding MMPs or blocking integrins. Shape and size of the construct can be easily adapted to specific needs, resulting in a highly tunable model system to study cell and collagen (re)organization.

This model system starts from a myofibroblast-populated fibrin gel that can be used to study endogenous collagen (re)organization real-time in a nondestructive manner. The model system is very tunable, as it can be used with different cell sources, medium additives, and can be adapted easily to specific needs.

هندسة المستندة إلى الليفين يبني الأنسجة من Myofibroblasts وتطبيق القيود والضغط للحث على تنظيم الخلايا والكولاجين (إعادة)

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim ...

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and invasion. Rat tail type I collagen and/or matrix derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells have been traditionally employed as the substrates to model the matrix or stromal microenvironment into which mesenchymal cells (usually fibroblasts) are populated. Although experiments using such matrices are very informative, it can be argued that due to an overriding presence of a single protein (such as in type I Collagen) or a high content of basement membrane components and growth factors (such as in matrix derived from mouse sarcoma cells), these substrates do not best reflect the contribution to matrix composition made by the stromal cells themselves. To study native matrices produced by primary dermal fibroblasts isolated from patients with a tumor prone, genetic blistering disorder (recessive dystrophic epidermolysis bullosa), we have adapted an existing native matrix protocol to study tumor cell invasion. Fibroblasts are induced to produce their own matrix over a prolonged period in culture. This native matrix is then detached from the culture dish and epithelial cells are seeded onto it before the entire coculture is raised to the air-liquid interface. Cellular differentiation and/or invasion can then be assessed over time. This technique provides the ability to assess epithelial-mesenchymal cell interactions in a 3D setting without the need for a synthetic or foreign matrix with the only disadvantage being the prolonged period of time required to produce the native matrix. Here we describe the application of this technique to assess the ability of a single molecule expressed by fibroblasts, type VII collagen, to inhibit tumor cell invasion.

Tissue engineered fibroblast-derived native matrix is an emerging tool to generate a stromal substrate which supports epithelial cell proliferation and differentiation. Here a protocol applying this methodology to assess the impact of different stromal cell types on tumor cell biology is presented.

هندسة الأنسجة اللحمية من الورم المكروية مع التطبيق على غزو الخلية السرطانية

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

Surgical Retrieval, Isolation and In vitro Expansion of Human Anterior Cruciate Ligament-derived Cells for Tissue Engineering Applications

Injury to the ACL is a commonly encountered problem in active individuals. Even partial tears of this intra-articular knee ligament lead to biomechanical deficiencies that impair function and stability. Current options for the treatment of partial ACL tears range from nonoperative, conservative management to multiple surgical options, such as: thermal modification, single-bundle repair, complete reconstruction, and reconstruction of the damaged portion of the native ligament. Few studies, if any, have demonstrated any single method for management to be consistently superior, and in many cases patients continue to demonstrate persistent instability and other comorbidities.
The goal of this study is to identify a potential cell source for utilization in the development of a tissue engineered patch that could be implemented in the repair of a partially torn ACL. A novel protocol was developed for the expansion of cells derived from patients undergoing ACL reconstruction. To isolate the cells, minced hACL tissue obtained during ACL reconstruction was digested in a Collagenase solution. Expansion was performed using DMEM/F12 medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% penicillin/streptomycin (P/S). The cells were then stored at -80 &#186;C or in liquid nitrogen in a freezing medium consisting of DMSO, FBS and the expansion medium. After thawing, the hACL derived cells were then seeded onto a tissue engineered scaffold, PLAGA (Poly lactic-co-glycolic acid) and control Tissue culture polystyrene (TCPS). After 7 days, SEM was performed to compare cellular adhesion to the PLAGA versus the control TCPS. Cellular morphology was evaluated using immunofluorescence staining. SEM (Scanning Electron Microscope) micrographs demonstrated that cells grew and adhered on both PLAGA and TCPS surfaces and were confluent over the entire surfaces by day 7. Immunofluorescence staining showed normal, non-stressed morphological patterns on both surfaces. This technique is promising for applications in ACL regeneration and reconstruction.

Surgical Retrieval, Isolation and In vitro Expansion of Human Anterior Cruciate Ligament-derived Cells for Tissue Engineering Applications

For future applications as a patch to repair partial tears of the Anterior Cruciate Ligament (ACL), human ACL derived cells were isolated from tissue obtained during reconstructive procedures, expanded in vitro and grown on tissue engineered scaffolds. Cellular adhesion and morphology was then performed to confirm biocompatibility on scaffold surface.

استرجاع الجراحية، عزل و<em&gt; في المختبر</em&gt; توسيع الأمامي الإنسان الصليبي الخلايا المشتقة من الرباط لتطبيقات هندسة الأنسجة

Injury to the ACL is a commonly encountered problem in active individuals. Even partial tears of this intra-articular knee ligament lead to biomechanical ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

جيل من سمك ثلاثي الأبعاد الجلد كامل أي ما يعادل واصابة الآلي

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without intervention. Current treatment strategies include ligament reconstruction with either autograft or allograft, which each have their associated limitations. Thus, there is interest in designing a tissue-engineered graft for use in ACL reconstruction. We describe the fabrication of an electrospun polymer graft for use in ACL tissue engineering. This polycaprolactone graft is biocompatible, biodegradable, porous, and is comprised of aligned fibers. Because an animal model is necessary to evaluate such a graft, this paper describes an intra-articular athymic rat model of ACL reconstruction that can be used to evaluate engineered grafts, including those seeded with xenogeneic cells. Representative histology and biomechanical testing results at 16 weeks postoperatively are presented, with grafts tested immediately post-implantation and contralateral native ACLs serving as controls. The present study provides a reproducible animal model with which to evaluate tissue engineered ACL grafts, and demonstrates the potential of a regenerative medicine approach to treatment of ACL rupture.

Animal models are important tools for the evaluation of tissue-engineered grafts. This paper presents the protocol for preparing an electrospun biodegradable polymer graft for use in anterior cruciate ligament tissue engineering, as well as a surgical protocol for implantation in a rat model.

Athymic الجرذ نموذج لتقييم المهندسة الرباط الصليبي الأمامي الطعوم

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as organ replacements for implantation in patients, and also, when created on a smaller size scale as model "organoids" that can be used in in vitro systems for drug and toxicology screening.
Despite development of a wide variety of bioprinting devices, application of bioprinting technology can be limited by the availability of materials that both expedite bioprinting procedures and support cell viability and function by providing tissue-specific cues. Here we describe a versatile hyaluronic acid (HA) and gelatin-based hydrogel system comprised of a multi-crosslinker, 2-stage crosslinking protocol, which can provide tissue specific biochemical signals and mimic the mechanical properties of in vivo tissues. 
Biochemical factors are provided by incorporating tissue-derived extracellular matrix materials, which include potent growth factors. Tissue mechanical properties are controlled combinations of PEG-based crosslinkers with varying molecular weights, geometries (linear or multi-arm), and functional groups to yield extrudable bioinks and final construct shear stiffness values over a wide range (100 Pa to 20 kPa). Using these parameters, hydrogel bioinks were used to bioprint primary liver spheroids in a liver-specific bioink to create in vitro liver constructs with high cell viability and measurable functional albumin and urea output. This methodology provides a general framework that can be adapted for future customization of hydrogels for biofabrication of a wide range of tissue construct types.

We describe a set of protocols that together provide a tissue-mimicking hydrogel bioink with which functional and viable 3-D tissue constructs can be bioprinted for use in in vitro screening applications.

Bioprinting Cellularized التركيبات باستخدام الأنسجة محددة هيدروجيل Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific mutational background. The model is generated on a decellularized porcine scaffold that reproduces tissue-specific characteristics regarding extracellular matrix composition and architecture including the basement membrane. We standardized a protocol that allows artificial tumor tissue generation within 14 days including three days of drug treatment. Our article provides several detailed descriptions of 3D read-out screening techniques like the determination of the proliferation index Ki67 staining&#39;s, apoptosis from supernatants by M30-ELISA and assessment of epithelial to mesenchymal transition (EMT), which are helpful tools for evaluating the effectiveness of therapeutic compounds. We could show compared to 2D culture a reduction of proliferation in our 3D tumor model that is related to the clinical situation. Despite of this lower proliferation, the model predicted EGFR-targeted drug responses correctly according to the biomarker status as shown by comparison of the lung carcinoma cell lines HCC827 (EGFR -mutated, KRAS wild-type) and A549 (EGFR wild-type, KRAS-mutated) treated with the tyrosine-kinase inhibitor (TKI) gefitinib. To investigate drug responses of more advanced tumor cells, we induced EMT by long-term treatment with TGF-beta-1 as assessed by vimentin/pan-cytokeratin immunofluorescence staining. A flow-bioreactor was employed to adjust culture to physiological conditions, which improved tissue generation. Furthermore, we show the integration of drug responses upon gefitinib treatment or TGF-beta-1 stimulation - apoptosis, proliferation index and EMT - into a Boolean in silico model. Additionally, we explain how drug responses of tumor cells with a specific mutational background and counterstrategies against resistance can be predicted. We are confident that our 3D in vitro approach especially with its in silico expansion provides an additional value for preclinical drug testing in more realistic conditions than in 2D cell culture.

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

We present a three-dimensional (3D) lung cancer model based on a biological collagen scaffold to study sensitivity towards non-small-cell-lung-cancer-(NSCLC)-targeted therapies. We demonstrate different read-out techniques to determine the proliferation index, apoptosis and epithelial-mesenchymal transition (EMT) status. Collected data are integrated into an in silico model for prediction of drug sensitivity.

والأنسجة المشتركة 3D هندسيا<em&gt; في المختبر</em&gt; /<em&gt; في السيليكو</em&gt; الرئة نموذج الورم للتنبؤ فعالية الدواء في خلفيات الطفرات محددة

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific ...

علاج الرباط ينشأ مع مصل مكيفة مكيفة: نموذج هندسة الأنسجة الانتقالية

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video