A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה יסביר כיצד לבסס מודל עכברי צלקות היפרטרופיות המגביר את איתות הטרנסדוקציה המכנית כדי לדמות צלקות דמויות אדם. שיטה זו כוללת הגברת מתח מכני על פני חתך ריפוי בעכבר ושימוש במכשיר מיוחד ליצירת רקמת צלקת מוגזמת הניתנת לשחזור לצורך ניתוחים היסטולוגיים וביואינפורמטיים מפורטים.
הצטלקות היפרטרופית (HTS) היא תהליך לא תקין של ריפוי פצעים המביא להיווצרות מוגזמת של רקמת צלקת. במהלך העשור האחרון, הראינו כי טרנסדוקציה מכנית - המרה של גירויים מכניים לתגובות תאיות - מניעה ריפוי מוגזם של צלקות פיברוטיות. מודל עכבר להערכת צלקות היפרטרופיות דמויות אדם יהיה כלי חיוני לבחינת טיפולים שונים ויכולתם להפחית צלקות ולשפר את הריפוי. באופן ספציפי, המעבדה שלנו פיתחה מודל פצע עכברים שמגביר את המתח המכני כדי לקדם HTS דמוי אדם. פרוטוקול זה משתמש במכשירי העמסה ביומכניים, העשויים ממרחיבי חיך 13 מ"מ מותאמים, שזרועותיהם ממוקמות משני צידי החתך ומוסחות זו מזו בהדרגה על מנת להפעיל מתח מתמשך על מצע הפצע במהלך הריפוי. במשך כמעט שני עשורים של שימוש, מודל זה קודם משמעותית לשיפור היעילות והשחזור. באמצעות מודל HTS של עכברים, ניתן לגרום לצלקות פיברוטיות עוריות משמעותיות להיות דומות מבחינה היסטולוגית לצלקות היפרטרופיות אנושיות. מודל עכברי זה מספק סביבה לפיתוח תרופות ביולוגיות המעורבות בטיפול ב-HTS ובמצבים הקשורים למכניקה כגון תגובת גוף זר.
ריפוי פצעים, התהליך שבו הגוף מנסה לתקן רקמות פגועות ולבנות מחדש את מחסום העור, יכול לגרום לריפוי לא טיפוסי אם תהליכי המוסטזיס, דלקת, התפשטות ועיצוב מחדש אינם סדירים1. הצטלקות היפרטרופית (HTS) היא דוגמה לריפוי פצעים לא סדיר, המאופיינת בתצהיר מוגזם של מטריצה חוץ-תאית ורקמת חיבור באתר הפציעה וכתוצאה מכך היווצרות אזור רקמת צלקת מוגדל 1,2,3. אזורים בגוף העוברים גירויים חוזרים ונשנים של מתיחות מכניות, כגון סביב המפרקים או על הפנים, מועדים יותר לפתח HTS ופיברוזיס 4,5,6,7,8,9,10. אנו ואחרים הראינו כי מתיחה מכנית על פני מצע פצע מקדמת היווצרות HTS באמצעות הפעלה של מסלולי טרנסדוקציה מכנית - המרה של גירויים מכניים לתגובות תאיות 9,11.
HTS לא רק כרוך בתהליכים ביולוגיים מורכבים אלא גם טומן בחובו אתגרים חברתיים, רפואיים וכלכליים משמעותיים עבור האנשים שנפגעו. אנשים מושפעים יכולים להיאבק בהערכה עצמית ודיכאון, במיוחד כאשר הצלקות נמצאות באזורים גלויים כמו הפנים והידיים 1,9,10,12. מאמרי סקירה מדעית מצביעים על כך שהשכיחות של HTS נעה בין 32% ל-72% בארצות הברית10,13. חומרת החששות האסתטיים הללו, במיוחד במקרים של פציעות כוויות חמורות באזור הפנים, מודגשת על ידי המספר ההולך וגדל של מקרי השתלת פנים מלאים לשיפור המראה10. צלקות אלו עלולות גם לגרום לליקויים תפקודיים על ידי הגבלת תנועה 6,14, ולעתים קרובות נדרשת התערבות כירורגית כדי לכרות צלקות ולהחזיר את הניידות10. עלות הטיפול ב-HTS יכולה להיות משמעותית, כולל הוצאות עבור ניתוחים, טיפולים, פיזיותרפיה או אפילו טיפול סיעודי 1,10. בארצות הברית לבדה, העלות השנתית של טיפול ב-HTS עולה על 4 מיליארד דולר10.
בהתחשב בשכיחות של HTS והאמצעים הקיצוניים שננקטו כדי לטפל בסיבוכיו, טיפולים קונבנציונליים (למשל, כריתה כירורגית, זריקות קורטיקוסטרואידים וטיפול בלייזר) נותרו משתנים מאוד 1,2,15,16,17. בעוד שטיפולים אלה יכולים להציע הקלה במקרים מסוימים, הם יכולים להיות לא מספיקים בשל האופי המורכב של פתולוגיה של צלקות. גורמים כמו הבדלים גנטיים בין אנשים והבנה לא מלאה של המנגנונים המניעים HTS גורמים לאסטרטגיות טיפוליות להישאר לא מספקות מבחינה קלינית 18,19,20. נראה כי עתיד הטיפול ב-HTS טמון בגישות חדשניות חדשות המכוונות למניעים מכניסטיים תאיים של HTS, כגון טרנסדוקציה מכנית11,21, אשר הוכחנו בהרחבה כמניעה ריפוי מוגזם של צלקות פיברוטיות 5,6,7,8,11,21,22,23,24,25. באופן ספציפי, פיתחנו בעבר מודל עכברי שמגביר את העומס המכני של הפצע כדי לקדם HTS9 דמוי אדם. עם זאת, לאחר כמעט שני עשורים של שימוש, המודל קודם משמעותית לשיפור היעילות והשחזור. פרוטוקול זה יאפשר לחוקרים לנצל בצורה הטובה ביותר מודל עכבר HTS מעודכן ואופטימלי כדי לחקור את אוכלוסיות התאים והמניעים מאחורי צלקות מוגזמות. המטרה הכוללת של שיטה זו היא לספק לחוקרים פרוטוקול שנועד לייצר צלקות היפרטרופיות דמויות אדם בעכברים.
התקבל אישור מהוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת אריזונה (IACUC) לכל הניסויים (מספר בקרה: 2021-0828). פרוטוקול זה משתמש בעכברים זכרים בני 15 שבועות C57BL/6J אם כי ניתן ליישם אותו על גילאים וזנים אחרים 9,26.
1. יצירת מכשיר הטעינה הביומכני של HTS
הערה: שינוי מרחיבי החך למכשיר HTS יכול להתרחש בכל נקודה לפני הניסוי.
2. הסרת שיער וחתך ראשוני ביום שלאחר הניתוח 0 (POD 0)
הערה: נקה וחיטוי מספר סטים של מכשירים כירורגיים לפני הניתוח (למשל, מספריים לדיסקציה, אזמל, מלקחיים של אדסון, נהג מחט). הכן תפרים מעוקרים 5-0 לשימוש ויש טוש כירורגי בהישג יד.
3. מיקום מכשיר העמסה ביומכני HTS (POD 4)
הערה: נקה וחיטוי את מכשירי HTS ומספר סטים של מכשירים כירורגיים לפני הניתוח (למשל, מספריים לדיסקציה, אזמל, מלקחיים של אדסון, נהג מחט, מהדק עור, סיכות עור). הכן תפרים מעוקרים 5-0 לשימוש. [אופציונלי] אם קיים שואב אדים על שולחן העבודה, הנח את החרוט ליד סביבת העבודה והפעל את היניקה.
4. מתיחה ראשונית של מכשיר טעינה ביומכני HTS (POD 5)
הערה: נקה ובצע חיטוי של מספר סטים של מכשירים כירורגיים (למשל, מספריים לדיסקציה, אזמל, מלקחיים של אדסון, נהג מחט) לפני הניתוח. [אופציונלי] אם קיים שואב אדים על שולחן העבודה, הנח את החרוט ליד סביבת העבודה והפעל את היניקה.
5. מתיחה עוקבת של מכשיר הטעינה הביומכני של HTS (POD 7, 9, 11, 13, 15, 17)
הערה: נקה ובצע חיטוי של מספר סטים של מכשירים כירורגיים (למשל, מספריים לדיסקציה, אזמל, מלקחיים של אדסון, נהג מחט) לפני הניתוח. [אופציונלי] אם קיים מחלץ אדים על השולחן, הנח את החרוט ליד סביבת העבודה והפעל את היניקה.
6. קצירת רקמת HTS (POD 19)
הערה: קצירת רקמות יכולה להתרחש בכל שלב בתהליך. אספנו רקמות לאחר 4 ימים בלבד של מתיחה כדי לבחון נקודות זמן מוקדמות; עם זאת, הרקמה נקצרת באופן העקבי ביותר ב-POD 19 (שבועיים לאחר תחילת הזן). נקה ובצע חיטוי של מספר סטים של מכשירים כירורגיים (למשל, מספריים לדיסקציה, אזמל, מלקחיים של אדסון) לפני הניתוח. כדי לקבל תמונות של הצלקת לאורך זמן, ניתן להסיר את המכשיר לפני כל שלב מתיחה כדי לצלם את הצלקת לפני הנחת המכשיר מחדש והתחלת מאמץ מכני מחדש. [אופציונלי] אם קיים שואב אדים על שולחן העבודה, הנח את החרוט ליד סביבת העבודה והפעל את היניקה. מחלץ האדים על השולחן עשוי להיות כבוי כאשר גז האיזופלורן אינו בשימוש עוד.
7. מדידת רוחב צלקת ממוצע
הערה: זה הושג באמצעות תוכנת ניתוח התמונות ImageJ, והמידע נרשם בגיליון אלקטרוני.
כדי להדגים בבירור את השימוש היעיל בפרוטוקול HTS ולזהות תוצאות "חיוביות" מוצלחות, המודל הוקם כפי שמוצג באיור 3A. במחקר המייצג, היו שתי קבוצות: ללא בקרת מתיחה (n = 6) וקבוצת HTS מתיחה מכנית (n = 6) שבהן רמות דמויות אדם של מתח מכני הושרו על פני החתך כדי ליצור HTS, כפי שנית?...
מודל העכבר HTS הוא שיטה חסכונית וניתנת לשחזור מאוד להשראת HTS באמצעות טרנסדוקציה מכנית ופיתוח טיפולים פוטנציאליים. בעוד שקיימת עקומת למידה ראשונית לשימוש יעיל במודל, הפרוטוקול יכול, עם תרגול, להתבצע על ידי כל חוקר ללא הכשרה כירורגית. השימוש במודל זה מאפשר לחוקרים להבין טוב...
למחברים אין אינטרסים מתחרים או ניגודים אחרים הקשורים לתוכן מאמר זה.
עבודה זו נתמכה על ידי פרסי הפרויקט התרגומי הבין-תחומי של המרכז לשיקום רקמות שיניים, פה וגולגולת פנים והתחדשות איברים בתמיכת המכון הלאומי לחקר שיניים וגולגולת פנים (U24 DE026914) (GCG) ומענק המחקר התרגומי של הקרן לכירורגיה פלסטית (837107) (K.C.).
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