JoVE Logo

Accedi

È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Questo protocollo spiegherà come stabilire un modello murino di cicatrici ipertrofiche che aumenta la segnalazione di meccanotrasduzione per simulare cicatrici simili a quelle umane. Questo metodo prevede l'aumento della tensione meccanica attraverso un'incisione di guarigione in un topo e l'utilizzo di un dispositivo specializzato per creare un tessuto cicatriziale riproducibile ed eccessivo per analisi istologiche e bioinformatiche dettagliate.

Abstract

La cicatrizzazione ipertrofica (HTS) è un processo anomalo di guarigione delle ferite che provoca un'eccessiva formazione di tessuto cicatriziale. Nell'ultimo decennio, abbiamo dimostrato che la meccanotrasduzione, la conversione di stimoli meccanici in risposte cellulari, guida l'eccessiva guarigione delle cicatrici fibrotiche. Un modello murino per valutare le cicatrici ipertrofiche simili a quelle umane sarebbe uno strumento essenziale per esaminare varie terapie e la loro capacità di ridurre le cicatrici e migliorare la guarigione. In particolare, il nostro laboratorio ha sviluppato un modello di ferita murina che aumenta lo sforzo meccanico per promuovere HTS simile a quella umana. Questo protocollo utilizza dispositivi di carico biomeccanico, realizzati con espansori palatali modificati da 13 mm, i cui bracci sono posizionati su entrambi i lati dell'incisione e distratti in modo incrementale per applicare una tensione continua sul letto della ferita durante la guarigione. Nel corso di quasi due decenni di utilizzo, questo modello è stato notevolmente migliorato per migliorare l'efficacia e la riproducibilità. Utilizzando il modello HTS murino, è possibile indurre cicatrici fibrotiche dermiche significative ad essere istologicamente paragonabili alle cicatrici ipertrofiche umane. Questo modello murino fornisce un ambiente per lo sviluppo di farmaci biologici coinvolti nel trattamento dell'HTS e delle condizioni correlate alla meccanotrasduzione, come la risposta da corpo estraneo.

Introduzione

La guarigione delle ferite, il processo mediante il quale il corpo tenta di riparare il tessuto danneggiato e ricostruire la barriera cutanea, può portare a una guarigione atipica se i suoi processi di emostasi, infiammazione, proliferazione e rimodellamento sono irregolari1. La cicatrizzazione ipertrofica (HTS) è un esempio di guarigione irregolare delle ferite, caratterizzata da un'eccessiva deposizione di matrice extracellulare e tessuto connettivo nel sito della lesione con conseguente formazione di un'area di tessuto cicatriziale allargata 1,2,3. Le aree del corpo che subiscono ripetute stimolazioni meccaniche di stiramento, come intorno alle articolazioni o sul viso, sono più inclini a sviluppare HTS e fibrosi 4,5,6,7,8,9,10. Noi e altri abbiamo dimostrato che l'allungamento meccanico attraverso un letto di ferita promuove la formazione di HTS attraverso l'attivazione di vie di meccanotrasduzione, la conversione di stimoli meccanici in risposte cellulari 9,11.

L'HTS non solo coinvolge processi biologici complessi, ma comporta anche notevoli sfide sociali, mediche ed economiche per le persone colpite. Gli individui colpiti possono lottare con l'autostima e la depressione, specialmente quando le cicatrici si trovano in aree visibili come il viso e le mani 1,9,10,12. Articoli di revisione scientifica indicano che la prevalenza di HTS varia tra il 32% e il 72% negli Stati Uniti10,13. La gravità di questi problemi estetici, soprattutto nei casi di gravi ustioni nella regione facciale, è sottolineata dal numero crescente di casi di trapianto facciale completo per migliorare l'aspetto10. Queste cicatrici possono anche causare menomazioni funzionali limitando il movimento 6,14 e spesso è necessario un intervento chirurgico per asportare le cicatrici e ripristinare la mobilità10. Il costo del trattamento HTS può essere sostanziale, comprese le spese per chirurgia, trattamenti, terapia fisica o persino assistenza a lungo termine 1,10. Solo negli Stati Uniti, il costo annuale del trattamento dell'HTS supera i 4 miliardi di dollari10.

Considerando la pervasività dell'HTS e le misure estreme adottate per affrontare le sue complicanze, le terapie convenzionali (ad esempio, l'escissione chirurgica, le iniezioni di corticosteroidi e la terapia laser) rimangono altamente variabili 1,2,15,16,17. Sebbene questi trattamenti possano offrire sollievo in alcuni casi, possono essere insufficienti a causa della natura complessa della patologia cicatriziale. Fattori come le differenze genetiche tra gli individui e una comprensione incompleta dei meccanismi che guidano l'HTS fanno sì che le strategie terapeutiche rimangano clinicamente insoddisfacenti 18,19,20. Il futuro della terapia HTS sembra risiedere in nuovi approcci innovativi che mirano ai driver meccanicistici cellulari dell'HTS, come la meccanotrasduzione11,21, che abbiamo ampiamente dimostrato di guidare l'eccessiva guarigione delle cicatrici fibrotiche 5,6,7,8,11,21,22,23,24,25. In particolare, avevamo precedentemente sviluppato un modello murino che aumenta lo sforzo meccanico della ferita per promuovere HTS9 simile a quello umano. Tuttavia, dopo quasi due decenni di utilizzo, il modello è stato notevolmente avanzato per migliorare l'efficacia e la riproducibilità. Questo protocollo consentirà ai ricercatori di utilizzare al meglio un modello murino HTS aggiornato e ottimizzato per esplorare le popolazioni cellulari e i fattori alla base dell'eccessiva cicatrizzazione. L'obiettivo generale di questo metodo è fornire ai ricercatori un protocollo progettato per produrre cicatrici ipertrofiche simili a quelle umane nei topi.

Protocollo

Per tutti gli esperimenti è stata ottenuta l'approvazione dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC) dell'Università dell'Arizona (numero di controllo: 2021-0828). Questo protocollo utilizza topi maschi C57BL/6J di 15 settimane, sebbene possa essere applicato ad altre età e ceppi 9,26.

1. Creazione del dispositivo di carico biomeccanico HTS

NOTA: La modifica degli espansori palatali nel dispositivo HTS può avvenire in qualsiasi momento prima dell'esperimento.

  1. Prendi l'espansore palatale non modificato e presentalo al nucleo makerspace o al nucleo di fabbricazione con le specifiche secondo la Figura 1A, B.
    NOTA: Se non è disponibile alcun makerspace o core di fabbricazione, continuare con i passaggi seguenti.
  2. Utilizzare uno strumento di piegatura del filo Mini Universal Bender (MUB) per modificare l'espansore palatale in modo che sia conforme alle specifiche della Figura 1A, B.
  3. Posizionare il dispositivo su una superficie come mostrato nella Figura 1A1.
  4. Piegare i bracci di 90° verso l'alto per la parte superiore dei bracci e di 90° verso il basso per i bracci inferiori quando il dispositivo è piatto con il MUB, come mostrato nella Figura 1A2. Vedere la Figura 1A3 per l'aspetto del dispositivo quando è appoggiato su una superficie in cui le braccia sono ora perfettamente parallele al corpo del dispositivo.
  5. Piegare ciascun braccio all'indietro nella pagina di 90° lungo l'asse della linea tratteggiata come mostrato nella Figura 1A4. Vedere la Figura 1A5 per il dispositivo dopo la piegatura.

2. Depilazione e incisione iniziale al giorno 0 postoperatorio (POD 0)

NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici prima dell'intervento chirurgico (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciatore ad ago). Preparare i punti di sutura sterilizzati 5-0 per l'uso e tenere a portata di mano un pennarello chirurgico.

  1. Pulire l'area di lavoro con spray all'etanolo al 70%.
  2. Posizionare un termoforo a 35 °C sul tavolo di preparazione preoperatoria. Fissare con del nastro adesivo un tampone assorbente sul termoforo. Posizionare un altro tampone assorbente sopra il tampone precedente (per raccogliere i peli rasati). Fissare il cono (o i coni) per anestesia sul tampone assorbente.
    NOTA: [Opzionale] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.
  3. Posizionare il topo nella camera di induzione dell'anestesia con isoflurano all'1-3% e flusso di ossigeno di 2 L/min fino a quando i topi respirano tranquillamente (2-3 min).
  4. Inserire il naso di ciascun topo nell'apertura del cono, consentendo l'inalazione di un'anestesia composta dall'1-3% di isoflurano con 2 L/min di ossigeno. Confermare un'anestesia adeguata dalla mancanza di reazione a un pizzicamento del dito del piede. Applicare un unguento lubrificante oftalmico sugli occhi del topo.
  5. Utilizzare un rasoio elettrico per radere i peli sul dorso nell'area come mostrato nella Figura 1C.
  6. Applicare la pasta depilatoria con un dito guantato o un batuffolo di cotone sulla pelle, coprendo la zona rasata. Dopo 45 s, rimuovere la pasta con una garza e poi un tampone imbevuto di alcol. Pulisci il dorso con un altro tampone imbevuto di alcol per rimuovere la pasta depilatoria, lasciando dietro di sé una macchia glabra (Figura 1C).
    NOTA: È fondamentale utilizzare una quantità moderata di pasta, rimuovere prontamente la pasta e pulire il mouse dopo la rimozione della pasta per evitare ustioni cutanee dovute alla pasta depilatoria. La pelle murina è sottile, il che la rende suscettibile a rapide ustioni chimiche che possono avere effetti dannosi sia sulla salute del topo che sulla qualità sperimentale.
  7. Segnare il mouse per l'identificazione.
  8. Dopo aver rimosso i peli, rimetti il mouse nella gabbia per evitare un'eccessiva esposizione all'isoflurano. Monitorare il mouse.
  9. Rimuovere il tampone assorbente superiore coperto di peli per avere una superficie di lavoro prechirurgica pulita.
  10. Allestire un'area di lavoro chirurgica separata. Posizionare un termoforo a 35 °C sul tavolo operatorio. Fissare con del nastro adesivo un tampone assorbente sul termoforo. Fissare il cono (o i coni) per anestesia sul tampone assorbente.
  11. Posizionare un topo nella camera di induzione dell'anestesia con isoflurano al 2-4% e flusso di ossigeno di 2 L/min fino a quando il topo respira tranquillamente (2-3 min).
  12. Estrarre il mouse dalla camera di induzione e posizionarlo sulla superficie operativa. Inserire il naso di ciascun topo nell'apertura del cono, consentendo l'inalazione di un'anestesia composta dall'1-3% di isoflurano con 2 L/min di ossigeno. Confermare un'anestesia adeguata dalla mancanza di reazione a un pizzicamento del dito del piede. Applicare un unguento lubrificante oftalmico sugli occhi del topo.
  13. Iniettare 0,05 mg/kg di buprenorfina a rilascio prolungato nella spalla per via sottocutanea utilizzando un ago da 21 G per il trattamento del dolore post-chirurgico.
  14. Disinfettare il dorso del topo con tre cicli alternati di scrub a base di iodio/clorexidina e tampone imbevuto di alcol. Con il pennarello chirurgico e un righello, segnare una linea di 2 cm sulla linea mediana dorsale dove verrà praticata l'incisione a tutto spessore, come mostrato nella Figura 1D.
  15. Utilizzare un bisturi o delle forbici da dissezione (preferenza chirurgica) per praticare l'incisione della linea mediana dorsale a tutto spessore attraverso l'area contrassegnata.
    NOTA: Fare attenzione a non tagliare il tessuto sottostante (ad es. muscolo), come mostrato nella Figura 1D.
  16. Utilizzando suture 5-0 in un semplice schema interrotto, chiudere l'incisione dividendo in due la ferita come mostrato nella Figura 1D. Utilizzare almeno 5 punti di sutura equidistanti.
  17. Tagliare una garza Telfa in un pezzo di 3 cm x 1 cm. Posizionarlo al centro di una medicazione adesiva in schiuma e posizionare la medicazione adesiva sul dorso del topo in modo che la garza copra l'incisione come mostrato nella Figura 1D. Posizionare una medicazione tagliata a metà sull'addome e avvolgerla circonferenzialmente fino a quando non incontra la medicazione dorsale.
  18. Al termine della medicazione, posizionare il topo in una gabbia sterile separata e monitorarlo fino a quando non si è completamente ripreso dall'anestetico.
  19. Ripetere la procedura con tutti i topi, indipendentemente dal gruppo sperimentale. Lascia che l'incisione guarisca nei prossimi 4 giorni prima del passaggio successivo.

3. Posizionamento del dispositivo di carico biomeccanico HTS (POD 4)

NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave i dispositivi HTS e diversi set di strumenti chirurgici prima dell'intervento chirurgico (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago, cucitrice cutanea, graffette cutanee). Preparare le suture sterilizzate 5-0 per l'uso. [Facoltativo] Se è disponibile un estrattore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.

  1. Preparare l'area dell'intervento chirurgico come descritto nei passaggi 2.1 e 2.2.
  2. Anestetizzare il topo e fornire analgesia seguendo i passaggi 2.11-2.13.
  3. Utilizzare la pinza o il cacciatore dell'ago per separare la medicazione dall'addome del topo lavorando l'utensile da un lato all'altro contro il lato ventrale. Lasciando lo strumento tra l'impacco e la pelle per sollevare la medicazione dalla pelle, usa le forbici per tagliare la medicazione.
    NOTA: Fare attenzione a non tagliare la pelle del topo, strappare la medicazione o disturbare l'incisione di guarigione.
  4. Pulisci il dorso con un tampone imbevuto di alcol. Esaminare l'incisione per verificare la presenza di deiscenza della ferita o segni di infezione.
  5. Assicurarsi che il dispositivo HTS non sia esteso/espanso e sia nella sua forma più ridotta, come mostrato nella Figura 1B. Rivestire leggermente le braccia del dispositivo con colla medica.
  6. Con una mano, rendi leggermente tesa la pelle del dorso del topo in direzione trasversale. Con l'altra mano, posizionare il dispositivo HTS sul dorso del mouse in modo che l'incisione sia equidistante da ciascun braccio del dispositivo HTS, centrando così il dispositivo sull'incisione. Assicurarsi che la pelle tra le braccia del dispositivo HTS sia uniformemente tesa. Tenere il dispositivo in posizione fino a quando la colla non si è asciugata (~30 s), come mostrato nella Figura 2A.
    NOTA: Mantenere la pelle uniformemente tesa è importante per garantire che la stessa quantità di tensione venga applicata all'incisione con il dispositivo. Lasciare intatte le suture durante questo processo perché il processo di posizionamento del dispositivo aggiunge tensione meccanica alla pelle, che può riaprire l'incisione di guarigione. Le suture rimangono in posizione fino al primo giorno di stretching per garantire che la ferita rimanga chiusa.
  7. Fissare quattro punti di sutura attorno a ciascun braccio e attraverso la pelle come mostrato nella Figura 2B. Durante la sutura, assicurarsi che l'ago esca dalla pelle verso l'incisione.
    NOTA: L'inserimento dell'ago dal lato dell'incisione del dispositivo a volte può strappare l'incisione a causa della forza necessaria per perforare la pelle.
  8. Ora posiziona tre graffette cutanee attorno alle braccia e attraverso la pelle, fissando il dispositivo HTS alla pelle come mostrato nella Figura 2B.
  9. Benda il topo seguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
  10. Ripetere la procedura con tutti i topi, indipendentemente dal gruppo sperimentale.
    NOTA: Tutti i topi ricevono la stessa preparazione; Tuttavia, sono assegnati in modo casuale in ciascun gruppo sperimentale (ad esempio, controllo, stretching) per garantire una distribuzione imparziale dei topi nel disegno sperimentale. In particolare, sia i topi di controllo che quelli elastici avranno il dispositivo attaccato al loro dorso. I dispositivi dei mouse di controllo rimarranno intatti, mentre i mouse stretch subiranno i passaggi successivi.

4. Tratto iniziale del dispositivo di caricamento biomeccanico HTS (POD 5)

NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago) prima dell'intervento chirurgico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.

  1. Assegna casualmente ogni mouse tramite marchio auricolare al gruppo desiderato. Per i topi di controllo, è sufficiente rimuovere i punti di sutura sull'incisione e cambiare le medicazioni delle ferite (passaggi 1-6 e poi 8-9). Se lo si desidera, rimuovere il dispositivo al momento dello stretching e scattare una foto con un attrezzo di misurazione per la scala per tenere traccia della dimensione della cicatrice.
  2. Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione eseguendo i passaggi 3.1-3.4.
    NOTA: Fare attenzione a non strappare la medicazione o disturbare l'incisione di guarigione. Se un braccio del dispositivo HTS si è staccato dalla pelle, incollare leggermente in posizione e aggiungere una graffetta cutanea o una sutura a seconda delle dimensioni del distacco.
  3. Rimuovere i punti di sutura dalla ferita con le forbici da dissezione o con un altro metodo a scelta.
  4. Inserire la chiave del dispositivo HTS nel dispositivo e ruotare per espandere il dispositivo fino a quando la pelle non è tesa ma non a rischio di lacerazione, come mostrato nella Figura 2C.
    NOTA: Questa distrazione iniziale può richiedere circa 4-8 giri completi del tasto poiché la pelle potrebbe essere allentata tra i bracci del dispositivo.
  5. Benda il mouse eseguendo i passaggi 2.17 e 2.18.

5. Successivo allungamento del dispositivo di carico biomeccanico HTS (POD 7, 9, 11, 13, 15, 17)

NOTA: Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson, cacciaago) prima dell'intervento chirurgico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione.

  1. Per i topi di controllo, è sufficiente cambiare le medicazioni delle ferite (passaggi 1-5 e poi passaggi 13-14). Se lo si desidera, rimuovere il dispositivo al momento dello stretching e scattare una foto della cicatrice con un attrezzo di misurazione per la scala per tenere traccia delle dimensioni della cicatrice.
  2. Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione seguendo i passaggi 3.1-3.4.
    NOTA: Se un braccio di un dispositivo HTS si è staccato dalla pelle, incollarlo in posizione e aggiungere una graffetta cutanea o una sutura a seconda delle dimensioni del distacco.
  3. Inserire la chiave del dispositivo HTS nel dispositivo e ruotare per espandere il dispositivo fino a quando la pelle non è tesa ma non a rischio di lacerazione.
    NOTA: Questa operazione può richiedere circa 4 giri o ~2 mm di distrazione totale. Se il dispositivo ha raggiunto l'estensione massima e non può essere esteso ulteriormente, eseguire i passaggi 5.4-5.7 per rimuovere e ricollegare un nuovo dispositivo. In caso contrario, bendare il mouse eseguendo i passaggi 2.17 e 2.18.
  4. Se il dispositivo ha raggiunto la massima estensione, rimuovere il dispositivo dal dorso del mouse rimuovendo le graffette con un dispositivo di rimozione delle graffette o con le forbici facendo leva sui rebbi delle graffette per aprirle. Quindi, rimuovere i punti di sutura e rimuovere con cautela il dispositivo.
  5. Pulisci il dispositivo con un bisturi, tamponi imbevuti di alcol e tovaglioli di carta. Immergere il dispositivo in etanolo al 70% per ~20 minuti per facilitare la pulizia. Quindi, usa la chiave per contrarre il dispositivo nella sua forma più sottile.
  6. Ricollegare il dispositivo HTS seguendo i passaggi 3.5-3.8.
  7. Benda il topo seguendo i passaggi 2.17 e 2.18.

6. Prelievo del tessuto HTS (POD 19)

NOTA: Il prelievo del tessuto può avvenire in qualsiasi momento del processo. Abbiamo raccolto il tessuto dopo soli 4 giorni di allungamento per esaminare i primi punti temporali; tuttavia, il tessuto viene raccolto in modo più coerente al POD 19 (2 settimane dopo l'inizio del ceppo). Pulire e sterilizzare in autoclave diversi set di strumenti chirurgici (ad es. forbici da dissezione, bisturi, pinze Adson) prima dell'intervento chirurgico. Per ottenere foto della cicatrice nel tempo, il dispositivo può essere rimosso prima di ogni fase di allungamento per scattare una foto della cicatrice prima di riapplicare il dispositivo e ricominciare lo sforzo meccanico. [Facoltativo] Se è disponibile un aspiratore di fumi da banco, posizionare il cono vicino all'area di lavoro e accendere l'aspirazione. L'aspiratore di fumi da banco può essere spento quando il gas isoflurano non viene più utilizzato.

  1. Preparare l'area chirurgica, anestetizzare il topo e rimuovere la medicazione seguendo i passaggi 3.1-3.4.
  2. Sacrificare il topo attraverso la lussazione cervicale.
    NOTA: Fare attenzione a non tirare la pelle e strappare il dorso del topo.
  3. Utilizzare forbici da dissezione o un dispositivo di rimozione delle graffette per rimuovere le graffette della pelle. Taglia i punti di sutura. Rimuovere delicatamente il dispositivo HTS, facendo attenzione a non strappare la pelle.
  4. Usando un bisturi o delle forbici, taglia la pelle che circonda la cicatrice HTS. Conservare la pelle per l'analisi istologica nel modo desiderato.
    NOTA: Se la pelle deve essere utilizzata per l'analisi trascrittomica o proteica (ad es. qPCR, western blot, analisi a singola cellula), assicurarsi di asportare solo il tessuto cicatriziale HTS per ridurre al minimo la quantità di tessuto sano circostante. Ciò garantirà che l'analisi catturi solo il tessuto cicatriziale.
  5. Raschiare i dispositivi HTS con un bisturi. Posizionare i dispositivi in un becher con etanolo al 70% per ammorbidire eventuali residui di adesivo o tessuto.
    NOTA: Dopo l'immersione in etanolo al 70%, i dispositivi potrebbero richiedere un'ulteriore pulizia, raschiatura e pulizia prima dell'autoclavaggio.

7. Misurazione della larghezza media della cicatrice

NOTA: Questa operazione è stata eseguita con il software di analisi delle immagini ImageJ e le informazioni sono state registrate su un foglio di calcolo.

  1. Aprire le immagini in ImageJ. Traccia i bordi della cicatrice con lo strumento poligono . Fare clic su analizza | misura per misurare quest'area.
    NOTA: La cicatrice può essere identificata dal suo scolorimento e dalla mancanza di follicoli piliferi.
  2. Misura la lunghezza della cicatrice da un'estremità all'altra usando lo strumento segmento . Fare clic su analizza | misura per misurare questa lunghezza.
  3. Misura la lunghezza di 1 cm o qualsiasi altra unità di lunghezza standardizzata nell'immagine, utilizzando lo strumento segmento . Fare clic su analizza | misura per misurare questa lunghezza.
  4. Usando il foglio di calcolo, prendi l'area della cicatrice (in pixel; px) e dividila per la lunghezza della cicatrice (px lunghezza). Questo risultato fornisce la larghezza media della cicatrice in pixel.
  5. Dividi il risultato per l'unità di lunghezza standard misurata (px lunghezza). Il risultato sarà la larghezza media della cicatrice nell'unità dell'unità di lunghezza standard (ad esempio, cm) utilizzata per l'esperimento.

Risultati

Per dimostrare chiaramente l'uso efficace del protocollo HTS e identificare i risultati "positivi" di successo, è stato stabilito il modello come mostrato nella Figura 3A. Nello studio rappresentativo, c'erano due gruppi: No Stretch Control (n = 6) e Mechanical Stretch HTS group (n = 6) in cui livelli di sforzo meccanico simili a quelli umani sono stati indotti attraverso l'incisione per generare un HTS, come mostrato nella Figura 3B

Discussione

Il modello murino HTS è un metodo economico e altamente riproducibile per indurre HTS tramite meccanotrasduzione e sviluppare potenziali terapie. Sebbene esista una curva di apprendimento iniziale per utilizzare efficacemente il modello, il protocollo può, con la pratica, essere eseguito da qualsiasi ricercatore senza formazione chirurgica. L'utilizzo di questo modello consente ai ricercatori di comprendere meglio la formazione di HTS e il ruolo della meccanotrasduzione nella guarigion...

Divulgazioni

Gli autori non hanno interessi concorrenti o altri conflitti associati ai contenuti di questo articolo.

Riconoscimenti

Questo lavoro è stato supportato dal Center for Dental, Oral, and Craniofacial Tissue and Organ Regeneration Interdisciplinary Translational Project Awards, sostenuto dal National Institute of Dental and Craniofacial Research (U24 DE026914) (G.C.G) e dalla Plastic Surgery Foundation Translational Research Grant (837107) (K.C.).

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
100 mL PYREX Griffin beakerMilipore SignmaCLS1000100
Aesculap Exacta mini trimmerAesculap
AutoClip SystemFine Surgical Instruments12020-00
BD brand isopropyl alcohol swabsFisher Scientific13-680-63
Buprenorphine SR (0.5 mg/mL)Buprenex, Indivior Inc.12496-0757-1
C57/BL6 females (6–8 weeks old)The Jackson Laboratory000664
Covidien sterile gauzeFisher Scientific2187
Covidien TelfaTM non-adherent padsFisher Scientific, Covidien1961
Dental surgical rulerDoWell Dental ProductsS1070
Depilatory cream (Nair Hair Remover Lotion)Church&Dwight, CVS339823
Ethanol 70% solutionFisher Scientific64-17-5
ExcelMicrosoft CooperationMicrosoft.comsoftware program 
ImageJImageJ, Wayne Rasbandimagej.netsoftware program 
Inhalation anesthesia systemVetEquip922130
Iris scissors 4½ in. stainlessMcKesson43-2-104
Isoflurane, USPDechra Veterinary Products17033-094-25
Kaka industrial MUB-1Kaka Industrial 173207Only necessary if there is no maker space or fabrication shop available 
Leone Rapid Palatal Expander- 13 mmGreat Lakes Dental Technologies125-004The 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 cmOmnia S.p.A.12.T4362
Medequip Depot Silk Black Braided Sutr 6-0 RxMedequip Depot D707N, Fisher ScientificNCO835822
Needle holder 5 in. with serrated jawsMcKesson43-2-842
Prism 9GraphPad Holdings, LLCgraphpad.comsoftware program 
Puralube ophthalmic ointmentDechra, NDC17033-211-38
R studio DesktopRStudio PBCrstudio.comsoftware program 
Surgical skin markerMcKesson19-1451_BX
Tegaderm, 3 MVWR56222-191foam adhesive dressing 
Thermo-peep heating padK&H, Amazon
Tissue forceps 4¾ in. stainless 1 x 2 teethMckesson43-2-775
Vetbond (3 M)Saint Paul, MN1469SB

Riferimenti

  1. Mony, M. P., Harmon, K. A., Hess, R., Dorafshar, A. H., Shafikhani, S. H. An updated review of hypertrophic scarring. Cells. 12 (5), 678 (2023).
  2. Limandjaja, G. C., Niessen, F. B., Scheper, R. J., Gibbs, S. Hypertrophic scars and keloids: Overview of the evidence and practical guide for differentiating between these abnormal scars. Exp Dermatol. 30 (1), 146-161 (2021).
  3. Cao, X., Sun, L., Luo, Z., Lin, X., Zhao, Y. Aquaculture derived hybrid skin patches for wound healing. Engineered Regeneration. 4 (1), 28-35 (2023).
  4. Ishise, H., et al. Hypertrophic scar contracture is mediated by the trpc3 mechanical force transducer via nfkb activation. Sci Rep. 5 (1), 11620 (2015).
  5. Padmanabhan, J., et al. Allometrically scaling tissue forces drive pathological foreign-body responses to implants via rac2-activated myeloid cells. Nat Biomed Eng. 7 (11), 1419-1436 (2023).
  6. Kussie, H. C., et al. Avenanthramide and β-glucan therapeutics accelerate wound healing via distinct and nonoverlapping mechanisms. Adv Wound Care (New Rochelle). 13 (4), 155-166 (2024).
  7. Chen, K., et al. Disrupting biological sensors of force promotes tissue regeneration in large organisms. Nat Commun. 12 (1), 5256 (2021).
  8. Chen, K., et al. Role of boundary conditions in determining cell alignment in response to stretch. Proc Natl Acad Sci USA. 115 (5), 986-991 (2018).
  9. Aarabi, S., et al. Mechanical load initiates hypertrophic scar formation through decreased cellular apoptosis. FASEB J. 21 (12), 3250-3261 (2007).
  10. Aarabi, S., Longaker, M. T., Gurtner, G. C. Hypertrophic scar formation following burns and trauma: New approaches to treatment. PLoS Med. 4 (9), e234 (2007).
  11. He, J., et al. Mechanical stretch promotes hypertrophic scar formation through mechanically activated cation channel piezo1. Cell Death Dis. 12 (3), 226 (2021).
  12. Weng, W., et al. Ellipsoidal porous patch with anisotropic cell inducing ability for inhibiting skin scar formation. Engineered Regeneration. 3 (3), 262-269 (2022).
  13. Lawrence, J. W., Mason, S. T., Schomer, K., Klein, M. B. Epidemiology and impact of scarring after burn injury: A systematic review of the literature. J Burn Care Res. 33 (1), 136-146 (2012).
  14. Ziolkowski, N., et al. Psychosocial and quality of life impact of scars in the surgical, traumatic and burn populations: A scoping review protocol. BMJ Open. 9 (6), e021289 (2019).
  15. Gauglitz, G. G., Korting, H. C., Pavicic, T., Ruzicka, T., Jeschke, M. G. Hypertrophic scarring and keloids: Pathomechanisms and current and emerging treatment strategies. Mol Med. 17 (1-2), 113-125 (2011).
  16. Fu, X., et al. Oxygen atom-concentrating short fibrous sponge regulates cellular respiration for wound healing. Advanced Fiber Materials. 5 (5), (2023).
  17. Fu, X., et al. Living electrospun short fibrous sponge via engineered nanofat for wound healing. Advanced Fiber Materials. , (2022).
  18. Fomovsky, G. M., Holmes, J. W. Evolution of scar structure, mechanics, and ventricular function after myocardial infarction in the rat. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 298 (1), H221-H228 (2010).
  19. Macintyre, L., Baird, M. Pressure garments for use in the treatment of hypertrophic scars--a review of the problems associated with their use. Burns. 32 (1), 10-15 (2006).
  20. Brissett, A. E., Sherris, D. A. Scar contractures, hypertrophic scars, and keloids. Facial Plast Surg. 17 (4), 263-272 (2001).
  21. Chen, K., et al. Disrupting mechanotransduction decreases fibrosis and contracture in split-thickness skin grafting. Sci Transl Med. 14 (645), eabj9152 (2022).
  22. Ogawa, R., et al. Clinical applications of basic research that shows reducing skin tension could prevent and treat abnormal scarring: The importance of fascial/subcutaneous tensile reduction sutures and flap surgery for keloid and hypertrophic scar reconstruction. J Nippon Med Sch. 78 (2), 68-76 (2011).
  23. Chen, K., Henn, D., Gurtner, G. C. Holy grail of tissue regeneration: Size. Bioessays. 44 (9), e2200047 (2022).
  24. Sivaraj, D., et al. Nitric oxide-releasing gel accelerates healing in a diabetic murine splinted excisional wound model. Front Med (Lausanne). 10, 1060758 (2023).
  25. Chen, K., et al. Pullulan-collagen hydrogel wound dressing promotes dermal remodelling and wound healing compared to commercially available collagen dressings. Wound Repair Regen. 30 (3), 397-408 (2022).
  26. Mascharak, S., et al. Preventing engrailed-1 activation in fibroblasts yields wound regeneration without scarring. Science. 372 (6540), eaba2374 (2021).
  27. Fischer, K. S., et al. Protocol for the splinted, human-like excisional wound model in mice. Bio Protoc. 13 (3), e4606 (2023).
  28. Wang, P. H., Huang, B. S., Horng, H. C., Yeh, C. C., Chen, Y. J. Wound healing. J Chin Med Assoc. 81 (2), 94-101 (2018).
  29. Azmat, C. E. Wound closure techniques. Statpearls. , (2024).
  30. Tunca, M., et al. Cryosurgery to remove perichondrium for the rabbit ear hypertrophic scar model: A simplified method. Acta Dermatovenerol Alp Pannonica Adriat. 28 (2), 57-59 (2019).
  31. Sun, Q., et al. The effects of timing of postoperative radiotherapy on hypertrophic scar in a rabbit model. Med Sci Monit. 26, e921263 (2020).
  32. Zu, W., Jiang, B., Liu, H. Establishment of a long-term hypertrophic scar model by injection of anhydrous alcohol: A rabbit model. Int J Exp Pathol. 102 (2), 105-112 (2021).
  33. Molina, E. A., et al. Angiogenic gene characterization and vessel permeability of dermal microvascular endothelial cells isolated from burn hypertrophic scar. Sci Rep. 12 (1), 12222 (2022).
  34. Li, Z., et al. A highly simulated scar model developed by grafting human thin split-thickness skin on back of nude mouse: The remodeling process, histological characteristics of scars. Biochem Biophys Res Commun. 526 (3), 744-750 (2020).

Ristampe e Autorizzazioni

Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi Autorizzazione

Esplora altri articoli

BioingegneriaNumero 213Guarigione delle feriteModello murinoCicatrici fibroticheCarico biomeccanicoFormazione di tessuto cicatrizialeModello di ferita murinaTerapiaMiglioramento della guarigioneFibrosi dermicaRisposta da corpo estraneo

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Riservatezza

Condizioni di utilizzo

Politiche

Ricerca

Didattica

CHI SIAMO

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati