Name: the arteriovenous (av) loop in a small animal model to study angiogenesis and vascularized tissue engineering
Uploaded: 2016-11-02T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering at JoVE.com

ونود أن نشكر المؤسسات التالية لدعم أبحاثنا AV حلقة: STAEDTLER ستيفتونغ، الدكتور فريتز ايرلر فون، عدا ذلك كرونة Fesenius ستيفتونغ، باكستر للرعاية الصحية محدودة، DFG، IZKF / ELAN / EFI / مكتب الجنس والتنوع، وForschungsstiftung طبية ، جامعة فريدريش ألكسندر إيرلانغن نورنبرغ (وحدة التحليل المالي)، ومؤسسة AO، مانفريد روث ستيفتونغ، شيويه كونغ، مؤسسة هانز جورج غايس، دويتشر Akademischer Austauschdienst (DAAD)، وألمانيا، ووزارة التعليم العالي والبحث العلمي، العراق. ونود أن نشكر ستيفان فليتشر، مارينا Milde، كاترين كون وإلسي أرنولد-Herberth حصول على الدعم الفني الممتاز.

وافقت لجنة رعاية الحيوان من جامعة فريدريش ألكسندر إيرلانغن نورنبرغ (وحدة التحليل المالي) وحكومة فرانكونيا الأوسط، ألمانيا، كل هذه التجارب. للتجارب، ذكور فئران لويس مع وزن الجسم من 300 - استخدمت 350 غرام. 1. حلقة نموذج شرياني في الجرذ <ol style=";text-al...

لأكثر من عقد من الزمان، وقد استخدمنا بنجاح شرياني (AV) حلقة لأغراض هندسة الأنسجة ودراسة الأوعية الدموية في الجسم الحي في نموذج حيوان صغير. نحن يمكن إثبات أن هذا النموذج المجهرية جدا مناسب تماما لهندسة الأنسجة المختلفة، وأنها يمكن أن تستخدم أيضا لتكوين الأوعية ال?...

معظم الأنسجة والأعضاء في جسم الإنسان تعتمد على شبكة الاوعية الدموية الوظيفية التي تزود المواد الغذائية، وتتبادل الغازات ويزيل النفايات. خلل في هذا النظام بسبب مشاكل في الأوعية الدموية المحلية أو النظامية يمكن أن يؤدي إلى العديد من الأمراض الحادة. وعلاوة على ذلك، في المجالات البحثية مثل هندسة الأنسجة والطب التجديدي، شبكة الأوعية الدموية وظيفية داخل أنسجة ولدت بشكل مصطنع أو الأعضاء المزروعة لا غنى عنها لتطبيق السريرية ناجح. على مدى عقود كان الباحثون بالتحقيق في الآليات الدقيقة تشارك في الأوعية الدموية المتزايدة للحصول على نظرة أعمق في حالات المرضية من أجل إيجاد تدخلات علاجية جديدة وتوفير الوقاية أفضل من اضطرابات الأوعية الدموية. في الخطوة الأولى، العمليات الأساسية مثل التفاعلات خلية خلية أو تأثير الجزيئات في خلايا الأوعية الدموية وعادة ما تكون حققت فيها في المختبر 2D أو 3Dالتجارب. نماذج 2D التقليدية من السهل القيام بها، راسخة، وساهمت إلى حد كبير في فهم أفضل لهذه العمليات. لأول مرة في عام 1980، فوكمان وآخرون. ذكرت في البذر الأوعية الدموية في المختبر من خلايا بطانة الأوعية الدموية الشعرية في الجيلاتين لوحات المغلفة 1. هذا أعطى على الفور وسيلة لنشر العديد من تجارب أخرى الأوعية الدموية 2D على أنبوب الخلايا البطانية تشكيل فحص 2، فحص الهجرة (3) وشارك في زراعة أنواع مختلفة من الخلايا 4، فضلا عن غيرهم. لا تزال تستخدم هذه المقايسات اليوم ومقبولة وفقا لمعايير في أساليب المختبر. ومع ذلك، هذا الإعداد التجريبية ليست دائما ملائمة لدراسة في الجسم الحي سلوك الخلية لأن معظم أنواع الخلايا تتطلب بيئة 3D لتشكيل هياكل الأنسجة الفسيولوجية ذات الصلة 5. ويمكن أن يتبين أن بنية مصفوفة 3D هي حاسمة لmorphogenesi الشعريةالصورة 6 و أن التفاعلات خلايا إضافية مصفوفة الخلوية (ECM) والثقافة 3D الظروف تنظم العوامل الهامة التي ينطوي عليها ورم الأوعية الدموية 7. تقدم مصفوفة 3D المدخلات الميكانيكية المعقدة، يمكن ربط البروتينات المستجيب وإقامة الأنسجة على نطاق التدرجات تركيز المذاب. وعلاوة على ذلك، يعتبر أنه من الضروري من أجل التشبه في المخلق الجسم الحي وخطوات إعادة عرض في أنسجة معقدة 5. في هذه الأنظمة، سواء الأوعية الدموية وتكون الأوعية يمكن دراستها. بينما يصف الأوعية الدموية وتنتشر من الشعيرات الدموية من قبل الإيجاد الأوعية الدموية 8، يشير تكون الأوعية في دي نوفو تشكيل الأوعية الدموية من خلال الخلايا البطانية أو الأسلاف من 9،10. يوصف نضوج السفن في عملية تسمى &quot;تخلق الشرايين&quot; عبر تجنيد خلايا العضلات الملساء 11. وعائي المنشأ النموذجية في نموذج المختبر هو تنتشر الخلايا البطانية من أحادي الطبقة الحاليةالصورة المصنف كما أحادي الطبقة على الأسطح هلام، على سطح المجهرية جزءا لا يتجزأ من داخل هلام أو عن طريق بناء الأجسام الشبه الكروية خلية البطانية 12. في نماذج vasculogenic وشرك الخلايا البطانية واحدة في هلام 3D. تفاعلها مع الخلايا البطانية المجاورة لتشكيل الهياكل والشبكات دي نوفو الأوعية الدموية، وعادة في تركيبة مع خلايا داعمة 12. ومع ذلك، حتى معقدة 3D نماذج في المختبر لا يمكن أن تحاكي في إعدادات الجسم الحي تعطى تماما وافر من خلية خلية وخلية ECM التفاعلات 13. المواد مع ارتفاع النشاط في المختبر لا تظهر تلقائيا على نفس الآثار في الجسم الحي، والعكس بالعكس (14). للاطلاع على تحليل شامل من الأوعية الدموية العمليات هناك حاجة ملحة إلى تطوير في النماذج الحية التي تحاكي الوضع على نحو أفضل في الجسم. وصفت مجموعة كبيرة من الجسم الحي في فحوصات الأوعية الدموية في الأدب، بما في ذلكالفرخ فحص مشيمائي غشاء (CAM)، ونموذج الزرد، والأوعية الدموية فحص القرنية، الظهرية نموذج كيس الهواء، وغرفة ظهري طبقات الجلد، ونماذج ورم تحت الجلد 14. ومع ذلك، غالبا ما ترتبط هذه المقايسات مع القيود، مثل التغيرات المورفولوجية السريعة، ومشاكل في الشعيرات الدموية الجديدة المميزة من تلك الموجودة بالفعل في مقايسة كأم، أو مساحة محدودة في القرنية الأوعية الدموية فحص 15. وعلاوة على ذلك، يتم استخدام أنظمة غير الثدييات (على سبيل المثال، نموذج الزرد 16)، الأمر الذي يؤدي إلى مشاكل في زرع الأعضاء 17. في نموذج ورم تحت الجلد، الأوعية الدموية التي تنشأ فقط من الورم نفسه لا يمكن تحليلها منذ الأنسجة المجاورة يساهم إلى حد كبير في عملية الأوعية الدموية. وعلاوة على ذلك، يمكن الأنسجة المحيطة لها دور حاسم في تشكيل المكروية ورم 18. ليس فقط لدراسة الأوعية الدموية أو تكون الأوعية هناك شمال شرق قويإد لموحدة وتتميز بشكل جيد في نموذج الجسم الحي ولكن أيضا لدراسة استراتيجيات الأوعية الدموية المختلفة في هندسة الأنسجة والطب التجديدي. اليوم، الجيل من الأعضاء أو الأنسجة الاصطناعية معقدة ممكن سواء في التجارب المختبرية والحية. يوفر 3D bioprinting تقنية تصنيع حسب الطلب لتوليد معقدة 3D الأنسجة الحية وظيفية (19). وعلاوة على ذلك، المفاعلات الحيوية يمكن استخدامها لتوليد الأنسجة 20 أو حتى جسده يمكن استخدامها في مفاعل حيوي 21. ومع ذلك، فإن العائق الرئيسي لنجاح تطبيق الأنسجة ولدت بشكل مصطنع هو عدم وجود الأوعية الدموية داخل بنيات هندسيا. الاتصال الفوري إلى الأوعية الدموية المضيف بعد زرع هو شرط أساسي للبقاء على قيد الحياة، وخاصة في حالة الأنسجة الاصطناعية على نطاق واسع أو الأجهزة. مختلفة في المختبر أو في استراتيجيات prevascularization الجسم الحي كانت جمعةطورت لإنشاء الأوعية الدموية الدقيقة وظيفي في بنيات قبل زرع 22. أدى غرس سقالة مع المختبر في الشعيرات الدموية المهندسة متشكلة على الجلد الظهرية من الفئران لمفاغرة السريعة من الأوعية الدموية الفئران خلال يوم واحد 23. في المقابل، كروي ثقافة مشتركة تتألف من خلايا الجذعية الوسيطة الإنسان والوريد السري الخلايا البطانية الإنسان تجميعها في شبكة prevascular ثلاثية الأبعاد تطورت أكثر بعد في الجسم الحي زرع. ومع ذلك، مفاغرة مع الأوعية الدموية المضيف اقتصر 24. قبل كل شيء، في عيوب سيئة أوعية دموية، مثل المناطق الميتة أو المشع، وهذا ما يسمى الأوعية الدموية خارجي - لنشوب السفن من المنطقة المحيطة بها إلى السقالة - غالبا ما يفشل. الأوعية الدموية جوهري، من ناحية أخرى، تقوم على محور الأوعية الدموية كمصدر الشعرية الجديدة تنتشر في سقالة 25. باستخدام نهج الأوعية الدموية محوري، والأنسجة المهندسة يمكن زرعها مع محور الأوعية الدموية وتوصيل سفن محلية في موقع المتلقي. مباشرة بعد الزرع، ويدعم الأنسجة كافية من الأوكسجين والمواد المغذية، مما يخلق الظروف المناسبة لتحقيق التكامل الأمثل. نظرا لمحدودية توافر نماذج للتحقيق في الجسم الحي الأوعية الدموية واعترافا بالأهمية المتزايدة لتوليد الأنسجة أوعية دموية محوريا، قمنا بتطوير نهج المجهرية من إيرول وسبيرا أيضا على توليد (AV) حلقة شرياني في نموذج حيواني 26. استخدام غرفة زرع مغلقة تماما يجعل هذه الطريقة مناسبة تماما للغاية لدراسة تشكيل الأوعية الدموية تحت &quot;رقابة&quot;، وتتميز بشكل جيد في ظروف الجسم الحي (الشكل 1). هذا النموذج ليس مفيدا فقط للتحقيق في الأوعية الدموية ولكن أيضا مناسبة بشكل مثالي لالأوعية الدموية المحوري السقالات لانجين الأنسجةأغراض eering.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="931">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">0.9% sodium chloride</td>
			<td style="width:251px;">Berlin-Chemie AG</td>
			<td style="width:203px;">34592508</td>
			<td style="width:124px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:355px;">11-0 Ethilon / polyamide 6/6</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>EH7438G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">4-0 Vicryl / polygalactin 910</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>V392H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">6-0 Prolene / polypropylene</td>
			<td style="width:251px;">Ethicon</td>
			<td>8695H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">aluminium spray</td>
			<td style="width:251px;">Pharma Partner Vertriebs-GmbH</td>
			<td>1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">antiseptics&#160;</td>
			<td style="width:251px;">BODE Chemie GmbH&#160;</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Catheter&#160;</td>
			<td style="width:251px;">B Braun Meslungen AG</td>
			<td>4251612-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:19px;width:355px;">contrast agent</td>
			<td style="width:251px;">Flowtech</td>
			<td>&#160;MV-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:355px;">embutramide, mebezonium iodide, tetracaine hydrochloride injectable solution&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Intervet International GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">encre de chine intense indian ink</td>
			<td style="width:251px;">Lefranc &#38; Bourgeois&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Enrofloxacin&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Bayer AG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">eye ointment&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Bayer AG</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">Formalin 4 %&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Carl Roth GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td>P087.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">Heparin</td>
			<td style="width:251px;">Ratiopharm GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">isoflurane&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Abbott Laboratories</td>
			<td>6055482</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Lewis rat, male</td>
			<td style="width:251px;">Charles River Laboratories</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">Metamizol-Natrium&#160;</td>
			<td style="width:251px;">Ratiopharm GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:21px;width:355px;">papaverine / Paveron N</td>
			<td style="width:251px;">Linden Arzneimittel-Vertrieb-GmbH</td>
			<td style="width:203px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:355px;">tramadol / Tramal</td>
			<td style="width:251px;">Gr&#252;nenthal GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the arteriovenous (av) loop in a small animal model to study angiogenesis and vascularized tissue engineering

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in pathological situations such as cancer, vascularization plays a leading role in disease progression. Consequently, there is a strong need for a standardized and well-characterized in vivo model in order to elucidate the mechanisms of neovascularization and develop different vascularization approaches for tissue engineering and regenerative medicine.
We describe a microsurgical approach for a small animal model for induction of a vascular axis consisting of a vein and artery that are anastomosed to an arteriovenous (AV) loop. The AV loop is transferred to an enclosed implantation chamber to create an isolated microenvironment in vivo, which is connected to the living organism only by means of the vascular axis. Using 3D imaging (MRI, micro-CT) and immunohistology, the growing vasculature can be visualized over time. By implanting different cells, growth factors and matrices, their function in blood vessel network formation can be analyzed without any disturbing influences from the surroundings in a well controllable environment. 
In addition to angiogenesis and antiangiogenesis studies, the AV loop model is also perfectly suited for engineering vascularized tissues. After a certain prevascularization time, the generated tissues can be transplanted into the defect site and microsurgically connected to the local vessels, thereby ensuring immediate blood supply and integration of the engineered tissue. By varying the matrices, cells, growth factors and chamber architecture, it is possible to generate various tissues, which can then be tailored to the individual patient's needs.

هندسة الانسجة لأغراض هندسة الأنسجة العظمية، تم زرع عدد من بدائل العظام المختلفة في الصغيرة الفئران نموذج حيواني AV حلقة 27،28،33،34. يمكن تماما أن أظهرت الأوعية الدموية التي كتبها 3D التصوير المقطعي المحسوبة الصغرى (الدقيقة CT) (ال?...

Watch this Scientific Journal Video about The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering at JoVE.com

The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

وصفنا نهج المجهرية لتوليد حلقة شرياني (AV) كنموذج للتحليل الأوعية الدموية في الجسم الحي في بيئة معزولة، وتميزت بشكل جيد. هذا النموذج هو ليس فقط مفيدا للتحقيق في الأوعية الدموية، ولكن أيضا مناسبة بشكل مثالي للهندسة أوعية دموية محوريا والأنسجة استنساخها.

حلقة شرياني (AV) في نموذج الحيوانات الصغيرة لدراسة الأوعية الدموية وهندسة الأنسجة أوعية دموية

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

The Arteriovenous (AV) Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

تصميم مفاعل حيوي لضغط الدوري السابقين فيفو دراسة صمامات القلب الأورطي

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Tissue Engineering of the Intestine in a Murine Model

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 ...

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

تصميم مفاعل حيوي ذو محورين الميكانيكية جار للهندسة الأنسجة

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

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

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

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 ...

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

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 ...

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

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 ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

الهندسة 3D Cellularized الهلام الكولاجين لتجديد الأنسجة الوعائية

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Microenvironments-شطيرة مثل لتسخير خلية / المواد التفاعلات

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Use of a Rat Model to Study Ventral Abdominal Hernia Repair

استخدام نموذج الفئران لدراسة إصلاح الفتق البطني البطني

Ventral abdominal hernia is a relatively common clinical condition that sometimes requires herniorraphy (surgical repair). The repair of ventral abdominal ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

هندسة الأنسجة عن طريق الجوهرية الأوعية الدموية في<em&gt; في فيفو</em&gt; غرفة هندسة الأنسجة

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...