Tomografie computerizată și imagistică optică a cuplajului osteogeneză-angiogeneză pentru evaluarea integrării
rezumat
Implantarea grefelor osoase autologe și alogene constituie abordări acceptate pentru tratarea pierderilor osoase cranio-faciale semnificative. Cu toate acestea, efectul compoziției grefei asupra interacțiunii dintre neovascularizare, diferențierea celulară și formarea osoasă este clar. Prezentăm un protocol de imagistică multimodală care vizează elucidarea interdependenței angiogenezei și osteogenezei în proximitatea grefei.
Abstract
Analiza 3D de înaltă rezoluție a vasculaturii a demonstrat o angiogeneză semnificativ mai mare la animalele cu grefe automate implantate, în special în ceea ce privește formarea arteriolelor. Ca rezultat, perfuzia de sânge a fost semnificativ mai mare în grupul de autogrefe în a șaptea zi după operație. Am observat mineralizarea osoasă superioară și într-o măsură mai mare formarea osoasă la animalele care au primit grefe automate. Implantarea rezidentă autologă induce recrutarea celulelor stem la sutura grefei osoase-gazdă, unde celulele se diferențiază în celule osoase formându-se între a 7-a și a 10-a zi postoperatorie. Această constatare înseamnă că formarea osoasă îmbunătățită poate fi atribuită sursei vasculare crescute care caracterizează implantarea autogrefei. Metodele dezvăluite pot servi drept instrument optim pentru studierea regenerării osoase în termeni de formare osoasă bine delimitată și neovascularizare.
Introducere
Pierderea osoasă craniofacială datorată traumei, rezecției tumorale, craniotomiei de decompresie și malformației congenitale se vindecă rar de la sine și prezintă o nevoie clinică clară nesatisfăcută. Grefele osoase autologe și grefele osoase alogene sunt utilizate pe scară largă pentru tratarea acestor afecțiuni 1.
Se crede că osteogeneza este strâns cuplată cu angiogeneza 2,3. Astfel, studiul complet al unei terapii propuse pentru regenerarea osoasă ar trebui să includă o investigație aprofundată a arborelui vascular care se formează prin întregul sit al defectului. Există mai multe metode disponibile pentru a caracteriza vascularizația în modelele de cercetare. Arborele vascular poate fi studiat prin analize histologice. Deoarece histologia se bazează pe țesutul de secționare, există o mare probabilitate ca imaginea rezultată să fie distorsionată. Pentru a rezolva această problemă, microscopia intravitală poate fi efectuată pe vasele de sânge intacte din imaginea 4; cu toate acestea, această metodă este limitată la imagistica plană. Scanarea μCT a probelor obținute de la un animal perfuzat cu un agent de contrast permite imagistica 3D a rețelei vasculare care alimentează locul de regenerare 5. Această abordare permite o demonstrare foarte detaliată a vasculaturii unui organ în ansamblu, precum și o analiză atentă a distribuției vaselor de sânge. În plus, μCT permite diferențierea între diferitele diametre ale vaselor de sânge, care caracterizează diferitele subtipuri de vase de sânge.
Ipotezăm că implantarea unei autogrefe craniene va induce o neovascularizație mai mare decât implantarea unei alogrefe, iar această neovascularizare crescută va duce, la rândul său, la îmbunătățirea formării osoase. Pentru a continua această ipoteză, am folosit o varietate de tehnici. Am investigat modelele arborelui vascular nou format prin efectuarea unei analize comparative-μCT. Am măsurat perfuzia de sânge folosind o sondă fluorescentă de sânge. Apoi, am analizat mineralizarea țesutului osos prin FLI a unei sonde direcționate prin hidroxiapatită și analiza μCT. În cele din urmă, am urmat recrutarea și diferențierea celulelor stem, pentru a efectua BLI la șoareci transgenici în care luciferaza este exprimată în celule osteocalcine pozitive.
Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.
Protocol
Protocolul respectă liniile directoare ale Comitetului de îngrijire și utilizare a animalelor (IACUC) al Universității Ebraice din Ierusalim, Israel, o unitate aprobată AAALAC (cererea nr. MD-12-13524-4) și de către Centrul Medical Cedars-Sinai IACUC (Cererea nr. 3770). Animalele au fost tratate în strictă conformitate cu ghidurile NIH.
1. Pregătirea alogrefelor
2. Eșecul intervenției chirurgicale craniene
