Name: the arteriovenous (av) loop in a small animal model to study angiogenesis and vascularized tissue engineering
Uploaded: 2016-11-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
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

우리는 우리의 AV 루프 연구를 지원하기 위해 다음과 같은 기관을 감사드립니다 : STAEDTLER 재단, 박사 프리츠 Erler 퐁, 그렇지 크로네 Fesenius 재단, 박스터 헬스 케어 GmbH의, DFG, 성별에 대한 IZKF / ELAN / EFI / 사무실 및 다양성의 Forschungsstiftung Medizin을 , 에어 랑엔 - 뉘른베르크 (FAU), AO 재단, 프레드 로스 재단, 슈 홍콩, 한스 게오르그 GEIS 재단, 독일 Akademischer Austauschdienst (DAAD), 독일, 고등 교육부와 과학 연구, 이라크의 프리드리히 - 알렉산더 대학. 우리는 우수한 기술 지원 스테판 플라이셔, 마리나 MILDE, 카트린 콘과 일제 아놀드-Herberth에게 감사의 말씀을 전합니다.

에를 랑겐 - 뉘른베르크의 프리드리히 - 알렉산더 대학의 동물 관리위원회 (FAU) 및 중동 프랑켄 정부, 독일, 모든 실험을 승인했다. 실험을 위해, (300)의 체중을 가진 수컷 루이스 래트 - 350g 사용 하였다. 1. 쥐의 동정맥 루프 모델 <ol><li> 주입 절차 (그림 2) <ol><li> 마취를 들어 뚜껑에 의해 이소 플루 란 기화기에 튜브를 통해 연결 및 폐쇄되는 특수 플라스틱 상자를 사용합니다. 공급 가스의 전원을 켜고 0.8 사이 유량계 - 1.5 L / 분. </li><li> 유도 플라스틱 상자에 쥐를 놓고 상단을 밀봉. 5 % 이소 플루 란 기화기를 켭니다. </li><li> 조심스럽게 마취 유도시 쥐를 관찰합니다. 3 후 - 4 분, 쥐가 마취됩니다. </li><li> 적절한 마취 확인 : 바로 잡고 반사, 눈꺼풀 반사 손실, 철수 반사, 긍정적 인 각막 반사 손실. </li><li> 상자에서 쥐를 제거하고 확인의약물의 계산에 무게. 마취 동안 건조를 방지하기 위해 눈 연고를 적용합니다. </li><li> 진통제와 항생제 투여 (예. 7.5 ㎎ / ㎏ enrofloxacin 피하 (SC), 12.5 ㎎ / ㎏ 트라마돌 및 / kg 설피 린 100 mg을 모두 정맥 주사 (IV)). 운전 중에 체중 적응 결정질를 관리 (예. 30 ㎖ / kg 사우스 캐롤라이나). </li><li> 마스크를 통해 투여 2 % 이소 플루 란 흡입 - 1 마취하에 37 ° C에서 온난화 접시에 그 뒷면에있는 쥐를 놓습니다. </li><li> 적절 마취 모니터 마취 레벨이 너무 낮 으면 (래트의 운동 통증 반응 턱 톤의 반사 손실 (1.1.4 참조). 심박수 증가)을 이소 플루 란을 증가시킨다. 이소 플루 란 (각막 반사, 높은 심박수, 산소 포화도의 감소의 손실)을 과잉 섭취하지 않도록주의하십시오. (- 100 % 95)과 심장 박동 - 쥐 (250 450 / 분)의 산소 포화도를 확인하기위한 작은 동물을위한 특별한 맥박 산소 측정기를 사용합니다. operati 중쥐의 온도 모니터링에 - 필요한 경우 (36 ~ 40 °의 C) 온난화 판의 온도를 조정합니다. </li><li> 전기 면도기와 뒷다리의 내측을 면도 소독제로 소독 영역. 뒷다리 사지를 확산하고 접착 테이프로 고정합니다. </li><li> 수술 현미경 쥐를 놓고 멸균 입체 재단으로 쥐를 다룹니다. 전체 작업 절차는 무균 조건 하에서 수행되어 있는지 확인합니다. </li><li> 메스 (10 호)를 사용하여 사타구니에 상부 무릎에서 세로 절개와 왼쪽 허벅지의 중간에 피부를 엽니 다. </li><li> 대퇴 혈관 번들이 무릎 대퇴 동맥의 분기점에 사타구니의 골반 동맥에서 노출 될 때까지 해부 가위와 microforceps를 사용하여 길이가 약 3cm의 층의 피하 조직 및 근막을 잘라. </li><li> 혈관을 분리하고 외막 위 및 microforceps를 사용하여 외막을 제거합니다. </li><li> B면 응고전기 응고를 사용하여 목장. 젖은 압축과 조작 필드를 커버. </li><li> 1.1.14 - 왼쪽위한 1.1.11 바와 같이 우측의 피부를 연다. </li><li> 1.5 cm - 정맥 이식편이 수확, 하나의 거리에 근위 및 원위 단부에서 전기 응집하여 우측 대퇴부 정맥을 결찰. </li><li> microforceps와 정맥 이식편을 제거하고 관개 캐 뉼러를 사용하여 헤파린 용액 (0.9 % 염화나트륨 수용액 50 IU / mL)로 정맥 이식편 플러시 왼쪽 허벅지에 옮긴다. 축축한 압축과 오른쪽에있는 작업 영역을 커버. </li><li> 근위 미세 혈관 클램프와 서혜부의 좌측 대퇴부 정맥을 결찰. 약 2 ㎝의 거리에서, 분기 전 상부 무릎 전기 응고 원위 대퇴 정맥 응고. </li><li> 문합위한 11-0 sutur 함께 종단 간 문합술에 의해 정맥의 기단부와 정맥 이식편의 기단부에 연결이자형. 약 8 중단 봉합사를 사용합니다. 12시와 6시 위치에 처음 두 봉합을 배치하여 시작합니다. 이어서, 전면에 이러한 점 간의 3 개의 봉합사 2에 넣고 배면에 3 개의 봉합사 2을 넣어. </li><li> 대퇴 정맥에 대해 기술 된 것과 동일한 방식으로 대퇴부 동맥 결찰 (1.1.18한다.). 루프 혈관이 꼬여 있지 않은지 확인합니다. 대퇴 정맥에 상술 한 동맥의 기단부와 정맥 이식편의 말단부 문합 (단계 1.1.19.). </li><li> 정맥 25 IU의 헤파린을 관리 할 수 ​​있습니다. 루프 용기가 트위스트되지 않습니다 다시 확인 클램프를 제거하고 약 5 분 동안 누설 루프의 개통을 확인합니다. </li><li> 용기에 드리블 파파 베린 (예를 들어, 4 ㎎ / ㎖)는 혈관 경련을 방지 할 수있다. 개방성이있는 경우, 루프는 팽창 동맥의 펄스가 관찰 될 수있다. </li><li> (매트릭스의 첫번째 절반 (약 500 μL)을 주입 챔버를 미리 기입 예 &lt;/ EM&gt;, 하이드로 겔 또는 세포 유무에 관계없이 뼈 매트릭스). 주입 챔버로 루프를 포함. </li><li> 1000 ㎕의 총 부피로 행렬의 후반부로 주입 챔버를 채운다. 챔버 뚜껑 챔버를 밀봉합니다. </li><li> 비 흡수성 6-0 봉합사와 허벅지에 주입 챔버를 수정합니다. 비 흡수성 봉합사 6-0와 챔버 리드를 고정. 전기 응고와 가능한 출혈을 중지합니다. </li><li> 흡수성 4-0 봉합사로 피부를 닫습니다. 알루미늄 스프레이와 함께 상처를 커버. </li><li> 항생제와 진통제를 관리 (예를 들면, 7.5 ㎎ / ㎏ enrofloxacin 사우스 캐롤라이나, 마시는 물을 통해 운영 체제 (포 당 트라마돌 12.5 ㎎ / ㎏) () 3 - 쥐의 행동에 따라 오일 및 이후). </li><li> 오프 기화기를 켜고 그것을 자각하기 시작 때까지 쥐가 공급 가스를 흡입 할 수 있습니다. </li><li> 열 지원하는 상자에 쥐를 놓고 완전히 회복 될 때까지주의 깊게 관찰한다. </li><li> 쥐 취소를 두지 마십시오이 흉골 드러 누움을 유지하기 위해 충분한 의식을 회복 할 때까지 참석했다. </li><li> 완전히 회복 될 때까지 다른 동물의 회사에 쥐를 반환하지 않습니다. </li></ol></li><li> 외식 절차 <ol><li> 짧은 시간 또는 긴 시간 주입 후 외식를 수행 (연구 설계에 따라, 예제 참조 27-32 참조). 단계 1.1.1.-1.1.9에 따라 쥐를 마취. </li><li> 메스 (10 번)와 복부의 피부를 열고 압축 제쳐두고 창자를 이동합니다. 복부 대동맥과 대정맥 caudalis 사용 면봉을 노출. </li><li> 복부 대동맥 (예., 24 게이지 플라스틱 캐 뉼러를) Cannulate 및 해부 가위로 대정맥 caudalis를 잘라. </li><li> 누출 유체가 깨끗해질 때까지 100 IU / ㎖의 헤파린을 함유하는 0.9 % 식염수로 복부 대동맥 플러시. (30 ml의 관류 솔루션 대동맥을 관류 예.에 에이전트 또는 인도를 대조케이). </li><li> 깊은 마취에서 - (0.2 ㎖ / kg 0.1) embutramide, mebezonium, 요오드화 tetracaine에 염산염 주사 용액의 치사량을 주입하여 쥐를 안락사. </li><li> 비 흡수성 봉합사 4-0으로 대정맥 caudalis 복부 대동맥을 결찰하고. </li><li> 2 클램프 - 1 오픈 상처 영역을 닫습니다. 4 ° C (관류 액의 경화)에서 24 시간 동안 쥐를 저장합니다. </li><li> 그 뒷면에있는 쥐를 놓습니다. 뒷다리 사지를 확산하고 접착 테이프로 고정합니다. </li><li> 메스 (10 번)와 세로 절개와 챔버 위의 피부를 엽니 다. </li><li> 챔버의 결합 조직 및 해부 가위와 microforceps를 사용하여 루프 척추 경을 제거합니다. 해부 가위로 실 입구에서 1cm의 거리에서 루프 척추 경을 잘라 챔버를 제거합니다. </li><li> 챔버의 뚜껑을 열고 조심스럽게 집게와 챔버에서 구조를 제거하고 방에서 24 시간 동안 4 % 포르말린 용액에 고정온도. 이후 3D 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 또는 파라핀 조직 학적 분석 (30)의 구조를 사용합니다. </li></ol></li></ol>

The authors have nothing to disclose.

10 년 이상, 우리는 성공적으로 작은 동물 모델에서 생체 내 동정맥 (AV) 조직 공학의 목적을 위해 루프 공부 혈관 신생을 사용하고 있습니다. 우리는이 미세 수술 모델이 다른 조직 엔지니어링 및 그것은 또한 혈관 신생 또는 혈관 신생 연구에 사용할 수있는 매우 적합 함을 입증 할 수있다. 기존 / 대체 방법에 대하여 기술의 중요성 엔지니어링 조직 ?...

인체의 대부분 조직 및 기관은 영양소를 공급하는 가스 교환 및 노폐물을 제거하는 기능 혈관 네트워크에 의존한다. 로컬 또는 전신 혈관의 문제로 인해이 시스템의 고장은 심각한 질병의 무리로 이어질 수 있습니다. 또한, 이러한 조직 공학 또는 재생 의료 등의 연구 분야에서 인위적으로 생성 된 이식 조직 또는 기관 내에서 기능적 혈관 네트워크가 성공적으로 임상 응용에 필수적이다. 수십 년간 연구가 신규 치료 개입을 찾아 혈관 장애의 예방을 더 제공하기 위해 병리학 적 상황에 대한 깊은 통찰력을 얻을 혈관 성장에 관여하는 정확한 메커니즘을 조사 하였다. 첫 번째 단계에서는, 예컨대 세포 - 세포 상호 작용 또는 혈관계의 세포에 대한 분자의 효과의 기본 프로세스는 일반적으로 시험관 2D 또는 3D에 의해 조사되고실험. 전통적인 2D 모델은 잘 확립되어 쉽게 실행할 수 있으며이 과정에 대한 이해에 크게 기여 하였다. 1980 년 처음으로, 문헌 [Folkman 등. 젤라틴 코팅 된 플레이트 1 모세 혈관 내피 세포의 생체 외 혈관 신생 시드에보고했다. 이것은 바로 더 2D 혈관 내피 세포 관 형성 분석 (2), 마이그레이션 분석 (3) 다른 세포 유형 4의 공동 배양 실험뿐만 아니라 다른 사람의 다수의 출판물에 방법을 주었다. 이러한 분석은 오늘날 사용되는 체외 방법에서 표준으로 인정된다. 대부분의 세포 유형이 중요한 생리 조직 구조 (5)를 형성하는 3 차원 환경을 요구하기 때문에,이 실험 장치는 항상 생체 내에서 세포 거동의 연구에 적합하지 않다. 3D 매트릭스의 아키텍처는 모세관 morphogenesi에 대한 결정적인 것으로 표시 될 수있다(S) (6)과 그 셀 세포 외 기질 (ECM)의 상호 작용 및 3D 배양 조건은 종양 혈관 신생에 관여 7 중요한 요소를 조절한다. 3 차원 행렬은 이펙터 단백질을 결합하고 조직 규모의 용질 농도 구배를 설정할 수 있습니다, 복잡한 기계 입력을 제공한다. 또한,이 복합 조직 (5)에 생체 형태 형성 및 리모델링 단계 모방하기 위하여 필요하다고 생각된다. 이러한 시스템에있어서, 혈관 신생 및 혈관 형성을 모두 연구 할 수있다. 혈관 신생은 혈관 (8) 기존의 모세 혈관 발아를 설명하지만, 혈관 형성은 내피 세포 또는 전구 세포 9,10- 통해 혈관 새로이 형성을 의미한다. 혈관의 성숙 평활근 세포 (11)의 채용을 통해 &#39;동맥&#39;이라는 과정을 설명한다. 시험 관내 모델에서 일반적인 혈관 신생은 기존의 단층에서 내피 세포의 발아이고s는 젤에 내장 된 마이크로 스피어의 표면에 겔 표면에 단일 층, 또는 내피 세포 타원체 (12)을 구축하여 시드. 혈관 신생 모델에서 하나의 내피 세포는 3D 겔 포획된다. 이들은지지 셀 (12)과 일반적으로 조합하여, 혈관의 구조와 새로이 네트워크를 형성하도록 인접하는 내피 세포와 상호 작용한다. 그러나, 생체 설정에서 모방 할 수없는 체외 모델에서 복잡한 3D는 완전히 세포 - 세포의 무리를 주어 세포 ECM 13의 상호 작용을. 높은 시험 관내 활성 물질은 자동으로 그 반대의 경우도 마찬가지 (14)와 동일한 생체 내에서 효과를 표시하지 않습니다. 혈관의 포괄적 인 분석에 더 신체 상황을 시뮬레이션하는 생체 모델의 개발이 절실히 필요가 처리한다. 생체 내 혈관 신생 어 세이의 큰 범위가 포함 문헌에 기재되어있다병아리 융모 막 분석 (CAM), 제브라 피쉬 모델, 각막 신생 혈관 분석, 지느러미 공기 주머니 모델, 지느러미 피부 집계 실, 피하 종양 모델 14. 그러나 이러한 분석은 종종 빠른 형태 변화는 CAM 검정, 또는 각막 혈관 신생 어 세이 (15) 내의 제한된 공간에서 기존의 것과는 구별되는 새로운 모세 혈관의 문제와 같은 제한과 연관된다. 또한, 비 - 포유 동물 시스템이 사용된다 (예., 제브라 피쉬 모델 (16))의 이종 이식 (17)에 문제를 초래. 인접 조직이 크게 혈관 신생 과정에 기여 때문에 피하 종양 모델에서 종양 자체에서만 발생 혈관을 분석 할 수 없다. 또한, 주변 조직의 종양 미세 환경 (18)을 형성하는 데 결정적인 역할을 할 수있다. 뿐만 아니라 혈관 신생 또는 혈관 생성을 공부에 대한 강한 북동가있다에디션에 대한 표준화 및 생체 내 모델에서뿐만 아니라 조직 공학 및 재생 의학에 다른 혈관 전략을 공부 잘 특징. 현재 복합 인공 장기 나 조직의 생성은 시험관 내 및 생체 내 모두에서 가능하다. 차원 bioprinting 복잡한 3D 기능 살아있는 조직 (19)를 발생시키기위한 주문형 제조 기술을 제공한다. 또한, 바이오 리액터는 조직 (20) 또는 자기 체 생성에 사용될 수는 바이오 리액터 (21)로서 사용될 수있다. 그러나, 인위적으로 생성되는 조직의 성공적인 적용의 주요 장벽은 설계 구조 내의 혈관의 부족이다. 이식 후 숙주의 혈관에 직접 연결은 특히 대규모 인공 조직 또는 기관의 경우에 생존의 주요 조건이다. 시험 관내 또는 생체 내 prevascularization 전략에 다른이 (STABLE)했다oped 전에 주입 (22) 구조의 기능성 미세 혈관을 설정합니다. 쥐의 등 피부에 시험 관내 예비 성형 설계 모세 혈관과 골격의 주입은 하루에 23에서 쥐의 혈관의 급속한 문합되었다. 대조적으로, 입체 prevascular 네트워크로 조립 인간 중간 엽 줄기 세포 및 인간 제대 정맥 내피 세포로 구성된 구형 공동 배양은 생체 내 이식 후 더 발전시켰다. 그러나, 호스트와 혈관 문합 (24)를 한정한다. 무엇보다도, 이러한 괴사 또는 조사 지역으로 저조한 혈관 결함,에,이 소위 외부 혈관 - 발판으로 주변 지역에서 혈관의 증식은 - 실패 자주. 내장 혈관이, 다른 한편으로는, 지지체 (25)에 돋 새로운 모세 혈관의 소스로 혈관성 축선에 기초한다. 축 혈관 접근 방식을 사용상기 설계 조직은 혈관 축 이식 수신자 사이트에서 로컬 용기에 연결될 수있다. 즉시 이식 후 조직을 적절하게 최적의 통합을위한 적절한 조건을 생성 산소 및 영양분에 의해지지된다. 때문에 생체 내 혈관 신생을 조사하는 축 방향 혈관 조직을 생성하는 중요성의 인식에서 모델의 제한된 가용성, 우리는 동물 모델 (26)의 동정맥 (AV) 루프를 생성하기 위해 더 에롤과 스피라의 미세 수술 방법을 개발했다. 완전히 폐쇄 된 주입 챔버의 사용은이 방법이 잘 아니라 생체 내 환경에있어서, &quot;제어&quot;(도 1)에 따라, 혈관 형성을 연구하기 위해 적합하다. 이 모델은하지 혈관 신생의 조사에만 유용뿐만 아니라 최적의 조직 지점을 인식하기위한 발판의 축 혈관에 적합eering 목적.

<table><tbody><tr><td>0.9% sodium chloride</td><td>Berlin-Chemie AG</td><td>34592508</td><td></td></tr><tr><td>11-0 Ethilon / polyamide 6/6</td><td>Ethicon</td><td>EH7438G</td><td></td></tr><tr><td>4-0 Vicryl / polygalactin 910</td><td>Ethicon</td><td>V392H</td><td></td></tr><tr><td>6-0 Prolene / polypropylene</td><td>Ethicon</td><td>8695H</td><td></td></tr><tr><td>aluminium spray</td><td>Pharma Partner Vertriebs-GmbH</td><td>1020</td><td></td></tr><tr><td>antiseptics&amp;nbsp;</td><td>BODE Chemie GmbH&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Catheter&amp;nbsp;</td><td>B Braun Meslungen AG</td><td>4251612-02</td><td></td></tr><tr><td>contrast agent</td><td>Flowtech</td><td>&amp;nbsp;MV-122</td><td></td></tr><tr><td>embutramide, mebezonium iodide, tetracaine hydrochloride injectable solution&amp;nbsp;</td><td>Intervet International GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>encre de chine intense Indian ink</td><td>Lefranc &amp;amp; Bourgeois</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Enrofloxacin</td><td>Bayer AG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>eye ointment</td><td>Bayer AG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Formalin 4%</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>P087.4</td><td></td></tr><tr><td>Heparin</td><td>Ratiopharm GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>isoflurane&amp;nbsp;</td><td>Abbott Laboratories</td><td>6055482</td><td></td></tr><tr><td>Lewis rat, male</td><td>Charles River Laboratories</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Metamizol-Natrium&amp;nbsp;</td><td>Ratiopharm GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>papaverine / Paveron N</td><td>Linden Arzneimittel-Vertrieb-GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tramadol / Tramal</td><td>Gr&amp;uuml;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.

조직 공학 골조직 공학을 위해, 다른 뼈 대체 물질의 수는 작은 동물 쥐 AV 루프 27,28,33,34 모델에 이식 하였다. 혈관은 (는) 도심에 3D 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (마이크로 CT) (그림 3A)에 의해 설명 될 수있다. 처리 된 소 해면골 (PBCB) 행렬의 혈관은 혈관이없는 그룹에 비해 루프 군에서 유의하게 높았다. 끊임없이 성장 maturating 혈관 네...

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

우리는 고립과 잘 특성화 된 환경에서 생체 내에서 혈관을 분석하기위한 모델로서 동정맥 (AV) 루프의 생성을위한 미세 수술 방법을 설명합니다. 이 모델은뿐만 아니라 혈관 신생의 조사에 유용 할뿐만 아니라 최적의 엔지니어링 축 방향으로 혈관 및 이식 가능한 조직에 적합합니다.

소형 동물 모델에서의 동정맥 (AV) 루프는 혈관 신생과 혈관을 조성한 조직 공학을 공부하기

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 ...

the-arteriovenous-av-loop-small-animal-model-to-study-angiogenesis

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

12.5K 조회수.  University Hospital of Erlangen, Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nürnberg (FAU).  우리는 고립과 잘 특성화 된 환경에서 생체 내에서 혈관을 분석하기위한 모델로서 동정맥 (AV) 루프의 생성을위한 미세 수술 방법을 설명합니다. 이 모델은뿐만 아니라 혈관 신생의 조사에 유용 할뿐만 아니라 최적의 엔지니어링 축 방향으로 혈관 및 이식 가능한 조직에 적합합니다. 

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

A Novel Mammary Fat Pad Transplantation Technique to Visualize the Vessel Generation of Vascular Endothelial Stem Cells

Endothelial cells (ECs) are the fundamental building blocks of the vascular architecture and mediate vascular growth and remodeling to ensure proper vessel development and homeostasis. However, studies on endothelial lineage hierarchy remain elusive due to the lack of tools to gain access as well as to directly evaluate their behavior in vivo. To address this shortcoming, a new tissue model to study angiogenesis using the mammary fat pad has been developed. The mammary gland develops mostly in the postnatal stages, including puberty and pregnancy, during which robust epithelium proliferation is accompanied by extensive vascular remodeling. Mammary fat pads provide space, matrix, and rich angiogenic stimuli from the growing mammary epithelium. Furthermore, mammary fat pads are located outside the peritoneal cavity, making them an easily accessible grafting site for assessing the angiogenic potential of exogenous cells. This work also describes an efficient tracing approach using fluorescent reporter mice to specifically label the targeted population of vascular endothelial stem cells (VESCs) in vivo. This lineage tracing method, coupled with subsequent tissue whole-mount microscopy, enable the direct visualization of targeted cells and their descendants, through which the proliferation capability can be quantified and the differentiation commitment can be fate-mapped. Using these methods, a population of bipotent protein C receptor (Procr) expressing VESCs has recently been identified in multiple vascular systems. Procr+ VESCs, giving rise to both new ECs and pericytes, actively contribute to angiogenesis during development, homeostasis, and injury repair. Overall, this manuscript describes a new mammary fat pad transplantation and in vivo lineage tracing techniques that can be used to evaluate the stem cell properties of VESCs.

This work demonstrates a novel approach to assess the proliferation, differentiation, and vessel-forming potential of vascular endothelial stem cells (VESCs) through mammary fat pad transplantation followed by whole-mount tissue preparation for microscopic observation. A lineage tracing strategy to investigate the behavior of VESCs in vivo is also presented.

혈관 내피 줄기 세포의 혈관 생성을 시각화하기위한 유방 팻 패드 이식 기술

Endothelial cells (ECs) are the fundamental building blocks of the vascular architecture and mediate vascular growth and remodeling to ensure proper ...

연구

발생학

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to evaluate new strategies that aim at improving vascularization, reliable methods are required to make the in-growth of new blood vessels into bio-artificial scaffolds visible and quantify the results. Over the past couple of years, our group has introduced a full skin defect model that enables the direct visualization of blood vessels by transillumination and provides the possibility of quantification through digital segmentation. In this model, one surgically creates full skin defects in the back of mice and replaces them with the material tested. Molecules or cells of interest can also be incorporated in such materials to study their potential effect. After an observation time of one&#8217;s own choice, materials are explanted for evaluation. Bilateral wounds provide the possibility of making internal comparisons that minimize artifacts among individuals as well as of decreasing the number of animals needed for the study. In comparison to other approaches, our method offers a simple, reliable and cost effective analysis. We have implemented this model as a routine tool to perform high-resolution screening when testing vascularization of different biomaterials and bio-activation approaches.

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Vascularization is key to approaches in successful tissue engineering. Therefore, reliable technologies are required to evaluate the development of vascular networks in tissue-constructs. Here we present a simple and cost-effective method to visualize and quantify vascularization in vivo.

전체 피부 결함 모델은 생체의 혈관 신생을 평가하기<em&gt; 생체</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

생체공학

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large animal model. A step by-step protocol for inter-positional placement of the TEV and real-time digital assessment of the TEV and native carotid arteries is described here. In vivo monitoring is made possible by the implantation of flow probes, catheters and ultrasonic crystals (capable of recording dynamic diameter changes of implanted TEVs and native carotid arteries) at the time of surgery. Once implanted, researchers can calculate arterial blood flow patterns, invasive blood pressure and artery diameter yielding parameters such as pulse wave velocity, augmentation index, pulse pressures and compliance. Data acquisition is accomplished using a single computer program for analysis throughout the duration of the experiment. Such invaluable data provides insight into TEV matrix remodeling, its resemblance to native/sham controls and overall TEV performance in vivo.

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

A step-by-step protocol for the inter-positional placement of Tissue Engineered Vessels (TEVs) into the carotid artery of a sheep using end-to-end anastomosis and real-time digital assessment in vivo until animal sacrifice.

티슈 엔지니어링 혈관 이식 및 이후의 이식을위한 수술 기법<em&gt; 생체</em&gt; 모니터링

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large ...

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

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and trade one defect for another. Tissue engineering holds the promise to address this increasing demand. However, most tissue engineering strategies fail to generate stable and functional tissue substitutes because of poor vascularization. This paper focuses on an in vivo tissue engineering chamber model of intrinsic vascularization where a perfused artery and a vein either as an arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration is directed inside a protected hollow chamber. In this chamber-based system angiogenic sprouting occurs from the arteriovenous vessels and this system attracts ischemic and inflammatory driven endogenous cell migration which gradually fills the chamber space with fibro-vascular tissue. Exogenous cell/matrix implantation at the time of chamber construction enhances cell survival and determines specificity of the engineered tissues which develop. Our studies have shown that this chamber model can successfully generate different tissues such as fat, cardiac muscle, liver and others. However, modifications and refinements are required to ensure target tissue formation is consistent and reproducible. This article describes a standardized protocol for the fabrication of two different vascularized tissue engineering chamber models in vivo.

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

This is a guideline for constructing in vivo vascularized tissue using a microsurgical arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration inside a tissue engineering chamber. The vascularized tissues generated can be employed for organ regeneration and replacement of tissue defects, as well as for drug testing and disease modeling.

에 내장 혈관 신생에 의하여 조직 공학<em&gt; 생체</em&gt; 조직 공학 상공 회의소

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

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass based substrates, and hydrogel-based tube formation assays. These assays, while informative, do not recapitulate lumen geometry, proper extracellular matrix, and multi-cellular proximity, which play key roles in modulating vascular function. This manuscript describes an injection molding method to generate engineered vessels with diameters on the order of 100 &#181;m. Microvessels are fabricated by seeding endothelial cells in a microfluidic channel embedded within a native type I collagen hydrogel. By incorporating parenchymal cells within the collagen matrix prior to channel formation, specific tissue microenvironments can be modeled and studied. Additional modulations of hydrodynamic properties and media composition allow for control of complex vascular function within the desired microenvironment. This platform allows for the study of perivascular cell recruitment, blood-endothelium interactions, flow response, and tissue-microvascular interactions. Engineered microvessels offer the ability to isolate the influence from individual components of a vascular niche and precisely control its chemical, mechanical, and biological properties to study vascular biology in both health and disease.

This manuscript presents an injection molding method to engineer microvessels that recapitulate physiological properties of endothelium. The microfluidic-based process creates patent 3D vascular networks with tailorable conditions, such as flow, cellular composition, geometry, and biochemical gradients. The fabrication process and examples of potential applications are described.

미세화 및 3D 미세 혈관의 조립

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Isolation of Murine Adipose Tissue-derived Microvascular Fragments as Vascularization Units for Tissue Engineering

A functional microvascular network is of pivotal importance for the survival and integration of engineered tissue constructs. For this purpose, several angiogenic and prevascularization strategies have been established. However, most cell-based approaches include time-consuming in vitro steps for the formation of a microvascular network. Hence, they are not suitable for intraoperative one-step procedures. Adipose tissue-derived microvascular fragments (ad-MVF) represent promising vascularization units. They can be easily isolated from fat tissue and exhibit a functional microvessel morphology. Moreover, they rapidly reassemble into new microvascular networks after in vivo implantation. In addition, ad-MVF have been shown to induce lymphangiogenesis. Finally, they are a rich source of mesenchymal stem cells, which may further contribute to their high vascularization potential. In previous studies we have demonstrated the remarkable vascularization capacity of ad-MVF in engineered bone and skin substitutes. In the present study, we report on a standardized protocol for the enzymatic isolation of ad-MVF from murine fat tissue.

We present a protocol to isolate adipose tissue-derived microvascular fragments that represent promising vascularization units. They can be rapidly isolated, do not require in vitro processing and, thus, may be used for one-step prevascularization in different fields of tissue engineering.

조직 공학 혈관 신생 단위로 쥐 지방 조직 유래 미세 혈관 조각의 분리

A functional microvascular network is of pivotal importance for the survival and integration of engineered tissue constructs. For this purpose, several ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.

미세 소자에서 조직 모델 perfusable 혈관 네트워크

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Surgical Angiogenesis in Porcine Tibial Allotransplantation: A New Large Animal Bone Vascularized Composite Allotransplantation Model

Segmental bone loss resulting from trauma, infection malignancy and congenital anomaly remains a major reconstructive challenge. Current therapeutic options have significant risk of failure and substantial morbidity.
Use of bone vascularized composite allotransplantation (VCA) would offer both a close match of resected bone size and shape and the healing and remodeling potential of living bone. At present, life-long drug immunosuppression (IS) is required. Organ toxicity, opportunistic infection and neoplasm risks are of concern to treat such non-lethal indications.
We have previously demonstrated that bone and joint VCA viability may be maintained in rats and rabbits without the need of long-term-immunosuppression by implantation of recipient derived vessels within the VCA. It generates an autogenous, neoangiogenic circulation with measurable flow and active bone remodeling, requiring only 2 weeks of IS. As small animals differ from man substantially in anatomy, bone physiology and immunology, we have developed a porcine bone VCA model to evaluate this technique before clinical application is undertaken. Miniature swine are currently widely used for allotransplantation research, given their immunologic, anatomic, physiologic and size similarities to man. Here, we describe a new porcine orthotopic tibial bone VCA model to test the role of autogenous surgical angiogenesis to maintain VCA viability.
The model reconstructs segmental tibial bone defects using size- and shape-matched allogeneic tibial bone segments, transplanted across a major swine leukocyte antigen (SLA) mismatch in Yucatan miniature swine. Nutrient vessel repair and implantation of recipient derived autogenous vessels into the medullary canal of allogeneic tibial bone segments is performed in combination with simultaneous short-term IS. This permits a neoangiogenic autogenous circulation to develop from the implanted tissue, maintaining flow through the allogeneic nutrient vessels for a short time. Once established, the new autogenous circulation maintains bone viability following cessation of drug therapy and subsequent nutrient vessel thrombosis.

Currently any kind of vascularized composite allotransplantation depends on long-term-immunosuppression, difficult to support for non-life-critical indications. We present a new porcine tibial VCA model that can be used to study bone VCA and demonstrate the use of surgical angiogenesis to maintain bone viability without the need of long-term immune-modulation.

돼지 Tibial Allotransplantation 외과 신생: 새로운 큰 동물 뼈 나가도록 복합 Allotransplantation 모델

Segmental bone loss resulting from trauma, infection malignancy and congenital anomaly remains a major reconstructive challenge. Current therapeutic ...

의학

A Rabbit Venous Interposition Model Mimicking Revascularization Surgery using Vein Grafts to Assess Intimal Hyperplasia under Arterial Blood Pressure

Although vein grafts have been commonly used as autologous grafts in revascularization surgeries for ischemic diseases, the long-term patency remains poor because of the acceleration of intimal hyperplasia due to the exposure to arterial blood pressure. The present protocol is designed for the establishment of experimental venous intimal hyperplasia by interposing rabbit jugular veins to the ipsilateral carotid arteries. The protocol does not require surgical procedures deep in the body trunk and the extent of the incision is limited, which is less invasive for the animals, allowing long-term observation after implantation. This simple procedure enables researchers to investigate strategies to attenuate the progression of intimal hyperplasia of the implanted vein grafts. Using this protocol, we reported the effects transduction of microRNA-145 (miR-145), which is known to control the phenotype of vascular smooth muscle cells (VSMCs) from the proliferative to the contractile state, into harvested vein grafts. We confirmed the attenuation of intimal hyperplasia of vein grafts by transducing miR-145 before implantation surgery through the phenotype change of the VSMCs. Here we report a less invasive experimental platform to investigate the strategies that can be used to attenuate intimal hyperplasia of vein grafts in revascularization surgeries.

The present protocol aims to experimentally create venous intimal hyperplasia by subjecting veins to arterial blood pressure for developing strategies to attenuate venous intimal hyperplasia following revascularization surgery using vein grafts.

정맥 이식편을 사용하여 동맥 혈압하에서 인티맥 증식을 평가하는 재혈관 외과를 모방한 토끼 정맥 중개 모델

Although vein grafts have been commonly used as autologous grafts in revascularization surgeries for ischemic diseases, the long-term patency remains poor ...

In Vitro Three-Dimensional Sprouting Assay of Angiogenesis Using Mouse Embryonic Stem Cells for Vascular Disease Modeling and Drug Testing

Recent advances in induced pluripotent stem cells (iPSC) and gene editing technologies enable the development of novel human cell-based disease models for phenotypic drug discovery (PDD) programs. Although these novel devices could predict the safety and efficacy of investigational drugs in humans more accurately, their development to the clinic still strongly rely on mammalian data, notably the use of mouse disease models. In parallel to human organoid or organ-on-chip disease models, the development of relevant in vitro mouse models is therefore an unmet need for evaluating direct drug efficacy and safety comparisons between species and in vivo and in vitro conditions. Here, a vascular sprouting assay that utilizes mouse embryonic stem cells differentiated into embryoid bodies (EBs) is described. Vascularized EBs cultured onto 3D-collagen gel develop new blood vessels that expand, a process called sprouting angiogenesis. This model recapitulates key features of in vivo sprouting angiogenesis-formation of blood vessels from a pre-existing vascular network-including endothelial tip cell selection, endothelial cell migration and proliferation, cell guidance, tube formation, and mural cell recruitment. It is amenable to screening for drugs and genes modulating angiogenesis and shows similarities with recently described three-dimensional (3D) vascular assays based on human iPSC technologies.

In Vitro Three-Dimensional Sprouting Assay of Angiogenesis Using Mouse Embryonic Stem Cells for Vascular Disease Modeling and Drug Testing

This assay utilizes mouse embryonic stem cells differentiated into embryoid bodies cultured in 3D-collagen gel to analyze the biological processes that control sprouting angiogenesis in vitro. The technique can be applied for testing drugs, modeling diseases, and for studying specific genes in the context of deletions that are embryonically lethal.

체외 혈관 질환 모델링 및 약물 검사를 위한 마우스 배아 줄기 세포를 이용한 혈관신생의 3차원 발아 분석

Recent advances in induced pluripotent stem cells (iPSC) and gene editing technologies enable the development of novel human cell-based disease models for ...

소형 동물 모델에서의 동정맥 (AV) 루프는 혈관 신생과 혈관을 조성한 조직 공학을 공부하기

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터