Перестройка тканей это: ПЕРЕСТРОЙКА ТКАНЕЙ И МЕТАПЛАЗИЯ

Содержание

ПЕРЕСТРОЙКА ТКАНЕЙ И МЕТАПЛАЗИЯ

ПЕРЕСТРОЙКА ТКАНЕЙ И МЕТАПЛАЗИЯ

Перестройка тканей в организме возникает при изменениях ус­ловий их существования и деятельности, характера питания и крово­обращения, иннервации. При затруднении кровотока в каком-либо крупном сосуде под влиянием физических, химических или биоло­гических воздействий наблюдается компенсаторно-приспособитель­ная перестройка ангиоархитектоники органа за счет включения кол­латерального кровообращения. Изменение питания, силы и направ­ленности физической нагрузки на костную ткань согфовождается перестройкой системы костных трабекул губчатого вещества и кост­ных пластин (остеонов компактной кости). При рахите, остеодистро-фии, переломе костей, патологии суставов существенно перестраива­ется костная система, а в процессе заживления костной ткани и вы­здоровления ее наблюдаются регенерация и гиперплазия.

Метаплазия (от греч. meta — иное, перемена, plasso — образую) — переход недифференцированных молодых клеток из одного вида в другой родственный вид. Переход клеток в другой вид возможен толь­ко в пределах одного зародышевого листка путем размножения кле­ток, поэтому этот процесс определяется как непрямая, или новообра­зовательная, метаплазия. По происхождению и биологической сущ­ности метаплазия представляет собой одну из форм физиологической, репаративной или патологической регенерации, при которой новая ткань отличается от предшествующей по своим морфологическим признакам и функциональным свойствам. Непосредственного пре­вращения клеток в другой вид не происходит.

Различают прозопластическую и анапластическую метаплазию.

Прозопластическая метаплазия (от греч. prosos — настоящий, plasso — образую) — перестройка клеток с образованием новой ткани с более высоким уровнем дифференциации и специализации по срав­нению с исходной тканью. Так, например, возникают гладкомышеч-ные клетки из камбиальных предшественников миофибробластов с образованием из капилляров крупных сосудов типа артерий и вен со средним слоем гладкомышечных клеток.Такая метаплазия наблюда­ется в коллатеральных сосудах легкого и других органов при различ­ного рода поражениях их. Путем метаплазии развиваются гиперпла­зия железистого эпителия из эпителия выводных протоков желез,гиперплазия костной и хрящевой тканей из соединительной, неоро-говевающего плоского эпителия в цилиндрический в желудке и ки-

1 шечнике и т. д.

Анапластическая метаплазия (от греч. ana —обратное разви­тие) — перестройка клеток с образованием новой ткани с менее вы­соким уровнем дифференциации и специализации по сравнению с исходной тканью. Например, переход призматического эпителия ды­хательных путей, пищеварительного тракта, придатка семенника, матки в ороговевающий плоский (эпидермальная метаплазия) при гиповитаминозе А и других хронических болезнях.

Гистологической аккомодацией, или адаптацией, называют мор­фологическую перестройку тканей при изменившихся условиях их функционирования {ложная метаплазия). Например, призматиче­ский или кубический эпителий в щитовидной железе при коллоид­ной дистрофии принимает уплощенную форму. В участках ателекта­за легких в связи с непоступлением воздуха плоский альвеолярный эпителий преобразуется в кубический и т. д. При этом изменение внешней формы клеток происходит без специфических структурных и функциональных отклонений от нормы.

Дисплазия (от греч. dys — нарушение) и гетероплазия (от греч. geteros — другой) относятся к врожденным тканевым аномалиям или к местным нарушениям в развитии органов (образование костной ткани среди мышечной, островков поджелудочной железы в желудке и т. д.).

Смещение тканей, или гетеротопия (от греч, topos — место), встречающаяся при травмах или врожденных пороках, к метаплазии не относится.

54) Организация, перестройка тканей, метаплазия, дисплазия. Определение.

Организация – это замещение соединительной тканью очагов некроза разного происхождения, а также тромбов, сгустков крови, фибринозного экссудата. Разновидностью организации является инкапсуляция – формирование соединительной ткани вокруг очага некроза или вокруг инородного тела или животных-паразитов. Стадии организации:

1) очищение поврежденной зоны от детрита и некротических тканей при участии лейкоцитов и макрофагов;

2) активация фибробластов, синтез ими коллагена, а также липоаминогликанов;

3) ангиоматоз (стадия врастания капилляров) – из перифокальных зон в зону повреждения врастают кровеносные сосуды за счет пролиферации эндотелия;

4) грануляционная ткань, которая имеет кровеносные сосуды, переходит в волокнистую соединительно-тканную и количество сосудов резко снижается;

5) образование рубцовой ткани; благодаря лимфобластам рубец может сокращаться, поэтому его эластичность и грубость зависят от их количества.

В основе перестройки тканей лежат гиперплазия, регенерация и аккомодация. Например, коллатеральное кровообращение, возникающее при затруднении тока крови в магистральных сосудах. При нем происходит расширение просвета вен и артерий, отходящих от пораженного магистрального сосуда, утолщение стенок за счет гипертрофии мышечных и образования эластических волокон. Перестройка в костях губчатого вещества возникает при изменении направления нагрузки.

Метаплазия – это переход одного вида ткани в другой, родственный ей вид. Чаще встречается в эпителии и соединительной ткани, реже в других тканях. Эпидермальная или плоскоэпителиальная метаплазия – переход призматического эпителия в ороговевающий плоский (в дыхательных путях). Протоплазия – переход многослойного неороговевающего плоского эпителия в цилиндрический (в желудке и кишечнике).

Метаплазия соединительной ткани с образованием хряща в кости встречается в рубцах, стенке аорты (при атеросклерозе), в строме мышц, в капсуле заживших органов первичного туберкулеза, в строме опухолей.

Дисплазия – это нарушения пролиферации и дифференцировки эпителия с развитием клеточной атипии и нарушением гистоархитектоники. Это понятие тканевого иммунитета. Нарушение гистоархитектоники при дисплазии проявляется потерей полярности эпителия, а иногда и тех черт, которые характерны для данной ткани или данного органа. Выделяют три стадии дисплазии: легкая, средняя и тяжелая.

55. Склероз и цирроз. Понятие, причины, механизм развития, морфологическая характеристика. Связь цирроза и склероза с хроническим воспалением.

Склероз – это патологический процесс, ведущий к диффузному или очаговому уплотнению внутренних органов, сосудов, соединительно-тканных структур в связи с избыточным разрастанием зрелой плотной соединительной ткани. Умеренно выраженный склероз называется фиброзом. Выраженный склероз называется циррозом.

Классификация

Существует следующая классификация склерозов.

1. По этиологии и патогенезу:

1) склероз как исход хронического продуктивного воспаления инфекционного, инфекционно-аллергического и иммунопатологического генеза, а также вызванного инородными телами;

2) склероз как исход системной (ревматические болезни, системные врожденные дисплазии) и локальной (контрактура Дюпюитрена, келоид) дезорганизации соединительной ткани;

3) заместительный склероз как исход некроза и атрофии ткани в результате нарушений кровообращения и обмена, воздействия физических и химических факторов;

4) формирование рубцов в результате заживления ран и язвенных дефектов;

5) организация тромбов, гематом, фибринозных наложений, образование спаек, облитерация серозных полостей.

2. По морфогенезу:

1) новообразование молодой соединительной ткани за счет пролиферации фибробластов, усиленный синтез ими коллагена, фибриллогенез и образование фибринозно-рубцовой ткани;

2) усиленный синтез коллагена фибробластами и фибриллогенез без выраженной гиперплазии клеток, изменение соотношения клеток и волокнистых структур в пользу последних, превращение рыхлой соединительной ткани в фиброзную, а также нарастание массы и изменение структуры специализированных видов соединительной ткани;

3) склероз при коллапсе стромы в результате некроза или атрофии паренхимы внутренних органов.

3. По возможности обратимости склеротических изменений склеротические процессы могут быть лабильными или необратимыми, стабильными или частично обратимыми, прогрессирующими или необратимыми.

Регуляция роста соединительной ткани при склерозе осуществляется как центральными (нейроэндокринными), так и местными (регуляторные системы) механизмами.

Перестройка тканей — Студопедия

При развитии приспособительных реакций в тканях происходят структурные изменения, что и называют перестройкой. В основе ее лежат гиперплазия, регенерация и аккомодация. Так, при развитии коллатерального кровообращения происходит утолщение стенок сосудов, по которым идет коллатеральный кровоток расширение просвета сосудов. При изменении направления нагрузки на кость после заживления перелома происходит перестройка губчатого вещества кости.

Примером гистологической анкомодации является превращение нефротелия, выстилающего полость капсулы почечного клубочка, в кубический при выключении клубочка.

Метаплазияпереход одного вида ткани в другой, родственный ей вид, в пределах одного зародышевого листка ( например, переход одного типа эпителия в другой, переход соединительной ткани в хрящевую и костную). Развивается при пролиферации молодых, недифференцированных клеток. Часто встречается при хронических воспалительных процессах (переход цилиндрического эпителия бронхов -в многослойный плоский при хроническом бронхите). Обратный переход получил название прозоплазия, то есть идет повышение дифференцировки ткани. Метаплазия соединительной ткани с образованием хряща или кости часто встречается в рубцах! в старых инкапсулированных очагах туберкулезной инфекции. При интенсивной антигенной стимуляции может произойти миелоидная метаплазия селезенки и лимфоузлов — скопление в них малодифференцированных клеток миелоидного ряда.


Дисплазия — нарушение пролиферации и дифференцировки клеток с развитием клеточной атипии и нарушением гистоархитектоники.

Нарастание клеточной атипии проявляется в увеличении размеров ядер, изменении их формы, гиперхромности ядер, изменении формы и величины клеток, увеличении числа митозов, появлении атипичных митозов. Нарушение гистоархитектоники проявляется потерей полярности эпителия, потери гисто- и органоспецифичности эпителия. Выделяются три степени дисплазии: I. Легкая — небольшой гиперхроматоз и увеличение диаметра ядра, увеличение ядерно-цитоплазматического соотношения; в многослойном плоском эпителии изменения захватывают 1/3 эпителиального пласта. II. Умеренная — эти изменения нарастают: поражается 2/3 эпителиального пласта многослойного плоского эпителия. III. Тяжелая — резко выраженный гиперхроматоз, атипия клеток, полиморфизм ядер, большее число митозов; процесс охватывает весь эпителиальный пласт.

НЕДЕЛЯ ЖЕНСКОГО ЗДОРОВЬЯ — Детская городская клиническая больница №7

В МБУЗ ДГКБ №7 с 1-7 августа проводится

профилактическая  акция «Неделя женского здоровья»

 

Традиционно о различных аспектах женского здоровья девочки узнают от матери. Однако для большинства взрослых эта тема чаще всего является интимной и сложной для обсуждения с детьми. Да и некоторые темы мама просто не в состоянии компетентно объяснить, так как сама не владеет необходимой информацией. А ведь именно в подростковом возрасте крайне важно заложить ответственное отношение к своему здоровью и привить культуру заботы о нем.

По большому счету, профилактика и забота о женском здоровье начинается с самого рождения девочки и требует особого внимания в подростковый период — период полового созревания. Процесс формирования будущей женщины происходит постепенно, постоянно и неуклонно. В процессе роста девочка постепенно превращается в подростка. Здоровье девочки в этом периоде её жизни имеет большое значение — происходит интенсивный рост всего организма, развитие скелета, гормональная перестройка. Здоровье будущей матери, ее детородная функция, те факторы, которые в последующем влияют на исход беременности, родов, состояние новорожденного, окончательно формируются в этот период. Всё это в дальнейшем определяет репродуктивное здоровье женщины. Ведь именно в этот период девушка превращается в женщину.

Изменения в организме девочки во время подросткового периода

 

Наступление половой зрелости определяется по целому ряду общих признаков. Изменениязатрагивают не только внешность, но и эмоции, настроение. Этот процесс называется периодом полового созревания. Возраст, когда это происходит, у каждой девочки индивидуален — от 9-10 до 15 лет. Под воздействием половых гормонов облик девочки значительно изменяется. Девочки быстро растут, однако, в отличие от мальчиков, у них заметнее увеличивается верхняя часть туловища, шире становятся бедра, отчего фигура девочки выглядит более округлой. Начинают развиваться молочные железы, они становятся полнее и круглее. Все перечисленные выше изменения свидетельствуют о появлении вторичных половых признаков. Девочка начинает очень быстро расти, особенно и длину. В целом за 6—7 лет пубертатного периода происходит прирост длины на 22—29 см, массы тела на 22—28 кг. Непосредственно перед появлением первой менструации рост приостанавливается, а после первой менструации в течение двух лет происходит новая прибавка роста и массы тела. В 16—18 лет нарастание антропометрических показателей (рост, масса) прекращается. Очень важно в этот период обеспечить организм необходимыми питательными веществами, для правильного развития детского организма. Большое значение в этом периоде имеет кальций, который является одним из основных структурных макроэлементов, обеспечивающих нормальное развитие растущему организму. В организме кальций выполняет многочисленные функции. Ионы кальция регулируют практически все основные процессы, кальций входит в состав многих структурных соединений – белков, ферментов, витаминов, гормонов и комплексов с аминокислотами.

            Именно в подростковом возрасте, в период бурного роста и созревания, организм ребенка ощущает большой недостаток витамина D, что сказывается на развитии желез внутренней секреции, нервной системы, всего организма. Если в этом возрасте не позаботиться о витамине D и правильном питании, богатом фосфором, кальцием, магнием, то нервные ткани в последующие годы будут ослаблены, что может вызвать со временем симптомы рассеянного склероза.

 

В это время начинает усиленно функционировать сальные железы, в связи с чем появляется и доставляет некоторые неприятности угревая сыпь на лице или спине или груди. Лучший способ избавиться от нее — это следить за чистотой кожи и правильно питаться. Если же очень  много прыщей — обратись к доктору, он поможет. Угревая сыпь или акне – это хроническое заболевание, связанное с гиперфункцией сальных желез, вырабатывающих кожное сало. В результате происходит закупорка протоков сальных желез, и в них образуются сальные пробки – комедоны, в которых создаются чрезвычайно благоприятные условия для развития бактерий. Продукты их жизнедеятельности негативно воздействуют на окружающие ткани, вызывая их воспаление, которое постепенно переходит в хроническую форму. Так как угри — хроническое заболевание, кожу нужно тщательно очищать, и правильно за нею ухаживать.

 

Во время полового созревания начинают активно действовать потовые железы. Особенно важно соблюдать личную гигиену половых органов, мыть ноги, подмышечные впадины. Чистоплотность и аккуратность — очень важные условия в этот период. Точное выполнение всех правил гигиены имеет принципиально особое значение для организма девочки, девушки.

 

Наиболее важная гигиеническая мера — тщательное мытье всего тела. Ванну нужно принимать не реже одного раза в неделю, она хорошо очищает кожу, закаливает организм. Летом, в жаркие дни, гигиенический душ следует принимать чаще. Необходимо принимать каждый день душ со средствами не содержащими вредные ингредиенты (SLS), а после этого можно воспользоваться дезодорантом. Но очень важно, чтобы в составе дезодоранта не содержалось солей алюминия, которые блокируют выделение потовой секреции, нарушают таким образом физиологию а также накапливаясь в организме могут привести к серьезным заболеваниям.

Содержащиеся в косметических средствах  парабены, соли алюминия могут вызывать мастопатию и другие болезни молочных желез.

Очень важно с полового периода сохранить здоровье девочки, приучая ее к безопасной гигиене. Многим известны данные специалистов, подтверждающих вредное воздействие химических компонентов в средствах личной гигиены женщины.

Менструальный цикл

 

Приблизительно через 1,5-2 года от начала полового созревания, происходит очень важное событие. Под воздействием гормонов из яичников начинают ежемесячно «выходить» женские половые клетки — яйцеклетки. С этого момента девочка потенциально может стать матерью. О том, что яичники начали «работать», говорит появление у девочек менструаций.

Первая менструация (менархе) — значительное событие для юной девушки. Она является основным признаком перехода от детства к юности. Менструация — естественный процесс, который отмечает начало пути девушки к полному ее расцвету как женщины и матери; она не должна нарушать обычного течения ее жизни.

Первая менструация — главный признак полового созревания женского организма, указывающий на способность организма к беременности. Предвестниками менархе могут быть немотивированные изменения самочувствия, головные боли, головокружение, боли в низу живота, тошнота и др. Регулярный менструальный цикл у большинства девушек устанавливается сразу после первой менструации, но иногда до установления регулярных менструаций проходит 1,5-2 года. Длительность менструального цикла исчисляется от первого дня наступившей менструации до первого дня следующей менструации. Возможны его индивидуальные колебания от 21 до 35 дней, (обычно 28-30 дней). Для того, чтобы узнать длительность своего менструального цикла и контролировать его ритмичность, девочки должны аккуратно записывать дни менструаций, а лучше — заносить дни в менструальный календарь из месяца в месяц, из года в год.

Взросление девочки, изменения в организме девочки в период полового созревания, появление менструации — вносит дополнительные коррективы по уходу и поведению. Период полового созревания является самым ответственным в жизни девочки. Ее организм становится особенно чувствительным к нарушениям режима и полноценности питания, физическим и психическим перегрузкам, инфекционным заболеваниям. Все отклонения в ту или иную сторону считаются патологией и относятся к нарушениям менструального цикла: могут беспокоить головные боли, боли в пояснице, низу живота, может появиться тошнота, головокружение, слабость, да и сами менструации могут быть или слишком обильными или слишком скудными. А бывает, что по возрасту пора бы наступить месячным, а их все еще нет. Известна и проблема с нерегулярным циклом.

Лечение нарушения менструального цикла зависит от причины, его вызвавшей. В первую очередь рекомендуется нормализация режима дня, сбалансированное и полноценное питание, исключение вредных факторов, витаминотерапия. При выявлении инфекций проводят противовоспалительную терапию, в случае эндокринных нарушений назначается лечение для восстановления гормонального фона. В этом случае на помощь могут прийти витамино-минеральные комплексы, которые помогут отрегулировать гормональный фон

девочки в подростковый период.

В этот период мама очень внимательно должна следить за развитием девочки, чтобы своевременно заметить отклонения и с помощью врача установить причины и принять меры

для их устранения.

Питание в подростковом периоде

 

Подростковый возраст – это период бурного роста, нейро-эндокринных перестроек, полового созревания, при этом ситуация усложняется тем, что системы и органы часто развиваются не в едином темпе. У подростков повышается аппетит – и это хорошо, его следует обязательно удовлетворять. В этом возрасте очень важно в рационе питания девочки получить все необходимые питательные вещества для здорового формирования нервной,

эндокринной и костно-мышечной системы.

Некоторые девочки, желая сохранить фигуру, пытаются соблюдать разного рода диеты. Этого не следует делать, так как в данный период питание должно быть обязательно полноценным и регулярным. Особую значимость приобретают витамины. Эти жизненно необходимые вещества не синтезируются в организме, поэтому и получают их извне. Витамины существенно влияют на процессы жизнедеятельности организма, участвуют в сложнейших обменных функциях. Недостаток их в организме вызывает авитаминоз, что отрицательно сказывается на организме девочки в этом возрасте. Особо следует остановиться на вопросе кальциевого обеспечения девочек-подростков. Они часто отказываются от употребления молочных продуктов из-за опасности «потолстеть».

Разнообразие пищи с включением в рацион овощей, фруктов, ягод, молока, мяса, растительного и сливочного масла обеспечивает необходимую потребность организма в витаминах.

Вегетарианство, о котором можно вести речь во взрослом возрасте, подростку категорически противопоказано – это может привести к железодефицитной анемии, а это и так распространенная беда среди подростков, особенно девочек. Надо сказать, что в цивилизованных странах уже давно серьезно подходят к решению проблемы железодефицитных состояний, ведь от уровня железа в организме зависит и интеллект, и иммунитет, устойчивость к инфекциям, и даже социальное поведение в какой-то мере.

Интересно, что если раньше считалось, что железо лучше всего получать из яблок, то сейчас выяснилось, что железо в них, конечно, есть, но оно плохо усваивается. Гораздо продуктивнее в этом смысле говядина, телятина, в меньшей степени печень. Колбасы и сосиски, столь любимые подростками, по своей ценности не могут сравниться с хорошо приготовленным мясом, но все же лучше уж употреблять их, чем совсем обходиться без мяса.

Для поддержки обмена веществ и работе нервной системы девочки подростка необходимо обогащать рацион питания добавлением Омега 3 жирных кислот. Научные исследования показывают, что Omega 3  жирные кислоты необходимы для нормальной деятельности мозга, так как они обеспечивает быстрый приток энергии, помогающей передаче импульсов, несущих сигнал от одной клетки к другой. В этот период идет очень активная перестройка гормонального фона девочки и работа нервной системы играет в нем решающее значение. Омега-3- полиненасыщенные жирные кислоты являются также важными компонентами, улучшающими зрение, поведение, память, процессы обучения, чтение и письмо. Что помогает девочке сохранить не только хорошее самочувствие, зрение (часто именно в этом периоде идет активное развитие близорукости), но и поддержать чувствительную в этот период нервную систему и психическое здоровье.

В подростковом периоде велика вероятность развития близорукости, поэтому следите за зрением ребенка. Биологически активные вещества, содержащиеся в экстрактах черники и очанки, способствуют укреплению глазных мышц и связок, защищают роговицу и хрусталик, оказывают противовоспалительное, бактерицидное, антиоксидантное действие, нормализуют обменные процессы в сетчатке глаз, повышая остроту зрения и адаптационные возможности глаз. Очень полезен для зрения лютеин и экстракт очанки. Неправильная осанка, неудобное положение при выполнении письменных работ могут привести к искривлению позвоночника. Вначале эти искривления едва заметны, однако с течением времени они увеличиваются и становятся значительными. Позвоночник непосредственно сочленяется с тазом и вскоре его искривление неизбежно приводит к нарушениям равномерной нагрузки на таз. Изменение формы таза, характера сочленения между позвоночником и крестцом может в будущем привести к всевозможным осложнениям в родах. Правильная осанка — гармония физического развития. Не менее важное значение имеет связочный аппарат при помощи которого правильно располагаются в малом тазу половые органы.

 

Детские инфекционные болезни

 

в школьном возрасте чрезвычайно опасны, так как они могут осложняться стойким поражением ряда органов и систем, в том числе и половых. В отличие от взрослых женщин у девочек воспалительным заболеваниям наиболее подвергаются наружные половые органы и влагалище. Детские инфекционные заболевания могут также служить причиной хронических заболеваний сердца, почек, которые в будущем могут серьезно осложнить беременность и роды или даже явиться противопоказанием для продолжения беременности.

Наряду с предупреждением и своевременным лечением инфекционных заболеваний, а также соблюдением правил школьной гигиены необходимо заботиться о том, чтобы девочки школьного возраста достаточно времени проводили на свежем воздухе, использовали закаливание, в том числе и водные процедуры, больше находились в движении и регулярно по указанию врача занимались физкультурой и спортом, не переутомлялись физически и умственно, правильно чередовали занятия и отдых. Огромное значение в этом возрасте имеет работа иммунной системы, так это время бурного роста и гормональной перестройки организма. Единственный способ полноценно защититься от инфекционных заболеваний — вырабатывать собственный иммунитет, который формируется при встрече с микроорганизмами. Чтобы мобилизовать защитные силы организма, необходимо использовать общеукрепляющие методики (закаливание, например) и принимать

поливитамины и природные иммунномодуляторы.

Важно, чтобы девочка к пубертатному периоду получила необходимый курс вакцинации по Национальному Календарю, а также вакцинацию  против вируса папилломы человека (по желанию родителей- в нашем регионе эта вакцина не входит в Календарь)

С раннего возраста у девочек следует выработать привычку к регулярному опорожнению кишечника, мочевого пузыря. Переполненный мочевой пузырь, постоянные запоры затрудняют правильную циркуляцию крови в сосудах органов малого таза (в матке, яичниках, кишечнике, мочевом пузыре), что в последующем приводит к неправильному положению матки. Поэтому обязательно включите в рацион натуральные препараты, содержащие компоненты, улучшающие процесс пищеварения.

Особое значение имеет уход за полостью рта и зубами. Если не поддерживать гигиену ротовой полости, ежедневно очищая зубы от налета, по надобности отбеливая их, то на зубах постепенно возникает мягкая пленка, которая состоит из остатков пищи. Если не убрать ее, она постепенно твердеет и укрепляется благодаря тому, что в ней все время размножаются вредные микроорганизмов. Даже небольшое изменение микрофлоры полости рта, появление в нем патогенных микробов способно привести к таким заболеваниям, как: кариес, пародонтоз, стоматит, ангина, рожистое воспаление и т.д. Поэтому ротовая полость требует особого внимания и регулярного тщательного ухода.

Базовым компонентом такого ухода является механическая очистка. Проводить ее можно при помощи всем известной зубной щетки, при этом стоит выбирать модели с той степени жесткости щетины, которая не будет излишне травмировать Ваши десны.
Простудные, инфекционные, хронические заболевания, физиологическая перестройка организма в связи с половым созреванием оказывают влияние на состояние волос.

Для роста волос необходимо поступление в организм достаточного количества витамина А, железа, серы, витаминов группы В. Нормальные волосы эластичные, не секутся, легко укладываются в косичку, красивую прическу.

В период полового созревания, интенсивного выделения гормонов, работы сальных и потовых желез волосы у девочек чаще бывают жирными. Такие жирные волосы склеиваются, усеяны многочисленными жирными чешуйками (жирной перхотью). В этом случае необходимо подобрать специальные косметические средства, посоветовавшись с дерматологом.

Соблюдение правил личной гигиены, правильный режим дня, полноценное питание, занятие физкультурой и спортом помогут девочке-подростку достичь физиологической, психологической и социальной зрелости, в будущем иметь здоровых детей и на долгие годы сохранить здоровье.

 

Врач-педиатр

М.В. Желнина

Страница не найдена |

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

19202122232425

2627282930  

       

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Как мы потеряли наследие советских художниц — Wonderzine

Власти не считали текстильный дизайн «высоким» искусством — поэтому и относились к нему менее строго. Благодаря этому художницы, занимавшиеся тканями, могли экспериментировать куда больше, чем их коллеги-живописцы или скульпторы, и под видом паттернов для детской одежды или интерьерного текстиля делать сильные абстрактные работы. В работах 1960–1980-х встречаются очень смелые художественные решения: например, ткани, которые придумывала Анна Андреева, — это чуть ли не пиксель-арт, и многие её работы больше напоминают картины Энди Уорхола или обложки психоделических рок-альбомов, чем что-то для простых советских людей. Впрочем, простым советским людям такие ткани и не доставались — как и все остальные товары, их периодически «выкидывали» в магазины небольшими партиями.

В эпоху застоя возможностей для творчества в текстиле становилось всё меньше — в 1970-е и в 1980-е художницам приходилось всё дольше биться за утверждение эскизов, и в процессе согласования они часто менялись до неузнаваемости (или просто теряли актуальность). Производства делали ставку на уже существующие образцы, которые хорошо продавались, поэтому многие новые эскизы так и остались на бумаге. Творческая лаборатория сохранилась лишь на шёлковой фабрике «Красная Роза», где работали Анна Андреева, Лидия Рубцова и Татьяна Тихомирова.

С началом перестройки многие производства стремительно пришли в упадок и закрылись — сейчас из московских предприятий осталась в живых «Трёхгорная мануфактура», но производство давно перенесли из исторического здания, которое теперь занимают офисы (в том числе редакция Wonderzine). Работы Андреевой хранятся в МoМА — однако большинство имён российских и советских текстильных художниц не знакомы никому, кроме узкого круга специалистов, а созданные ими ткани лежат в архивах музеев и профильных институтов.

ФОТОГРАФИИ:  Предоставлено пресс-службой Музея Москвы

Как дизайн советских тканей стал искусством

Бывает, что и в серьезных художественных музеях устраиваются выставки, для которых традиционное искусство – живопись, скульптуру – дополняют тканями и предметами одежды, как бы вступающими с искусством в диалог. О таких проектах иногда говорят, что они уместнее в музее декоративно-прикладного искусства, чем в картинной галерее, и часто так и есть. Другое дело – проект «Ткани Москвы», ставший одним из главных музейных блокбастеров сезона.

В советские десятилетия в бывших Провиантских складах, превращенных теперь в Музей Москвы, был гараж Генштаба СССР. Знание этой детали не позволяет посетителю освободиться от ощущения, что кирпичные стены и мощный пандус, ведущий в экспозицию, до сих пор хранят запах машинного масла. И ткацкий станок, как пролог к выставке, выглядит тут уместным, хотя дальше рассказ пойдет не столько о производстве, сколько об искусстве, о смене эпох и вкусов, о художественных течениях и предпочтениях, которым следовали создатели тканей. И о том, что большей части этих героев слава не коснулась совсем.

В дизайне советских тканей было куда больше свободы и духа времени, чем в официальном искусстве /Максим Стулов / Ведомости

Точнее, героинь: начиная с советского времени дизайном тканей у нас занимались исключительно женщины – это придает выставке ощутимый феминистский акцент. Их имен никто не знал, со стороны художниц отказ от имени был осознанным, пусть и вынужденным решением, дающим иногда ту свободу в творчестве, о которой их коллеги, занятые высоким искусством, не могли и мечтать.

Время Маяковской

Преамбула к главному сюжету – обзор дореволюционной отечественной ткацкой промышленности, из которого мы узнаем, что Первая московская ситценабивная фабрика ранее носила имя эльзасца Эмиля Цинделя, Трехгорка была Прохоровской мануфактурой, а компания «К. О. Жиро & сыновья» превратилась в 1924 г., после гибели Розы Люксембург, в шелковый комбинат ее имени. Воспоминания Льва Толстого, жившего напротив фабрики на улице, теперь носящей его имя, добавляют незначительные детали. «Три тысячи женщин, – ужасался Толстой, – стоят на протяжении 12 часов за станками среди оглушительного шума и производят шелковые материи. В продолжении 20 лет, как я это знаю, десятки тысяч молодых, здоровых женщин-матерей губили и теперь продолжают губить свои жизни и жизни своих детей для того, чтобы изготавливать бархатные и шелковые материи».

Тут же посетителя развлекают описаниями проделок лионца Осипа Жиро, наказанного, в частности, за попытку спустить в Москву-реку вредные отходы производства. Эта история забавляет, но не более того – она и подобные ей здесь не главное. Вид ткани, ее фактура, меняющиеся с годами рисунки стали основным предметом исследования кураторов выставки Александры Селивановой и Ксении Гусевой. Они и составляют главный сюжет.

Он стал развиваться после революции, когда ткацкие фабрики окончательно отказались от старой практики покупки эскизов во Франции и Германии, когда уехали или растворились в советской реальности работавшие на наших производствах иностранцы. Разве что Оскар Грюн, бывший художник Прохоровской мануфактуры, известный еще и как мастер плаката, возглавил художественную мастерскую на Трехгорке. Вместе с художницами нового поколения Варварой Степановой и Любовью Поповой, трудившимися на Первой ситценабивной фабрике, он был призван преподавать во ВХУТЕМАС.

Понятно, что фигура Степановой приходит на ум первой, когда речь заходит об агиттекстиле первых пятилеток – и она тут присутствует, многократно запечатленная своим мужем Александром Родченко. Но стереотип удалось сломать, и центральной фигурой в мастерской ВХУТЕМАСа и ВХУТЕИНа, условно воссозданной в экспозиции, стала не она, а блистательная Людмила Маяковская – старшая сестра поэта, мастер аэрографической росписи. Там же мы видим эскизы рано ушедшей абстракционистки Любови Поповой и талантливейшей ученицы Маяковской Натальи Киселевой. Той, что создавала феерические динамические композиции, искусно шифруя в них аббревиатуру ВКП(б).

Королевский двор и нью-йоркский музей

Редкие художницы, рисовавшие эскизы для шелков «Красной Розы», как, например, Татьяна Тихомирова, дожили до наших дней. От кого-то осталось одно имя на эскизах или, как у Натальи Кирсановой, делавшей тонкую минималистическую графику, дата рождения – 1912 г. О создававшей необычные цветочные композиции Наталье Дзюбиной известно лишь, что она работала на комбинате в 1920–1930-х. Больше повезло Наталье Жовтис, успевшей узнать благодарность учеников, и Анне Андреевой, много лет проработавшей главным художником «Красной Розы» и возглавлявшей секцию декоративного искусства МОСХа. Дюжину эскизов Андреевой нынешним летом приобрел нью-йоркский MoMA – выяснилось, что в Штатах выходили посвященные ей публикации. В коллекции архитектуры и дизайна MoMA это второе имя российского происхождения – первым его русским приобретением стали эскизы Любови Поповой.

В нашей стране тем не менее имя Андреевой известно только специалистам. Среди прочего она делала эскиз платка, который в 1961 г. Хрущев и Гагарин преподнесли в дар Елизавете II. Это был первый официальный визит главы СССР в Соединенное Королевство, британцы настаивали, что по протоколу в делегацию надо включить и автора подарка. Андреева была невыездной – из бывших, беспартийная, муж-еврей прошел через ГУЛАГ, но служба королевского протокола была неумолима, художнице быстро сочинили характеристику – «политически устойчива» – и отправили в Лондон. Где впечатление на нее произвели не только королева и прием во дворце, но и нюансы текстильного производства, с которым ее познакомили: оказалось, что там художнику достаточно сделать один эскиз, чтобы жить на него год безбедно. В Советском Союзе художники по тканям отчитывались шестью эскизами в месяц.

На выставке, когда дело доходит до конца 1950-х – начала 1960-х, начинается самое интересное: динамические композиции, оптические иллюзии, предметные рисунки, трансформирующиеся в абстракцию, изломанная графика – чистый Иссей Мияке! Только лет за 20–25 до него. Это и есть кинетическое искусство, адепты которого в СССР примерно тогда оформились в группу «Движение», а в Дюссельдорфе одновременно возникла группа Zero. Дух времени, неукротимый, не поддающийся давлению и цензуре Zeitgeist, не ведал границ. Только группа «Движение» была в 1967 г. уничтожена, а в тканях эта погоня за бесконечностью, космическая одиссея продолжалась, и на эскизах, которые мы видим, стоят штампы, свидетельствующие, что рисунки были приняты к производству.

Не то чтобы ткани эти можно было свободно купить – как всякий дефицит, их в лучшем случае изредка выбрасывали в продажу. Но на улице можно было встретить сшитые из них платья, ткани формировали образ оттепельной эпохи и попадали на главные международные выставки, где неизменно получали медали. Художников на выставки не пускали, в наградных дипломах не было их имен, зато в виде тканей, особенно детских, самые смелые композиции оказывались проходными. Внучка Анны Андреевой рассказывает, как уже в начале перестройки бабушка чуть не упала в обморок, увидев по телевизору модный показ Ива Сен-Лорана: в коллекции были использованы ткани с ее рисунками. Похоже, кто-то, имевший доступ к архиву «Красной Розы», продал на Запад эскизы без ее ведома, и наверняка не только их.

«Красной Розы» давно нет. Как нет большинства производств, архивы которых дали возможность сделать ностальгическую выставку. Лишь Трехгорная мануфактура продолжает барахтаться, перенеся в условиях рынка производство вон из Москвы и оставив на исторической территории, занятой теперь сплошь арендаторами, единственный в городе, очень маленький свой магазин.

клиник пластической хирургии

Если вы не помните свой пароль, вы можете сбросить его, введя свой адрес электронной почты и нажав кнопку «Сбросить пароль». Затем вы получите электронное письмо, содержащее безопасную ссылку для сброса пароля

. Если адрес совпадает с действующей учетной записью, на адрес __email__ будет отправлено электронное письмо с инструкциями по сбросу пароля

.

клиник пластической хирургии

Если вы не помните свой пароль, вы можете сбросить его, введя свой адрес электронной почты и нажав кнопку «Сбросить пароль». Затем вы получите электронное письмо, содержащее безопасную ссылку для сброса пароля

. Если адрес совпадает с действующей учетной записью, на адрес __email__ будет отправлено электронное письмо с инструкциями по сбросу пароля

.

клиник пластической хирургии

Если вы не помните свой пароль, вы можете сбросить его, введя свой адрес электронной почты и нажав кнопку «Сбросить пароль». Затем вы получите электронное письмо, содержащее безопасную ссылку для сброса пароля

. Если адрес совпадает с действующей учетной записью, на адрес __email__ будет отправлено электронное письмо с инструкциями по сбросу пароля

.

Механизмы физиологического ремоделирования тканей у животных: манипулирование тканями, органами и морфологией организмов

Основные моменты

Физиологическое ремоделирование тканей имеет решающее значение для установления и поддержания формы, структуры и функции тканей в различных таксонах.

Изменения во внеклеточных (ECM) и последующих клеточных ответах работают согласованно, управляя ремоделированием тканей.

Консервированные регуляторные механизмы у животных способствуют ремоделированию тканей в ответ на широкий диапазон индуктивных сигналов.

Физиологическое ремоделирование тканей у эмбриональных, ювенильных и взрослых животных замедлено, чтобы вызвать системные или дискретные изменения.

Реферат

Ремоделирование ткани в широком смысле определяется как реорганизация или восстановление существующих тканей.Процессы ремоделирования тканей отвечают за управление развитием и поддержанием тканей, органов и общей морфологии организма. Следовательно, изучение регуляторных и механистических аспектов ремоделирования тканей позволяет расшифровать, как структура и функция ткани управляются у животных. Таким образом, исследования, направленные на изучение естественной реорганизации тканей у животных модельных организмов, имеют большой потенциал для продвижения медицинских методов лечения в сочетании с тканевой инженерией и регенеративной медициной.Здесь мы обсуждаем молекулярные и клеточные механизмы, ответственные за события ремоделирования тканей, которые происходят у животных нескольких типов. Примечательно, что в этом обзоре подчеркиваются молекулярные и клеточные механизмы, участвующие в эмбриональных и постнатальных физиологических событиях ремоделирования тканей, от метаморфоза до ремоделирования кости во время функциональной адаптации.

Ключевые слова

Ремоделирование ткани

Физиологическое ремоделирование

Морфология

Ремоделирование эмбриона

Постэмбриональное ремоделирование

Метаморфоз

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (Abstract 0)

Посмотреть Else

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Зондирование, реструктуризация и инвазия эндотелиальных клеток в гидрогелевые структуры коллагена | Интегративная биология

35″> Введение

В тканевой инженерии гидрогели коллагена широко используются в качестве каркасов для моделирования внеклеточного матрикса (ЕСМ) из-за обилия коллагена как наиболее распространенного белка ЕСМ в организме человека. Кроме того, удобно регулировать химические и механические характеристики гидрогелей коллагена 1 , 2 и исследовать клеточную инвазию в физиологически значимых трехмерных микросредах. 3 , 4 Во многих исследованиях изучалась роль молекулярной передачи сигналов, управляемой растворимыми белками, такими как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста фибробластов (FGF) и фактор роста тромбоцитов (PDGF), которые лежат в основе стандартной парадигмы опухолевого ангиогенеза и ангиогенного переключения. 5–8 Однако недавние данные свидетельствуют о том, что механические сигналы, вероятно, играют не менее важную роль в нескольких аспектах прогрессирования опухоли.

Механические сигналы, такие как плотность матрицы, размер пор и толщина волокна, регулируют поведение многих клеток. Плотный матрикс из волокнистого коллагена указывает на высокий риск метастазирования рака груди. 9 , 10 Маленькие поры обеспечивают прикрепление клеток и более быструю, но ограниченную подвижность клеток, тогда как большие поры лучше подходят для подвижности клеток на большие расстояния. 11 , 12 Кроме того, роль жесткости матрицы и размера пор ранее изучалась независимо. Было показано, что уменьшение размера ограничения путем уменьшения ширины канала для данной жесткости ECM увеличивает миграцию клеток, в то время как увеличение жесткости ECM увеличивает миграцию клеток за счет того же эффекта ограничения. 13 Однако независимые эффекты сложно отделить, и точная роль более сложных аспектов структурной микросреды ECM остается неясной.

Что касается топографии субстрата, исследования показали, что скорость и направление миграции клеток зависят от кривизны поверхности. 14 Геометрические ориентиры играют роль в определении положения новых участков ветвления из уже существующих эпителиальных клеток молочной железы 15 и инвазия опухолевых клеток была исследована с разных позиций внутри протоков молочной железы; 4 , однако, связь с сосудистыми сетями опухоли, которые характеризуются сложными ветвящимися структурами, не была четко продемонстрирована.Более того, диаметры кровеносных сосудов в окружающей среде опухоли неравномерны и резко и ненормально различаются по размеру по сравнению с диаметрами кровеносных сосудов в здоровых сосудах. 16 В нашей предыдущей работе мы наблюдали, что локальные сигналы ECM в определенных контекстах могут перекрывать более традиционные химические факторы инвазии эндотелиальных клеток (EC), однако анализ механизмов остается проблемой из-за ограниченной способности контролировать топографию ECM представлен в клетки. 17 Кроме того, механизм, с помощью которого индекс кривизны, который представляет топографию базальной мембраны кровеносных сосудов, влияет на инвазию ЭК, изучался редко.

Традиционные методы изучения взаимодействий ЭК-ткань включают посев клеток внутри или поверх каркасов, сделанных из природных гидрогелей ВКМ (, например, , матригель, коллаген, фибронектин) или синтетических полимерных каркасов (, например, поли (молочнокислых) co -гликолевая кислота) (PLGA) или полиэтиленгликоль (PEG)). 18 , 19 Эти платформы обычно не содержат сложных градиентов или гетерогенности, которые необходимы для регулирования соответствующих клеточных фенотипов, таких как миграция или инвазия.Хотя исследования in vivo и обеспечивают более высокую степень физиологической значимости, динамические эксперименты являются сложной задачей. Кроме того, обычно модели in vivo предоставляют корреляции, а не причинную информацию относительно роли микросреды в регулировании динамики инвазии из-за неспособности определить или настроить ключевые параметры микросреды в живых системах. Микрожидкостные модели кровеносных сосудов могут обеспечить высокую степень физиологической значимости, а также потенциал для динамических, причинно-следственных исследований.Они были разработаны с использованием литографических нисходящих или жертвенных методов для определения шаблонных каналов, покрытых ЭК, как биомиметических сосудов; однако эти исследования были в основном сосредоточены на простых конструкциях, включая прямоугольную геометрию и прямые сосуды. 20–23

В этой статье мы исследовали влияние различных микромасштабных топографий, сформированных в гидрогелях коллагена, на миграцию ЭК и образование капилляров. Мы изготовили набор острых и круглых структур, которые имитируют геометрию кровеносных сосудов, таких как трубки и участки разветвления, с широким диапазоном жесткости, чтобы моделировать ткани с различными механическими свойствами. Наш подход в полной мере использует возможность управления с высокой точностью топологической микросредой тканей. Кроме того, мы охарактеризовали процесс инвазии клеток, измерив среднюю длину отростка и частоту инвазии. Наконец, мы исследовали взаимодействие клетки-ECM ECs с острыми и круглыми структурами, обнаружив новую двунаправленную регуляцию между микроструктурой ECM и инвазией EC. Такая технология позволит определить in vitro и с беспрецедентным пространственным разрешением трехмерной геометрии ткани, которая имитирует сложные структуры, обнаруженные in vivo .Эти платформы позволят детально изучить взаимодействия между механическими и химическими сигналами в опухолевых процессах, таких как ангиогенез и метастазирование, а также влияние противораковых препаратов на эти процессы в физиологически значимом контексте.

42″> Коллагеновый гидрогель

45″> Препарат коллагенового гидрогеля

Коллагеновый гидрогель был изготовлен в конечных концентрациях 5,7.5 и 10 мг / мл -1 из исходных растворов 7,5, 11,25 и 15 мг / мл -1 соответственно. Согласно ряду публикаций, этот диапазон концентраций гидрогеля коллагена охватывает механическую жесткость, включая как нормальные, так и опухолевые ткани. 25–27 Раствор коллагена и разбавляющая среда, состоящая из среды Игла, модифицированной Дульбекко (DMEM) 10 × (0,1 × конечный объем нейтрализованного коллагена), NaOH (объем коллагена × 0,02) и DMEM 1 × (столько, сколько необходимо для отрегулировать конечную желаемую массовую долю коллагена) были отдельно приготовлены на льду.Среду для разбавления пипеткой вносили в раствор коллагена и осторожно перемешивали небольшим стерилизованным шпателем, чтобы избежать образования пузырьков. Как только раствор коллагена был нейтрализован, что примерно определялось по цвету фенолового красного красителя в среде и подтверждено pH-бумагой, его наносили на покровное стекло с полидиметилсилоксановыми подложками (ПДМС) сбоку и наносили на поверхность. Штамп PDMS, который запечатлел микроструктуры в гидрогеле. Сначала нейтрализованные растворы коллагена предварительно инкубировали при 4 ° C для облегчения сборки молекул волокон, а затем инкубировали при 37 ° C для сшивания волокон.Все оборудование и аксессуары, включая штамп PDMS, хранили на льду до предварительной инкубации, чтобы предотвратить сшивание незрелого коллагена. По мере увеличения плотности коллагеновых волокон время предварительной инкубации также увеличивалось, чтобы обеспечить достаточно времени для молекулярной сборки волокон. 28 , 29 Мы предварительно инкубировали 5 мг / мл раствора коллагена -1 в течение 1 часа и оба раствора коллагена по 7,5 мг / мл -1 и 10 мг / мл -1 растворов коллагена в течение 3 часов.

49″> Иммунофлуоресцентное окрашивание

Клетки и коллагеновые волокна фиксировали при комнатной температуре в течение 20 минут 10% забуференным формалином (Fisher Scientific). Между каждым этапом образцы промывали 3 раза PBS по 5 мин при каждом полоскании. Для повышения проницаемости их погружали в блокирующий буфер Superblock в фосфатно-солевом буфере (PBS) (Thermo Scientific) при комнатной температуре на 2 часа при осторожном встряхивании на орбитальном шейкере.На первом этапе их инкубировали с первичным мышиным моноклональным антиколлагеном I (Abcam, Массачусетс, США) (1: 1000) и кроличьим моноклональным антителом к ​​VE-кадгерину (Cell Signaling Technology) (1: 250) при 4 ° C в течение ночи. . На втором этапе их инкубировали с антимышиным Alexa Flour 546 (Life Technologies) (1: 250) для окрашивания волокон, DAPI (Life Technologies) (1: 5000) для окрашивания ядер и антикроличьей Alexa Flour. 488 (Life Technologies) (1: 250) для окрашивания межклеточных переходов при комнатной температуре в течение 1 часа.Для окрашивания актиновых филаментов на втором этапе клетки поочередно инкубировали с Phalloidin Alexa Flour 488 (Life Technologies) (1: 250), за исключением окрашивания против VE-кадгерина.

53″> Характеристика и анализ клеточной инвазии

За ходом инвазии клеток следили и фиксировали путем визуализации в реальном времени с использованием инвертированного оптического микроскопа (Axio Observer.Z1, Carl-Zeiss), оборудованную инкубационной камерой с линзой объектива 10x. Каждое устройство с гидрогелем визуализировали непосредственно перед посевом клеток, а затем каждые 24 ч до фиксации. Чтобы охарактеризовать прогресс клеточной инвазии из интересующих структур, мы измерили частоту клеточной инвазии и длину клеточной инвазии, используя программное обеспечение Zen Lite 2012 (Carl-Zeiss). Подсчитывали количество ростков от каждой структуры (от кончика до края структур). Структуры без проростков (нулевой счет) также были включены в измерение.Длина инвазии клеток измерялась линейкой программного обеспечения Zen Lite. Поскольку клетки лежали на боковой стенке микроканала, вышеупомянутые параметры можно было просто измерить, поскольку они были отображены сверху с помощью инвертированного оптического микроскопа.

57″> Результаты

a (мкм) 2 b (мкм) Осевое отношение ( a / b ) Угол ( θ ) / индекс кривизны (CI) Топография a Sharp a (Sa) 100 50 4 θ 9034 9034 Круглый a (Ra) C.I. min = 0,0025, max = 0,16 Топография b Sharp b (Sb) 125 1,6 θ = 65 ° Круглый b (Rb) C.I. min = 0,0062, max = 0,025 Топография c Sharp c (Sc) 250 0,8 θ = 100 ° Круглый c (Rc) C. I. min = 0,0064, max = 0,0125
a (мкм) 2 b (мкм) Осевое соотношение ( a / b ) Угол ( θ ) ) / индекс кривизны (C.I.)
Топография a Sharp a (Sa) 100 50 4 θ = 28 °
Круглый a (Ra) C.I. min = 0,0025, max = 0,16
Топография b Sharp b (Sb) 125 1,6 θ = 65 °
Круглый b (Rb) C.I. min = 0,0062, max = 0,025
Топография c Sharp c (Sc) 250 0.8 θ = 100 °
Круглый c (Rc) C.I. min = 0,0064, max = 0,0125
Таблица 1

Размеры готовых конструкций, а также показатели кривизны и остроты круглых и острых конструкций

a (мкм) 2 b (мкм ) Осевое отношение ( a / b ) Угол ( θ ) / индекс кривизны (CI)
Топография a Sharp a (Sa) 100 50 4 θ = 28 °
Круглый a (Ra) C.I. min = 0,0025, max = 0,16
Топография b Sharp b (Sb) 125 1,6 θ = 65 °
Круглый b (Rb) C.I. min = 0,0062, max = 0,025
Топография c Sharp c (Sc) 0,8 θ = 100 °
Круглый c (Rc) C.I. min = 0,0064, max = 0,0125
a (мкм) 2 b (мкм) Осевое соотношение ( a / b ) Угол ( θ ) ) / индекс кривизны (C.I.)
Топография a Sharp a (Sa) 100 50 4 θ = 28 °
Круглый a (Ra) C.I. min = 0,0025, max = 0,16
Топография b Sharp b (Sb) 125 1,6 θ = 65 °
Круглый b (Rb) C.I. min = 0,0062, max = 0,025
Топография c Sharp c (Sc) 250 0.8 θ = 100 °
Круглый c (Rc) C.I. мин = 0,0064, макс = 0,0125

Рис. 2

Микрофотографии изготовленных структур в 7,5 мг / мл гидрогеля коллагена -1 для структур (а) Sa и Ra, (б) Sb и Rb и (в) Sc и Rc, а также конфокальные изображения ориентация коллагеновых волокон вокруг Sb для (d) 5 мг / мл -1 , (e) 7,5 мг / мл -1 и (f) 10 мг / мл -1 гидрогелевых устройств, использующих линзу объектива 25x, и в увеличенном масштабе коллагеновые волокна (г) 5 мг мл -1 , (з) 7.5 мг / мл -1 и (i) 10 мг / мл -1 гидрогелевых устройств. Масштабная линейка: 150 мкм для (a – c) и 50 мкм для (d – f). Размер кадра прибл. 70 мкм × 70 мкм для (г – я).

Рис. 2

Микрофотографии изготовленных структур в 7,5 мг / мл гидрогеля коллагена -1 для структур (а) Sa и Ra, (б) Sb и Rb и (в) Sc и Rc, а также конфокальные изображения ориентация коллагеновых волокон вокруг Sb для (d) 5 мг / мл -1 , (e) 7,5 мг / мл -1 и (f) 10 мг / мл -1 гидрогелевых устройств с использованием линзы объектива 25x, и в увеличенном масштабе коллагеновые волокна (г) 5 мг. мл -1 , (h) 7.5 мг / мл -1 и (i) 10 мг / мл -1 гидрогелевых устройств. Масштабная линейка: 150 мкм для (a – c) и 50 мкм для (d – f). Размер кадра прибл. 70 мкм × 70 мкм для (г – я).

Кроме того, в таблице 2 показаны условия полимеризации гидрогелевых устройств с различными концентрациями, а также глубина микроканала гидрогеля и производительность изготовления. Глубину канала гидрогеля рассчитывали путем посева флуоресцентных микрошариков на гидрогелевые устройства и измерения разницы между точкой фокусировки микробусин наверху и внизу микроканалов с помощью инвертированного микроскопа (Axio Observer.Z1, Carl-Zeiss, Германия). Для экспериментов по посеву клеток мы использовали топографии гидрогеля коллагена, показатели кривизны и резкости которых были в пределах 10% от показателей кремниевого шаблона. Как показано в таблице 1, выход для концентрации 5 мг / мл -1 составлял 70%, в то время как выходы для 7,5 мг / мл -1 и 10 мг / мл -1 были более 90%.

Таблица 2

Сводка параметров изготовления и условий изготовления гидрогелевых структур различной жесткости. Выход был определен как процент гидрогелевых устройств, изготовленных с точностью передачи рисунка 90% от исходных кремниевых структур

5 мг / мл -1 7.5 мг мл -1 10 мг мл -1
Обработка плесени Без обработки В вакууме В вакууме
Полимеризация
Предварительная инкубация 4 ° C в течение 1 часа 4 ° C в течение 3 часов 4 ° C в течение 3 часов
Инкубация 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C для 1 час
z (глубина) = (измерено D , SD) 67.7 мкм, 6,8 мкм 71,7 мкм, 3,9 мкм 68,8 мкм, 3,1 мкм
Выход (в пределах 10%) ~ 70% ~ 90% ~ 90%
5 мг мл -1 7,5 мг мл -1 10 мг мл -1 Обработка плесени Без обработки Под вакуумом Под вакуумом Полимеризация Предварительная инкубация 4 ° C в течение 1 часа 4 ° C в течение 3 часов 4 ° C в течение 3 часов Инкубация в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа z (глубина) = (измерено D , SD) 67. 7 мкм, 6,8 мкм 71,7 мкм, 3,9 мкм 68,8 мкм, 3,1 мкм Выход (в пределах 10%) ~ 70% ~ 90% ~ 90% Таблица 2

Сводка параметров и условий изготовления гидрогелевых структур различной жесткости. Выход был определен как процент гидрогелевых устройств, изготовленных с точностью передачи рисунка 90% от исходных кремниевых структур

5 мг / мл -1 7.5 мг мл -1 10 мг мл -1
Обработка плесени Без обработки В вакууме В вакууме
Полимеризация
Предварительная инкубация 4 ° C в течение 1 часа 4 ° C в течение 3 часов 4 ° C в течение 3 часов
Инкубация 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C для 1 час
z (глубина) = (измерено D , SD) 67.7 мкм, 6,8 мкм 71,7 мкм, 3,9 мкм 68,8 мкм, 3,1 мкм
Выход (в пределах 10%) ~ 70% ~ 90% ~ 90%
5 мг мл -1 7,5 мг мл -1 10 мг мл -1 Обработка плесени Без обработки Под вакуумом Под вакуумом Полимеризация Предварительная инкубация 4 ° C в течение 1 часа 4 ° C в течение 3 часов 4 ° C в течение 3 часов Инкубация в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа 37 ° C в течение 1 часа z (глубина) = (измерено D , SD) 67.7 мкм, 6,8 мкм 71,7 мкм, 3,9 мкм 68,8 мкм, 3,1 мкм Выход (в пределах 10%) ~ 70% ~ 90% ~ 90% 9 Чувствительность клеток и ремоделирование коллагенового гидрогеля

На рис. 3 показаны конфокальные изображения структур Sa, Sc, Ra и Rc с развитыми нео-сосудами от верхушки структур. Отметим, что на всех четырех изображениях новообразования формировались из областей с более высокими показателями кривизны или резкости.Эти параметры были выбраны таким образом, чтобы клетки воспринимали структуры с широким диапазоном резкости (от плоских поверхностей до острых углов) и кривизны (полуэллиптические структуры с различными индексами кривизны). На рис. 4а и б показаны микрофотографии структуры Sa сразу после изготовления и через 3 дня после изготовления без присутствия клеток. Конструкции не показали никаких признаков деградации. На рис. 4с представлена ​​микрофотография тех же структур с посевом клеток через 3 дня (1 день после добавления фактора роста).Прикрепление клетки к клетке начало деформировать стыки и стороны структур. Более подробно на рис. 4d – f показано это явление, отображаемое с помощью конфокальной микроскопии. Эти изображения показывают структуры Sa, Sb и Sc (волокна коллагена показаны красным цветом) через 1 день после добавления факторов роста в клеточную среду с наложенными изображениями структур гидрогеля до культивирования клеток (волокна коллагена показаны белым). Как показывают изображения, ECM был деформирован с торцевых сторон, что привело к увеличению плотности коллагеновых волокон в этих местах (насыщенный красный цвет).Структуры с наивысшими показателями резкости и кривизны подверглись большему изменению структур с микрорельефом коллагена (показаны зелеными стрелками).

Рис. 3

Конфокальные изображения клеточной инвазии через структуры гидрогеля коллагена для (a) Sa, (b) Sc, (c) Ra и (d) Rc. [Красный: волокна коллагена, синий: ядра и зеленый: VE-кадгерин]. Масштабная линейка: 50 мкм.

Рис. 3

Конфокальные изображения клеточной инвазии через структуры гидрогеля коллагена для (a) Sa, (b) Sc, (c) Ra и (d) Rc.[Красный: волокна коллагена, синий: ядра и зеленый: VE-кадгерин]. Масштабная линейка: 50 мкм.

Рис. 4

Микрофотография 7,5 мг мл -1 коллагеновых гидрогелевых структур (а) после изготовления, (б) через 3 дня после изготовления, (в) через 3 дня после посева клеток (1 день после добавления факторов роста) . Конфокальные изображения деформации структур гидрогеля силами клеточно-клеточного натяжения на краю структуры для (г) Sa, (д) ​​Sb и (е) Sc. [Красный: волокна коллагена после посева клеток, белый: волокна коллагена до посева клеток, синий: ядра и зеленый: актин].Масштабная линейка: 50 мкм.

Рис. 4

Микрофотография 7,5 мг мл -1 коллагеновых гидрогелевых структур (а) после изготовления, (б) через 3 дня после изготовления, (в) через 3 дня после посева клеток (1 день после добавления факторов роста) ). Конфокальные изображения деформации структур гидрогеля силами клеточно-клеточного натяжения на краю структуры для (г) Sa, (д) ​​Sb и (е) Sc. [Красный: волокна коллагена после посева клеток, белый: волокна коллагена до посева клеток, синий: ядра и зеленый: актин].Масштабная линейка: 50 мкм.

73″> Определение структуры против инвазии клеток

Как показывают конфокальные изображения на рис. 7a – d, круглые поверхности (Ra и Rc) более благоприятны, чем острые структуры (Sa и Sc) для прикрепления клеток. Клетки на стенке острых структур образуют дугу, чтобы обойти острый кончик, тогда как клетки полностью воспринимают круглые структуры во время начальной фазы роста и пролиферации.Мы сравнили длину инвазии клеток и частоту инвазии от Sa и Ra для устройств 7,5 мг / мл -1 , через 2 дня после добавления факторов роста, до того, как ростки клеток станут настолько длинными, что между ними не будет значительной разницы для сравнения. (из-за насыщения средней длины) (рис. 7e (i) и (ii)). Хотя не было существенной разницы в длине или частоте вторжения между двумя структурами, тенденция заключалась в том, что Ra поддерживал более высокую среднюю длину и частоту вторжения.Чтобы оценить, какие структуры способствуют инвазии клеток быстрее с точки зрения образования более длинных сосудов, мы измерили количество проростков, которые были выше и ниже среднего (51,8 мкм) для обеих групп (каждая 20 структур), поскольку более мелкие неососуды постоянно растут. образуется после добавления факторов роста. Как показано на графике на рис. 7e (iii), при таком анализе круглые структуры (Ra) образовывали более длинные нео-сосуды, чем острые структуры (Sa), со статистически значимой разницей ( p <0.01).

Рис.7

Конфокальные изображения прикрепления клеток на круглых и острых структурах на 7,5 мг мл -1 устройства из гидрогеля для структур (а) Sa, (б) Sc, (в) Ra и (г) Rc 24 ч после культивирования клеток. Шкала: 50 мкм, (e) (i) длина инвазии и (ii) частота для Sa и Ra, и (iii) частота инвазии для Sa и Ra для длины инвазии ниже и выше средней. [Красный: коллагеновые волокна, синий: ядра и зеленый: актиновые нити].

Фиг.7

Конфокальные изображения прикрепления клеток к круглым и острым структурам на 7,5 мг мл -1 устройства с гидрогелем для структур (a) Sa, (b) Sc, (c) Ra и (d) Rc через 24 ч после культивирования клеток . Шкала: 50 мкм, (e) (i) длина инвазии и (ii) частота для Sa и Ra, и (iii) частота инвазии для Sa и Ra для длины инвазии ниже и выше средней. [Красный: коллагеновые волокна, синий: ядра и зеленый: актиновые нити].

80″> Обсуждение

В этом исследовании мы исследовали взаимодействие ЭК с острой и изогнутой геометрией с точки зрения восприятия, ремоделирования и вторжения ЭКМ. Мы наблюдали самую высокую частоту инвазии для более узких структур ECM во всех наших экспериментах, в то время как эта частота снижалась при более высоких концентрациях коллагена. Оба этих наблюдения, как и ожидалось, основаны на наших предыдущих наблюдениях за усилением инвазии ЭК в острых углах микроканалов, 17 , а также на наших и других наблюдениях за ингибированием инвазии ЭК в более плотных гидрогелях. 25 , 31 , 32 Однако мы наблюдали тенденцию к более высокой скорости вторжения для круглых по сравнению с острыми структурами той же ширины, хотя это не было статистически значимым. Мы полагаем, что это может быть связано с нашим наблюдением, что во время начальной фазы клеточной адгезии круглые структуры были более благоприятными для прикрепления клеток, чем острые. Более того, мы, что интересно, наблюдали наиболее сильную зависимость длины инвазии от микрогеометрии для коллагена наивысшей плотности.Кроме того, сила прикрепления клеток к краям структур коллагенового гидрогеля локально деформировала эти структуры. Все эти последние наблюдения подтверждают баланс между реструктуризацией коллагена по сравнению с инвазией , что приводит к сложной зависимости длины инвазии от плотности и структуры ECM.

Предыдущие исследования показали, что области инвазии опухолевых клеток коррелировали с высоким механическим стрессом от участков опухоли. 4 Было продемонстрировано, что силы тяги в месте инвазии также связаны с местной протеолитической активностью, способствуя инвазии раковых клеток через деградацию матрикса . 33 , 34 В нашей текущей работе прикрепления клетка-клетка и клетка-ВКМ могут вызывать такие силы тяги, которые усиливают процесс клеточной инвазии в соседних структурах, где более высокая локальная плотность клеток, опосредованная индексами резкости и кривизны, приводит к ECM, более подверженный вторжению. Как отмечалось ранее, мы наблюдали более высокую силу тяги, прилегающую к областям, где мы наблюдали более высокую инвазию клеток. В будущей работе влияние таких сил может быть исследовано путем изменения геометрии на краях структур, сохраняя при этом постоянные показатели кривизны и резкости там, где ранее наблюдалось, что клетки инициируют вторжение.

Одним из факторов, который может влиять на продолжительность клеточной инвазии среди различных структур, является то, что факторы роста могут быть неравномерно распределены, если плотность клеточной инвазии не одинакова во всех структурах. Например, было замечено, что ростков клеток из Топографии a больше, чем из Топографии c, в то время как Топография c поддерживает еще большую площадь поверхности. Это означает, что в топографии c меньшее количество клеточных ростков имеет больше возможностей для роста, в то время как между ростками меньше конкуренции за факторы роста.Более того, инвазия клеток и рост ростков — это непрерывное явление, которое начинается сразу после добавления факторов роста до тех пор, пока клетки не закрепятся. Таким образом, средняя длина инвазии смещается вниз из-за новообразованных сосудов. Однако структуры, способствующие инвазии клеток, должны содержать более длинные нео-сосуды. В ранние временные точки эта разница может быть очень небольшой, но по прошествии времени и увеличении количества новых сосудов может не быть заметной разницы между длинами новых сосудов.Наши предварительные попытки устранить это смещение путем объединения более проростков по сравнению с ростками ниже средней длины в одном конкретном случае (7,5 мг мл -1 гидрогелевых устройств, зафиксированных через 48 часов после добавления факторов роста) показали, что в пределах одной группы кривизны и резкости, круглые структуры способствуют инвазии клеток раньше в процессе, чем острые структуры, в результате чего длина инвазии превышает среднюю, сохраняется в более поздние сроки. Более медленный процесс вторжения из этих острых структур может быть отнесен на счет дополнительного времени и энергии, которые клетки тратят на ремоделирование и прикрепление к острым структурам, а также может помочь объяснить наблюдаемую тенденцию более высокой частоты вторжения для круглых по сравнению с острыми структурами.

Мы экспериментально продемонстрировали, что частота клеточной инвазии зависит от геометрических сигналов, а геометрия с самым высоким индексом кривизны / резкости дает больше новых сосудов. Для устройств -1 на 7,5 мг мл частота инвазии клеток была значительно выше для топографии a (самая узкая), чем для топографии b (средняя ширина) и топографии c (самая широкая) (рис. 5b) через 2 дня, а для топографии a (самая узкая). ), чем только топография b (промежуточная ширина) через 3 дня (рис. 5e).Для устройств на 10 мг / мл –1 частота инвазии клеток была значительно выше для топографии a по сравнению с топографией c (самая широкая) через 3 дня (рис. 5f). Эти результаты предполагают, что с увеличением времени зависимость клеточной инвазии от индекса кривизны / резкости уменьшается (Fig. 5b and e), поэтому эти различия могут быть наиболее значимыми для ранних стадий прорастания и формирования новых сосудов. Кроме того, мы можем утверждать, что индекс кривизны / резкости играет большую роль, чем площадь поверхности, в стимулировании проникновения клеток с более жесткого субстрата (рис.5e и f), поскольку Topography c имеет большую площадь поверхности, но меньшую кривизну поверхности, чем Topography b. Кроме того, как уже отмечалось, мы наблюдаем наибольшее изменение длины проникновения в зависимости от геометрии для самого жесткого ECM, например, . для 10 мг мл -1 устройств средняя длина инвазии из топографии c была выше по сравнению с другими структурами (рис. 5h). Эти наблюдения показывают, что при увеличении механической жесткости ЕСМ возрастает зависимость инвазии клеток от конфигурации кривизны и резкости. Частично это может быть связано с низким количеством клеточных ростков, конкурирующих за клеточную среду и факторы роста в Топографии c, однако дополнительные механизмы, связанные с такими эффектами, как силы тяги и реструктуризация матрикса, должны быть изучены в будущей работе, в то время как можно использовать микрожидкостное питание канала. для устранения вариаций в уровнях питания.

В целом, наша настоящая работа предоставляет доказательства того, что ЭК уравновешивают механическую реорганизацию структуры ВКМ с клеточной инвазией, в зависимости от индекса кривизны и соответствия матрицы.Такая динамическая регуляция ECM сосудистыми структурами ранее не была продемонстрирована и предполагает, что могут существовать сложные петли обратной связи между структурой ECM, геометрией и сосудистой динамикой, которые могут обеспечить терапевтические цели или же привести к неконтролируемому росту опухоли, если их не остановить. . Наше наблюдение повышенной зависимости длины отростка от локальной микрогеометрии ВКМ при более высокой плотности ткани по сравнению с более низкой может также иметь важные последствия для нашего понимания протекающей, извилистой, ветвящейся и, как правило, сильно неупорядоченной сосудистой сети, наблюдаемой в плотных тканях опухоли. .Наши платформы сделают возможным уникальное исследование перехода динамики ЭК от 2D к 3D геометрии с точки зрения изменения морфологии клеток и динамики фокальной адгезии, а также исследования молекулярных сигналов, регулирующих наблюдаемую динамику клеток.

88″> Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить Институт критических технологий и прикладных наук (ICTAS) , Национальный научный фонд (CBET-1403304, М. Ага) и Национальные институты здравоохранения (NIBIB-R21EB019123, С. Вербридж) за финансовую поддержку этого проекта. Кроме того, мы хотели бы поблагодарить г-на Дональда Лебера из лаборатории Micron Cleanroom в Технологическом институте Вирджинии и доктора Боба Гейла из Института перспективных материалов, нанонауки и технологий Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл за их помощь в процессе изготовления Доктору Кристи ДеКурси из Биотехнологического центра Фралина в Технологическом институте Вирджинии за помощь в создании конфокальных изображений, соответственно.Мы также хотели бы поблагодарить д-ра Элизабет Антуан, д-ра Селесту Нельсон и г-на Абузара Монаварфешани за полезные обсуждения.

Заметки автора

Этот журнал принадлежит Королевскому химическому обществу, 2015 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0 /), что разрешает некоммерческое повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. По вопросам повторного использования в коммерческих целях обращайтесь по адресу [email protected]

Память, закодированная во всем нашем организме: молекулярная и клеточная основа регенерации тканей

  • 1

    Фатке С., Уилсон Л., Шах К., Ким Б., Хокинг А., Мун Р., Исик Ф. 2006 Передача сигналов Wnt вызывает эпителиальную дифференцировку во время заживления кожных ран. BMC Cell Biol 7 : 4

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 2

    Гилберт С.Ф. 2003 Биология развития .Sinauer Associates, Inc, Сандерленд, стр. 1–838

    Google Scholar

  • 3

    Li WY, Huang EY, Dudas M, Kaartinen V, Warburton D, Tuan TL 2006 Трансформирующий фактор роста-бета3 влияет на экспрессию ингибитора активатора плазминогена-1 у плодов мышей и модулирует опосредованное фибробластами сокращение геля коллагена. Восстановление ран 14 : 516–525

    CAS PubMed Google Scholar

  • 4

    Lorenz HP, Longaker MT 2003 Внутриутробная хирургия расщелины губы / неба: минимизация «эффекта пульсации» рубцевания. J Craniofac Surg 14 : 504–511

    PubMed Google Scholar

  • 5

    Яннас И.В., Кван М.Д., Лонгакер М.Т. 2007 Раннее заживление плода как модель регенерации органов у взрослых. Tissue Eng 13 : 1789–1798

    CAS PubMed Google Scholar

  • 6

    Дудас М., Ли В.Й., Ким Дж., Ян А., Картинен В. 2007 Небное слияние — куда идут клетки средней линии? Обзор волчьей пасти — основного врожденного дефекта человека. Acta Histochem 109 : 1–14

    PubMed Google Scholar

  • 7

    Takigawa T, Shiota K 2004 Терминальная дифференцировка эпителиальных клеток медиального края неба in vitro не обязательно зависит от контакта небной полки и образования срединного эпителиального шва. Int J Dev Biol 48 : 307–317

    PubMed Google Scholar

  • 8

    Brown NL, Sandy JR 2007 Хвосты неожиданного: эпителий медиального края неба не более специализирован, чем другой эмбриональный эпителий. Orthod Craniofac Res 10 : 22–35

    CAS PubMed Google Scholar

  • 9

    Ahmed S, Liu CC, Nawshad A 2007 Механизмы распада небного эпителиального шва за счет трансформирующего фактора роста (TGF) бета3. Dev Biol 309 : 193–207

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 10

    Dudas M, Nagy A, Laping NJ, Moustakas A, Kaartinen V 2004 Tgf-beta3-индуцированное слияние неба опосредуется путем Alk-5 / Smad. Dev Biol 266 : 96–108

    CAS PubMed Google Scholar

  • 11

    Dudas M, Kim J, Li WY, Nagy A, Larsson J, Karlsson S, Chai Y, Kaartinen V 2006 Эпителиальная и эктомезенхимальная роль рецептора TGF-beta типа I ALK5 во время морфогенеза лица и слияния неба. Dev Biol 296 : 298–314

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 12

    Kryger ZB, Sisco M, Roy NK, Lu L, Rosenberg D, Mustoe TA 2007 Временная экспрессия пути трансформирующего фактора роста-бета в модели заживления ран и рубцевания уха кролика. J Am Coll Surg 205 : 78–88

    PubMed Google Scholar

  • 13

    Cabrera RC, Siebert JW, Eidelman Y, Gold LI, Longaker MT, Garg HG 1995 Эффект in vivo связанного с гиалуронаном белково-коллагенового комплекса на заживление ран. Biochem Mol Biol Int 37 : 151–158

    CAS PubMed Google Scholar

  • 14

    Prime SS, Pring M, Davies M, Paterson IC 2004 Передача сигнала TGF-бета при орально-лицевом здоровье и доброкачественных заболеваниях (часть I). Crit Rev Oral Biol Med 15 : 324–336

    CAS PubMed Google Scholar

  • 15

    Дудас М., Каартинен В. 2005 Суперсемейство Tgf-бета и черепно-лицевое развитие мышей: взаимодействие морфогенетических белков и рецепторной передачи сигналов контролирует нормальное формирование лица. Curr Top Dev Biol 66 : 65–133

    CAS PubMed Google Scholar

  • 16

    Фергюсон М.В., О’Кейн С. 2004 г. Исцеление без рубцов: от эмбриональных механизмов до терапевтического вмешательства для взрослых. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 359 : 839–850

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 17

    Драховский П., Данковчик Ю., Боднарова А., Драховска И., Сабовчик Р. 1999 [Врожденная диафрагмальная грыжа, проявляющаяся после неонатального периода]. Рожл Чир 78 : 123–126

    CAS PubMed Google Scholar

  • 18

    Xu H, Baldini A 2007 Генетические пути к развитию сердца млекопитающих: недавний прогресс от манипуляции с геномом мыши. Semin Cell Dev Biol 18 : 77–83

    CAS PubMed Google Scholar

  • 19

    ван Вейк Б., Мурман А.Ф., ван ден Хофф М.Дж. 2007 Роль костных морфогенетических белков в сердечной дифференциации. Cardiovasc Res 74 : 244–255

    CAS PubMed Google Scholar

  • 20

    Park C, Lavine K, Mishina Y, Deng CX, Ornitz DM, Choi K 2006 Передача сигналов рецептора костного морфогенетического белка 1A незаменима для развития кроветворения, но важна для формирования сосудистой и атриовентрикулярной эндокардиальной подушки. Разработка 133 : 3473–3484

    CAS PubMed Google Scholar

  • 21

    McLean SE, Mecham BH, Kelleher CM, Mariani TJ, Mecham RP 2005 Экспрессия гена внеклеточного матрикса в развивающейся аорте мыши. В: Вассарман П., Майнер Дж. (Ред.) Достижения в биологии развития 15, Внеклеточный матрикс в развитии и болезнях . Elsevier, Amsterdam, pp. 81–128

    Google Scholar

  • 22

    Li J, Zhu X, Chen M, Cheng L, Zhou D, Lu MM, Du K, Epstein JA, Parmacek MS 2005 Связанный с миокардином фактор транскрипции B необходим в сердечном нервном гребне для дифференцировки гладких мышц и сердечно-сосудистой системы. разработка. Proc Natl Acad Sci USA 102 : 8916–8921

    CAS PubMed Google Scholar

  • 23

    Choi M, Stottmann RW, Yang YP, Meyers EN, Klingensmith J 2007 Антагонист костного морфогенетического белка ноггин регулирует морфогенез сердца млекопитающих. Circ Res 100 : 220–228

    CAS PubMed Google Scholar

  • 24

    Ma L, Lu MF, Schwartz RJ, Martin JF 2005 Bmp2 необходим для эпителиально-мезенхимального перехода сердечной подушки и формирования паттерна миокарда. Разработка 132 : 5601–5611

    CAS PubMed Google Scholar

  • 25

    Mercado-Pimentel ME, Runyan RB 2007 Множественные изоформы и рецепторы трансформирующего фактора роста бета функционируют во время трансформации эпителиально-мезенхимальных клеток в сердце эмбриона. Клетки Ткани Органы 185 : 146–156

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 26

    Де Костер П.Дж., Мортье Дж., Маркс Л.А., Мартенс Л.К. 2007 Биология черепных швов и разработка зубов: генетические и клинические перспективы. J Oral Pathol Med 36 : 447–455

    CAS PubMed Google Scholar

  • 27

    Jiang R, Bush JO, Lidral AC 2006 Развитие верхней губы: морфогенетические и молекулярные механизмы. Dev Dyn 235 : 1152–1166

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 28

    Ingraham CR, Kinoshita A, Kondo S, Yang B, Sajan S, Trout KJ, Malik MI, Dunnwald M, Goudy SL, Lovett M, Murray JC, Schutte BC 2006 Аномальный морфогенез кожи, конечностей и черепно-лицевого морфогенеза у мышей дефицит регуляторного фактора интерферона 6 (Irf6). Nat Genet 38 : 1335–1340

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 29

    Liu W, Sun X, Braut A, Mishina Y, Behringer RR, Mina M, Martin JF 2005 Отличительные функции для передачи сигналов Bmp в слиянии губ и неба у мышей. Разработка 132 : 1453–1461

    CAS PubMed Google Scholar

  • 30

    Warner DR, Horn KH, Mudd L, Webb CL, Greene RM, Pisano MM 2007 PRDM16 / MEL1: новый связывающий белок Smad, экспрессируемый в эмбриональной орофациальной ткани мыши. Biochim Biophys Acta 1773 : 814–820

    CAS PubMed Google Scholar

  • 31

    Rice DP 2005 Черепно-лицевые аномалии: от развития до молекулярного патогенеза. Curr Mol Med 5 : 699–722

    CAS PubMed Google Scholar

  • 32

    Депью М.Дж., Симпсон, Калифорния, 2006 г. Неонтология 21 века и сравнительное развитие черепа позвоночных. Dev Dyn 135 : 1256–1291

    PubMed Google Scholar

  • 33

    Havens BA, Rodgers B, Mina M 2006 Тканеспецифическая экспрессия изоформ Fgfr2b и Fgfr2c, Fgf10 и Fgf9 в развивающейся нижней челюсти цыпленка. Arch Oral Biol 51 : 134–145

    CAS PubMed Google Scholar

  • 34

    Mukhopadhyay P, Greene RM, Pisano MM 2006 Профилирование экспрессии генов суперсемейства трансформирующих факторов роста бета в развивающихся тканях ротовой полости. Врожденные дефекты Res A Clin Mol Teratol 76 : 528–543

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 35

    Nie X, Luukko K, Kettunen P 2006 Передача сигналов BMP в черепно-лицевом развитии. Int J Dev Biol 50 : 511–521

    CAS PubMed Google Scholar

  • 36

    Oka K, Oka S, Sasaki T, Ito Y, Bringas P Jr, Nonaka K, Chai Y 2007 Роль передачи сигналов TGF-бета в регуляции хондрогенеза и остеогенеза во время развития нижней челюсти. Dev Biol 303 : 391–404

    CAS PubMed Google Scholar

  • 37

    Mancini ML, Verdi JM, Conley BA, Nicola T., Spicer DB, Oxburgh LH, Vary CP 2007 Эндоглин необходим для миогенного дифференцировочного потенциала стволовых клеток нервного гребня. Dev Biol 308 : 520–533

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 38

    Sommer L 2006 Факторы роста, регулирующие решения о судьбе клеток нервного гребня. Adv Exp Med Biol 589 : 197–205

    CAS PubMed Google Scholar

  • 39

    Hogan BM, Layton JE, Pyati UJ, Nutt SL, Hayman JW, Varma S, Heath JK, Kimelman D, Lieschke GJ 2006 Спецификация пула примитивных миелоидных предшественников требует передачи сигналов через Alk8 у рыбок данио. Curr Biol 16 : 506–511

    CAS PubMed Google Scholar

  • 40

    Wan M, Cao X 2005 Передача сигналов BMP в развитии скелета. Biochem Biophys Res Commun 328 : 651–657

    CAS PubMed Google Scholar

  • 41

    Chuong CM, Cotsarelis G, Stenn K 2007 Определение волосяных фолликулов в эпоху биоинженерии стволовых клеток. J Invest Dermatol 127 : 2098–2100

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 42

    Джебран Н.С., Бойс С., Гринхалг Д.Г. 2007 Заживление кожных ран. J Burn Care Res 28 : 577–579

    PubMed Google Scholar

  • 43

    Macneil S 2007 Прогресс и возможности тканевой инженерии кожи. Природа 445 : 874–880

    CAS PubMed Google Scholar

  • 44

    Ли Дж., Чен Дж., Кирснер Р. 2007 Патофизиология заживления острых ран. Clin Dermatol 25 : 9–18

    CAS PubMed Google Scholar

  • 45

    Штадельманн В.К., Дигенис А.Г., Тобин Г.Р. 1998 Физиология и динамика заживления хронических кожных ран. Am J Surg 176 : 26S – 38S

    CAS PubMed Google Scholar

  • 46

    Кларк Р.А. 1996 Молекулярная и клеточная биология заживления ран . Plenum Press, Нью-Йорк, стр. 1–620

    Google Scholar

  • 47

    Midwood KS, Valenick LV, Hsia HC, Schwarzbauer JE 2004 Корегуляция передачи сигналов фибронектина и сокращения матрикса тенасцином-C и синдеканом-4. Mol Biol Cell 15 : 5670–5677

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 48

    Chang HY, Sneddon JB, Alizadeh AA, Sood R, West RB, Montgomery K, Chi JT, van de Rijn M, Botstein D, Brown PO 2004 Сигнатура экспрессии генов сывороточного ответа фибробластов предсказывает прогрессирование рака у человека: сходство между опухолями и ранами. PLoS Biol 2 : E7

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 49

    Эминг С.А., Криг Т., Дэвидсон Дж.М. 2007 Воспаление при заживлении ран: молекулярные и клеточные механизмы. J Invest Dermatol 127 : 514–525

    CAS PubMed Google Scholar

  • 50

    Iba Y, Shibata A, Kato M, Masukawa T. 2004 Возможное участие тучных клеток в ремоделировании коллагена на поздней фазе заживления кожных ран у мышей. Int Immunopharmacol 4 : 1873–1880

    CAS PubMed Google Scholar

  • 51

    Schymeinsky J, Then C, Sindrilaru A, Gerstl R, Jakus Z, Tybulewicz VL, Scharffetter-Kochanek K, Walzog B 2007 Syk-опосредованная транслокация PI3Kdelta к ведущему краю контролирует образование ламеллиподиумов и миграцию лейкоцитов. PLoS ONE 2 : e1132

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 52

    Gosain A, Muthu K, Gamelli RL, DiPietro LA 2007 Норэпинефрин подавляет фагоцитарную эффективность раневых макрофагов через альфа- и бета-адренорецепторные пути. Хирургия 142 : 170–179

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 53

    Мартин П., Лейбович С.Дж. 2005 Воспалительные клетки при заживлении ран: хорошее, плохое и уродливое. Trends Cell Biol 15 : 599–607

    CAS PubMed Google Scholar

  • 54

    Schultz SS 2005 Применение взрослых стволовых клеток при повреждении спинного мозга. Curr Drug Targets 6 : 63–73

    CAS PubMed Google Scholar

  • 55

    Borenstein JT, Weinberg EJ, Orrick BK, Sundback C, Kaazempur-Mofrad MR, Vacanti JP 2007 Микротехнология трехмерных инженерных каркасов. Tissue Eng 13 : 1837–1844

    CAS Google Scholar

  • 56

    Орвин Э., Шах А., Вурхиз А., Рави В. 2007 Дизайн биореактора для тканевой инженерии роговицы: взаимодействие материала и клетки. Acta Biomater 3 : 1041–1049

    CAS PubMed Google Scholar

  • 57

    Macri L, Silverstein D, Clark RA 2007 Связывание фактора роста с перицеллюлярным матриксом и его важность в тканевой инженерии. Adv Drug Deliv Rev. 59 : 1366–1381

    CAS PubMed Google Scholar

  • 58

    Berrier AL, Yamada KM 2007 Адгезия клеточного матрикса. J Cell Physiol 213 : 565–573

    CAS PubMed Google Scholar

  • 59

    Либби П., Ли RT 2000 Матрица имеет значение. Тираж 102 : 1874–1876

    CAS PubMed Google Scholar

  • 60

    Ruoslahti E, Reed JC 1994 Зависимость от анкориджа, интегрины и апоптоз. Ячейка 77 : 477–478

    CAS PubMed Google Scholar

  • 61

    Петрильяно Ф.А., Английский С.С., Барба Д., Эсменде С., Ву Б.М., Макаллистер Д.Р. 2007 Влияние локального высвобождения bFGF и одноосной деформации на клеточную адаптацию и экспрессию генов в трехмерной среде: последствия для инженерии связочной ткани. Tissue Eng 13 : 2721–2731

    CAS PubMed Google Scholar

  • 62

    Lee M, Chen TT, Iruela-Arispe ML, Wu BM, Dunn JC 2007 Модуляция доставки белка из модульных полимерных каркасов. Биоматериалы 28 : 1862–1870

    CAS PubMed Google Scholar

  • 63

    Sanclimens G, Shen H, Giralt E, Albericio F, Saltzman MW, Royo M 2005 Синтез и скрининг небольшой библиотеки биодендримеров на основе пролина для использования в качестве агентов доставки. Биополимеры 80 : 800–814

    CAS PubMed Google Scholar

  • 64

    Карп Дж. М., Лангер Р. 2007 Разработка и терапевтическое применение передовых биоматериалов. Curr Opin Biotechnol 18 : 454–459

    CAS PubMed Google Scholar

  • 65

    Ryu W, Huang Z, Prinz FB, Goodman SB, Fasching R 2007 Биоразлагаемый микроосмотический насос для длительного и контролируемого высвобождения основного фактора роста фибробластов. J Control Release 124 : 98–105

    CAS PubMed Google Scholar

  • 66

    Ри С., Гриннелл Ф. 2007 Механика фибробластов в трехмерных матрицах коллагена. Adv Drug Deliv Rev 59 : 1299–1305

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 67

    Ito K, Yamada Y, Naiki T., Ueda M 2006 Одновременная установка имплантата и регенерация кости вокруг зубных имплантатов с использованием тканевой костной ткани с фибриновым клеем, мезенхимальными стволовыми клетками и богатой тромбоцитами плазмой. Clin Oral Implants Res 17 : 579–586

    PubMed Google Scholar

  • 68

    Catelas I, Sese N, Wu BM, Dunn JC, Helgerson S, Tawil B. 2006 Пролиферация мезенхимальных стволовых клеток человека и остеогенная дифференцировка в фибриновых гелях in vitro. Ткань Eng 12 : 2385–2396

    CAS PubMed Google Scholar

  • 69

    Йен JL, Lin SP, Chen MR, Niu DM 2006 Клинические особенности синдрома Элерса-Данлоса. J Formos Med Assoc 105 : 475–480

    PubMed Google Scholar

  • 70

    Ferdous Z, Wei VM, Iozzo RV, Hook M, Grande-Allen KJ 2007 Взаимодействие Декорин-TGF бета регулирует матричную организацию и механические характеристики трехмерных коллагеновых матриц. J Biol Chem 282 : 35887–35898

    CAS PubMed Google Scholar

  • 71

    Guillot PV, Abass O, Bassett JH, Shefelbine SJ, Bou-Gharios G, Chan J, Kurata H, Williams GR, Polak J, Fisk NM 2008 Внутриутробная трансплантация мезенхимальных стволовых клеток плода человека после репродукции крови в первом триместре кости и уменьшает количество переломов у мышей несовершенного остеогенеза. Кровь 111 : 1717–1725.Doi: 10.1182 / blood-2007-08-105809

    CAS PubMed Google Scholar

  • 72

    Qiao B, Padilla SR, Benya PD 2005 Трансформирующий фактор роста (TGF) -бета-активированная киназа 1 имитирует и опосредует индуцированную TGF-бета стимуляцию синтеза коллагена типа II в хондроцитах независимо от транскрипции Col2a1 и передачи сигналов Smad3. J Biol Chem 280 : 17562–17571

    CAS PubMed Google Scholar

  • 73

    Асанбаева А., Масуда К., Тонар Е.Дж., Клиш С.М., Сах Р.Л. 2007 Регулирование роста незрелого хряща с помощью IGF-I, TGF-beta1, BMP-7 и PDGF-AB: роль метаболического баланса между фиксированным зарядом и коллагеновая сеть. Biomech Model Mechanobiol , в печати. Doi: 10.1007 / s10237-007-0096-8

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 74

    Parker WL, Finnson KW, Soe-Lin H, Knaus P, Philip A 2007 Экспрессия и функция TbetaRII-B, варианта рецептора TGF-бета типа II, в хондроцитах человека. Остеоартроз Хрящ 15 : 442–453

    CAS PubMed Google Scholar

  • 75

    Moreau JL, Caccamese JF, Coletti DP, Sauk JJ, Fisher JP 2007 Решения тканевой инженерии для волчьей пасти. J Oral Maxillofac Surg 65 : 2503–2511

    PubMed Google Scholar

  • 76

    Israelsson C, Lewen A, Kylberg A, Usoskin D, Althini S, Lindeberg J, Deng CX, Fukuda T, Wang Y, Kaartinen V, Mishina Y, Hillered L, Ebendal T 2006 Генетически модифицированная передача сигналов морфогенетического белка кости изменяет ответы экспрессии генов, вызванные черепно-мозговой травмой, у взрослых мышей. J Neurosci Res 84 : 47–57

    CAS PubMed Google Scholar

  • 77

    Breuer CK, Mettler BA, Anthony T., Sales VL, Schoen FJ, Mayer JE 2004 Применение принципов тканевой инженерии к разработке заменителя полулунного сердечного клапана. Ткань Eng 10 : 1725–1736

    CAS Google Scholar

  • 78

    Levi DS, Raff E, Stepan L, Liu J, Williams RJ, Moore JW, Carman G 2005 Использование модификации стента с покрытием для изготовления транскатетерного клапана: лабораторные исследования и испытания на животных. ASAIO J 51 : 719–724

    CAS PubMed Google Scholar

  • 79

    Hu Z, Luo F, Pan Y, Hou C, Ren L, Chen J, Wang J, Zhang Y 2007 Arg-Gly-Asp (RGD) конъюгированный с пептидом поли (молочная кислота) -поли (этиленоксид) мицелла для адресной доставки лекарств. J Biomed Mater Res A , в печати. Doi: 10.1002 / jbm.a.31615

    CAS Google Scholar

  • 80

    Lwigale PY, Cressy PA, Bronner-Fraser M 2005 Кератоциты роговицы сохраняют свойства клеток-предшественников нервного гребня. Dev Biol 288 : 284–293

    CAS PubMed Google Scholar

  • 81

    Warnke PH, Wiltfang J, Springer I, Acil Y, Bolte H, Kosmahl M, Russo PA, Sherry E, Lutzen U, Wolfart S, Terheyden H 2006 Человек как живой биореактор: судьба экзогенно подготовленной индивидуализированной ткани -инженерная нижняя челюсть. Биоматериалы 27 : 3163–3167

    CAS PubMed Google Scholar

  • 82

    Wang CC, Chen CH, Lin WW, Hwang SM, Hsieh PC, Lai PH, Yeh YC, Chang Y, Sung HW 2008 Прямая интрамиокардиальная инъекция фрагментов листа мезенхимальных стволовых клеток улучшает сердечную функцию после инфаркта. Cardiovasc Res 77 : 515–524. Doi: 10.1093 / cvr / cvm046

    CAS PubMed Google Scholar

  • 83

    Derynck R, Akhurst RJ 2007 Пластичность дифференцировки, регулируемая белками семейства TGF-бета в процессе развития и болезни. Nat Cell Biol 9 : 1000–1004

    CAS PubMed Google Scholar

  • 84

    Dragoo JL, Carlson G, McCormick F, Khan-Farooqi H, Zhu M, Zuk PA, Benhaim P 2007 Исцеление дефектов хряща на всю толщину с помощью стволовых клеток, полученных из жировой ткани. Ткань Eng 13 : 1615–1621

    CAS PubMed Google Scholar

  • 85

    Pierret C, Spears K, Maruniak JA, Kirk MD 2006 Нервный гребень как источник взрослых стволовых клеток. Разработка стволовых клеток 15 : 286–291

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 86

    Perin L, Giuliani S, Jin D, Sedrakyan S, Carraro G, Habibian R, Warburton D, Atala A, De Filippo RE 2007 Почечная дифференцировка стволовых клеток околоплодных вод. Cell Prolif 40 : 936–948

    CAS PubMed Google Scholar

  • 87

    Голубев А., Хрусталев С., Бутов А. 2003 Исследование in silico причин неоднородности длины теломер и ее последствий для ограничения Хейфлика. J Theor Biol 225 : 153–170

    CAS PubMed Google Scholar

  • 88

    Благосклонный М.В. 2006 Старение и бессмертие: квазипрограммное старение и его фармакологическое торможение. Цикл ячейки 5 : 2087–2102

    CAS PubMed Google Scholar

  • 89

    Глинка Д., Дудас М., Герман М., Калина И. 2001 Экспериментальные попытки расширить существующую доимплантационную генетическую диагностику с помощью индивидуальной кариотипизации бластомеров человека. Reprod Nutr Dev 41 : 91–106

    CAS PubMed Google Scholar

  • 90

    Шкуматов А., Кузнецов В., Цеслак Ю., Илькевич Ю., Верлинский Ю. 2007 Получение метафазных спредов из одиночных бластомеров для ПГД хромосомных перестроек. Reprod Biomed Online 14 : 498–503

    PubMed Google Scholar

  • 91

    Финдикли Н., Кандан Н.З., Кахраман С. 2006 Культура эмбриональных стволовых клеток человека: существующие ограничения и новые стратегии. Reprod Biomed Online 13 : 581–590

    CAS PubMed Google Scholar

  • 92

    Эль-Шериф А., Яно Ф., Миттал С., Филипи С.Дж. 2006 Метаболизм коллагена и рецидивирующая грыжа пищеводного отверстия диафрагмы: причина и следствие ?. Грыжа 10 : 511–520

    PubMed Google Scholar

  • 93

    Greenhalgh DG 1998 Роль апоптоза в заживлении ран. Int J Biochem Cell Biol 30 : 1019–1030

    CAS PubMed Google Scholar

  • 94

    Беллини А., Маттоли С. 2007 Роль фиброцита, мезенхимального предшественника костного мозга, в реактивных и репаративных фиброзах. Lab Invest 87 : 858–870

    CAS PubMed Google Scholar

  • 95

    Hong KM, Belperio JA, Keane MP, Burdick MD, Strieter RM 2007 Дифференциация циркулирующих фиброцитов человека, опосредованная трансформирующим фактором роста бета и рецептором гамма, активируемым пролифератором пероксисом. J Biol Chem 282 : 22910–22920

    CAS PubMed Google Scholar

  • 96

    Tomasek JJ, Vaughan MB, Kropp BP, Gabbiani G, Martin MD, Haaksma CJ, Hinz B 2006 Сокращение миофибробластов в грануляционной ткани зависит от активности фосфатазы киназы Rho / Rho / легкой цепи миозина. Восстановление ран 14 : 313–320

    PubMed Google Scholar

  • 97

    Virag JA, Rolle ML, Reece J, Hardouin S, Feigl EO, Murry CE 2007 Фактор-2 роста фибробластов регулирует восстановление миокарда: влияние на пролиферацию клеток, сокращение рубцов и функцию желудочков. Am J Pathol 171 : 1431–1440

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 98

    Desmouliere A, Chaponnier C, Gabbiani G 2005 Восстановление ткани, сокращение и миофибробласт. Восстановление раны 13 : 7–12

    Google Scholar

  • 99

    Sandulache VC, Parekh A, Dohar JE, Hebda PA 2007 Дермальные фибробласты плода сохраняют гиперактивный миграционный и сократительный фенотип при 2- и 3-мерных ограничениях по сравнению с нормальными взрослыми фибробластами. Tissue Eng 13 : 2791–2801

    CAS PubMed Google Scholar

  • 100

    Rinn JL, Bondre C, Gladstone HB, Brown PO, Chang HY 2006 Анатомическое разграничение по позиционным вариациям в программах экспрессии гена фибробластов. PLoS Genet 2 : e119

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 101

    Уоттерсон К.Р., Ланнинг Д.А., Дигельманн Р.Ф., Spiegel S 2007 Регулирование функций фибробластов с помощью лизофосфолипидных медиаторов: потенциальная роль в заживлении ран. Восстановление ран 15 : 607–616

    PubMed Google Scholar

  • 102

    Roy S, Khanna S, Rink T, Radtke J, Williams WT, Biswas S, Schnitt R, Strauch AR, Sen CK 2007 p21waf1 / cip1 / sdi1 как центральный регулятор индуцируемой экспрессии актина гладких мышц и дифференциации сердечные фибробласты до миофибробластов. Mol Biol Cell 18 : 4837–4846

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 103

    Li Z, Dranoff JA, Chan EP, Uemura M, Sevigny J, Wells RG 2007 Трансформирующий бета-фактор роста и жесткость субстрата регулируют активацию портальных фибробластов в культуре. Гепатология 46 : 1246–1256

    CAS PubMed Google Scholar

  • 104

    Goldberg MT, Han YP, Yan C, Shaw MC, Garner WL 2007 TNF-альфа подавляет экспрессию альфа-актина гладких мышц в дермальных фибробластах человека: значение для аномального заживления ран. J Invest Dermatol 127 : 2645–2655

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 105

    Дворак Х.Ф. 1986 Опухоли: незаживающие раны.Сходства между образованием стромы опухоли и заживлением ран. N Engl J Med 315 : 1650–1659

    CAS Google Scholar

  • 106

    Chang HY, Cotsarelis G 2007 Превращение кожи в эмбриональные стволовые клетки. Nat Med 13 : 783–784

    CAS PubMed Google Scholar

  • 107

    Фарахани Р.М. 2007 Скрытые камеры для пожизненных повреждающих стимулов: гипотетический подход к «раневой памяти». Med Hypotheses 69 : 472–473

    PubMed Google Scholar

  • 108

    МакНалти А.К., Шмидт М., Фили Т., Кисветтер К. 2007 Влияние терапии раны отрицательным давлением на жизнеспособность фибробластов, хемотаксическую передачу сигналов и пролиферацию в матриксе временной раны (фибрина). Восстановление ран 15 : 838–846

    PubMed Google Scholar

  • 109

    Ghazarian A, Garner WL, Ehrlich HP 2000 Память о прошлом воздействии хемокина ИЛ-8 ингибирует сокращение заселенных фибробластами решеток коллагена. Exp Mol Pathol 69 : 242–247

    CAS PubMed Google Scholar

  • 110

    Карамичос Д., Лакшман Н., Петролл В.М. 2007 Регулирование морфологии фибробластов роговицы и реорганизация коллагена с помощью механических свойств внеклеточного матрикса. Invest Ophthalmol Vis Sci 48 : 5030–5037

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 111

    Ван Дж. Х., Темпатти Б. П., Лин Дж. С., Им Х. Дж. 2007 Механорегуляция экспрессии генов в фибробластах. Ген 391 : 1–15

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 112

    Park JS, Huang NF, Kurpinski KT, Patel S, Hsu S, Li S 2007 Механобиология мезенхимальных стволовых клеток и их использование для восстановления сердечно-сосудистой системы. Передняя панель Biosci 12 : 5098–5116

    CAS PubMed Google Scholar

  • 113

    Thiery JP, Sleeman JP 2006 Сложные сети организуют эпителиально-мезенхимальные переходы. Nat Rev Mol Cell Biol 7 : 131–142

    CAS PubMed Google Scholar

  • 114

    Hugo H, Ackland ML, Blick T, Lawrence MG, Clements JA, Williams ED, Thompson EW 2007 Эпителиально-мезенхимальные и мезенхимально-эпителиальные переходы при прогрессировании карциномы. J Cell Physiol 213 : 374–383

    CAS PubMed Google Scholar

  • 115

    Valcourt U, Kowanetz M, Niimi H, Heldin CH, Moustakas A 2005 TGF-beta и сигнальный путь Smad поддерживают транскриптомное репрограммирование во время перехода эпителиально-мезенхимальных клеток. Mol Biol Cell 16 : 1987–2002

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 116

    Ито М., Янг З., Андл Т., Цуй С., Ким Н., Миллар С.Е., Котсарелис Г. 2007 Wnt-зависимая регенерация волосяных фолликулов de novo в коже взрослых мышей после ранения. Природа 447 : 316–320

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 117

    Fu Q, Deng CL, Liu W, Cao YL 2007 Замена уретры с использованием засеянного эпидермальными клетками тубулярного бесклеточного коллагенового матрикса мочевого пузыря. BJU Int 99 : 1162–1165

    PubMed Google Scholar

  • 118

    Brandner JM, Zacheja S, Houdek P, Moll I, Lobmann R 2008 Экспрессия матричных металлопротеиназ, цитокинов и коннексинов в диабетических и недиабетических кератиноцитах человека до и после трансплантации в модель заживления ран ex vivo. Уход за диабетом 31 : 114–120

    CAS PubMed Google Scholar

  • 119

    Риммер С., Джонсон С., Чжао Б., Коллиер Дж., Гилмор Л., Сабнис С., Вайман П., Сэммон С., Фулвуд, штат Нью-Джерси, Макнейл С. 2007. Эпителизация гидрогелей, достигнутая посредством аминовой функционализации и совместного культивирования со стромальными клетками. Биоматериалы 28 : 5319–5331

    CAS PubMed Google Scholar

  • 120

    Шерман Р.А., Шапиро К.Э., Ян Р.М. 2007 Терапия опарышами для проблемных ран: необычное применение и применение не по назначению. Adv Уход за кожными ранами 20 : 602–610

    PubMed Google Scholar

  • 121

    Schaden W, Thiele R, Kolpl C, Pusch M, Nissan A, Attinger CE, Maniscalco-Theberge ME, Peoples GE, Elster EA, Stojadinovic A 2007 Ударно-волновая терапия острых и хронических ран мягких тканей: осуществимость изучение. J Surg Res 143 : 1–12

    PubMed Google Scholar

  • 122

    Chong AK, Satterwhite T, Pham HM, Costa MA, Luo J, Longaker MT, Wyss-Coray T, Chang J 2007 Живое изображение передачи сигналов Smad2 / 3 при заживлении ран кожи мыши. Восстановление раны 15 : 762–766

    PubMed Google Scholar

  • 123

    Askenasy N, Farkas DL 2003 Исследования визуализации in vivo эффекта кондиционирования реципиента, фенотипа донорских клеток и антигенного дисбаланса на хоминг кроветворных клеток в костном мозге. Br J Haematol 120 : 505–515

    PubMed Google Scholar

  • 124

    Sorg H, Krueger C, Vollmar B 2007 Прижизненное понимание заживления кожных ран с использованием камеры спинной кожной складки мыши. J Anat 211 : 810–818

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 125

    Parnell LK, Ciufi B, Gokoo CF 2005 Предварительное использование гидрогеля, содержащего ферменты, при лечении пролежней II и III стадии. Обработка стомной раны 51 : 50–60

    PubMed Google Scholar

  • 126

    Telgenhoff D, Lam K, Ramsay S, Vasquez V, Villareal K, Slusarewicz P, Attar P, Shroot B 2007 Влияние хлорофиллина папаинмочевины, меди и хлорофиллина на ремоделирование матрикса раны. Восстановление раны 15 : 727–735

    PubMed Google Scholar

  • 127

    Teot L, Lambert L, Ourabah Z, Bey E, Steenman C, Wierzbiecka E, Malikov S, Charles JP, Vives F, Bohbot S 2006 Использование местного отрицательного давления с липидоколлоидной повязкой: результаты клинической оценки . J Уход за раной 15 : 355–358

    CAS PubMed Google Scholar

  • 128

    Yates CC, Whaley D, Babu R, Zhang J, Krishna P, Beckman E, Pasculle AW, Wells A 2007 Влияние многофункциональных гелей на полимерной основе на заживление ран на полноразмерных моделях инфицированной бактериями кожи мышей . Биоматериалы 28 : 3977–3986

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 129

    Барбул А., Улиярголи А. 2007 Использование экзогенного аргинина при синдроме полиорганной дисфункции и сепсисе. Crit Care Med 35 : S564 – S567

    CAS PubMed Google Scholar

  • 130

    Hopf HW, Rollins MD 2007 Раны: обзор роли кислорода. Антиоксидный окислительно-восстановительный сигнал 9 : 1183–1192

    CAS PubMed Google Scholar

  • 131

    Brem H, Tomic-Canic M 2007 Клеточные и молекулярные основы заживления ран при диабете. J Clin Invest 117 : 1219–1222

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 132

    Lansdown AB, Sampson B, Rowe A 2001 Экспериментальные наблюдения на крысах влияния кадмия на заживление кожных ран. Int J Exp Pathol 82 : 35–41

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 133

    Chung JH, Eun HC 2007 Ангиогенез при старении кожи и фотостарении. J Дерматол 34 : 593–600

    CAS PubMed Google Scholar

  • 134

    Клебан Дж., Микс Дж., Силардиова Б., Коваль Дж., Сачкова В., Солар П., Хорват В., Хофманова Дж., Козубик А., Федороко П. 2007 Модуляция фотодинамической терапии гиперицином путем предварительной обработки 12 различными ингибиторами метаболизма арахидоновой кислоты в клетках аденокарциномы толстой кишки HT-29. Photochem Photobiol 83 : 1174–1185

    CAS PubMed Google Scholar

  • 135

    Grizzi F, Colombo P, Taverna G, Chiriva-Internati M, Cobos E, Graziotti P, Muzzio PC, Dioguardi N 2007 Геометрия сосудистой системы человека: препятствие для количественной оценки антиангиогенной терапии ?. Appl Immunohistochem Mol Morphol 15 : 134–139 ​​

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 136

    Badiavas EV, Ford D, Liu P, Kouttab N, Morgan J, Richards A, Maizel A 2007 Долгосрочная культура костного мозга и ее клинический потенциал в заживлении хронических ран. Восстановление ран 15 : 856–865

    PubMed Google Scholar

  • 137

    Мальда Дж., Кляйн Т.Дж., Аптон З. 2007 Роль гипоксии в инженерии тканей in vitro. Tissue Eng 13 : 2153–2162

    CAS PubMed Google Scholar

  • 138

    Nangaku M, Izuhara Y, Takizawa S, Yamashita T, Fujii-Kuriyama Y, Ohneda O, Yamamoto M, van Ypersele de Strihou C, Hirayama N, Miyata T. 2007 Новый класс ингибиторов пролилгидроксилазы индуцирует ангиогенез и оказывает орган защиты от ишемии. Артериосклер Тромб Vasc Biol 27 : 2548–2554

    CAS PubMed Google Scholar

  • 139

    Callegari A, Bollini S, Iop L, Chiavegato A, Torregrossa G, Pozzobon M, Gerosa G, De CP, Elvassore N, Sartore S 2007 Неоваскуляризация, вызванная пористым коллагеновым каркасом, имплантированным в интактные и криоповрежденные сердца крыс. Биоматериалы 28 : 5449–5461

    CAS PubMed Google Scholar

  • 140

    Shujia J, Haider HK, Idris NM, Lu G, Ashraf M 2008 Стабильные терапевтические эффекты доставки множественных генов на основе мезенхимальных стволовых клеток для восстановления сердца. Cardiovasc Res 77 : 525–533. Doi: 10.1093 / cvr / cvm077

    CAS PubMed Google Scholar

  • 141

    Falanga V, Iwamoto S, Chartier M, Yufit T, Butmarc J, Kouttab N, Shrayer D, Carson P 2007 Аутологичные культивированные мезенхимальные стволовые клетки костного мозга, доставленные в фибриновом спрее, ускоряют заживление кожных покровов мыши и человека раны. Ткань Eng 13 : 1299–1312

    CAS PubMed Google Scholar

  • 142

    Li X, Zheng L, Peng F, Qi C, Zhang X, Zhou A, Liu Z, Wu S 2007 Рекомбинантный тимозин бета 4 может способствовать заживлению кожных ран на всю толщину. Protein Expr Purif 56 : 229–236

    CAS PubMed Google Scholar

  • 143

    Aird WC 2007 Фенотипическая неоднородность эндотелия: II.Репрезентативные сосудистые русла. Circ Res 100 : 174–190

    CAS PubMed Google Scholar

  • 144

    Найк-Матурия Б., Гей А.Н., Чжу X, Ю Л., Касс Д.Л., Олутой О.О. 2007 Зависящее от возраста рекрутирование нейтрофилов эндотелиальными клетками плода: последствия для заживления ран без рубцов. J Pediatr Surg 42 : 166–171

    PubMed Google Scholar

  • 145

    Sheehan P 2006 Раннее изменение площади раны как предиктор заживления язв диабетической стопы: знание «когда говорить, когда». Plast Reconstr Surg 117 : 245S – 247S

    CAS PubMed Google Scholar

  • 146

    Steed DL, Attinger C, Colaizzi T, Crossland M, Franz M, Harkless L, Johnson A, Moosa H, Robson M, Serena T, Sheehan P, Veves A, Wiersma-Bryant L 2006 Руководство по лечению диабетических язв. Восстановление раны 14 : 680–692

    PubMed Google Scholar

  • 147

    Файф С.Е., Бююкчакир С., Отто Дж., Шеффилд П., Лав Т., Уорринер Р. III, 2007 г. Факторы, влияющие на исход диабетических язв нижних конечностей, леченных гипербарической кислородной терапией. Восстановление ран 15 : 322–331

    PubMed Google Scholar

  • 148

    Spilker RL, Feinstein JA, Parker DW, Reddy VM, Taylor CA 2007 Граничные условия импеданса на основе морфометрии для индивидуального моделирования кровотока в легочных артериях. Ann Biomed Eng 35 : 546–559

    PubMed Google Scholar

  • 149

    Souza BR, Cardoso JF, Amadeu TP, Desmouliere A, Costa AM 2005 Симпатическая денервация ускоряет сокращение раны, но задерживает реэпителизацию у крыс. Восстановление ран 13 : 498–505

    PubMed Google Scholar

  • 150

    Росси Э.Л. 2003 Экспрессия генов, нейрогенез и исцеление: психосоциальная геномика терапевтического гипноза. Am J Clin Hypn 45 : 197–216

    PubMed Google Scholar

  • 151

    Meyer SC 2003 ДНК и происхождение жизни: информация, спецификация и объяснение.В: Кэмпбелл Дж. А., Мейер С. К. (ред.) Дарвинизм, дизайн и государственное образование . Michigan State University Press, East Lansing, pp 1–544

    Google Scholar

  • Многомасштабное моделирование на основе изображений предсказывает реорганизацию волокон на тканевом и сетевом уровнях в растянутых уплотненных клетками коллагеновых гелях.

    Abstract

    Механическая среда играет важную роль в передаче сигналов клеток и гомеостазе тканей. Нарушение связи между внешними нагрузками и клеточным ответом часто затрудняется неоднородностью внеклеточного матрикса (ЕСМ).Многомасштабные модели на основе изображений обеспечивают основу для изучения мельчайших деталей поведения тканей, но они требуют проверки в нескольких масштабах. В этом исследовании мы разработали многомасштабную модель, которая захватила анизотропию и гетерогенность уплотненного клетками коллагенового геля, подвергнутого механическому испытанию внеосевой фиксации, а затем — двухосному растяжению. И в модели, и в экспериментах ECM реорганизовывался неаффинным и гетерогенным образом, который зависел от многомасштабных взаимодействий между оптоволоконными сетями.Моделирование предсказало, что растягивающие и сжимающие силы волокна были созданы, чтобы приспособиться к макроскопическим смещениям. Силы волокон при моделировании варьировались от -11,3 до 437,7 нН, при этом значительная часть волокон подвергалась сжатию (12,1% при внеосевом растяжении). Гетерогенная реструктуризация сети, предсказываемая моделью, служит примером того, как методы многомасштабного моделирования обеспечивают теоретическую основу для понимания взаимосвязей между структурой ECM и механическими свойствами на уровне ткани и как микроскопические перестройки волокон могут приводить к передаче сигналов механотрансдуктивных клеток.

    Многие виды активности зависимых от закрепления клеток, включая пролиферацию (1, 2), миграцию (3-5), экспрессию генов / синтез белка (6, 7), химическую чувствительность (8, 9) и дифференцировку (10, 11) ), опосредуются механическими взаимодействиями между клетками и окружающей их средой. Хотя нам часто удобно рассматривать клеточную среду и взаимодействия с ней как изотропные и однородные, обширная биология выступает против такого упрощения. Ткани могут казаться однородными в макроскопическом масштабе, но на самом деле они очень иерархичны, проявляясь как дискретные структурные образования (например,ж., волокна) в масштабе клетки. Точно так же клетка не взаимодействует гладко со своим окружением, а скорее образует адгезии клеточного матрикса, которые также неоднородно распределены в дискретных местах на поверхности клетки (12).

    Таким образом, крайне важно, чтобы мы исследовали механобиологию не только с точки зрения общей механики ткани, но и с точки зрения ее составляющих, принимая как можно более подробный обзор. Следует признать, что номинально однородная нагружающая среда в масштабе ткани, такая как одноосное растяжение, на самом деле очень неоднородна в масштабе волокна, причем некоторые волокна, возможно, даже находятся в состоянии сжатия (т.е.е., изогнутый) из-за сложных взаимодействий в сети. Поскольку клетка опрашивает только часть общей популяции волокон, необходимо более подробное представление внеклеточного матрикса (ЕСМ). Наша группа разрабатывает методы многомасштабного моделирования, чтобы понять, как сложные механические взаимодействия, возникающие в микроструктуре ВКМ, интегрируются в механическую реакцию всей ткани, особенно в тканях, созданных с помощью инженерии (13–15). В наших экспериментах мы механически тестируем крестообразные, уплотненные клетками коллагеновые гели (крестообразные) (16), одновременно визуализируя реструктуризацию локальной сети коллагеновых волокон (17).Затем строится многомасштабная вычислительная модель на основе изображений, которая должна соответствовать как макроскопическому механическому отклику крестовины, так и микроскопическим перестройкам волоконной сети ЕСМ, которые происходят во время нагрузки. В модели построены уникальные трехмерные волоконно-оптические сети, соответствующие направлению и силе выравнивания волокон, измеренной с помощью визуализации в поляризованном свете. Основные параметры на уровне волокна, используемые для моделирования крестообразной реакции на испытание на внеосевое удержание, затем используются для прогнозирования крестообразной реакции на испытание на равноосное растяжение.В этой работе мы демонстрируем, как многомасштабная модель на основе изображений, состоящая из пространственно изменяющихся микроструктурных сетей, может использоваться для моделирования множественных макроскопических деформаций одного и того же образца и как микроструктурные перестройки, предсказываемые моделью, согласуются с изображениями деформированных образцов в поляризованном свете. . Насколько нам известно, экспериментальные данные, полученные в разном масштабе в уплотненном клетками коллагеновом геле, ранее не были успешно предсказаны. Из экспериментов и моделирования мы видим, что реорганизация ECM происходит неаффинно и неоднородно, что зависит от многомасштабных взаимодействий, передаваемых между оптоволоконными сетями.Кроме того, изучение кинематики на уровне волокон показывает расположение и зависящее от протокола нагрузки распределение сил волокон, которое включает как растяжение, так и сжатие.

    результатов

    Населенному фибробластами коллагеновому типу I типа крестообразную форму, используемому в этом исследовании, позволяли уплотняться в течение 4 дней, чтобы произвести выравнивание волокон, но минимизировать синтез дополнительных компонентов ECM (1). Для изученной геометрии пресс-формы уплотнение ячеек привело к сильному выравниванию вдоль вертикальных и горизонтальных плеч крестообразной формы и дало центральную область немного большее выравнивание в горизонтальном направлении из-за использования более широких горизонтальных плеч (16).Во время механических испытаний реорганизация волокон в крестообразной форме в реальном времени оценивалась путем отслеживания изменений направления волокон (θ) и силы выравнивания волокон (δ *) с помощью поляриметрической визуализации выравнивания волокон (PFAI). Эти данные использовались для построения трехмерных микроструктурных сетей в эквивалентных местах многомасштабной модели, а также для отслеживания и сравнения микроструктурных изменений в ответ на нагрузку. В материальном уравнении волокна используются два параметра: A = E f A f = 52 нН и B = 3.8, были выбраны так, чтобы соответствовать макроскопическому отклику крестообразной формы на внеосевое растяжение (рис. 1). Затем было смоделировано испытание на равноосное растяжение с использованием тех же параметров модели. E f — это подгоночный параметр, который сводится к модулю Юнга в пределе небольшой деформации, а A f — это площадь поперечного сечения волокна. Чтобы понять физический смысл A , коллагеновое волокно диаметром 100 нм и A, = 52 нН будет иметь E f = 6.8 МПа.

    Рисунок 1.

    Крестообразная механическая реакция на внеосевое удержание и равноосное растяжение. ( A ) На вставке показана типичная крестообразная форма в форме с шириной горизонтальных и вертикальных рычагов 8 и 4 мм соответственно. Параметры A и B , которые определяют механический отклик сетевого волокна, были выбраны таким образом, чтобы прогнозы модели (красные линии) соответствовали эксперименту с внеосевым удержанием (круглые маркеры), и использовались для прогнозирования реакции модели на равноосное растяжение.В испытании на удержание вне оси ( A ) вертикальные рычаги крестовины были смещены на 2 мм (λ y = 1,29) за 15 секунд, в то время как горизонтальные рычаги оставались неподвижными. Средняя реакция на нагрузку по обеим осям представлена ​​как функция вытянутости вертикальной оси. ( B ) Для равноосного растяжения обе руки были выдвинуты на 1,5 мм (λ y = 1,21) за 15 секунд. Модель разумно предсказывала крестообразный отклик, но недооценивала нелинейность в вертикальном плече.

    Макроскопический ответ на тесты на удержание вне оси и на эквивалентное растяжение.

    Для испытания на удержание вне оси (рис. 1 A ) сила, развиваемая в вертикальном плече, была больше, чем в неподвижном горизонтальном плече, достигая пиковых значений 8,4 мН и 2,4 мН, соответственно. Модель, вероятно, занижает начальный механический отклик здесь из-за неспособности учесть вращательную жесткость поперечных связей. Когда крестовина подвергалась равноосному растяжению (рис.1 B ), механический отклик увеличился нелинейно, с большей силой, необходимой для разгибания более широкого горизонтального плеча (пиковая сила 14,8 мН), чем более тонкого вертикального плеча (пиковая сила 7,1 мН). Модель зафиксировала это поведение, но недооценила нелинейность в вертикальном плече.

    Область модели конечных элементов была указана на захватах, чтобы соответствовать смещениям захватов в эксперименте, оставляя криволинейную поверхность свободной для деформации в соответствии с реструктуризацией сети, происходящей внутри элементов.Сравнение области модели и крестообразной формы (рис. 2) показывает, что для теста удержания вне оси предсказания модели расширения области были менее точными с увеличением растяжения [таблица 1, параметр перекрытия (OP) (см. перекрытие области модели. )]. Положение изогнутой поверхности было завышено возле горизонтального захвата и занижено в центре кривой. Моделирование равноосного растяжения выполнено аналогичным образом. Первоначально область модели немного занижала область эксперимента.Однако с увеличением растяжения границы расширения были в основном переоценены.

    Рис. 2.

    Изменения крестообразных доменов и реорганизация микроструктуры при внеосевом и равноосном растяжении. Левый нижний квадрант крестообразной формы показан с областью модели и свойствами выравнивания сети (красный), наложенными на измерения PFAI ориентации волокна и силы выравнивания (белый). Черные области по горизонтали и вертикали — это зажимы сжатия, которые охватывают свободную поверхность крестовины.Разница в принципиальном направлении между моделью и экспериментом изображена на вставке . Также показано распределение углов сети в модели (красный) и в эксперименте (синий). ( A ) Для теста фиксации вне оси модель предсказывает измеренное вращение и выравнивание волоконных сетей с удлинением вертикальной оси. ( B ) Та же самая модель, подвергшаяся равноосному растяжению, предсказывает, что направление локальной сети немного поворачивается в сторону горизонтали, и разумно соответствует эксперименту.

    Таблица 1.

    Разница в свойствах сети и перекрытие доменов

    Микроскопический ответ на удержание вне оси и эквиаксиальное растяжение.

    Модельные сети были созданы, чтобы соответствовать начальному главному направлению (θ) и силе совмещения (δ *) крестовины перед испытанием внеосевой фиксации (Таблица 1). Изотропная сеть без предпочтительного направления обозначается δ * = 0, тогда как полностью выровненная сеть с каждым волокном, ориентированным в одном направлении, обозначается δ * = 1 (см. Материалы и методы ).В тесте удержания вне оси удлинение вертикальной оси заставляло коллагеновые сети вращаться и растягиваться при вертикальном захвате. Модель зафиксировала это поведение, хотя есть некоторые области разногласий (рис. 2). Для равноосного растяжения сети, которые уже были преимущественно выровнены либо в горизонтальном, либо в вертикальном направлении, становились более выровненными с увеличением растяжения, и наблюдался аналогичный уровень согласия между моделью и экспериментом. Распределение главного угла на каждой стадии деформации показывает, что модель зафиксировала реорганизацию общей сети как во внеосевом испытании удержания, когда средняя ориентация микроструктуры изменилась с горизонтального на вертикальное направление, так и в испытании на равноосное растяжение, где небольшое чистый поворот к горизонтали произошел.В некоторых регионах переориентация сети не прошла. По большей части эти регионы соответствуют местам, где сеть была почти изотропной, и поэтому главное направление было плохо определено. Например, в испытании на удержание вне оси при d = 1,00 мм сеть около центра крестообразной формы с δ * = 0,103 была очень неточной в главном направлении с Δθ = 34,0 °. Эта сеть стала более выровненной при полном растяжении, поскольку она завершила свой переход от основного направления, ориентированного горизонтально, к направлению, ориентированному вертикально, и согласование было значительно улучшено (Δθ = 11.8 °). Однако верхняя левая сеть не попадает в эту категорию. Вместо этого коллагеновая сеть в этом месте реорганизовалась способом, плохо предсказываемым моделью (Δθ = 70,4 °). Несмотря на эту сеть, средняя разница в главном угле для максимального растяжения составила только Δθ = 7,0 ± 9,5 ° и Δθ = 8,3 ± 6,1 ° для испытаний внеосевого удержания и равноосного растяжения, соответственно. Точно так же средняя разница в замедлении составила только Δδ * = 0,112 ± 0,083 ° и Δδ * = 0,125 ± 0,085 °. Эти результаты показывают, что в целом модель хорошо отражает реструктуризацию сети.Однако в начале моделирования равноосного растяжения некоторые сети не были хорошо согласованы с их эквивалентными местоположениями в эксперименте, что позволяет предположить, что изменения в микроструктуре произошли в результате испытания на удержание вне оси.

    Зависящее от местоположения поведение сети и кинематика волокна.

    Моделирование также использовалось для прогнозирования отклика отдельных волокон в сетях. Для теста удержания вне оси при максимальном растяжении, когда степень макроскопического растяжения в направлении y составляла λ y = 1.29, коэффициенты растяжения волокон λ f варьировались от 0,39 до 1,44 (〈λ f 〉 = 1,06 ± 0,08), показывая, что значительная часть волокон в модели находилась в состоянии сжатия (12,1%). . Процент сжатых волокон варьировал в зависимости от региона. Больше сетевых волокон было сжато в элементах в центре крестообразной формы, чем где-либо еще в домене ( f c max = 25,2%, где f c — доля сжатых волокон в элементе, и верхний индекс указывает, что это максимальное или минимальное значение для всех элементов в домене).Самый низкий процент сжатых волокон был обнаружен в элементах на границе вертикального захвата ( f c min = 3,1%). Для сравнения, для равноосного растяжения (λ x = λ y = 1,21) диапазон λ f увеличился до диапазона с 0,38 до 1,68 (〈λ f 〉 = 1,11 ± 0,09 ), а процент сжатых волокон (5,5%) уменьшился. Для равноосного растяжения самый высокий процент сжатых волокон был обнаружен вдоль изогнутой границы ( f c max = 14.2%) и самый низкий в центре крестообразной формы ( f c min = 2,0%). Степень сжатия сети в направлении z варьировалась и зависела от того, насколько сильно сети были согласованы с основными направлениями нагрузки. В общем, равноосное растяжение ограничивало вращение волокна в плоскости и ускоряло сжатие сети в направлении z .

    Чтобы лучше проиллюстрировать кинематику волокна на сетевом уровне, мы исследовали сети в трех точках модели (рис.3). В вертикальном плече крестообразной формы для теста удержания вне оси сеть, которая изначально была строго выровнена в вертикальном направлении (таблица 2), увеличилась в выравнивании, и были предсказаны силы волокон с -8,5 до 45,6 нН (рис. 3 ). 1 ). Гистограмма коэффициентов растяжения волокон показывает, что большинство из них ниже степени макроскопического растяжения, λ y , и что небольшое количество волокон находится в состоянии сжатия. Та же самая сеть, подвергнутая равноосному растяжению, развивала аналогичные уровни силы в волокнах, но с меньшим растяжением, потому что волокна в других частях модели, которые до этого были свободны, чтобы вращаться к вертикали, больше не могли этого делать из-за растяжения в волокнах. горизонтальное направление.Эти эффекты передавались повсюду, даже в вертикальное плечо крестовины. Дополнительные ограничения позволили получить больше волокон с коэффициентом растяжения, который превышает λ y , чем раньше.

    Рис. 3.

    Реорганизация сети в ответ на внеосевое и равноосное растяжение. Изображены сети из трех разных областей в крестообразной форме перед растяжением (, центр, ) и их реакция на увеличение растяжения за счет внеосевого растяжения (, центр, , , левый, ) и равноосное растяжение (, центр, , , правый, ).Реорганизация сети происходит в зависимости от местоположения, и развивается ряд внутрисетевых сил. Гистограмма коэффициентов растяжения волокон в деформированных сетях показывает, что некоторые волокна находятся в состоянии сжатия, даже несмотря на то, что к образцу приложена макроскопическая растягивающая нагрузка. Сплошные красные линии показывают макроскопический коэффициент растяжения на уровне ткани (λ y ) в направлении y (вертикальная ось). λ y = 1,15 при d = 1,00 мм, λ y = 1.21 при d = 1,50 мм и λ y = 1,29 при d = 2,0 мм.

    Таблица 2.

    Свойства отдельных сетей, изображенных на рис. 3

    Зависящая от местоположения реструктуризация сети была более очевидной в центральной области крестообразной формы (рис. 3 2 ). Сети в этом районе изначально имели умеренное выравнивание по горизонтали. Во время теста на удержание вне оси многие волокна смогли вращаться и растягиваться в вертикальном направлении при смещении вертикального захвата (рис.3). В результате силы в волокнах оставались ниже (от -5,3 до 39,1 нН), чем в вертикальной области крестообразной формы. При равноосном растяжении волокна не могли свободно вращаться по вертикали, и возникали более высокие силы. Гистограммы степени растяжения волокна показывают, что все волокна были ниже λ y для теста на удержание вне оси, но часть волокон превышала λ y при равноосном растяжении.

    Сети вдоль изогнутой поверхности домена повернуты таким образом, что при просмотре на большем масштабе длины возникает то, что выглядит как сдвиг (например.g., сетевой или тканевый уровень) (рис. 3 3 ). Для внеосевого удержания значения λ f были значительно ниже λ y даже при максимальном растяжении, что приводило к более низким силам в этой области. Напротив, равноосное растяжение ограничивает вращение волокна, при этом волокна вместо этого деформируются в осевом направлении и развивают самые высокие силы из трех изображенных сетей.

    Обсуждение

    В этой работе мы построили многомасштабную модель на основе изображений, которая соответствовала геометрии, локальной микроструктуре и механическому отклику уплотненной ячейки крестообразной формы, подвергшейся внеосевому испытанию на удлинение удержания.Затем модель была использована для прогнозирования многомасштабной механической реакции крестовины на испытание на равноосное растяжение. Несмотря на то, что использовались идеализированные волоконно-оптические сети, модель смогла сопоставить макроскопические и микроскопические механические и структурные реакции. Наши результаты показывают, что эти методы моделирования обеспечивают теоретическую основу для интерпретации экспериментальных механических данных с точки зрения структуры и неоднородности ECM. В этой работе модель показала, как приложенные извне нагрузки передаются по всей крестообразной форме и сталкиваются с неаффинной перестройкой сети, что приводит к распределению растягивающих и сжимающих сил волокон.Подробные модели необходимы для исследования того, как механические свойства на уровне ткани зависят от структуры и состава ВКМ. Без такой модели было бы трудно оценить вовлеченные многомасштабные взаимодействия.

    Техническая оценка модели.

    При формулировании модели был сделан ряд ключевых предположений. Во-первых, не учитывались важные вклады клеток и интерстициальной жидкости. Несколько исследований показали, что клетки как активно, так и пассивно участвуют в механике уплотненных гелей (18) и что интерстициальная жидкость поддерживает сжимающие нагрузки и способствует вязкоупругому отклику геля (19).Различия в механической реакции крестовины на два механических испытания могут отражать зависимость от скорости деформации эксперимента. Испытания на удержание вне оси и на равноосное растяжение были полностью продлены за 15 секунд, что соответствует линейным скоростям деформации 116 и 84 деформации (%) / мин, соответственно. Используя данные аналогичного эксперимента, в котором одноосное испытание проводилось на бесклеточных коллагеновых гелях (20), мы оценили разницу в линейном модуле для этих скоростей деформации всего на 5% (17,8 против 18.6 кПа). Однако концепция единой скорости деформации не подходит для сравнения здесь, поскольку условия нагружения были разными.

    Второе упрощение заключалось в том, что микроструктура была идеализирована как единая сеть коллагеновых волокон одинакового диаметра, а другие компоненты ECM были исключены. Сканирующая электронная микроскопия, проведенная на бесклеточных коллагеновых гелях, выявила гетерогенную популяцию волокон диаметров. Измеренные диаметры волокна находились в диапазоне от 42 до 255 нм при среднем диаметре 69 нм.Крестообразные культивировали в течение 4 дней для ограничения синтеза ВКМ, но, вероятно, это не была чистая коллагеновая сеть. Механика на уровне волокна была определена с использованием экспоненциального материального уравнения, и были созданы поперечные связи между волокном, чтобы позволить волокнам вращаться, но не изгибаться или скользить друг мимо друга. В предыдущем исследовании (21) мы оценили чувствительность модели к форме материального уравнения волокна и не обнаружили качественной разницы между экспоненциальным или линейным уравнением. Предположения, которые мы сделали относительно поперечных связей волокон, являются приближением, которое согласуется с экспериментальными наблюдениями, сделанными в предыдущем исследовании (19).Однако необходимо провести дополнительную работу, чтобы выяснить детали этих взаимодействий. Нелинейный отклик материала, зафиксированный в модели, возникает в первую очередь из свойств сети, где волокна приспосабливаются к макроскопическому растяжению за счет вращения поперечных связей перед растяжением вдоль оси волокна. Наконец, предполагалась связь между измеренным запаздыванием образца и смоделированной силой выравнивания сети. Хотя все эти вопросы важны и каждый из них является предметом потенциального будущего исследования, текущая модель все еще была эффективна при описании как микроскопического, так и макроскопического поведения крестообразной формы.

    Величина перекрытия областей между моделью и экспериментом использовалась для оценки точности модели, но также давала оценку важности уточнения сетки и микроструктуры сети. Увеличение количества элементов с 64 до 134 не привело к значительному улучшению перекрытия, что указывает на то, что более крупная сетка в достаточной мере объясняет масштаб микроструктурной неоднородности в крестообразной форме. При максимальном растяжении ( d = 2,00 мм) в испытании на удержание вне оси параметр перекрытия (OP) в уточненной модели составлял 2.9 против 3,0 в грубой модели. Спецификация микроструктуры волоконной сети явно была важна для точности моделирования. Для теста удержания вне оси модель, не основанная на изображении, состоит из одной, почти изотропной сети с недооцененным расширением области вдоль криволинейной поверхности крестообразной формы с OP = 4,4 и OP = 7,9 при d, = 1,00 мм и d. = 2,00 мм соответственно. Когда использовался набор сетей, которые соответствовали основным направлениям крестообразной формы, но имели искусственно повышенное выравнивание (〈δ * = 0.927 ± 0,019〉) область была завышена на OP = 7,3 и OP = 13,8 при d = 1,00 мм и d = 2,00 мм. Большое изменение ошибки перекрытия при использовании неправильного распределения волокон демонстрирует необходимость структурного представления крестообразной формы, если необходимо выполнить подробный механический анализ.

    Последствия для механотрансдукции.

    Механические сигналы являются важным компонентом гомеостаза и роста тканей (22). Важность механической передачи сигналов как источника стимуляции роста и ремоделирования в сконструированных соединительных тканях была четко продемонстрирована (23–26).В этих исследованиях сконструированные ткани подвергались различным протоколам нагрузки, и наблюдался ряд клеточных ответов, которые улучшили механические свойства конструкции, включая повышенную пролиферацию клеток и отложение ECM. Выделить сигнальные механизмы, которые привели к этим изменениям в активности клеток, сложно, потому что ассоциированные события, помимо того, что они динамические, охватывают несколько масштабов длины и проводятся через гетерогенный ECM. Даже для относительно простых протоколов внешней нагрузки, таких как одноосное удлинение, передача нагрузки и реструктуризация ECM, создается сложный массив потенциальных механических сигналов.Мультимасштабные модели, основанные на микроструктуре ткани, обеспечивают концептуальную основу для характеристики микросреды клетки и определения механических сигналов для конкретной клеточной активности.

    Хотя клетки не были включены в эту модель, некоторые идеи о видах механических сигналов, которые клетка может воспринимать при нагрузке, возможны. Сети в модели представляют собой длину края бокса ≈8 мкм в физической области, масштаб сравнимый с масштабом ячейки в трехмерной среде (20 мкм).Ячейка, прикрепленная к этим оптоволоконным сетям, будет ощущать диапазон волоконных сил (ограниченный от -11,3 до 437,7 нН, с 〈 F 〉 = 9,86 ± 10,02 нН в этих симуляциях), выраженный по-разному по ячейке и способом, зависящим от клеточно-волоконные связи и расположение в крестообразной форме.

    Существует множество различных способов моделирования биополимерных сетей (например, ссылки 27–29). В будущих механобиологических исследованиях будет важно признать не только универсальные особенности таких сетей, но и уникальные особенности каждой биополимерной системы (см.30). Включение этих биополимерных моделей, моделей молекулярного уровня (Бюлер), моделей клеток (32) и дополнительных экспериментальных данных (33), которые потенциально могут быть включены в эту теоретическую основу, прояснило бы механические причины и следствия этих клеток. события на уровне, такие как взаимосвязь между транскрипцией гена и передачей силы в ECM, цитоскелете и ядре (34). Другие явления, которые могут быть рассмотрены, включают повреждение волокна и эффекты предварительного кондиционирования, как видно из этого эксперимента.

    Многомасштабные модели на основе изображений, такие как представленная здесь, предоставляют средства для интеграции больших объемов данных из нескольких масштабов длины. Такие модели являются лишь частью важного набора инструментов, необходимых для раскрытия и определения связей между составом и организацией внеклеточного матрикса, макроскопическим механическим поведением ткани и активностью клетки в ответ на ее структурное и механическое микроокружение.

    Материалы и методы

    Подготовка проб.

    Коллагеновые гели были приготовлены путем смешивания дермальных фибробластов новорожденных человека с растворимым в кислоте коллагеном I типа (органогенез) и отлиты в тефлоновой форме в форме креста (крестообразной формы) для получения конечной концентрации коллагена 1,5 мг / мл и концентрации клеток 1 × 10 6 клеток на миллилитр. Геометрия кристаллизатора состояла из вертикального канала шириной 4 мм и горизонтального канала шириной 8 мм. Эта конфигурация обеспечивает четкое выравнивание рычагов и немного большее выравнивание по горизонтали в центре (16).Крестообразные культивировали в течение 4 дней, чтобы обеспечить уплотнение, которое делает гель более жестким и выравнивает его, не допуская значительного ремоделирования. Гели культивировали в среде DMEM (Gibco) с добавлением 10% FBS (HyClone), 100 единиц / мл пенициллина, 2 мкг / мл инсулина, 50 мкг / мл аскорбиновой кислоты, 2,5 мкг / мл амфотерицина-β, 1 нг / мл TGF-β. 2 .

    Механические испытания и поляриметрия.

    Механические испытания проводились на планарной двухосной испытательной установке Instron. Плечи для образцов прикрепляли с помощью компрессионных зажимов к тензодатчикам 5 Н и испытывали в PBS при комнатной температуре.Образцы сначала подвергали испытанию на удержание вне оси, в котором горизонтальные рычаги (8 мм) оставались неподвижными, а вертикальные рычаги (4 мм) смещались до степени растяжения 1,29. Затем образцы подвергали испытанию на равноосное растяжение, при котором оба плеча были смещены до степени растяжения 1,21. Оба теста были проведены за 15 секунд, чтобы обеспечить возможность захвата видео. PFAI использовался для измерения в реальном времени изменения направления волокна локальной сети и силы выравнивания волокна во время механических испытаний (см.17).

    Мультимасштабная модель.

    Используемые здесь методы моделирования на основе изображений основаны на теории объемного усреднения и описаны в ссылках. 14 и 15 и SI Приложение и рис. S1. В модели использовался метод конечных элементов Галеркина для макроскопической задачи, но вместо использования определяющего уравнения для связи деформации с напряжением был решен набор микроскопических сетевых задач в тех местах, где напряжение необходимо для решения методом конечных элементов.В рамках этой структуры для решения задачи необходимы три уравнения: уравнение баланса макроскопических напряжений, уравнение усреднения объема, которое связывает баланс микроскопических сил на волокнах сети с макроскопическим напряжением в точках интегрирования конечных элементов, и определяющее уравнение который описывает механику волокна. Мы использовали феноменологическое определяющее уравнение (35) F = A / B [exp ( B ε f ) — 1], где F — сила волокна, A и B — определяющие константы, а ε — деформация Грина, равная 0.5 (λ f 2 — 1), где λ f — степень растяжения волокна.

    Микроскопические волоконно-оптические сети.

    Была создана сетка конечных элементов (КЭ), содержащая 64 гексагональных трилинейных элемента (один элемент по толщине), которые соответствовали геометрии образца. В предположении симметрии был смоделирован только один квадрант. Для каждого элемента была создана уникальная трехмерная коллагеновая сеть. Среднее замедление и угол, связанные с каждым элементом, были получены с использованием спроецированной области FE в качестве маски для данных PFAI.Поскольку данные измерений PFAI представляют собой значения, спроецированные из трехмерной микроструктуры, сети были созданы таким образом, чтобы их проекции совпадали. Ориентация волоконно-оптической сети количественно оценивалась с помощью взвешенного по длине тензора ориентации второго ранга, задаваемого формулой где l i — длина волокна i , а θ i — угол, который образует волокно i по отношению к горизонтали, и сумма берется по всем волокнам в сети. .Сети были созданы с помощью алгоритма стохастического роста и выбраны так, чтобы их главный собственный вектор соответствовал направлению волокна PFAI (θ), а разница в их собственных значениях соответствовала масштабированному запаздыванию (δ *) в пределах заданного допуска. Необработанное запаздывание PFAI (δ) было преобразовано в анизотропию сетки через δ * = δ / C = ω 2 — ω 1 . где C — сосредоточенная константа пропорциональности (здесь C = 75 °), а ω 2 и ω 1 — главное и второстепенное собственные значения Ω соответственно. C учитывает влияние концентрации коллагена, состава, толщины образца и других факторов, влияющих на пропускание поляризованного света, которые считаются однородными по всему образцу. Это предположение действительно при условии, что количество замедлителей схватывания в данном месте не меняется. В результате допустимы вариации толщины образца и концентрации коллагена, если они связаны таким образом. Согласно этому соглашению, для изотропной сети δ * = 0 и для полностью выровненной сети δ * = 1.Сети были приняты, если скалярное произведение главного направления сети и главного угла PFAI превышало 0,99. Не было явных ограничений на соответствие δ и δ *, потому что средняя разница между моделью и экспериментом составляла всего 0,06 ± 0,04.

    Вычислительная реализация и требования.

    Мультимасштабный код был составлен на языке C и выполнен на кластере IBM BladeCenter Linux в Миннесотском институте суперкомпьютеров. Проблема заключалась в ≈500000 ° свободы.Вычислительные требования возникли в основном из-за микроскопических сетевых проблем, каждая из которых содержала ≈325 перекрестных связей ( x , y , z положение перекрестных связей), восемь сетей на элемент и 64 элемента. Для сравнения, макроскопическая задача содержала 182 узла и только 546 ° свободы ( x , y , z положение узла). Чтобы улучшить время выполнения, микроскопическая проблема была распараллелена с помощью интерфейса передачи сообщений (MPI). Для этих симуляций 12 процессоров Opteron 2218 (двухъядерные 2.6 ГГц), время на стене чуть менее 1 часа.

    Перекрытие доменов модели.

    Величина перекрытия пикселей между моделью и экспериментом была рассчитана для оценки прогностических возможностей модели. Крестообразные изображения были импортированы в Matlab, обработаны пороговыми значениями и сегментированы с помощью алгоритма обнаружения краев Кэнни, чтобы найти крестообразную границу и удалить фоновые пиксели. Операция исключающего ИЛИ (XOR) над крестообразной областью и областью модели дала количество неперекрывающихся пикселей, которые затем нормализовались на количество пикселей, составляющих границу изогнутой поверхности в модели.Это значение, которое мы называем OP, соответствует среднему количеству пикселей за криволинейной границей в модели. OP = 0, когда области модели и эксперимента полностью перекрываются, и увеличивается по мере ухудшения прогнозов модели.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана грантами Национального института здравоохранения R01 EB005813 и F32 EB007433 и выполнена частично с использованием вычислительных ресурсов в Институте суперкомпьютеров Университета Миннесоты.

    Написать ответ

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *