Xenopus tropicalis è un modello ideale per la ricerca rigenerativa in quanto molti dei suoi organi possiedono una notevole capacità rigenerativa. Qui, presentiamo un metodo per costruire un modello di lesione cardiaca in X. tropicalis tramite resezione dell’apice.
È noto che nei mammiferi adulti, il cuore ha perso la sua capacità rigenerativa, rendendo l’insufficienza cardiaca una delle principali cause di morte in tutto il mondo. Ricerche precedenti hanno dimostrato la capacità rigenerativa del cuore dell’adulto Xenopus tropicalis, un anfibio anuro con un genoma diploide e una stretta relazione evolutiva con i mammiferi. Inoltre, gli studi hanno dimostrato che dopo la resezione dell’apice ventricolare, il cuore può rigenerarsi senza cicatrici in X. tropicalis. Di conseguenza, questi risultati precedenti suggeriscono che X. tropicalis è un modello di vertebrato alternativo appropriato per lo studio della rigenerazione cardiaca adulta. Un modello chirurgico di rigenerazione cardiaca nell’adulto X. tropicalis è presentato qui. In breve, le rane furono anestetizzate, fissate; Quindi, è stata praticata una piccola incisione con forbici per iridectomia, penetrando nella pelle e nel pericardio. Una leggera pressione è stata applicata al ventricolo e l’apice del ventricolo è stato quindi tagliato con le forbici. Il danno cardiaco e la rigenerazione sono stati confermati dall’istologia a 7-30 giorni dopo la resezione (dpr). Questo protocollo ha stabilito un modello di resezione apicale nell’adulto X. tropicalis, che può essere impiegato per chiarire i meccanismi della rigenerazione cardiaca adulta.
L’insufficienza cardiaca è stata una delle principali cause di mortalità in tutto il mondo negli ultimi anni. Dal 2000, il numero di decessi dovuti a insufficienza cardiaca è aumentato nel tempo. Più di 9 milioni di persone sono morte per cardiomiopatia nel 2019, che ha rappresentato il 16% del numero totale di decessi a livello globale1. A causa della perdita della capacità rigenerativa del cuore nei mammiferi adulti, in alcuni casi, non ci sono abbastanza cardiomiociti per mantenere le funzioni di contrazione nel cuore, che influisce sulla funzione cardiaca e contribuisce al rimodellamento ventricolare anormale e all’insufficienza cardiaca 2,3,4. Infatti, nei mammiferi, il cuore ha la capacità rigenerativa più scarsa rispetto agli altri organi, come fegato, polmoni, intestino, vescica, ossa e pelle. Man mano che l’invecchiamento della popolazione mondiale diventa un megatrend globale, le sfide che affrontiamo con le malattie cardiache si intensificheranno5.
Chiarire i meccanismi della rigenerazione cardiaca può avere implicazioni significative per le terapie per la cardiopatia ischemica. I rapporti hanno rivelato che i cuori dei topi neonatali hanno una capacità rigenerativa dopo laresezione 6 dell’apice. Tuttavia, questa capacità rigenerativa viene persa dopo 7 giorni di età7. Gli studi hanno dimostrato che i cuori adulti dei mammiferi non sono in grado di rigenerarsi perché la loro capacità di proliferazione dei cardiomiociti è diminuitadell’8,9. Tuttavia, i cuori dei vertebrati inferiori possiedono una potente capacità rigenerativa dopo l’infortunio. Ad esempio, zebrafish10, X. tropicalis11, Xenopus laevis12, newt 13 e axolotl14 sono in grado di rigenerarsi completamente dopo la resezione dell’apice. Inoltre, anche le altre parti del corpo di alcuni vertebrati inferiori possono subire una completa rigenerazione, come gli arti dei tritoni e le code, le lenti e le braccia delle rane artigliate tropicali 4,15,16.
Stabilire modelli di lesioni cardiache è il primo passo per chiarire i meccanismi alla base della rigenerazione cardiaca e ha un grande significato nella ricerca rigenerativa. I ricercatori hanno sviluppato vari metodi per costruire modelli di lesioni cardiache, tra cui accoltellamento, contusing, ablazione genetica, criolesione e infarto 5,6.
La criolesione, l’infarto miocardico (IM) e la resezione all’apice sono ampiamente utilizzati per indurre lesioni cardiache e il tipo di lesione può avere effetti sostanziali sulla successiva rigenerazione dei cardiomiociti6. A seconda della tecnica chirurgica, la risposta del cuore alla rigenerazione potrebbe variare. La criolesione provoca una massiccia morte cellulare e produce cicatrici fibrotiche nel cuore del pesce zebra17, creando così un modello che assomiglia all’infarto dei mammiferi. La resezione apicale viene eseguita tagliando via una parte dei tessuti ventricolari, che è stata fatta in zebrafish10 e X. tropicalis11, senza causare cicatrici permanenti. Questo studio ha eseguito la resezione apicale, che è un’operazione più semplice e richiede meno strumenti chirurgici rispetto alla criolesione. Utilizzando l’analisi del lineage-tracing, uno studio precedente ha dimostrato che la rigenerazione cardiaca è correlata alla proliferazione di cardiomiociti che preesistono nei cuori del topo6 e del pesce zebra18, ma non esistono segnalazioni per gli anfibi. Quindi, il modello di resezione dell’apice in X. tropicalis gioca un ruolo importante nel chiarire i meccanismi alla base delle risposte rigenerative.
La resezione apicale, che comporta l’amputazione chirurgica dell’apice del cuore, è stata descritta in zebrafish e topi 6,18; tuttavia, questo non è stato descritto in X. tropicalis. Questo rapporto descrive un modello credibile di danno cardiaco e dimostra che il cuore di X. tropicalis adulto può rigenerarsi completamente dopo la resezione apicale senza cicatrici. Tuttavia, alcune carenze devono essere migliorate e alcuni dettagli richiedono…
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato supportato da sovvenzioni del National Key R&D Program of China (2016YFE0204700), della National Natural Science Foundation of China (82070257, 81770240) e della Research Grant of Key Laboratory of Regenerative Medicine, Ministero della Pubblica Istruzione, Jinan University (ZSYXM202004 e ZSYXM202104), Cina.
Acetic acid | GHTECH | 64-19-7-500ml | |
Acid Alcohol Fast Differentiation Solution | Beyotime | C0163M | |
Acid Fuchsin | aladdin | A104916 | |
Alcohol Soluble Eosin Y Stainin Solution | Servicebio | G1001-500ML | |
BioReagent | Beyotime | ST2600-100g | |
Ethanol absolute | Guangzhou Chemical Reagent Factory | HB15-GR-0.5L | |
Hematoxylin Stain Solution | Servicebio | G1004-500ML | |
Neutral balsam | Solarbio | G8590 | |
Operating Scissors | Prosperich | HC-JZ-YK-Z-10cm | |
Paraffins | Leica | 39601095 | |
Para-formaldehyde Fixative | Servicebio | G1101-500ML | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) powder | Servicebio | G0002-2L | |
Phosphomolybdic acid hydrate | Macklin | P815551 | |
Stereo microscope | Leica | ||
surgical forceps | ChangZhou | zfq-11-btjw | |
Surgical Suture | HUAYON | 18-5140 | |
Tricaine | Macklin | ||
Xylene | Guangzhou Chemical Reagent Factory | IC02-AR-0.5L |