Published August 26, 2022
| Version v1
Publication
Open
Post-amputation reactive oxygen species production is necessary for axolotls limb regeneration
Description
Introduction: Reactive oxygen species (ROS) represent molecules of great interest in the field of regenerative biology since several animal models require their production to promote and favor tissue, organ, and appendage regeneration. Recently, it has been shown that the production of ROS such as hydrogen peroxide (H2O2) is required for tail regeneration in Ambystoma mexicanum. However, to date, it is unknown whether ROS production is necessary for limb regeneration in this animal model. Methods: forelimbs of juvenile animals were amputated proximally and the dynamics of ROS production was determined using 2'7- dichlorofluorescein diacetate (DCFDA) during the regeneration process. Inhibition of ROS production was performed using the NADPH oxidase inhibitor apocynin. Subsequently, a rescue assay was performed using exogenous hydrogen peroxide (H2O2). The effect of these treatments on the size and skeletal structures of the regenerated limb was evaluated by staining with alcian blue and alizarin red, as well as the effect on blastema formation, cell proliferation, immune cell recruitment, and expression of genes related to proximal-distal identity. Results: our results show that inhibition of post-amputation limb ROS production in the A. mexicanum salamander model results in the regeneration of a miniature limb with a significant reduction in the size of skeletal elements such as the ulna, radius, and overall autopod. Additionally, other effects such as decrease in the number of carpals, defective joint morphology, and failure of integrity between the regenerated structure and the remaining tissue were identified. In addition, this treatment affected blastema formation and induced a reduction in the levels of cell proliferation in this structure, as well as a reduction in the number of CD45+ and CD11b + immune system cells. On the other hand, blocking ROS production affected the expression of proximo-distal identity genes such as Aldha1a1, Rarβ, Prod1, Meis1, Hoxa13, and other genes such as Agr2 and Yap1 in early/mid blastema. Of great interest, the failure in blastema formation, skeletal alterations, as well as the expression of the genes evaluated were rescued by the application of exogenous H2O2, suggesting that ROS/H2O2 production is necessary from the early stages for proper regeneration and patterning of the limb.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
مقدمة: تمثل أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS) جزيئات ذات أهمية كبيرة في مجال البيولوجيا التجددية لأن العديد من النماذج الحيوانية تتطلب إنتاجها لتعزيز وتفضيل تجديد الأنسجة والأعضاء والزوائد. في الآونة الأخيرة، تبين أن إنتاج ROS مثل بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) مطلوب لتجديد الذيل في Ambystoma mexicanum. ومع ذلك، حتى الآن، من غير المعروف ما إذا كان إنتاج ROS ضروريًا لتجديد الأطراف في هذا النموذج الحيواني. الطرق: تم بتر الأطراف الأمامية للحيوانات اليافعة بشكل قريب وتم تحديد ديناميكيات إنتاج ROS باستخدام ثنائي أسيتات ثنائي كلورو فلوريسين 2'7 (DCFDA) أثناء عملية التجديد. تم إجراء تثبيط إنتاج ROS باستخدام مثبط NADPH oxidase apocynin. بعد ذلك، تم إجراء اختبار إنقاذ باستخدام بيروكسيد الهيدروجين الخارجي (H2O2). تم تقييم تأثير هذه العلاجات على حجم وهياكل الهيكل العظمي للطرف المتجدد عن طريق التلوين بالأزرق الألسي والأحمر الأليزارين، بالإضافة إلى التأثير على تكوين الأرومة، وتكاثر الخلايا، وتجنيد الخلايا المناعية، والتعبير عن الجينات المتعلقة بالهوية القريبة البعيدة. النتائج: تظهر نتائجنا أن تثبيط إنتاج ROS لأطراف ما بعد البتر في نموذج A. mexicanum salamander يؤدي إلى تجديد طرف مصغر مع انخفاض كبير في حجم العناصر الهيكلية مثل الزند ونصف القطر والأوتوبود الكلي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد تأثيرات أخرى مثل انخفاض عدد الرسغ، وتشكيل المفاصل المعيب، وفشل التكامل بين البنية المتجددة والأنسجة المتبقية. بالإضافة إلى ذلك، أثر هذا العلاج على تكوين الأرومة وحفز انخفاضًا في مستويات تكاثر الخلايا في هذا الهيكل، بالإضافة إلى انخفاض في عدد خلايا الجهاز المناعي CD45 + و CD11b +. من ناحية أخرى، أثر منع إنتاج ROS على التعبير عن جينات الهوية القريبة البعيدة مثل Aldha1a1 و Rarβ و Prod1 و Meis1 و Hoxa13 وجينات أخرى مثل Agr2 و Yap1 في الأرومة المبكرة/المتوسطة. من الأهمية بمكان، تم إنقاذ الفشل في تكوين الأرومة، والتغيرات الهيكلية، وكذلك التعبير عن الجينات التي تم تقييمها من خلال تطبيق H2O2 الخارجي، مما يشير إلى أن إنتاج ROS/H2O2 ضروري من المراحل المبكرة للتجديد السليم ونمط الطرف.Translated Description (French)
Introduction : Les espèces réactives de l'oxygène (ERO) représentent des molécules de grand intérêt dans le domaine de la biologie régénérative puisque plusieurs modèles animaux nécessitent leur production pour favoriser et favoriser la régénération des tissus, des organes et des appendices. Récemment, il a été démontré que la production de ROS tels que le peroxyde d'hydrogène (H2O2) est nécessaire à la régénération de la queue chez Ambystoma mexicanum. Cependant, à ce jour, on ne sait pas si la production de ROS est nécessaire à la régénération des membres dans ce modèle animal. Méthodes : les membres antérieurs des animaux juvéniles ont été amputés de manière proximale et la dynamique de la production de ROS a été déterminée à l'aide de 2'7- dichlorofluorescéine diacétate (DCFDA) pendant le processus de régénération. L'inhibition de la production de ROS a été réalisée à l'aide de l'inhibiteur de la NADPH oxydase apocynine. Par la suite, un test de sauvetage a été effectué à l'aide de peroxyde d'hydrogène exogène (H2O2). L'effet de ces traitements sur la taille et les structures squelettiques du membre régénéré a été évalué par coloration au bleu alcian et au rouge alizarine, ainsi que l'effet sur la formation du blastème, la prolifération cellulaire, le recrutement des cellules immunitaires et l'expression des gènes liés à l'identité proximale-distale. Résultats : nos résultats montrent que l'inhibition de la production de ROS de membre post-amputation dans le modèle de salamandre A. mexicanum entraîne la régénération d'un membre miniature avec une réduction significative de la taille des éléments squelettiques tels que le cubitus, le radius et l'autopode global. De plus, d'autres effets tels que la diminution du nombre de carpes, une morphologie articulaire défectueuse et un manque d'intégrité entre la structure régénérée et le tissu restant ont été identifiés. De plus, ce traitement a affecté la formation de blastèmes et a induit une réduction des niveaux de prolifération cellulaire dans cette structure, ainsi qu'une réduction du nombre de cellules du système immunitaire CD45+ et CD11b +. D'autre part, le blocage de la production de ROS a affecté l'expression de gènes d'identité proximo-distaux tels que Aldha1a1, Rarβ, Prod1, Meis1, Hoxa13 et d'autres gènes tels que Agr2 et Yap1 dans le blastème précoce/moyen. D'un grand intérêt, l'échec de la formation du blastème, les altérations squelettiques, ainsi que l'expression des gènes évalués ont été sauvés par l'application de H2O2 exogène, suggérant que la production de ROS/H2O2 est nécessaire dès les premiers stades pour une régénération et une structuration appropriées du membre.Translated Description (Spanish)
Introducción: Las especies reactivas de oxígeno (ROS) representan moléculas de gran interés en el campo de la biología regenerativa ya que varios modelos animales requieren su producción para promover y favorecer la regeneración de tejidos, órganos y apéndices. Recientemente, se ha demostrado que se requiere la producción de ero como el peróxido de hidrógeno (H2O2) para la regeneración de la cola en Ambystoma mexicanum. Sin embargo, hasta la fecha, se desconoce si la producción de ROS es necesaria para la regeneración de las extremidades en este modelo animal. Métodos: las extremidades anteriores de los animales juveniles se amputaron proximalmente y la dinámica de la producción de ero se determinó utilizando diacetato de 2'7- diclorofluoresceína (DCFDA) durante el proceso de regeneración. La inhibición de la producción de ero se realizó utilizando el inhibidor de la NADPH oxidasa apocinina. Posteriormente, se realizó un ensayo de rescate utilizando peróxido de hidrógeno exógeno (H2O2). El efecto de estos tratamientos sobre el tamaño y las estructuras esqueléticas de la extremidad regenerada se evaluó mediante tinción con azul alcián y rojo alizarina, así como el efecto sobre la formación de blastemas, la proliferación celular, el reclutamiento de células inmunitarias y la expresión de genes relacionados con la identidad proximal-distal. Resultados: nuestros resultados muestran que la inhibición de la producción de ROS en la extremidad posterior a la amputación en el modelo de salamandra de A. mexicanum da como resultado la regeneración de una extremidad en miniatura con una reducción significativa en el tamaño de los elementos esqueléticos como el cúbito, el radio y el autopod general. Además, se identificaron otros efectos como la disminución en el número de carpos, la morfología articular defectuosa y la falta de integridad entre la estructura regenerada y el tejido restante. Además, este tratamiento afectó a la formación de blastemas e indujo una reducción en los niveles de proliferación celular en esta estructura, así como una reducción en el número de células del sistema inmune CD45+ y CD11b +. Por otro lado, el bloqueo de la producción de ROS afectó la expresión de genes de identidad proximo-distal como Aldha1a1, Rarβ, Prod1, Meis1, Hoxa13 y otros genes como Agr2 y Yap1 en blastema temprano/medio. De gran interés, el fracaso en la formación de blastemas, las alteraciones esqueléticas, así como la expresión de los genes evaluados fueron rescatados mediante la aplicación de H2O2 exógeno, sugiriendo que la producción de ROS/H2O2 es necesaria desde las primeras etapas para una correcta regeneración y modelado de la extremidad.Files
pdf.pdf
Files
(6.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6c9dbef96f4c25292cd695c026b26749
|
6.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يعد إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية بعد البتر ضروريًا لتجديد أطراف قنافذ البحر
- Translated title (French)
- La production d'espèces réactives de l'oxygène après l'amputation est nécessaire à la régénération des membres axolotls
- Translated title (Spanish)
- La producción de especies reactivas de oxígeno después de la amputación es necesaria para la regeneración de las extremidades de los ajolotes
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4293207276
- DOI
- 10.3389/fcell.2022.921520
References
- https://openalex.org/W1507268987
- https://openalex.org/W1535485604
- https://openalex.org/W1575617070
- https://openalex.org/W1599458719
- https://openalex.org/W1603383904
- https://openalex.org/W1606812730
- https://openalex.org/W1747138696
- https://openalex.org/W1781453437
- https://openalex.org/W1831897558
- https://openalex.org/W187609536
- https://openalex.org/W1880557201
- https://openalex.org/W1905647361
- https://openalex.org/W1966160892
- https://openalex.org/W1966313385
- https://openalex.org/W1966331392
- https://openalex.org/W1970841988
- https://openalex.org/W1971383450
- https://openalex.org/W1971890183
- https://openalex.org/W1971991129
- https://openalex.org/W1972185505
- https://openalex.org/W1973297960
- https://openalex.org/W1974765744
- https://openalex.org/W1984439372
- https://openalex.org/W1988603418
- https://openalex.org/W1992367440
- https://openalex.org/W1992740290
- https://openalex.org/W1995984781
- https://openalex.org/W1996986843
- https://openalex.org/W1997313112
- https://openalex.org/W1997647644
- https://openalex.org/W1999668576
- https://openalex.org/W2000660369
- https://openalex.org/W2001237915
- https://openalex.org/W2001558169
- https://openalex.org/W2006951485
- https://openalex.org/W2012884274
- https://openalex.org/W2013808661
- https://openalex.org/W2014196270
- https://openalex.org/W2016854872
- https://openalex.org/W2018057904
- https://openalex.org/W2018457977
- https://openalex.org/W2022777216
- https://openalex.org/W2027827026
- https://openalex.org/W2033388533
- https://openalex.org/W2033479986
- https://openalex.org/W2036349515
- https://openalex.org/W2044129460
- https://openalex.org/W2049038466
- https://openalex.org/W2050712486
- https://openalex.org/W2050761331
- https://openalex.org/W2052543312
- https://openalex.org/W2053611609
- https://openalex.org/W2054205833
- https://openalex.org/W2056818014
- https://openalex.org/W2061468450
- https://openalex.org/W2063804934
- https://openalex.org/W2064197222
- https://openalex.org/W2067056216
- https://openalex.org/W2068675333
- https://openalex.org/W2069463594
- https://openalex.org/W2072527364
- https://openalex.org/W2073299064
- https://openalex.org/W2076095845
- https://openalex.org/W2078581257
- https://openalex.org/W2079310705
- https://openalex.org/W2084222701
- https://openalex.org/W2094811710
- https://openalex.org/W2099540110
- https://openalex.org/W2099829545
- https://openalex.org/W2104517705
- https://openalex.org/W2109811832
- https://openalex.org/W2111763078
- https://openalex.org/W2114527252
- https://openalex.org/W2114570899
- https://openalex.org/W2120231073
- https://openalex.org/W2122019197
- https://openalex.org/W2135685818
- https://openalex.org/W2141595533
- https://openalex.org/W2150761291
- https://openalex.org/W2155490506
- https://openalex.org/W2157586977
- https://openalex.org/W2158797557
- https://openalex.org/W2159376228
- https://openalex.org/W2165619994
- https://openalex.org/W2167872299
- https://openalex.org/W2169395680
- https://openalex.org/W2259818055
- https://openalex.org/W2262499388
- https://openalex.org/W2307729513
- https://openalex.org/W2338479336
- https://openalex.org/W2343303489
- https://openalex.org/W2410573780
- https://openalex.org/W2428872011
- https://openalex.org/W2443445570
- https://openalex.org/W2485693821
- https://openalex.org/W2508645960
- https://openalex.org/W2555376748
- https://openalex.org/W2568510753
- https://openalex.org/W2576159264
- https://openalex.org/W2584919893
- https://openalex.org/W2589931054
- https://openalex.org/W2607591926
- https://openalex.org/W2621685105
- https://openalex.org/W2622894795
- https://openalex.org/W2642689239
- https://openalex.org/W2730724103
- https://openalex.org/W2736526787
- https://openalex.org/W2742276228
- https://openalex.org/W2748517256
- https://openalex.org/W2749133537
- https://openalex.org/W2763440940
- https://openalex.org/W2763483644
- https://openalex.org/W2770684632
- https://openalex.org/W2773816511
- https://openalex.org/W2789489527
- https://openalex.org/W2794182428
- https://openalex.org/W2803403052
- https://openalex.org/W2887463299
- https://openalex.org/W2888055454
- https://openalex.org/W2890888456
- https://openalex.org/W2893442171
- https://openalex.org/W2896274905
- https://openalex.org/W2897602887
- https://openalex.org/W2902376852
- https://openalex.org/W2906013736
- https://openalex.org/W2941074790
- https://openalex.org/W2947699952
- https://openalex.org/W2964195156
- https://openalex.org/W2964650211
- https://openalex.org/W2974771884
- https://openalex.org/W2979100653
- https://openalex.org/W3005652542
- https://openalex.org/W3013352992
- https://openalex.org/W3017177277
- https://openalex.org/W3082976119
- https://openalex.org/W3121366964
- https://openalex.org/W3123307599
- https://openalex.org/W3135768609
- https://openalex.org/W3138031907
- https://openalex.org/W3147881552
- https://openalex.org/W3168262869
- https://openalex.org/W3168602108
- https://openalex.org/W3202695301
- https://openalex.org/W3206214492
- https://openalex.org/W3215270199
- https://openalex.org/W4206835554
- https://openalex.org/W4210334572
- https://openalex.org/W4210590441
- https://openalex.org/W4224231301
- https://openalex.org/W4226255975
- https://openalex.org/W4244292480