Published April 19, 2024 | Version v1
Publication Open

De novo reconstruction of a functional in vivo-like equine endometrium using collagen-based tissue engineering

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. Utrecht University
  • 3. King Chulalongkorn Memorial Hospital
  • 4. Thai Red Cross Society
  • 5. Kasetsart University

Description

Abstract To better understand molecular aspects of equine endometrial function, there is a need for advanced in vitro culture systems that more closely imitate the intricate 3-dimensional (3D) in vivo endometrial structure than current techniques. However, development of a 3D in vitro model of this complex tissue is challenging. This study aimed to develop an in vitro 3D endometrial tissue (3D-ET) with an epithelial cell phenotype optimized by treatment with a Rho-associated protein kinase (ROCK) inhibitor. Equine endometrial epithelial (eECs) and mesenchymal stromal (eMSCs) cells were isolated separately, and eECs cultured in various concentrations of Rock inhibitor (0, 5, 10 µmol) in epithelial medium (EC-medium) containing 10% knock-out serum replacement (KSR). The optimal concentration of Rock inhibitor for enhancing eEC proliferation and viability was 10 µM. However, 10 µM Rock inhibitor in the 10% KSR EC-medium was able to maintain mucin1 ( Muc1 ) gene expression for only a short period. In contrast, fetal bovine serum (FBS) was able to maintain Muc1 gene expression for longer culture durations. An in vitro 3D-ET was successfully constructed using a collagen-based scaffold to support the eECs and eMSCs. The 3D-ET closely mimicked in vivo endometrium by displaying gland-like eEC-derived structures positive for the endometrial gland marker, Fork headbox A2 (FOXA2), and by mimicking the 3D morphology of the stromal compartment. In addition, the 3D-ET expressed the secretory protein MUC1 on its glandular epithelial surface and responded to LPS challenge by upregulating the expression of the interleukin-6 ( IL6 ) and prostaglandin F synthase ( PGFS ) genes (P < 0.01), along with an increase in their secretory products, IL-6 (P < 0.01) and prostaglandin F2alpha (PGF2α) (P < 0.001) respectively. In the future, this culture system can be used to study both normal physiology and pathological processes of the equine endometrium.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة لفهم الجوانب الجزيئية لوظيفة بطانة الرحم للخيول بشكل أفضل، هناك حاجة إلى أنظمة استزراع في المختبر متقدمة تحاكي عن كثب البنية المعقدة ثلاثية الأبعاد (3D) في بنية بطانة الرحم في الجسم الحي أكثر من التقنيات الحالية. ومع ذلك، فإن تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد في المختبر لهذا النسيج المعقد يمثل تحديًا. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير أنسجة بطانة الرحم ثلاثية الأبعاد في المختبر (3D - ET) مع نمط ظاهري للخلايا الظهارية محسن عن طريق العلاج بمثبط بروتين كيناز (صخر) مرتبط بالرو. تم عزل الخلايا الظهارية لبطانة الرحم (eECs) والخلايا اللحمية الوسيطة (eMSCs) بشكل منفصل، وتم استزراع eECs بتركيزات مختلفة من مثبط الصخور (0، 5، 10 ميكرومول) في الوسط الظهاري (EC - medium) الذي يحتوي على 10 ٪ من استبدال المصل المفاجئ (KSR). كان التركيز الأمثل لمثبط الصخور لتعزيز انتشار eEC وقابليته للحياة 10 ميكرومتر. ومع ذلك، كان مثبط الصخور 10 ميكرومتر في 10 ٪ KSR EC - medium قادرًا على الحفاظ على التعبير الجيني mucin1 (Muc1) لفترة قصيرة فقط. في المقابل، كان مصل الأبقار الجنيني (FBS) قادرًا على الحفاظ على التعبير الجيني Muc1 لفترات استنبات أطول. تم بناء 3D - ET في المختبر بنجاح باستخدام سقالة قائمة على الكولاجين لدعم eECs و eMSCs. تم محاكاة 3D - ET عن كثب في بطانة الرحم الحية من خلال عرض هياكل مشتقة من eEC تشبه الغدة إيجابية لعلامة غدة بطانة الرحم، وصندوق رأس الشوكة A2 (FOXA2)، ومحاكاة التشكل ثلاثي الأبعاد للحجرة اللحمية. بالإضافة إلى ذلك، عبر 3D - ET عن البروتين الإفرازي MUC1 على سطحه الظهاري الغدي واستجاب لتحدي LPS من خلال تنظيم التعبير عن جينات إنترلوكين-6 (IL6) والبروستاجلاندين F سينسيز ( PGFS ) (P < 0.01)، إلى جانب زيادة في منتجاتها الإفرازية، IL -6 (P < 0.01) والبروستاجلاندين F2alpha (PGF2α) (P < 0.001) على التوالي. في المستقبل، يمكن استخدام نظام الاستزراع هذا لدراسة كل من الفيزيولوجيا الطبيعية والعمليات المرضية لبطانة الرحم الخيلية.

Translated Description (French)

Résumé Pour mieux comprendre les aspects moléculaires de la fonction endométriale équine, il existe un besoin de systèmes de culture in vitro avancés qui imitent plus étroitement la structure endométriale tridimensionnelle (3D) complexe in vivo que les techniques actuelles. Cependant, le développement d'un modèle 3D in vitro de ce tissu complexe est difficile. Cette étude visait à développer un tissu endométrial 3D in vitro (3D-ET) avec un phénotype de cellules épithéliales optimisé par un traitement avec un inhibiteur de la protéine kinase Rho-associée (ROCK). Les cellules de l'épithélium de l'endomètre équin (eECs) et du stroma mésenchymateux (eMSCs) ont été isolées séparément, et les eECs cultivées à diverses concentrations d'inhibiteur de Rock (0, 5, 10 µmol) dans un milieu épithélial (EC-médium) contenant 10% de sérum knock-out (KSR). La concentration optimale d'inhibiteur Rock pour améliorer la prolifération et la viabilité de l'eEC était de 10 µM. Cependant, l'inhibiteur de Rock 10 µM dans le milieu KSR EC à 10% n'a pu maintenir l'expression du gène de la mucine1 (Muc1) que pendant une courte période. En revanche, le sérum bovin fœtal (FBS) a été capable de maintenir l'expression du gène Muc1 pendant de plus longues durées de culture. Un 3D-ET in vitro a été construit avec succès à l'aide d'un échafaudage à base de collagène pour soutenir les eEC et les eMSC. Le 3D-ET imitait étroitement l'endomètre in vivo en affichant des structures dérivées de l'eEC de type glande positives pour le marqueur de la glande endométriale, Fork headbox A2 (FOXA2), et en imitant la morphologie 3D du compartiment stromal. De plus, la 3D-ET a exprimé la protéine sécrétoire MUC1 sur sa surface épithéliale glandulaire et a répondu au défi LPS en régulant à la hausse l'expression des gènes interleukine-6 ( IL6 ) et prostaglandine F synthase ( PGFS ) (P < 0,01), ainsi qu'une augmentation de leurs produits sécrétoires, IL-6 (P < 0,01) et prostaglandine F2alpha (PGF2α) (P < 0,001) respectivement. À l'avenir, ce système de culture pourra être utilisé pour étudier à la fois la physiologie normale et les processus pathologiques de l'endomètre équin.

Translated Description (Spanish)

Resumen Para comprender mejor los aspectos moleculares de la función endometrial equina, existe la necesidad de sistemas de cultivo in vitro avanzados que imiten más de cerca la intrincada estructura endometrial in vivo tridimensional (3D) que las técnicas actuales. Sin embargo, el desarrollo de un modelo 3D in vitro de este complejo tejido es un reto. Este estudio tuvo como objetivo desarrollar un tejido endometrial 3D in vitro (3D-ET) con un fenotipo de células epiteliales optimizado mediante el tratamiento con un inhibidor de la proteína quinasa asociada a Rho (ROCK). Las células epiteliales endometriales equinas (eEC) y estromales mesenquimales (eMSC) se aislaron por separado, y las eEC se cultivaron en varias concentraciones de inhibidor de Rock (0, 5, 10 µmol) en medio epitelial (medio EC) que contenía 10% de reemplazo de suero knock-out (KSR). La concentración óptima de inhibidor de Rock para mejorar la proliferación y viabilidad de eEC fue de 10 µM. Sin embargo, el inhibidor de Rock 10 µM en el medio KSR EC al 10% fue capaz de mantener la expresión génica de mucina 1 ( Muc1 ) solo durante un corto período. Por el contrario, el suero bovino fetal (FBS) fue capaz de mantener la expresión del gen Muc1 durante períodos de cultivo más largos. Se construyó con éxito un 3D-ET in vitro utilizando un andamio a base de colágeno para soportar las eEC y las eMSC. El 3D-ET imitó estrechamente el endometrio in vivo al mostrar estructuras derivadas de eEC similares a glándulas positivas para el marcador de la glándula endometrial, la caja de entrada de la horquilla A2 (FOXA2), e imitando la morfología 3D del compartimento estromal. Además, el 3D-ET expresó la proteína secretora MUC1 en su superficie epitelial glandular y respondió a la exposición a LPS regulando al alza la expresión de los genes de interleucina-6 ( IL6 ) y prostaglandina F sintasa ( PGFS ) (P < 0,01), junto con un aumento en sus productos secretores, IL-6 (P < 0,01) y prostaglandina F2alfa (PGF2α) (P < 0,001), respectivamente. En el futuro, este sistema de cultivo se puede utilizar para estudiar tanto la fisiología normal como los procesos patológicos del endometrio equino.

Files

s41598-024-59471-z.pdf.pdf

Files (7.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7b2fd1fa17657e0a5dc0cfd28dcecd15
7.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إعادة بناء جديدة لبطانة الرحم الوظيفية الشبيهة بالخيول الحية باستخدام هندسة الأنسجة القائمة على الكولاجين
Translated title (French)
Reconstruction de novo d'un endomètre équin fonctionnel de type vivo à l'aide de l'ingénierie tissulaire à base de collagène
Translated title (Spanish)
Reconstrucción de novo de un endometrio equino funcional in vivo usando ingeniería de tejidos basada en colágeno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394959656
DOI
10.1038/s41598-024-59471-z

Is supplement to
https://openalex.org/W3032399641 (Other)
https://openalex.org/W2159546193 (Other)
https://openalex.org/W2157355069 (Other)
https://openalex.org/W2147410376 (Other)
https://openalex.org/W2106408936 (Other)
https://openalex.org/W2089076087 (Other)
https://openalex.org/W2028744988 (Other)
https://openalex.org/W2014762318 (Other)
https://openalex.org/W1992403567 (Other)
https://openalex.org/W1574287054 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1964184380
  • https://openalex.org/W1970211336
  • https://openalex.org/W1998914462
  • https://openalex.org/W2001085770
  • https://openalex.org/W2002896351
  • https://openalex.org/W2010513775
  • https://openalex.org/W2011107835
  • https://openalex.org/W2014950046
  • https://openalex.org/W2020456690
  • https://openalex.org/W2025371271
  • https://openalex.org/W2035572378
  • https://openalex.org/W2062918533
  • https://openalex.org/W2063991707
  • https://openalex.org/W2104698937
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2108004598
  • https://openalex.org/W2155753933
  • https://openalex.org/W2162368163
  • https://openalex.org/W2218343771
  • https://openalex.org/W2345431925
  • https://openalex.org/W2492734882
  • https://openalex.org/W2566583131
  • https://openalex.org/W2580802215
  • https://openalex.org/W2586859855
  • https://openalex.org/W2606864355
  • https://openalex.org/W2607762218
  • https://openalex.org/W2735080953
  • https://openalex.org/W2737734152
  • https://openalex.org/W2763584777
  • https://openalex.org/W2810850614
  • https://openalex.org/W2884638590
  • https://openalex.org/W2890272082
  • https://openalex.org/W2905619192
  • https://openalex.org/W2912846596
  • https://openalex.org/W2944547583
  • https://openalex.org/W2964825032
  • https://openalex.org/W2965589450
  • https://openalex.org/W2970495572
  • https://openalex.org/W2981285152
  • https://openalex.org/W3006288133
  • https://openalex.org/W3014566015
  • https://openalex.org/W3025623303
  • https://openalex.org/W3081768316
  • https://openalex.org/W3088810011
  • https://openalex.org/W3126541616
  • https://openalex.org/W3158076066
  • https://openalex.org/W3189210925
  • https://openalex.org/W4210511126
  • https://openalex.org/W4224082010
  • https://openalex.org/W4318981565
  • https://openalex.org/W4375955188
  • https://openalex.org/W4385760537