Skip to main content
Erschienen in: Angiogenesis 1/2024

30.11.2023 | Original Paper

Multimodality imaging reveals angiogenic evolution in vivo during calvarial bone defect healing

verfasst von: Yunke Ren, Xinying Chu, Janaka Senarathna, Akanksha Bhargava, Warren L. Grayson, Arvind P. Pathak

Erschienen in: Angiogenesis | Ausgabe 1/2024

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

The healing of calvarial bone defects is a pressing clinical problem that involves the dynamic interplay between angiogenesis and osteogenesis within the osteogenic niche. Although structural and functional vascular remodeling (i.e., angiogenic evolution) in the osteogenic niche is a crucial modulator of oxygenation, inflammatory and bone precursor cells, most clinical and pre-clinical investigations have been limited to characterizing structural changes in the vasculature and bone. Therefore, we developed a new multimodality imaging approach that for the first time enabled the longitudinal (i.e., over four weeks) and dynamic characterization of multiple in vivo functional parameters in the remodeled vasculature and its effects on de novo osteogenesis, in a preclinical calvarial defect model. We employed multi-wavelength intrinsic optical signal (IOS) imaging to assess microvascular remodeling, intravascular oxygenation (SO2), and osteogenesis; laser speckle contrast (LSC) imaging to assess concomitant changes in blood flow and vascular maturity; and micro-computed tomography (μCT) to validate volumetric changes in calvarial bone. We found that angiogenic evolution was tightly coupled with calvarial bone regeneration and corresponded to distinct phases of bone healing, such as injury, hematoma formation, revascularization, and remodeling. The first three phases occurred during the initial two weeks of bone healing and were characterized by significant in vivo changes in vascular morphology, blood flow, oxygenation, and maturity. Overall, angiogenic evolution preceded osteogenesis, which only plateaued toward the end of bone healing (i.e., four weeks). Collectively, these data indicate the crucial role of angiogenic evolution in osteogenesis. We believe that such multimodality imaging approaches have the potential to inform the design of more efficacious tissue-engineering calvarial defect treatments.
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
11.
Zurück zum Zitat Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, Preibisch S, Rueden C, Saalfeld S, Schmid B, Tinevez JY, White DJ, Hartenstein V, Eliceiri K, Tomancak P, Cardona A (2012) Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods 9(7):676–682. https://doi.org/10.1038/nmeth.2019CrossRefPubMed Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, Preibisch S, Rueden C, Saalfeld S, Schmid B, Tinevez JY, White DJ, Hartenstein V, Eliceiri K, Tomancak P, Cardona A (2012) Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods 9(7):676–682. https://​doi.​org/​10.​1038/​nmeth.​2019CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Berg S, Kutra D, Kroeger T, Straehle CN, Kausler BX, Haubold C, Schiegg M, Ales J, Beier T, Rudy M, Eren K, Cervantes JI, Xu B, Beuttenmueller F, Wolny A, Zhang C, Koethe U, Hamprecht FA, Kreshuk A (2019) ilastik: interactive machine learning for (bio)image analysis. Nat Methods 16(12):1226–1232. https://doi.org/10.1038/s41592-019-0582-9CrossRefPubMed Berg S, Kutra D, Kroeger T, Straehle CN, Kausler BX, Haubold C, Schiegg M, Ales J, Beier T, Rudy M, Eren K, Cervantes JI, Xu B, Beuttenmueller F, Wolny A, Zhang C, Koethe U, Hamprecht FA, Kreshuk A (2019) ilastik: interactive machine learning for (bio)image analysis. Nat Methods 16(12):1226–1232. https://​doi.​org/​10.​1038/​s41592-019-0582-9CrossRefPubMed
27.
Zurück zum Zitat Trueta J (1974) Blood supply and the rate of healing of tibial fractures. Clin Orthop Relat Res 105:11–26CrossRef Trueta J (1974) Blood supply and the rate of healing of tibial fractures. Clin Orthop Relat Res 105:11–26CrossRef
Metadaten
Titel
Multimodality imaging reveals angiogenic evolution in vivo during calvarial bone defect healing
verfasst von
Yunke Ren
Xinying Chu
Janaka Senarathna
Akanksha Bhargava
Warren L. Grayson
Arvind P. Pathak
Publikationsdatum
30.11.2023
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Angiogenesis / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 0969-6970
Elektronische ISSN: 1573-7209
DOI
https://doi.org/10.1007/s10456-023-09899-0

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2024

Angiogenesis 1/2024 Zur Ausgabe

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

TAVI bei kleinem Aortenklappenanulus: Es gibt noch ungeklärte Fragen

13.06.2024 TAVI Nachrichten

Zwischen selbstexpandierenden und ballonexpandierbaren TAVI-Klappen scheinen bezüglich der Klappenfunktion bei Aortenstenose und kleinem Aortenklappenanulus Unterschiede zu bestehen. Aber sind die überhaupt von klinischer Relevanz? Eine neue Studie liefert dazu Informationen.

Degenerierte Bioklappe: Ist Reoperation oder TAVI hier die bessere Option?

13.06.2024 TAVI Nachrichten

Im Fall eines Bioprothesen-Versagens nach Aortenklappenersatz kann ein notwendiger Revisionseingriff heute operativ oder kathetergestützt als Valve-in-Valve-TAVI vorgenommen werden. Eine Beobachtungsstudie lieferte neue Daten zum Vergleich beider Optionen.

Fortgeschrittenes Ovarial-Ca.: Unverdächtige Lymphknoten entfernen?

13.06.2024 ASCO 2024 Kongressbericht

Beim fortgeschrittenen Ovarialkarzinom und klinisch verdächtigen Lymphknoten in der Debulking-Op. ist die abdominale retroperitoneale Lymphadenektomie (RPL) Standard. Ohne verdächtige Lymphknoten ist der Nutzen fraglich.

Krillöl hilft nicht gegen Kniearthrose

13.06.2024 Arthrosen Nachrichten

Mit Krillöl zur Nahrungsergänzung lassen sich Schmerzen und Entzündungen bei Kniearthrose nicht stärker lindern als unter Placebo. Das hat eine kontrollierte Studie mit über 260 Betroffenen ergeben.

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.