Summary

Transplantation von Fettgewebe-Derived Stem Cell Blatt, Leckage nach teilweiser Colectomy in einem Rattenmodell zu reduzieren

Published: August 11, 2018
doi:

Summary

Die Vorbereitung und die Transplantation von abgeleitet Fettgewebe Stammzellen (ASC) Blätter auf unzureichend genähten kolorektalen Anastomosen in einem Rattenmodell wird vorgestellt. Diese neuartige Anwendung zeigt, dass ASC Blätter kolorektalen Anastomose Leckage reduziert werden können.

Abstract

Anastomosen Leckage ist eine katastrophale Komplikation nach Kolorektale Chirurgie. Obwohl aktuelle Methoden zur Leckage Prävention unterschiedlicher klinischer Wirksamkeit haben, sind sie bis jetzt unvollkommene Lösungen. Stammzell-Therapie mit ASC Sheets könnte eine Lösung für dieses Problem bieten. ASC gelten als aussichtsreiche Kandidaten für die Förderung der Gewebe, die Heilung aufgrund ihrer trophischen und immunmodulatorische Eigenschaften. Hier bieten wir Methoden, um High-Density-ASC Blätter zu produzieren, die auf einem kolorektalen Anastomose in einem Rattenmodell der Leckage reduzieren verpflanzt werden. ASC gebildet Zelle Blätter in Thermo-responsive Kultur-Gerichte, die leicht abgestellt werden können. Am Tag der Transplantation erfolgte eine teilweise Colectomy mit einem 5-Naht kolorektalen Anastomose. Tiere wurden sofort mit 1 ASC Blatt pro Ratte transplantiert. ASC Blätter eingehalten spontan die Anastomose ohne Klebstoff, Naht oder irgendwelche Biomaterial. Tiergruppen wurden geopfert, 3 bis 7 Tagen nach der Operation. Im Vergleich zu transplantierten Tieren, lag die Inzidenz von Anastomosen Abszesse und Leckage in Kontrolltieren. In unserem Modell war die Transplantation von ASC Blätter nach kolorektalen Anastomose erfolgreich und mit einer geringeren Leckrate verbunden.

Introduction

Partielle Colectomy mit eine primäre Anastomose ist eine häufig durchgeführte Operation, die für viele Erkrankungen des Dickdarms wie Darmkrebs, Morbus Crohn und Divertikulitis1,2getan werden kann. Die am meisten gefürchtete Komplikation nach kolorektalen Anastomose Anastomosen Leckage3ist. Obwohl mehrere Risikofaktoren im Zusammenhang mit Anastomosen Lecks identifiziert wurden, sind Lösungen zur Vermeidung von Leckagen Unkown4,5.

Fettgewebe gewonnenen Stromazellen Zellen (ASC) werden entzündungshemmende und trophischen Eigenschaften6,7, wodurch diese vielversprechende Kandidaten für regenerative Therapien8Zellen zugeordnet. Die Wirksamkeit des ASC, die Heilung des Gewebes zu fördern wurde in verschiedenen Geweben wie z. B. des Herzmuskels, Haut und Speiseröhre9,10,11,12,13gezeigt. Allerdings gibt es einige Berichte über den Einsatz von ASC, intestinale Heilung zu fördern. Lokale Transplantation von ASC, experimentelle kolorektalen Anastomosen über ASC-beschichtete Biosutures oder serosal Injektionen von ASC zeigte sich entweder keine Besserung bei der Heilung14 nicht verhindern, dass Anastomosen Leckage trotz ein günstigeres Anastomosen 15zu heilen.

Lokale Transplantation des ASC in der Schwebe oder in Kombination mit Biomaterialien möglicherweise unzureichend Zelle Zurückbehaltungs- oder eine unzureichende Verteilung der transplantierten Zellen11zugeordnet. Zelle Blatt Technologie16,17 bietet eine innovative Methode der ASC Lieferung18,19. Daher wurde in einer früheren Studie, ein neuartiger Ansatz vorgeschlagen, in welche ASCs organisiert in einer Zelle auf experimentelle kolorektalen Anastomose20Blatt angewendet werden kann. Diese Studie zeigte, dass ASC Blatt Transplantation erfolgreich bei der Verringerung der kolorektalen Anastomose Leckage nach teilweiser Colectomy in einem Rattenmodell ist. Dieser Artikel berichtet ASC Blatt Vorbereitung und chirurgische Transplantation Technik.

Protocol

Subkutane abdominalen Fettgewebe erhielt von menschlichen Spendern mit Genehmigung der medizinischen Ethik-Ausschuß (#MEC-2014-092), Erasmus MC University Medical Center, Rotterdam, Niederlande. Alle Tierversuche stimmten mit den ethischen Komitees der Tier experimentieren, Erasmus MC University Medical Center, Rotterdam, Niederlande (133-14-01). 1. menschliche ASCs Isolation und Kultur Bereiten Sie 3 mL Isolierung Medium für 1 g des Fettgewebes. Niedrige Glukose Mischung Dulbecco’…

Representative Results

Ein Flussdiagramm der Studie Darstellung ASC Blatt Kultur und das Verfahren der Kolon-Resektion und Anastomose ist in Abbildung 1dargestellt. Abbildung 2 zeigt ASC Blatt mikroskopische Morphologie und das makroskopische Erscheinungsbild der ASC-Blatt während und nach der Ablösung. Abbildung 3 zeigt die verschiedenen Stufen des ASC Blatt ablösen und Transplantation. Abbildung 4…

Discussion

Anastomosen Leckage ist die am meisten Schwerwiegendes unerwünschtes Ereignis nach Kolon-Resektion mit eine primäre Anastomose. Optimale Techniken zur Vermeidung von Anastomosen Störung und Leckage fehlen noch. Lokale Anwendung eines Arrays von Biomaterialien wurde mit unterschiedlichen Ergebnisse25,26,27durchgeführt. Zelltherapien soll Gewebereparatur von Gewebeersatz oder die Stimulation der lokalen Heilung durch Parakrine…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren sind dankbar, dass Prof. Dr. S.E.R Hovius, Dr. M.A.M. Mureau und alle Chirurgen der Abteilung für plastische Chirurgie für die Sammlung des subkutanen Fettgewebes. P. Sukho wird durch einen Zuschuss aus den Niederlanden Fellowship-Programm (NFP-12/435), während der Durchführung der Studie unterstützt. Y.M. Bastiaansen-Jenniskens wird unterstützt durch Zuschüsse aus niederländischen Arthritis Foundation (LP11).

Materials

LG DMEM Gibco, Life technologies 22320022 ASC isolation and culture
Collagenase type I Gibco, Life technologies 17100-01 ASC Isolation
Bovine Serum Albumin Sigma-Aldrich A9418 ASC Isolation
Fetal bovine serum Gibco, Life technologies 10270-106 FBS, ASC isolation and culture
3% acetic acid with methylene blue Stemcell Technologies 7060 ASC Isolation
Gentamicin Gibco, Life technologies 15750-037 ASC isolation and culture
Ampothericin B  Gibco, Life technologies 15290-018 ASC isolation and culture
Shaker (Gallenkamp Environmental Shaker Model 10X 400) Akribis Scientific F240 ASC Isolation
Centrifuge  Hettichlab  Rotina380 ASC isolation and culture
Phosphate buffer saline  Gibco, Life technologies 14190-094 PBS, ASC isolation and culture
Ascorbic acid-2-phosphate Sigma-Aldrich A8960 ASC isolation and culture
Human recombinant fibroblast growth factor 2  AbD Serotec AF-100-15 FGF2, ASC isolation and culture
Trypsin EDTA Gibco, Life technologies 25200-056 ASC culture
Dimethyl sulfoxide Sigma-Aldrich D2650-5x DMSO, ASC freezing
Thermo-responsive culture dishes Nunc Thermo scientific 174904 ASC sheet preperation
Non-absorbable braided silk 4/0 B Braun 21151042 surgery
Non-absorbable monofilament polyamide  8/0 B Braun G1118170 surgery
Absorbable braided polyglycolic acid 5/0 B Braun C1048207 surgery

Referenzen

  1. Kawahara, H., et al. Single-incision laparoscopic right colectomy for recurrent Crohn’s disease. Hepatogastroenterology. 57 (102-103), 1170-1172 (2010).
  2. Saia, M., Buja, A., Mantoan, D., Agresta, F., Baldo, V. Colon Cancer Surgery: A Retrospective Study Based on a Large Administrative Database. Surg Laparo Endo Per. 26 (6), e126-e131 (2016).
  3. Snijders, H. S., et al. Meta-analysis of the risk for anastomotic leakage, the postoperative mortality caused by leakage in relation to the overall postoperative mortality. Eur J Surg Oncol. 38 (11), 1013-1019 (2012).
  4. Daams, F., Luyer, M., Lange, J. F. Colorectal anastomotic leakage: aspects of prevention, detection and treatment. World J Gastroentero. 19 (15), 2293-2297 (2013).
  5. Testini, M., et al. Bovine pericardium patch wrapping intestinal anastomosis improves healing process and prevents leakage in a pig model. PLoS One. 9 (1), e86627 (2014).
  6. Kilroy, G. E., et al. Cytokine profile of human adipose-derived stem cells: expression of angiogenic, hematopoietic, and pro-inflammatory factors. J Cell Physiol. 212 (3), 702-709 (2007).
  7. Mussano, F., et al. Growth Factor Profile Characterization of Undifferentiated and Osteoinduced Human Adipose-Derived Stem Cells. Stem Cells Int. , 6202783 (2017).
  8. Hassan, W. U., Greiser, U., Wang, W. Role of adipose-derived stem cells in wound healing. Wound Repair Regen. 22 (3), 313-325 (2014).
  9. Shudo, Y., et al. Addition of mesenchymal stem cells enhances the therapeutic effects of skeletal myoblast cell-sheet transplantation in a rat ischemic cardiomyopathy model. Tissue Eng Pt A. 20 (3-4), 728-739 (2014).
  10. Otsuki, Y., et al. Adipose stem cell sheets improved cardiac function in the rat myocardial infarction, but did not alter cardiac contractile responses to beta-adrenergic stimulation. Biomed Res. 36 (1), 11-19 (2015).
  11. Hamdi, H., et al. Epicardial adipose stem cell sheets results in greater post-infarction survival than intramyocardial injections. Cardiovasc Res. 91 (3), 483-491 (2011).
  12. Cerqueira, M. T., et al. Human adipose stem cells cell sheet constructs impact epidermal morphogenesis in full-thickness excisional wounds. Biomacromolecules. 14 (11), 3997-4008 (2013).
  13. Perrod, G., et al. Cell Sheet Transplantation for Esophageal Stricture Prevention after Endoscopic Submucosal Dissection in a Porcine Model. PLoS One. 11 (3), e0148249 (2016).
  14. Pascual, I., et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells in biosutures do not improve healing of experimental colonic anastomoses. Brit J Surg. 95 (9), 1180-1184 (2008).
  15. Yoo, J. H., et al. Adipose-tissue-derived Stem Cells Enhance the Healing of Ischemic Colonic Anastomoses: An Experimental Study in Rats. J Korean Soc Coloproctol. 28 (3), 132-139 (2012).
  16. Okano, T. Cell sheet engineering. Rinsho Shinkeigaku. 46 (11), 795-798 (2006).
  17. Chen, G., et al. Application of the cell sheet technique in tissue engineering. Biomed Rep. 3 (6), 749-757 (2015).
  18. Labbe, B., Marceau-Fortier, G., Fradette, J. Cell sheet technology for tissue engineering: the self-assembly approach using adipose-derived stromal cells. Methods Mol Biol. 702, 429-441 (2011).
  19. Sukho, P., et al. Adipose Tissue-Derived Stem Cell Sheet Application for Tissue Healing In Vivo: A Systematic Review. Tissue Eng Part B-Re. , (2017).
  20. Sukho, P., et al. Effects of adipose stem cell sheets on colon anastomotic leakage in an experimental model: Proof of principle. Biomaterials. 140, 69-78 (2017).
  21. Verseijden, F., et al. Angiogenic capacity of human adipose-derived stromal cells during adipogenic differentiation: an in vitro study. Tissue Eng Pt A. 15 (2), 445-452 (2009).
  22. Sukho, P., et al. Effect of Cell Seeding Density and Inflammatory Cytokines on Adipose Tissue-Derived Stem Cells: an in Vitro Study. Stem Cell Rev. 13 (2), 267-277 (2017).
  23. . Cell Harvesting by Temperature Reduction Available from: https://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/AppNote-Nunc-UpCell-N20230.pdf (2008)
  24. Wu, Z., et al. Colorectal anastomotic leakage caused by insufficient suturing after partial colectomy: a new experimental model. Surg Infect (Larchmt). 15 (6), 733-738 (2014).
  25. Wu, Z., et al. Reducing colorectal anastomotic leakage with tissue adhesive in experimental inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 21 (5), 1038-1046 (2015).
  26. Wu, Z., et al. Reducing anastomotic leakage by reinforcement of colorectal anastomosis with cyanoacrylate glue. Eur Surg Res. 50 (3-4), 255-261 (2013).
  27. Aysan, E., Dincel, O., Bektas, H., Alkan, M. Polypropylene mesh covered colonic anastomosis. Results of a new anastomosis technique. Int J Surg. 6 (3), 224-229 (2008).
  28. Suarez-Grau, J. M., et al. Fibrinogen-thrombin collagen patch reinforcement of high-risk colonic anastomoses in rats. World J Gastrointest Surg. 8 (9), 627-633 (2016).
  29. Kobayashi, J., Okano, T. Fabrication of a thermoresponsive cell culture dish: a key technology for cell sheet tissue engineering. Sci Technol Adv Mat. 11 (1), 014111 (2010).
  30. Elloumi-Hannachi, I., Yamato, M., Okano, T. Cell sheet engineering: a unique nanotechnology for scaffold-free tissue reconstruction with clinical applications in regenerative medicine. J Intern Med. 267 (1), 54-70 (2010).
  31. Miyahara, Y., et al. Monolayered mesenchymal stem cells repair scarred myocardium after myocardial infarction. Nat Med. 12 (4), 459-465 (2006).
  32. Makarevich, P. I., et al. Enhanced angiogenesis in ischemic skeletal muscle after transplantation of cell sheets from baculovirus-transduced adipose-derived stromal cells expressing VEGF165. Stem Cell Res Ther. 6, 204 (2015).
check_url/de/57213?article_type=t

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Sukho, P., Boersema, G. S., Kops, N., Lange, J. F., Kirpensteijn, J., Hesselink, J. W., Bastiaansen-Jenniskens, Y. M., Verseijden, F. Transplantation of Adipose Tissue-Derived Stem Cell Sheet to Reduce Leakage After Partial Colectomy in A Rat Model. J. Vis. Exp. (138), e57213, doi:10.3791/57213 (2018).

View Video