Angiogénesis quirúrgica en porcino Allotransplantation Tibial: un hueso de Animal grande nuevo vascularizado compuesto Allotransplantation modelo
Summary
Actualmente cualquier tipo de vascularizado compuesto allotransplantation depende largo-plazo-inmunosupresión, difícil apoyar indicaciones vida crítica. Presentamos un nuevo tibial VCA modelo porcino que puede usarse para estudiar hueso VCA y demostrar el uso de la angiogénesis quirúrgica para mantener la viabilidad del hueso sin la necesidad de modulación inmune a largo plazo.
Abstract
Pérdida ósea segmentaria debidos a trauma, infección malignidad y anomalía congénita sigue siendo un importante desafío reconstructivo. Las opciones terapéuticas actuales tienen riesgo significativo de morbilidad sustancial y fracaso.
Uso de hueso vascularizado compuesto allotransplantation (VCA) ofrece tanto un partido cerca de hueso resecado tamaño forma y cicatrización y remodelación potencial del hueso de la vida. En la actualidad, se requiere inmunosupresión (IS) de drogas toda la vida. Toxicidad para los órganos, infección oportunista y riesgos de la neoplasia son de interés para tratar tales indicaciones no letales.
Previamente hemos demostrado que viabilidad VCA de huesos y articulaciones puede mantenerse en ratas y conejos sin necesidad de immunosupresión de largo plazo por la implantación de receptores vasos derivadas en el VCA. Genera una circulación de neoangiogenic autógeno, con flujo medible y hueso activado remodelación, que requiere sólo 2 semanas de es. Como pequeños animales difieren de hombre substancialmente en anatomía, Inmunología y fisiología del hueso, hemos desarrollado un modelo VCA de hueso porcino para evaluar esta técnica antes de la aplicación clínica se lleva a cabo. Cerdos miniatura son actualmente ampliamente utilizados para la investigación del allotransplantation, dada sus similitudes inmunológicas, anatómicas, fisiológicas y tamaño para el hombre. Aquí, describimos un nuevo hueso tibial ortotópico porcino modelo VCA para probar el papel de la angiogénesis autógeno quirúrgica para mantener la viabilidad VCA.
El modelo reconstruye hueso tibial segmentario defectos utilizando segmentos de hueso tibial allogeneic comparable de tamaño y forma, trasplantados a través de un mayor desajuste de antígeno (SLA) del leucocito de porcina en cerdos miniatura de Yucatán. Reparación de vasos nutrientes e implantación de receptores vasos autógenos derivados en el canal medular de los segmentos de hueso tibial alogénico se realiza en combinación con la simultánea a corto plazo. Esto permite una circulación autógeno de neoangiogenic para el desarrollo del tejido implantado, mantener el flujo a través de los vasos nutrientes allogeneic para un a corto plazo. Una vez establecida la nueva circulación autógena mantiene viabilidad ósea después de la cesación de la terapia de droga y trombosis de vasos nutrientes posterior.
Introduction
Defectos oseos segmentarios grandes resultan de trauma, infección o cirugía conservadora de la extremidad después de malignidad. Opciones reconstructivas actuales como injerto óseo autógeno vascularizado, transporte óseo, reemplazo prostético y aloinjertos criopreservados de necróticos, utilizan solo o en combinación, se asocian a morbosidad significativa y tienen altas tasas de complicaciones1,2,3.
La presencia de una red microvascular es esencial para la formación y la homeostasis del hueso, apoyando osteogénico, condrogénica y células madre mesenquimales para reparación de hueso4.
El trasplante de hueso alogénico vida, forma de allotransplantation del tejido vascularizado compuesto (hueso VCA), con anastomosis microquirúrgica de su pedículo nutriente, puede representar una alternativa reconstructiva futuro. Como hueso alogénico criopreservado, estabilidad inmediata es proporcionado por emparejar de cerca morfología de defecto óseo. Como injerto autógeno vascularizado proporciona mayor cicatrización y remodelación de la vida del tejido del hueso. El obstáculo en cualquier procedimiento de allotransplant sigue siendo la necesidad de largo plazo inmunosupresión (IS). El problema es más agudo en los tejidos músculo-esqueléticos, que requieren drogas dosis 2 – 3 veces mayores de5trasplantes de órganos. Riesgos concomitantes incluyendo toxicidad de órgano, malignidad, infecciones o desarrollo de injerto – versus – host disease son difíciles de justificar en estas aplicaciones críticas patrimoniales6. Sin embargo, episodios de rechazo agudo y crónico siguen siendo un grave problema actual a largo plazo es de7. Esfuerzo continuo estrechamente coincide con antígenos de histocompatibilidad, inducir tolerancia específica de donantes o mejorar inmunoterapia drogas no todavía rutinariamente lograron permitir tejido libre de drogas clínico supervivencia8,9.
Previamente hemos demostrado los medios para mantener la viabilidad VCA del hueso y mejorar hueso remodelado en modelos animales pequeños por la promoción de una nueva circulación autógena dentro del hueso trasplantado. Esto se hace por el uso adicional de la angiogénesis quirúrgica de tejido autógeno implantado10,11,12. Segmentos de hueso alogénico se trasplantan microsurgically con anastomosis del pedicle del segmento de hueso nutrientes. Además los vasos derivados de host se implantan en el canal medular del segmento óseo vascularizado allogeneic. Durante este proceso de 2 semanas, permeabilidad del vaso nutriente allogeneic se mantiene con la immunosupresión de la droga. Después de esta retirada, el pedículo nutriente será eventualmente thrombose13. El nuevo lecho capilar, basado en los vasos derivados de host proporciona circulación suficiente para mantener la viabilidad del tejido. Hueso curativo y remodelación se han mejorado desde la osteogénesis y angiogénesis son juntados10,11,12. Ninguna inmunoterapia adicional se requiere y viabilidad de hueso se mantiene a largo plazo a pesar de un huésped inmunológicamente competente y la ausencia de tolerancia específicos de donante.
Traducción de este novedoso método de allotransplantation del hueso en la práctica clínica mejor debe ir precedido de otro estudio de curación, mecánica propiedades e Inmunología en un modelo animal grande. El modelo porcino es ideal para tal VCA investigación14,15,16. Cerdos miniatura son comparables en tamaño y anatomía hombre, permitiendo la reconstrucción esquelética utilizando técnicas e implantes quirúrgicos esencialmente idénticos. Inmunología porcina está bien definido, incluyendo porcina del leucocito antígeno (SLA) haplotipos y tipos de sangre, necesarios para la cirugía de trasplante. Estudios de linaje celular son posibles con el trasplante no coinciden el sexo, como los análisis detallados de las respuestas inmunitarias17,18,19,20,21.
Aquí, describimos un modelo de allotransplantation VCA de hueso en los cerdos miniatura de Yucatán, convenientes para el estudio de la pérdida ósea segmentaria y reconstrucción. Este modelo puede utilizarse para investigar la interacción de la angiogénesis quirúrgica y es a corto plazo sobre el hueso supervivencia VCA y función, incluyendo el linaje del Osteocito, hueso del flujo sanguíneo, cicatrización y remodelación de capacidades, alloresponsiveness y biomecánica, así como a prueba otras estrategias innovadoras de moduladores inmunes.
Protocol
Representative Results
Discussion
El trasplante de hueso alogénico vascularizado (hueso VCA) puede representar una opción reconstructiva futuro para grandes defectos oseos segmentarios. Sin embargo, la necesidad de largo plazo inmunosupresión (IS) y sus efectos secundarios significativos necesarios para la supervivencia de VCA del hueso son difíciles de justificar en estas aplicaciones críticas patrimoniales6.
Aunque cepas endogámicas de la rata de laboratorio se han utilizado extensivamente en la…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a la división de los medios de comunicación servicios de apoyo, Mayo Clinic Rochester, MN para producción de vídeo, así como Georgios Kotsougianis para la edición del video. La excelente obra de arte fue realizada por Jim Postier, Rochester, Minnesota. Además, los autores desean agradecer a la Fundación de investigación alemana (Deutsche Forschungsgemeinschaft) para apoyo a sueldo Dr. Dimitra Kotsougiani (donación de la DFG: KO 4903/1-1). Este trabajo fue apoyado por una generosa donación de Tarek E. Obaid. Este trabajo fue realizado en el laboratorio de investigación Microvascular, Departamento de Ortopedia cirugía Mayo Clinic Rochester, MN.
Materials
| Xylazine | VetTek, Bluesprings, MO | N/A | 2mg/kg |
| Telazol | Pfizer Inc., NY, NY | 2103 | 5mg/kg |
| Buprenorphine | Zoo Pharm, Windsor, CO | N/A | 0.18mg/kg |
| Cefazoline | Hospira, Lake Forest, IL | RL-4539 | 1g |
| Ethilon sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | BV 130-5 | 9-0 |
| Locking plate | DePuy Synthes Vet, West Chester, PA | VP4041.09 | 9-hole 3.5mm locking plate |
| Vicryl sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | J808T | 2-0, 3-0 |
| Tegaderm | 3M Health Care, St. Paul, MN | 16006 | 15x10cm |
| Hickman catheter | Bard Access System Inc., Salt Lake City, UT | 600560 | 9.6 French |
| Carprofen | Zoetis Inc., Kalamazoo, MI | 1760R-60-06-759 | 4mg/kg |
| Tacrolimus | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 973975 | (0.8-1.5mg/kg/day) |
| Mycophenolate Mofetil | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 772212 | (50-70mg/kg/day) |
| Methylprednisolone sodium succinate | Pfizer Inc., NY, NY | 2375-03-0 | 500 mg |
| Gentamicin | Sparhawk Laboratories, Lenexa, KS | 1405-41-0 | 3mg/kg |
| Dermabond Prineo | Ethicon, San Lorenzo, Puerto Rico | 6510-01-6140050 | |
| Isoflurane 99.9% 250 ml | Abbott Animal Health | 05260-5 | |
| Lactated Ringer's 1L | Baxter Corporation | JB1064 | |
| Saline 0.9%, 1 L | Baxter Corporation | 60208 | |
| Ceftiofur | Pfizer Canada Inc. | 11103 | 5mg/kg |
| Microfil | Flow Tech Inc, Carver, MA | MV-122 | 125 ml |
| Decalcifying Solution | Thermo Fisher Scientific, Chesire, WA, UK | 8340-1 |
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