Transplantatie van stamcellen adipeus weefsel afkomstige blad om lekkage na gedeeltelijke Colectomy in een Rat-Model
Summary
De voorbereiding en de transplantatie van vetweefsel afgeleid cel van de stam (ASC) bladen op onvoldoende ingehecht colorectal anastomoses in een rat-model wordt gepresenteerd. Deze nieuwe aanvraag blijkt dat ASC bladen colorectal wapendrager lekkage kunnen verminderen.
Abstract
Anastomotic lekkage is een rampzalige complicatie na colorectale chirurgie. Hoewel de huidige methoden voor de preventie van de lekkage hebben verschillende niveaus van klinische werkzaamheid, zijn ze tot nu onvolmaakte oplossingen. Stamcel therapie met behulp van ASC bladen kan een oplossing bieden voor dit probleem. ASC’s worden beschouwd als zo veelbelovende kandidaten voor de bevordering van genezing vanwege hun trofische en immunomodulerende eigenschappen weefsel. Hier bieden we methoden voor het produceren van high-density ASC bladen, die op een colorectale anastomosis in een rat-model om de lekkage worden getransplanteerd. ASC’s gevormd cel bladen in thermo-responsieve cultuur gerechten die gemakkelijk kunnen worden losgemaakt. Op de dag van de transplantatie, werd een gedeeltelijke colectomy met een 5-hechtdraad colorectal wapendrager uitgevoerd. Dieren werden onmiddellijk getransplanteerd met 1 ASC blad per rat. ASC bladen nageleefd spontaan de wapendrager zonder lijm, Sutuur (geologie) of een biomaterial. Dierlijke groepen werden opgeofferd 3 en 7 dagen postoperatief. Vergeleken met getransplanteerde dieren, was de incidentie van anastomotic abcessen en lekkage hoger in de controledieren. In ons model de transplantatie van ASC vellen na colorectale wapendrager was succesvol en gekoppeld aan een lager tarief van de lekkage.
Introduction
Gedeeltelijke colectomy met een primaire anastomose is een vaak uitgevoerde operatie die kan worden gedaan voor vele ziekten van de dikke darm zoals colorectal kanker, ziekte van Crohn en diverticulitis1,2. De meest gevreesde complicatie na colorectale wapendrager anastomotic lekkage3 is. Hoewel verschillende risicofactoren die met anastomotic lekken zijn vastgesteld, blijven oplossingen ter voorkoming van lekkage unkown4,5.
Adipeus weefsel-afgeleide stromale cellen (ASC’s) worden geassocieerd met anti-inflammatoire en trofische eigenschappen6,7, waardoor deze cellen veelbelovende kandidaten voor regeneratieve therapie8. De effectiviteit van ASC’s ter bevordering van genezing van weefsel was te zien in verschillende weefsels zoals cardiale spier, huid en slokdarm9,10,11,12,13. Echter, er zijn weinig rapporten over het gebruik van ASC’s ter bevordering van de intestinale genezing. Lokale transplantatie van ASC’s aan experimentele colorectal anastomoses via ASC beklede biosutures of serosal injecties van ASC’s belette niet dat anastomotic lekkage ondanks een gunstiger anastomotic toonden ofwel geen verbetering in de genezing van14 genezing van15.
Lokale transplantatie van ASC’s in suspensie of gecombineerd met biomaterialen kunnen worden gekoppeld aan onvoldoende cel retentie of een gebrekkige verdeling van getransplanteerde cellen11. Cel blad technologie16,17 biedt een innovatieve methode van ASC levering18,19. Dus, in een eerdere studie, een nieuwe benadering werd voorgesteld in welke ASC’s georganiseerd in een cel blad kan worden toegepast op experimentele colorectal wapendrager20. Deze studie aangetoond dat ASC blad transplantatie succesvol is in het terugdringen van colorectale wapendrager lekkage na gedeeltelijke colectomy in een rat-model. Dit artikel meldt ASC blad voorbereiding en chirurgische transplantatie techniek.
Protocol
Representative Results
Discussion
Anastomotic lekkage is de meest ernstig ongewenst voorval na resectie van de dikke darm met een primaire anastomose. Optimale technieken ter voorkoming van verstoring van de anastomotic en lekkage zijn nog steeds ontbreekt. Lokale toepassing van een matrix van biomaterialen verricht, met wisselende resultaten25,–26,27. Het doel van celtherapieën is om weefselherstel door vervanging van het weefsel of het stimuleren van lokale g…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs zijn dankbaar Prof. Dr. S.E.R. Hovius, Dr. M.A.M. Mureau en alle chirurgen van de Vakgroep plastische chirurgie voor het verzamelen van onderhuids vetweefsel. P. Sukho wordt ondersteund door een subsidie van de Nederlandse Fellowship program (NFP-12/435), tijdens de uitvoering van de studie. Y.M. Bastiaansen-Jenniskens wordt ondersteund door subsidies van de Nederlandse stichting van de artritis (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 |
References
- Kawahara, H., et al. Single-incision laparoscopic right colectomy for recurrent Crohn’s disease. Hepatogastroenterology. 57 (102-103), 1170-1172 (2010).
- 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).
- 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).
- Daams, F., Luyer, M., Lange, J. F. Colorectal anastomotic leakage: aspects of prevention, detection and treatment. World J Gastroentero. 19 (15), 2293-2297 (2013).
- 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).
- 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).
- Mussano, F., et al. Growth Factor Profile Characterization of Undifferentiated and Osteoinduced Human Adipose-Derived Stem Cells. Stem Cells Int. , 6202783 (2017).
- Hassan, W. U., Greiser, U., Wang, W. Role of adipose-derived stem cells in wound healing. Wound Repair Regen. 22 (3), 313-325 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Okano, T. Cell sheet engineering. Rinsho Shinkeigaku. 46 (11), 795-798 (2006).
- Chen, G., et al. Application of the cell sheet technique in tissue engineering. Biomed Rep. 3 (6), 749-757 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- . Cell Harvesting by Temperature Reduction Available from: https://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/AppNote-Nunc-UpCell-N20230.pdf (2008)
- 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).
- Wu, Z., et al. Reducing colorectal anastomotic leakage with tissue adhesive in experimental inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 21 (5), 1038-1046 (2015).
- Wu, Z., et al. Reducing anastomotic leakage by reinforcement of colorectal anastomosis with cyanoacrylate glue. Eur Surg Res. 50 (3-4), 255-261 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Miyahara, Y., et al. Monolayered mesenchymal stem cells repair scarred myocardium after myocardial infarction. Nat Med. 12 (4), 459-465 (2006).
- 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).
