Summary

Trapianto di cellule staminali di tessuto adiposo-derivato foglio per ridurre le perdite dopo la colectomia parziale in un modello del ratto

Published: August 11, 2018
doi:

Summary

La preparazione e il trapianto di tessuto adiposo derivato della cellula formativa (ASC) fogli sul insufficientemente suturate anastomosi colorettale in un modello del ratto è presentata. Questa applicazione romanzo mostra che fogli di ASC possono ridurre le perdite di anastomosi colorettale.

Abstract

Anastomotiche è una complicazione disastrosa dopo la chirurgia del colon-retto. Sebbene metodi correnti per la prevenzione di perdite hanno diversi livelli di efficacia clinica, sono fino a questo momento imperfette soluzioni. Terapia con cellule staminali utilizzando fogli di ASC potrebbe fornire una soluzione a questo problema. ASC sono considerati come promettenti candidati per la promozione del tessuto di guarigione a causa delle loro proprietà trofiche e immunomodulatori. Qui, mettiamo a disposizione metodi per produrre fogli ASC ad alta densità, che vengono trapiantate su un’anastomosi colorettale in un modello del ratto per ridurre la perdita. ASC formano strati delle cellule in piastre di coltura termo-sensibile che potrebbero essere facilmente smontati. Il giorno del trapianto, è stata eseguita una colectomia parziale con un’anastomosi colorettale 5-sutura. Gli animali sono stati trapiantati immediatamente con 1 foglio ASC per ratto. Fogli di ASC aderito spontaneamente all’anastomosi senza alcun collante, sutura o qualsiasi biomateriale. Gruppi di animali sono stati sacrificati 3 e 7 giorni postoperatorio. Confrontato agli animali trapiantati, l’incidenza degli ascessi anastomotic e perdita era maggiore negli animali di controllo. Nel nostro modello, il trapianto di fogli ASC dopo l’anastomosi colorettale è stata associata con un tasso di perdite inferiore e di successo.

Introduction

Colectomia parziale con un’anastomosi primaria è un intervento chirurgico comunemente effettuato che può essere fatto per molte malattie che colpiscono il colon come cancro colorettale, morbo di Crohn e diverticolite1,2. Il più temuto complicazione dopo l’anastomosi colorettale è anastomotiche3. Sebbene siano stati identificati diversi fattori di rischio connessi con perdite anastomotiche, soluzioni per prevenire perdite rimangono unkown4,5.

Delle cellule stromali derivate da tessuto adiposo (ASCs) sono associate con le proprietà antinfiammatorie e trofiche6,7, che rende queste cellule promettenti candidati per terapie rigenerative8. L’efficacia di ASCs per promuovere la guarigione dei tessuti è stata dimostrata in vari tessuti quali il muscolo cardiaco, pelle ed esofago9,10,11,12,13. Tuttavia, ci sono pochi rapporti sull’uso di ASCs per promuovere la guarigione intestinale. Trapianto locale di ASCs per anastomosi colorettale sperimentale via rivestite con ASC biosutures o iniezioni serosal dell’ASC ha mostrato entrambi nessun miglioramento nella guarigione14 o non impedì anastomotiche nonostante una più favorevole anastomotica 15la guarigione.

Il trapianto locale di ASC in sospensione o in combinazione con biomateriali potrebbero essere associati con la conservazione delle cellule insufficiente o un’inadeguata distribuzione delle cellule trapiantate11. Cella foglio tecnologia16,17 offre un innovativo metodo di consegna ASC18,19. Pertanto, in uno studio precedente, un nuovo approccio è stato proposto in cui ASCs organizzato in una cella foglio potrebbe essere applicata su anastomosi colorettale sperimentale20. Questo studio ha dimostrato che il trapianto di foglio ASC è riuscito a ridurre le perdite di anastomosi colorettale dopo colectomia parziale in un modello del ratto. Questo articolo segnala ASC foglio preparazione e tecnica chirurgica di trapianto.

Protocol

Il tessuto adiposo sottocutaneo addominale è stato ottenuto da donatori umani con approvazione della Commissione etica medica (#MEC-2014-092), Erasmus MC University Medical Center, Rotterdam, Paesi Bassi. Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dal comitato etico della sperimentazione animale, Erasmus MC University Medical Center, Rotterdam, Paesi Bassi (133-14-01). 1. umani ASCs isolamento e coltura Preparare 3 mL di terreno di isolamento per 1 g di tessuto adiposo…

Representative Results

Un diagramma di flusso di questo studio raffigurante sia cultura foglio ASC e la procedura di resezione del colon e l’anastomosi è illustrato nella Figura 1. La figura 2 Mostra la morfologia microscopica foglio ASC e l’apparenza macroscopica del foglio ASC durante e dopo la separazione. La figura 3 Mostra le diverse fasi di distacco del foglio ASC e trapianto. La figura 4</stron…

Discussion

Anastomotiche è l’evento avverso più grave a seguito di resezione del colon con un’anastomosi primaria. Tecniche ottimali per prevenire perdita e rottura anastomotic sono ancora carenti. Applicazione locale di una matrice di biomateriali è stata condotta, con diversi risultati25,26,27. L’obiettivo delle terapie di cellula è quello di facilitare la riparazione dei tessuti da sostituzione di tessuto o la stimolazione della gua…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori sono grati al Dr. s.e.r. Hovius, Dr. M.A.M. Mureau e tutti i chirurghi del reparto di chirurgia plastica per la raccolta del tessuto adiposo sottocutaneo. P. Sukho è sostenuta da una sovvenzione dal programma The Netherlands Fellowship (NFP-12/435), durante lo svolgimento dello studio. Y.M. Bastiaansen-Jenniskens è supportato da sovvenzioni da olandese 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

References

  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).
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Citer Cet Article
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).

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