Transplantation av fettvävnad-Derived stamceller blad att minska läckage efter partiell kolektomi i en råtta modell
Summary
Förberedelse och transplantation av fettvävnad som härrör stamceller (ASC) ark på otillräckligt sys kolorektal anastomoser i en råtta modell presenteras. Den här romanen applikationen visar att ASC ark kan minska kolorektal anastomos läckage.
Abstract
Anastomotic läckage är en katastrofal komplikation efter kolorektal kirurgi. Även nuvarande metoder för förebyggande av läckage har olika nivåer av klinisk effekt, är de förrän nu ofullkomlig lösningar. Stamcellsterapi använda ASC ark kan ge en lösning på problemet. ASCs betraktas som lovande kandidater för att främja vävnad healing på grund av deras trofiska och immunmodulerande egenskaper. Här, tillhandahåller vi metoder för att producera hög densitet ASC-ark, som transplanteras till en kolorektal anastomos i en råtta modell att minska läckaget. ASCs bildade cell ark i thermo-lyhörd kultur rätter som enkelt kan tas loss. På dagen för transplantation utfördes en partiell kolektomi med en 5-sutur kolorektal anastomos. Djur transplanterades omedelbart med 1 ASC ark per råtta. ASC ark följs spontant anastomos utan någon lim, sutur eller någon biomaterial. Djurgrupper offrades 3 och 7 dagar postoperativt. Jämfört med transplanterade djur, var incidensen av anastomotic bölder och läckage högre i kontrolldjur. I vår modell, transplantation av ASC ark efter kolorektal anastomos var lyckad och associerad med en lägre läckage.
Introduction
Partiell kolektomi med en primär anastomos är en vanligen utförs operation som kan göras för många sjukdomar som påverkar tjocktarmen som kolorektal cancer, Crohns sjukdom och divertikulit1,2. Mest fruktade komplikationen efter kolorektal anastomos är anastomotic läckage3. Även om flera riskfaktorer associerade med anastomotic läckor har identifierats, fortfarande lösningar för att förhindra läckage okänt4,5.
Fettvävnad-derived stromaceller (ASCs) är associerade med antiinflammatoriska och trofiska egenskaper6,7, vilket gör dessa celler lovande kandidater för regenerativ terapier8. Effektiviteten i ASCs att främja läkning av vävnad visades i olika vävnader såsom hjärtmuskulatur, hud och matstrupe9,10,11,12,13. Men finns det några rapporter om användningen av ASCs att främja tarmens läkning. Lokala transplantation av ASCs till experimentella kolorektal anastomoser via ASC-belagd biosutures eller serös injektioner av ASCs visade antingen ingen förbättring i healing14 eller hindrade inte anastomotic läckage trots en gynnsammare anastomotic Healing15.
Lokala transplantation av ASCs i suspension eller kombineras med biomaterial kan vara associerad med otillräcklig cell lagring eller en otillräcklig fördelning av transplanterade celler11. Cell ark teknik16,17 erbjuder en innovativ metod för ASC leverans18,19. Därför, i en tidigare studie, en ny metod föreslogs i vilken ASCs organiserade i en cell blad skulle kunna tillämpas på experimentell kolorektal anastomos20. Denna studie visade att ASC ark transplantation är framgångsrik i att minska kolorektal anastomos läckage efter partiell kolektomi i en råtta modell. Denna artikel redovisar ASC blad beredning och kirurgisk transplantation teknik.
Protocol
Representative Results
Discussion
Anastomotic läckage är den allvarligaste biverkan efter kolon resektion med en primär anastomos. Optimal tekniker för att förhindra anastomotic störningar och läckage saknas fortfarande. Lokala tillämpningen av en array av biomaterial har genomförts, med varierande resultat25,26,27. Syftet med cellterapi är att underlätta vävnad reparera genom vävnad ersätter eller stimulering av lokala helande genom parakrin sekre…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna är tacksam till Prof. Dr. S.E.R. Hovius, Dr M.A.M. Mureaux och alla kirurger av Institutionen för plastikkirurgi för insamling av subkutan fettvävnad. P. Sukho stöds av ett bidrag från The Nederländerna Fellowship program (NFP-12/435), under genomförandet av studien. Y.M. Bastiaansen-Jenniskens stöds genom bidrag från holländska 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
- 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).
