Implantação de andaimes de matriz de colágeno tridimensional como estratégia de regeneração hepática
Summary
Doenças hepáticas são induzidas por muitas causas que promovem fibrose ou cirrose. O transplante é a única opção para recuperar a saúde. No entanto, dada a escassez de órgãos transplantáveis, alternativas devem ser exploradas. Nossa pesquisa propõe a implantação de andaimes de colágeno no tecido hepático a partir de um modelo animal.
Abstract
Doenças hepáticas são a principal causa de morte em todo o mundo. O consumo excessivo de álcool, uma dieta rica em gordura e a infecção pelo vírus da hepatite C promovem fibrose, cirrose e/ou carcinoma hepatocelular. O transplante de fígado é o procedimento clinicamente recomendado para melhorar e prolongar a vida útil dos pacientes em estágios avançados da doença. No entanto, apenas 10% dos transplantes são bem-sucedidos, com disponibilidade de órgãos, procedimentos pré-cirúrgicos e pós-cirúrgicos, e custos elevados diretamente correlacionados com esse resultado. Andaimes de matriz extracelular (ECM) surgiram como uma alternativa para a restauração tecidual. A biocompatibilidade e a aceitação do enxerto são as principais características benéficas desses biomateriais. Embora a capacidade de restaurar o tamanho e a função correta do fígado tenha sido avaliada em modelos de hepatectomia hepática, o uso de andaimes ou algum tipo de suporte para substituir o volume da massa hepática extirpada não foi avaliado.
A hepatectomia parcial foi realizada em um fígado de rato com a xenoimplantação de um andaime de matriz de colágeno (CMS) de um condíle bovino. O tecido do lobo hepático esquerdo foi removido (aproximadamente 40%), e uma proporção igual de CMS foi implantada cirurgicamente. Os testes de função hepática foram avaliados antes e depois do procedimento cirúrgico. Após os dias 3, 14 e 21, os animais foram eutanizados, e foram realizadas avaliações macroscópicas e histópicas. Nos dias 3 e 14, observou-se tecido adiposo em torno do CMS, sem evidência clínica de rejeição ou infecção, assim como a neoformação do vaso e a reabsorção de CMS no dia 21. Havia evidências histológicas de um processo de inflamação insignificante e migração de células adjacentes para o CMS, observadas com a hematoxilina e eosina (H&E) e a coloração tricrômica de Masson. O CMS mostrou-se ter um bom desempenho no tecido hepático e pode ser uma alternativa útil para estudar a regeneração tecidual e a reparação em doenças hepáticas crônicas.
Introduction
O fígado é um dos órgãos mais importantes envolvidos na manutenção da homeostase e da produção deproteínas 1. Infelizmente, a doença hepática é a principal causa de morte em todo o mundo. Em estágios avançados de dano hepático, que incluem cirrose e carcinoma hepatocelular, o transplante de fígado é o procedimento clinicamente recomendado. No entanto, devido à escassez de doadores e à baixa taxa de transplantes bem sucedidos, novas técnicas em engenharia de tecidos (TE) e medicina regenerativa (RM) foram desenvolvidas2,3.
O TE envolve o uso de células-tronco, andaimes e fatores de crescimento4 para promover a restauração de órgãos e tecidos inflamados, fibrosos e edematosos1,5,6. Os biomateriais utilizados em andaimes imitam o ECM nativo, fornecendo as pistas físicas, químicas e biológicas para remodelação celular guiada7. O colágeno é uma das proteínas mais abundantes obtidas a partir da dermis, tendão, intestino e pericárdio8,9. Além disso, o colágeno pode ser obtido como biopolímero para produzir andaimes bi e tridimensionais através de bioimpressão ou eletropinning10,11. Este grupo é o primeiro a relatar o uso de colágeno de uma fonte óssea para a regeneração do tecido hepático. Outro estudo relata o uso de andaimes sintetizados a partir de colágeno bovino, obtido a partir da pele, com poros homogêneos e situados de perto, sem qualquer comunicação entre eles12.
A descelularização preserva o ECM nativo, permitindo a posterior incorporação de células com potencial de células-tronco13,14. No entanto, este procedimento ainda está em fase experimental no fígado, coração, rim, intestino delgado e bexiga urinária de camundongos, ratos, coelhos, porcos, ovelhas, bovinos e cavalos3,14. Atualmente, o volume de massa hepática ressectado não é substituído em nenhum dos modelos de hepatectomia animal. No entanto, o uso de suporte adicional ou rede (biomateriais) que permita a proliferação celular e a angiogênese pode ser essencial para a pronta restauração das funções paramicírmicas hepáticas. Assim, os andaimes poderiam ser empregados como abordagens alternativas para regenerar ou reparar tecidos em doenças hepáticas crônicas, eliminando limitações devido à doação e às complicações clínicas do transplante hepático.
Protocol
Representative Results
Discussion
O transplante de órgãos é o pilar do tratamento em pacientes com fibrose hepática ou cirrose. Alguns pacientes se beneficiam desse procedimento, tornando necessário fornecer alternativas terapêuticas para os pacientes na lista de espera. A engenharia de tecidos é uma estratégia promissora que emprega andaimes e células com potencial regenerativo2,4,13. A remoção de uma porção do fígado é um passo crítico neste pr…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem ao pessoal do Laboratório de Instalação Animal da Unidade experimental de Medicina, enfermeira Carolina Baños G. pelo apoio técnico e cirúrgico, Marco E. Gudiño Z. pelo apoio em microfotografias, e Erick Apo pelo apoio na histologia hepática. O Conselho Nacional apoiou esta pesquisa de Ciência e Tecnologia (CONACyT),o número de subvenção SALUD-2016-272579 e o PAPIIT-UNAM TA200515.
Materials
| Anionic detergent | Alconox | Z273228 | |
| Biopsy cassettes | Leica | 3802453 | |
| Camera DMX | Nikon | DXM1200F | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5424 | |
| Chlorhexidine gluconate 4% | BD | 372412 | |
| Cover glasses 25 mm x 40 mm | Corning | 2980-224 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | 200-M | CAS 17372-87-1 |
| Ethyl alcohol, pure | Sigma-Aldrich | 459836 | CAS 64-17-5 |
| Flunixine meglumide | MSD | Q-0273-035 | |
| Glass slides 75 mm x 25 mm | Corning | 101081022 | |
| Hematoxylin | Merck | H9627 | CAS 571-28-2 |
| Hydrochloric acid 37% | Merck | 339253 | CAS 7647-01-0 |
| Ketamine | Pisa agropecuaria | Q-7833-028 | |
| Light microscopy | Nikon | Microphoto-FXA | |
| Microtainer yellow cape | Beckton Dickinson | 365967 | |
| Microtome | Leica | RM2125 | |
| Model animal: Wistar rats | Universidad Nacional Autónoma de México | ||
| Nylon 3-0 (Dermalon) | Covidien | 1750-41 | |
| Polypropylene 7-0 | Atramat | SE867/2-60 | |
| Povidone-iodine10% cutaneous solution | Diafra SA de CV | 1.37E+86 | |
| Scaning electronic microscopy | Zeiss | DSM-950 | |
| Sodium hydroxide, pellets | J. T. Baker | 3722-01 | CAS 1310-73-2 |
| Software ACT-1 | Nikon | Ver 2.70 | |
| Stereoscopy macroscopy | Leica | EZ4Stereo 8X-35X | |
| Sterrad 100S | Johnson and Johnson | 99970 | |
| Surgipath paraplast | Leica | 39601006 | |
| Synringe of 1 mL with needle (27G x 13 mm) | SensiMedical | LAN-078-077 | |
| Tissue Processor (Histokinette) | Leica | TP1020 | |
| Tissue-Tek TEC 5 (Tissue embedder) | Sakura Finetek USA | 5229 | |
| Trichrome stain kit | Sigma-Aldrich | HT15 | |
| Unicell DxC600 Analyzer | Beckman Coulter | BC 200-10 | |
| Xylazine | Pisa agropecuaria | Q-7833-099 | |
| Xylene | Sigma-Aldrich | 534056 | CAS 1330-20-7 |
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