אחזור כירורגי, בידוד ו<em> במבחנה</em> הרחבת תאים הצולבות קדמי אדם נגזרים רצועה עבור יישומי הנדסת רקמות
Summary
עבור יישומים עתידיים כתיקון כדי לתקן דמעות חלקיות של הקדמית הצולבת הרצועה (ACL), תאי שמקורם ACL האנושי בודדו מרקמות שהושגו במהלך הליכים שיקומיים, הרחיבו במבחנה וגדלו על פיגומי רקמה מהונדסת. הידבקות ומורפולוגיה תאיות הייתה אז מבוצעים כדי לאשר התאמה ביולוגית על פני פיגום.
Abstract
הפגיעה ACL היא בעיה בדרך נתקלה באנשים פעילים. אפילו דמעות חלקיות של רצועה בברך להוביל תוך מפרק זה לליקויים ביומכניים הפוגעים בתפקוד ויציבות. אפשרויות הנוכחיות לטיפול בדמעות ACL החלקיים נעות בין ניהול שמרני, שמרני לאפשרויות כירורגיות מרובות, כגון: שינוי תרמי, תיקון יחיד צרור, שחזור מלא, ובנייה מחדש של החלק הפגום של רצועת הילידים. מחקרים מעטים, אם בכלל, הוכיחו בכל שיטה יחידה עבור ניהול להיות מעולה באופן עקבי, ובמקרים רבים חולים ממשיכים להפגין חוסר יציבות מתמשכת ומחלות רקע אחרות.
מטרתו של מחקר זה היא לזהות מקור תא פוטנציאל לניצול בפיתוח של תיקון רקמות מהונדסות שיכול להיות מיושם בתיקון של ACL קרוע באופן חלקי. פרוטוקול רומן פותח להרחבת התאים שמקורם patieלילות עוברים שחזור ACL. כדי לבודד את התאים, רקמות hACL טחונות שהושגו במהלך שחזור ACL היו מתעכל בפתרון Collagenase. הרחבה בוצעה באמצעות מדיום DMEM/F12 תוספת 10% בסרום שור העובר (FBS) ו -1% פניצילין / סטרפטומיצין (P / S). התאים אוחסנו לאחר מכן ב-80 º C או בחנקן נוזלי בהקפאה בינונית בהיקף של DMSO, FBS ובינוני ההתרחבות. לאחר הפשרה, תאי hACL נגזרים היו אז זורעים על פיגום רקמה מהונדסת, PLAGA (לקטית, חומצה גליקולית שיתוף פולי) וקלקר תרבות רקמות שליטה (TCPS). לאחר 7 ימים, SEM בוצע כדי להשוות הידבקות סלולרית לPLAGA לעומת TCPS השליטה. מורפולוגיה תאית הוערכה באמצעות מכתים immunofluorescence. SEM micrographs (סריקת אלקטרונים מיקרוסקופ), הוכיח כי תאים גדלו ודבק בשני משטחי PLAGA וTCPS והיו מחוברות על פני כל המשטחים ביום 7. מכתים Immunofluorescence הראה מורפולוגיים רגיל, שאינו לחוץדפוסי אל על שני המשטחים. טכניקה זו מבטיחה עבור יישומים בהתחדשות ACL ובנייה מחדש.
Introduction
הרצועות הצולבות הקדמית (ACL) היא רצועת התוך מפרקים נפוצות נפצעה בברך. כ 200,000 פציעות (ACL) מדווחות מדי שנה בארצות הברית. מעל 75% מהחולים חווים opt פציעת ACL לניתוח שחזור אורתופדי 1,2,3,4. התערבות כירורגית היא לעתים קרובות הצביעה בשל פוטנציאל ריפוי לקוי מיסודו 3. שחזור ACL נעשה בדרך כלל באמצעות autograft או גיד של שתל. Autograft ושתל מייצגים את תקן הזהב לשיקום כפי שהם מתגאים בשיעורי הצלחה גבוהים, ותיקון תפר ראשוני, אפשרות טיפול אחרת, הראה שיעורי כישלון של עד 94% 5,6,7.
דמעות חלקיות של ACL מייצגות 10% ל28% מכל דמעות ACL 8. במחקר פרוספקטיבי, נויס ואח'. ההערכה היא כי 50% מהחולים עם דמעות חלקיות משפיעים על יותר ממחצית ACL התקדמו כדי להשלים ספיקת ACL לאחר איטיפול אופרטיבי 9. מחקרים אחרים מדווחים על חוסר יציבות מתמשכת וירידה בתפקוד עם פחות מ 30% מהחולים יוכלו לחזור ל9,10,11,12,13 רמת פעילות שלפני פציעתם. אפשרויות טיפול מוגבלות וכוללות שיטות שמרניות, הצטמקות תרמית של ACL שנותר, או שחזור ACL. לאחרונה, יש כבר עלה עניין בתיקון עיקרי מתוגבר. טכניקות אלה להשתמש ביולוגיים כדי לשפר את תיקוני תפר עיקריים 14. מחקר שנערך לאחרונה ניסה לקצור hACL כמו mesenchymal נגזר בתאי גזע כדי לעקוף מגבלות שתל, 31,32 אבל התוקף והיעילות של תאים אלה עדיין אינם ידועים. נראה מקור התא האידיאלי עבור יישומי הנדסת רקמות להיות בלתי mesechymal hACL נגזר תאי פיברובלסטים.
מחקר הנוכחי התמקד בזיהוי חומר מטריצה מתאים ומקור תא לפיגום המהונדס. זה הליך סטנדרטי עבור ACL קרוע להיות מושלך כמו suפסולת rgical במהלך ניתוח שחזור, לעומת זאת, רצועה פגום עשויה להיות מקור באיכות לרכישת התאים הדרושים כדי לפתח ולשפר את רקמה מהונדסת אידיאלית החלפת ACL. המעבדה שלנו פיתחה פרוטוקול להרחבה במבחנה של תאי hACL נקטפו אלה נגזרים. שימוש במטריצת 2D מהונדס רווי תאי hACL נגזרים, עיצבנו תיקון שעלול להגדיל את תיקון ACL חלקי ולחזק את הרצועות קרועות.
Protocol
Representative Results
Discussion
המטרה העיקרית של מחקר פיגום hACL/2D זה הייתה להשתמש בתאים שהתקבלו בתיקון כדי להגדיל את התיקון עיקרי של דמעות ACL חלקיות. ניהול שמרני של דמעות ACL חלקיות עשוי לכלול תקופה קצרה של חוסר תנועה, מחזק אותו, תכנית שיקום מתקדמת, והערכות מעקב קבועות 13,16,17. עם זאת, מחקרים רבים מרא…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לקרן ומחלקה למענק מחקר ניתוח מדרום אוניברסיטת אילינוי, בית הספר לרפואה של סטארט אפ; ומענק הקרן רפואית לזכר.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Petri-dish | Fisher Scientific | 08-757-103C | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | BP3994 | |
| Collagenase | Gibco | 17018-029 | Store at 40C |
| DMEM/F-12 | Cellgro | 10-092-CV | Store at 40C. Warm in 370C water bath before use. |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 10082 | Store at -800C |
| Penicillin/Streptomycin | Lonza | 17-602E | Store at 40C |
| Centrifuge Tubes- 15 ml | Corning | 430790 | |
| T-25 flasks | BD Falcon | 3013 | |
| Trypsin-Versene mixture | Lonza | 17-161E | Store at 40C. Warm in 370C water bath before use. |
| DMSO | Fisher Scientific | BP231-100 | Combustible liquid. Can cause skin, eye and respiratory tract irritation. |
| Cryogenic vials | Corning | 430489 | |
| PLAGA | Purac Biomaterials | Purasorb PLG8523 | Store at -800C |
| TCPS disks | Fisher Scientific | 12-545-82 | |
| Dichloromethane | Fisher Scientific | AC36423-0010 | Possible cancer hazard. Store in a dry, cool place. |
| Bytac paper | Saint gobin performance plastics | 1420652 | |
| Scintillation vial | Fisher Scientific | 03-339-21G | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma Aldrich | A7906 | Store at 40C |
| Tween | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| mouse Anti-β-actin antibody (10 Ab) | Sigma Aldrich | A5441 | Store at -200C |
| goat-anti-mouse antibody (20 Ab) | Cell Signaling | 4408 | Store at -200C |
| Hoechst dye | Sigma Aldrich | 14530 | Store at -200C |
| Glycerol | Fisher Scientific | BP229-1 | |
| Glutaraldehyde | Fisher Scientific | BP2547-1 | Toxic by inhalation and if swallowed. Causes burns by all exposure routes. |
| Hexamethyldisilazane | Fisher Scientific | AC43085-1000 | Flammable liquid and vapor. Causes burns by all exposure routes. |
| Sterile Scissors | McKesson | 25-716 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5804R | |
| Light Microscope | Olympus | CK40 | |
| Water Bath | Thermo scientific | 2845 | |
| Vortex | Labnet | VX-200 | |
| Glass Petri plates | fisher Scientific | S31473 | |
| Acu-Punch | Acuderm Inc. | P1225 | Acu-Punch was used to cut 12mm disks |
| Cacodylate buffer | Sigma Aldrich | 97068 | Flammable liquid, carcinogen and irritant. |
| Osmium tetraoxide | Sigma Aldrich | 201030 | Highly toxic |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | Harmful if swallowed |
| Ethanol | Decon Labs | 2705 | Keep away from heat, sparks, flame and other form of ignition. |
| General/regional Anesthesia | Amphastar pharmaceuticals | 1% Lidocaine, 0.25% Bupivacaine,Anesthetic agents for induction and maintenance | |
| Antibiotics | Hospira | 0409-0805-01 | Ancef 1g i.v. |
| Arthroscopy trocar | Smith and Nephew | ||
| Arthroscopy Camera | Smith and Nephew | ||
| Arthroscopic grasper and bitter | Arthrex | ||
| 4.5mm shaver | Arthrex | ||
| Interference Screws | Arthrex | stainless steel screws | |
| Sputter Coater | Polaron | E5400 |
Riferimenti
- Johnson, R. J. The anterior cruciate ligament: A dilemma in sports medicine. Int J Sports Med. 3, 71-79 (1982).
- Owings, M. F., Kozak, L. F. Ambulatory and inpatient procedures in the United States, 1996. Vital Health Stats. 13, 1-119 (1998).
- Frank, C. B., Jackson, D. W. The science of reconstruction of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg Am. 79, 1556-1576 (1997).
- Miyasaka, K. C., Daniel, D. M., Stone, M. L., Hirshman, P. The incidence of knee ligament injuries in the general population. Am J Knee Surg. 4, 3-8 (1991).
- Taylor, D. C., Posner, M., Curl, W. W., Feagin, J. A. Isolated tears of the anterior cruciate ligament: over 30 year follow-up of patients treated with arthrotomy and primary repair. Am J Sports Med. 37 (1), 65-71 (2009).
- Liljedahl, S. O., Lindvall, N., Wetterfors, J. Early diagnosis and treatment of acute ruptures of the anterior cruciate ligament: a clinical and arthrographic study of forty-eight cases. J Bone Joint Surg Am. 47, 1503-1513 (1965).
- Oensten, M., Lysholdm, J., Gillquist, J. Suture of fresh ruptures of the anterior cruciate ligament: A 5 year follow up. Acta Orthop Scan. 55, 270 (1984).
- Buckley, S. L., Barrack, R. L., Alexander, A. H. The natural history of conservatively treated partial anterior cruciate ligament tears. Am J Sports Med. 17 (2), 221-225 (1989).
- Noyes, F. R., Mooar, L. A., Moorman, C. T., McGinnis, H. G. Partial tears of the anterior cruciate ligament. Progression to complete ligament deficiency. J Bone Joint Surg Br. 71 (5), 825-833 (1989).
- Bak, K., Scavenius, M., Hansen, S., Norring, K., Jensen, K. H., Jorgensen, U. Isolated partial rupture of the anterior cruciate ligament. Long term followup of 56 cases. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 5 (2), 66-71 (1997).
- Fritschy, D., Panoussopoulos, A., Wallensten, R., Peter, R. Can we predict the outcome of a partial rupture of the anterior cruciate ligament? A prospective study of 43 cases. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 5 (1), 2-5 (1997).
- Sommerlath, K., Odensten, M., Lysholm, J. The late course of acute partial anterior cruciate ligament tears. A nine to 15 year follow-up evaluation. Clin Orthop. , 281-2152 (1992).
- Barrack, R. L., Buckley, S. L., Bruckner, J. D., Kneisl, J. S., Alexander, A. H. Partial versus complete acute anterior cruciate ligament tears: the results of nonoperative treatment. J Bone Joint Surg Br. 72 (4), 622-624 (1990).
- Murray, M. M. Current status and potential of primary ACL repair. Clin Sports Med. 28 (1), 51-61 (2009).
- Gupta, A., et al. Single walled carbon nanotube composites for bone tissue engineering. J Orthop Res. 9, 1374-1381 (2013).
- Fruensgaard, S., Johannsen, H. V. Incomplete ruptures of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg Br. 71, 526-530 (1989).
- Sandberg, R., Balkfors, B., Nilsson, B., Westlin, N. Operative versus non-operative treatment of recent injuries to the ligaments of the knee. A prospective randomized study. J Bone Joint Surg Am. 69, 1120-1126 (1987).
- Lamar, D. S., Bartolozzi, A. R., Freedman, K. B., Nagda, S. H., Fawcett, C. Thermal modification of partial tears of the anterior cruciate ligament. Arthroscopy. 21 (7), 809-814 (2005).
- Indelli, P. F., Dillingham, M. F., Fanton, G. S., Schurman, D. J. Monopolar thermal treatment of symptomatic anterior cruciate ligament instability. Clin Orthop. 407, 138-147 (2003).
- Smith, D. B., Carter, T. R., Johnson, D. H. High failure rate for electrothermal shrinkage of the lax anterior cruciate ligament: a multicenter follow-up past 2 years. Arthroscopy. 24 (6), 637-641 (2008).
- Buda, R., Ferruzzi, A., Vannini, F., Zambelli, L., Di Caprio, F. Augmentation technique with semitendinosus and gracilis tendons in chronic partial lesions of the ACL: clinical and arthrometric analysis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 14 (11), 1101-1107 (2006).
- Sekiya, J. K., Golladay, G. J., Wojtys, E. M. Autodigestion of a hamstring anterior cruciate ligament autograft following thermal shrinkage: a case report and sentinel of concern. J Bone Joint Surg Am. 82 (10), 1454-1457 (2000).
- Farquharson-Roberts, M. A., Osborne, A. H. Partial rupture of the anterior cruciate ligament of the knee. J Bone Joint Surg Br. 65, 32-34 (1983).
- Rue, J. P., Ghodadra, N., Bach, B. R. Femoral tunnel placement in single-bundle anterior cruciate ligament reconstruction: a cadaveric study relating transtibial lateralized femoral tunnel position to the anteromedial and posterolateral bundle femoral origins of the anterior cruciate ligament. Am J Sports Med. 36, 73-79 (2008).
- Carey, J. L., Dunn, W. R., Dahm, D. L., Zege, S. L., Spindler, K. P. A systematic review of anterior cruciate ligament reconstruction with autograft compared with allograft. J Bone Joint Surg. 91, 2242-2450 (2009).
- Murray, M. M., Martin, S. D., Martin, T. L., Spector, M. Histological changes in the human anterior cruciate ligament after rupture. J Bone Joint Surg Am. 82, 1387-1397 (2000).
- Andrish, J., Holmes, R. Effects of synovial fluid on fibroblasts in tissue culture. Clin Orthop Relat Res. (138), 279-283 (1979).
- Murray, M. M., Spindler, K. P., Ballard, P., et al. Enhanced histologic repair in a central wound in the anterior cruciate ligamentwith a collagen-platelet-rich plasma scaffold. J Orthop Res. 25, 1007-1017 (2007).
- Carter, T. R. Anterior cruciate ligament thermal shrinkage. Clin Sports Med. 21, 693-700 (2002).
- Perry, J. J., Higgins, L. D. Anterior and posterior cruciate ligament rupture after thermal treatment. Arthroscopy. 16, 732-736 (2000).
- Cheng, M. T., Yang, H. W., Chen, T. H., Lee, O. K. Isolation and characterization of multipotent stem cells from human cruciate ligaments. Cell Prolif. 42 (4), 448-460 (2009).
- Matsumoto, T., et al. Isolation and characterization of human anterior cruciate ligament-derived vascular stem cells. Stem Cells Dev. 21 (6), 859-872 (2012).
