Chirurgische Angiogenese in porcinen tibiale Allotransplantation: eine neue große Tierknochen durchblutet zusammengesetzte Allotransplantation Modell
Summary
Jede Art von vaskularisierte zusammengesetzte Allotransplantation hängt derzeit long-term-Immunsuppression, schwer, für nicht-Leben-kritische Hinweise zu unterstützen. Wir präsentieren ein neues Porcines tibiale VCA-Modell, das Knochen VCA zu studieren und demonstrieren den Einsatz von chirurgischen Angiogenese weiterhin Knochen Rentabilität ohne die Notwendigkeit der langfristigen immun-Modulation verwendet werden kann.
Abstract
Segmentale Knochenschwund infolge Trauma, Infektion Bösartigkeit und kongenitale Anomalie bleibt eine große rekonstruktive Herausforderung. Aktuelle Therapieoptionen haben erhebliches Risiko des Scheiterns und erhebliche Morbidität.
Verwendung des Knochens durchblutet zusammengesetzte Allotransplantation (VCA) böte sowohl eine enge Übereinstimmung des resezierten Knochen Größe und Form und Heilung und das Potenzial des lebenden Knochens umgestaltet. Derzeit ist die lebenslange Droge Immunsuppression (IS) erforderlich. Orgel-Toxizität, opportunistische Infektion und Neoplasma Risiken sind von Bedeutung für solche nicht-tödliche Indikationen zu behandeln.
Wir haben bereits gezeigt, dass Knochen und Gelenke VCA Lebensfähigkeit bei Ratten und Kaninchen ohne die Notwendigkeit des long-term-Immunsuppression durch Implantation von Empfänger abgeleiteten Schiffen innerhalb der VCA aufrechterhalten werden kann. Es erzeugt eine autogene, Neoangiogenic Verkehr mit messbaren Fluss und aktive Knochen umgestaltet, wonach nur 2 Wochen IS. Wie kleine Tiere von Mann in Anatomie, Physiologie der Knochen und Immunologie erheblich abweichen, entwickelten wir ein VCA porcinen Knochenmodell um diese Technik zu bewerten, bevor klinischer Anwendung durchgeführt wird. Miniatur-Schweine sind derzeit für Allotransplantation Forschung, angesichts ihrer immunologischen, anatomischen, physiologischen und Größe Ähnlichkeiten zum Menschen verbreitet. Hier beschreiben wir einen neue porcinen orthotopen tibiale Knochen VCA-Modell zu testen, die Rolle des autogenen chirurgische Angiogenese, VCA Lebensfähigkeit zu erhalten.
Das Modell rekonstruiert segmentale tibiale Knochendefekte mit Größe und Form angepasst allogene tibiale Knochen-Segmenten, verpflanzt in a-Dur Schweine Leukozyten Antigen (SLA) Missverhältnis in Yucatan Miniatur Schweine. Nährstoff Schiff Reparatur und Implantation des Empfängers abgeleiteten autogene Schiffe in den medullären Kanal der allogenen tibiale Knochen Segmente erfolgt in Kombination mit gleichzeitigen kurzfristige IS. Dies ermöglicht eine Neoangiogenic autogene Zirkulation von implantierten Gewebes, Aufrechterhaltung Strömung durch die allogene Nährstoff Gefäße für kurze Zeit zu entwickeln. Einmal eingerichtet, behält die neue autogene Zirkulation Knochen Lebensfähigkeit nach Beendigung der medikamentösen Therapie und anschließende Nährstoff Schiff Thrombose.
Introduction
Großen segmentalen knöcherner Defekte ergeben sich aus Trauma, Infektion oder Gliedmaßen brusterhaltenden Operation nach Malignität. Aktuelle rekonstruktive Optionen wie vaskularisierte autogene Knochentransplantation, Knochen-Beförderung, prothetische Ersatz und kryokonservierten nekrotische Allografts, alleine verwendet oder in Kombination, sind verbunden mit einer erheblichen Morbidität und haben eine hohe Komplikationen1,2,3.
Das Vorhandensein einer mikrovaskulären Netzwerks ist unerlässlich für die Bildung und Homöostase der Knochen, Unterstützung von knochenbildenden, Chondrogenic und mesenchymalen Stammzellen für Knochen Reparatur4erforderlich.
Die Transplantation von lebenden allogenen Knochen, eine Form der vaskularisierte composite Tissue Allotransplantation (Knochen VCA), ausgeführt mit mikrochirurgischen Anastomose von seiner Nährstoff Knochenschrauben, kann eine zukünftige rekonstruktive Alternative darstellen. Wie kryokonservierten allogenen Knochen erfolgt sofortige Stabilität durch genau passende Knochen defekt Morphologie. Wie Autogenes vaskularisierte Graft, es stellt die verbesserte Heilung und Umgestaltung des Lebens Knochengewebe. Das Hindernis in jedem Allotransplant Verfahren bleibt die Notwendigkeit der long-term-Immunsuppression (IS). Das Problem ist schärfer im Muskel-Skelett-Gewebe, die Droge Dosen 2-bis 3-mal größer als5Organtransplantationen erfordern. Damit einhergehende Risiken einschließlich Orgel Toxizität, malignen Erkrankungen, Infektionen oder Entwicklung von Graft – Versus – Host-Seuche sind schwierig, in dieser Nichtleben kritische Anwendungen6zu rechtfertigen. Episoden einer akuten und chronischen Abstoßung bleiben jedoch ein großes Problem mit aktuellen langfristige IS-7. Ständiges Bestreben eng Histocompatibility Antigene übereinstimmen, Spender-spezifische Toleranz zu induzieren und/oder Verbesserung Droge Immuntherapie nicht noch routinemäßig gelungen, in schönem klinische drogenfreie Gewebe überleben8,9.
Zuvor haben wir bewiesen, dass die Mittel, um Knochen VCA Lebensfähigkeit zu erhalten und zu verbessern Knochen Umgestaltung in kleiner Tiermodelle durch Förderung einer neuen autogene Durchblutung innerhalb von transplantierten Knochen. Dies geschieht durch den zusätzlichen Einsatz von chirurgischen Angiogenese von implantierten autologen Gewebe10,11,12. Allogenen Knochen Segmente werden mikrochirurgisch mit Anastomose der Nährstoff Knochen Segment Pedikels transplantiert. Darüber hinaus werden Host-abgeleitete Schiffe in den medullären Kanal des Segments allogene vaskularisierte Knochen implantiert. 2 Wochen dabei ist Durchgängigkeit des allogenen Nährstoff Schiffes gepflegt mit Medikament Immunsuppression. Nach IS-Abzug der Nährstoff Pedikels wird schließlich hierdurch13. Das neue Kapillare Bett, basierend auf der Host-abgeleitete Schiffe bietet ausreichende Luftzirkulation um Gewebe Lebensfähigkeit zu erhalten. Knochen Heilung und Umbau sind seit Osteogenesis verbessert und Angiogenese sind gekoppelte10,11,12. Keine weitere Immuntherapie ist erforderlich und Knochen Lebensfähigkeit ist langfristig trotz ein immunologisch kompetenten Gastgeber und Abwesenheit von Spender-spezifische Toleranz gepflegt.
Übersetzung dieser neuartigen Methode der Knochen Allotransplantation in die klinische Praxis sollte am besten durch weitere Studien zu Heilung, mechanische Eigenschaften und Immunologie in einem großen Tier Modell vorangestellt werden. Das porcinen Modell ist ideal für solche VCA Forschung14,15,16. Miniatur-Schweine sind vergleichbar in Größe und Anatomie mit Mann, so dass skelettartigen Rekonstruktion mit im Wesentlichen identischen chirurgische Implantate und Techniken. Schweine-Immunologie ist gut definiert, einschließlich Schweine Leukozyten Antigen (SLA) Haplotypen und Blutgruppen, notwendig für Transplantationschirurgie. Zell-Linie Studien sind mit Sex nicht übereinstimmende Transplantation möglich wie detaillierte Analysen der Immunantworten17,18,19,20,21.
Hier beschreiben wir eine Knochenmodell VCA Allotransplantation in Yucatan Miniatur Schweine, geeignet für Studie der segmentalen Knochenverlust und des Wiederaufbaus. Dieses Modell kann verwendet werden, um das Zusammenspiel von chirurgischen Angiogenese zu untersuchen und kurzfristige IS auf Knochen VCA überleben und Funktion, Osteocyte Linie, einschließlich Knochen Durchblutung, Heilung und Umbau Kapazitäten, Alloresponsiveness und Biomechanik sowie als zu andere innovative immun-modulierende-Strategien zu testen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Transplantation von vaskularisierte allogenen Knochen (Knochen VCA) kann eine rekonstruktive Zukunftsoption für große segmentale knöcherner Defekte darstellen. Die Notwendigkeit des long-term-Immunsuppression (IS) und seine bedeutende Nebenwirkungen für Knochen VCA überleben erforderlich sind jedoch schwierig, diese Nichtleben kritische Anwendungen6zu rechtfertigen.
Obwohl Inzucht Stämme von der Laborratte ausgiebig in der Allotransplantation Forschung verwend…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken der Division of Media Support Services, Mayo Clinic Rochester, MN für die Videoproduktion sowie Georgios Kotsougianis für die Bearbeitung des Videos. Das hervorragende Bildmaterial wurde von Jim Postier, Rochester, MN durchgeführt. Darüber hinaus die Autoren möchte die DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) danken für die Lohn-Unterstützung für Dr. Dimitra Kotsougiani (DFG-Stipendium: KO 4903/1-1). Diese Arbeit wurde durch ein großzügiges Geschenk von Tarek E. Obaid unterstützt. Diese Arbeit wurde in die mikrovaskuläre Research Laboratory, Abteilung der orthopädischen Chirurgie Mayo Clinic Rochester, MN durchgeführt.
Materials
| Xylazine | VetTek, Bluesprings, MO | N/A | 2mg/kg |
| Telazol | Pfizer Inc., NY, NY | 2103 | 5mg/kg |
| Buprenorphine | Zoo Pharm, Windsor, CO | N/A | 0.18mg/kg |
| Cefazoline | Hospira, Lake Forest, IL | RL-4539 | 1g |
| Ethilon sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | BV 130-5 | 9-0 |
| Locking plate | DePuy Synthes Vet, West Chester, PA | VP4041.09 | 9-hole 3.5mm locking plate |
| Vicryl sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | J808T | 2-0, 3-0 |
| Tegaderm | 3M Health Care, St. Paul, MN | 16006 | 15x10cm |
| Hickman catheter | Bard Access System Inc., Salt Lake City, UT | 600560 | 9.6 French |
| Carprofen | Zoetis Inc., Kalamazoo, MI | 1760R-60-06-759 | 4mg/kg |
| Tacrolimus | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 973975 | (0.8-1.5mg/kg/day) |
| Mycophenolate Mofetil | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 772212 | (50-70mg/kg/day) |
| Methylprednisolone sodium succinate | Pfizer Inc., NY, NY | 2375-03-0 | 500 mg |
| Gentamicin | Sparhawk Laboratories, Lenexa, KS | 1405-41-0 | 3mg/kg |
| Dermabond Prineo | Ethicon, San Lorenzo, Puerto Rico | 6510-01-6140050 | |
| Isoflurane 99.9% 250 ml | Abbott Animal Health | 05260-5 | |
| Lactated Ringer's 1L | Baxter Corporation | JB1064 | |
| Saline 0.9%, 1 L | Baxter Corporation | 60208 | |
| Ceftiofur | Pfizer Canada Inc. | 11103 | 5mg/kg |
| Microfil | Flow Tech Inc, Carver, MA | MV-122 | 125 ml |
| Decalcifying Solution | Thermo Fisher Scientific, Chesire, WA, UK | 8340-1 |
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