אנגיוגנזה כירורגי אלוגרפט הטיביאלי חזירי: עצם חדשים בעלי חיים גדולים Vascularized דגם אלוגרפט ללא הפרדות צבע
Summary
כיום כל סוג של vascularized אלוגרפט ללא הפרדות צבע תלוי וארוך-טווח-החיסוני, קשה לתמוך עבור אינדיקציות לא החיים-קריטיות. אנו מציגים חזירי הטיביאלי VCA מודל חדש שניתן ללמוד עצם VCA ואף מדגימים את השימוש אנגיוגנזה כירורגית כדי לשמור על עצם הקיום ללא הצורך של החיסון לטווח ארוך-אפנון.
Abstract
איבוד העצם סגמנטלי הנובע טראומה, זיהום ממאירות, חריגה congenital נשאר אתגר שיקומיים. אפשרויות טיפוליות הנוכחי יש סיכון משמעותי של כשלון, תחלואה משמעותית.
השימוש של עצם vascularized ללא הפרדות צבע אלוגרפט (VCA), הייתי מציע שני התאמה בקירוב של עצם resected גודל, צורת ריפוי ואת שיפוץ הפוטנציאל של עצם החיים. כיום, נדרש סמים חיים ארוך החיסוני (IS). איברים רעילות, זיהום סתגלני וסיכונים ניאופלזיה הם הדאגה לטיפול כזה אינדיקציות קטלניים.
בעבר הראו הכדאיות VCA עצם, משותף יכול להיות מתוחזק ב חולדות וארנבות, ללא צורך החיסוני לטווח ארוך על ידי ההשרשה של הנמען נגזר כלי בתוך VCA. זה יוצר של מחזור neoangiogenic autogenous, עם זרימה מדידה ועצם פעיל שיפוץ, דרישה רק 2 שבועות של IS. כמו חיות קטנות שונות מן הגבר באופן ניכר באנטומיה, פיזיולוגיה עצם ואימונולוגיה, פיתחנו מודל VCA עצם חזירי להעריך טכניקה זו לפני יישום קליני הוא נערך. בחזירים מיניאטוריים נמצאים בשימוש נרחב כיום למחקר אלוגרפט, שגבה הדמיון שלהם אוטואימונית, אנטומי, הפיזיולוגיות, בגודל אדם. כאן, אנו מתארים חדשים חזירי orthotopic הטיביאלי עצם VCA דגם כדי לבחון את התפקיד של אנגיוגנזה כירורגי autogenous כדי לשמור על יכולת הקיום VCA.
הליקויים העצם בשוקה סגמנטלי בנייה מחדש של מודל באמצעות מקטעים העצם בשוקה allogeneic מתאימים גודל, צורה, מושתלים על פני רב סרן החזירים ליקוציט אנטיגן (SLA) אי-התאמה בחזירים מיניאטוריים יוקטן. השרשה של הנמען כלי autogenous נגזר לתוך התעלה מדולרי של העצם בשוקה allogeneic מקטעי ותיקון הכלי התזונתי מבוצע בשילוב סימולטני הוא לטווח קצר. זה מאפשר סירקולציה autogenous neoangiogenic לפתח מתוך הרקמה מושתל, שמירה על זרימה דרך כלי מזין allogeneic לזמן קצר. הוקמה לאחר, מחזור הדם autogenous החדש שומר על עצם הקיום בעקבות הפסקת טיפול תרופתי, פקקת כלי מזין עוקבות.
Introduction
פגמים osseous סגמנטלי גדולים הם תוצאה של טראומה, זיהום או ניתוח חלקי איבר לאחר גידול ממאיר. אפשרויות שחזור הנוכחיות כגון בעזרת השתלת עצם autogenous vascularized, עצם תחבורה, החלפת תותבת cryopreserved allografts נמק, בשימוש לבד או בשילוב, קשורים עם תחלואה משמעותית, יש שיעור גבוה של סיבוכים1,2,3.
הנוכחות של רשת microvascular חיונית היווצרות הומאוסטזיס של העצם, תמיכה osteogenic, chondrogenic, גזע mesenchymal נדרש עבור עצם תיקון4.
השתלת עצם allogeneic חי, צורת אלוגרפט vascularized רקמות ללא הפרדות צבע (העצם VCA), הופיעה עם השקה השתלה של pedicle התזונתי שלו, עשוי לייצג חלופה שיקומיים בעתיד. כמו cryopreserved העצם allogeneic, יציבות מיידית מסופק על ידי מקרוב התאמת העצם פגם מורפולוגיה. כמו השתל vascularized autogenous, הוא מספק את ריפוי משופר ובניה של חיים רקמת העצם. המכשול בכל הליך allotransplant נותר הצורך של ארוך-טווח-החיסוני (IS). הבעיה חריפה יותר ברקמות השלד והשרירים, אשר דורשים תרופה במינון 2 – 3 פעמים יותר מאשר5ניתוחי השתלת איברים. סיכונים והמצוות כולל איברים רעילות, ממאירות, זיהום או פיתוח של שתל – מול – מארח מחלות קשים להצדיק בפרמיות–יישומים קריטיים אלה6. עם זאת, פרקים של דחייה אקוטי וכרוני נותרו נושא מרכזי עם הנוכחי לטווח ארוך הוא7. במאמץ המתמשך מקרוב להתאים histocompatibility אנטיגנים, זירוז סובלנות תורם ספציפי ו/או לשפר את חיסוני סמים לא עדיין באופן שגרתי הצליחו המתיר רקמות מסמים קליניים הישרדות8,9.
בעבר הראו את האמצעים כדי לשמור על עצם הקיום VCA ולשפר את עצם שיפוץ במודלים של בעלי חיים קטנים על ידי קידום של סחרור autogenous חדש בתוך עצם מהתורם. פעולה זו מתבצעת על ידי שימוש נוסף אנגיוגנזה כירורגי מושתל רקמת autogenous10,11,12. עצם allogeneic מקטעי מושתלים מתחת ללשון עם השקה של pedicle קטע עצם התזונתי. בנוסף כלי מארח-derived מושתלים לתוך התעלה מדולרי של המקטע allogeneic עצם vascularized. במהלך תהליך זה 2-שבוע, patency של הכלי התזונתי allogeneic נשמר עם סמים החיסוני. לאחר IS-נסיגה, pedicle מזין בסופו של דבר thrombose13 המיטה נימי החדש, המבוסס על כלי מארח-derived מספקת מחזור מספיק כדי לשמור על יכולת הקיום של רקמות. עצם ריפוי ובניה משופרים מאז פרכת והם אנגיוגנזה בשילוב10,11,12. אין חיסוני נוסף נדרש, עצם הקיום נשמרת לטווח ארוך למרות המארח immunologically המוסמכת היעדר סובלנות תורם ספציפי.
תרגום של שיטת הרומן עצם אלוגרפט לתוך הקלינית צריכה להיות קדמו הטוב מחקר נוסף של ריפוי, מכניים המאפיינים ואימונולוגיה במודל בעלי חיים גדולים. המודל חזירי אידיאלי כזה VCA מחקר14,15,16. בחזירים מיניאטוריים דומים בגודלם אנטומיה לאיש, ומאפשר השלד שיקום באמצעות שתלים זהה בעיקרו כירורגי וטכניקות. אימונולוגיה החזירים מוגדרת היטב, כולל החזירים ליקוציט אנטיגן (SLA) haplotypes וסוגי דם, צורך בניתוח השתלת. תא שושלת היוחסין מחקרים אפשריות עם השתלת תואמים-מין, כמו גם ניתוח מפורט של תגובות חיסוניות17,18,19,20,21.
כאן נתאר מודל אלוגרפט VCA עצם בחזירים מיניאטוריים יוקטן, מתאימים למחקר של אובדן עצם סגמנטלי ושיחזור. מודל זה יכול לשמש כדי לחקור את יחסי הגומלין של אנגיוגנזה כירורגי ועצמות IS לטווח קצר על עצם ההישרדות VCA ותפקוד, כולל osteocyte, שושלת היוחסין, זרימת הדם, ריפוי ובניה קיבולות, alloresponsiveness, ביומכניקה גם בתור כדי מבחן אסטרטגיות modulatory המערכת החיסונית חדשניים אחרים.
Protocol
Representative Results
Discussion
השתלת עצם allogeneic vascularized (עצם VCA) עשוי לייצג אפשרות שיחזור בעתיד עבור פגמים osseous סגמנטלי גדולים. עם זאת, הצורך של ארוך-טווח-החיסוני (IS) לבין שלה תופעות לוואי משמעותיות הדרושים עבור עצם ההישרדות VCA קשים להצדיק בפרמיות–יישומים קריטיים אלה6.
למרות זנים המפגרים של החולד…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים תודה את החלוקה של מדיה שירותי תמיכה, מאיו קליניק ברוצ’סטר, MN עבור הפקת וידאו וכן גאורגיוס Kotsougianis לעריכת הוידאו. הגרפיקה מעולה נערך על ידי ג’ים Postier, רוצ’סטר, MN. בנוסף, המחברים רוצים להודות קרן מחקר גרמני (פתוח) למתן תמיכה שכר עבור ד ר Dimitra Kotsougiani (DFG גרנט: KO 4903/1-1). עבודה זו נתמכה על ידי מתנה נדיבה של טארק א Obaid. עבודה זו בוצע במעבדה לחקר Microvascular, המחלקה של אורטופדי ניתוח מאיו קליניק רוצ’סטר, MN.
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 |
Riferimenti
- Ham, S. J., et al. Limb salvage surgery for primary bone sarcoma of the lower extremities: long-term consequences of endoprosthetic reconstructions. Ann Surg Oncol. 5, 423-436 (1998).
- Niimi, R., et al. Usefulness of limb salvage surgery for bone and soft tissue sarcomas of the distal lower leg. J Cancer Res Clin Oncol. 134, 1087-1095 (2008).
- Tukiainen, E., Asko-Seljavaara, S. Use of the Ilizarov technique after a free microvascular muscle flap transplantation in massive trauma of the lower leg. Clin Orthop Relat Res. , 129-134 (1993).
- Schipani, E., Maes, C., Carmeliet, G., Semenza, G. L. Regulation of osteogenesis-angiogenesis coupling by HIFs and VEGF. J Bone Miner Res. 24, 1347-1353 (2009).
- Murray, J. E. Organ transplantation (skin, kidney, heart) and the plastic surgeon. Plast Reconstr Surg. 47, 425-431 (1971).
- Ravindra, K. V., Wu, S., McKinney, M., Xu, H., Ildstad, S. T. Composite tissue allotransplantation: current challenges. Transplant Proc. 41, 3519-3528 (2009).
- Lantieri, L., et al. Face transplant: long-term follow-up and results of a prospective open study. Lancet. 388, 1398-1407 (2016).
- Brent, L. B. Tolerance and its clinical significance. World J Surg. 24, 787-792 (2000).
- Utsugi, R., et al. Induction of transplantation tolerance with a short course of tacrolimus (FK506): I. Rapid and stable tolerance to two-haplotype fully mhc-mismatched kidney allografts in miniature swine. Transplantation. 71, 1368-1379 (2001).
- Giessler, G. A., Zobitz, M., Friedrich, P. F., Bishop, A. T. Host-derived neoangiogenesis with short-term immunosuppression allows incorporation and remodeling of vascularized diaphyseal allogeneic rabbit femur transplants. J Orthopaedic Res. 27, 763-770 (2009).
- Kremer, T., et al. Surgical angiogenesis with short-term immunosuppression maintains bone viability in rabbit allogenic knee joint transplantation. Plast Reconstr Surg. 131, 148e-157e (2013).
- Larsen, M., Friedrich, P. F., Bishop, A. T. A modified vascularized whole knee joint allotransplantation model in the rat. Microsurgery. 30, 557-564 (2010).
- Ohno, T., Pelzer, M., Larsen, M., Friedrich, P. F., Bishop, A. T. Host-derived angiogenesis maintains bone blood flow after withdrawal of immunosuppression. Microsurgery. 27, 657-663 (2007).
- Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. J Vis Exp. , (2013).
- Solla, F., et al. Composite tissue allotransplantation in newborns: a swine model. J Surg Res. 179, e235-e243 (2013).
- Ustuner, E. T., et al. Swine composite tissue allotransplant model for preclinical hand transplant studies. Microsurgery. 20, 400-406 (2000).
- Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class II genes in outbred pig populations. Anim Genet. 41, 428-432 (2010).
- Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class I genes in outbred pig populations. Anim Genet. 40, 468-478 (2009).
- Morin, N., Metrakos, P., Berman, K., Shen, Y., Lipman, M. L. Quantification of donor microchimerism in sex-mismatched porcine allotransplantation by competitive PCR. BioTechniques. 37, 74-76 (2004).
- van Dekken, H., Hagenbeek, A., Bauman, J. G. Detection of host cells following sex-mismatched bone marrow transplantation by fluorescent in situ hybridization with a Y-chromosome specific probe. Leukemia. 3, 724-728 (1989).
- Leonard, D. A., et al. Vascularized composite allograft tolerance across MHC barriers in a large animal model. Am J Transplant. 14, 343-355 (2014).
- Smith, D. M., Martens, G. W., Ho, C. S., Asbury, J. M. DNA sequence based typing of swine leukocyte antigens in Yucatan miniature pigs. Xenotransplantation. 12, 481-488 (2005).
- Ho, C. S., et al. Nomenclature for factors of the SLA system, update 2008. Tissue Antigens. 73, 307-315 (2009).
- Kaiser, G. M., Heuer, M. M., Fruhauf, N. R., Kuhne, C. A., Broelsch, C. E. General handling and anesthesia for experimental surgery in pigs. J Surg Res. 130, 73-79 (2006).
- Alghoul, M. S., et al. From simple interrupted to complex spiral: a systematic review of various suture techniques for microvascular anastomoses. Microsurgery. 31, 72-80 (2011).
- Acland, R. Signs of patency in small vessel anastomosis. Surgery. 72, 744-748 (1972).
- Kotsougiani, D., et al. Recipient-derived angiogenesis with short term immunosuppression increases bone remodeling in bone vascularized composite allotransplantation: A pilot study in a swine tibial defect model. J Orthopaedic Res. , (2016).
- Riegger, C., et al. Quantitative assessment of bone defect healing by multidetector CT in a pig model. Skeletal Radiol. 41, 531-537 (2012).
- Buttemeyer, R., Jones, N. F., Min, Z., Rao, U. Rejection of the component tissues of limb allografts in rats immunosuppressed with FK-506 and cyclosporine. Plast Reconstr Surg. 97, 149-151 (1996).
- Taira, H., Moreno, J., Ripalda, P., Forriol, F. Radiological and histological analysis of cortical allografts: an experimental study in sheep femora. Arch Orthop Trauma Surg. 124, 320-325 (2004).
- Giessler, G. A., Zobitz, M., Friedrich, P. F., Bishop, A. T. Transplantation of a vascularized rabbit femoral diaphyseal segment: mechanical and histologic properties of a new living bone transplantation model. Microsurgery. 28, 291-299 (2008).
- Laiblin, C., Jaeschke, G. Clinical chemistry examinations of bone and muscle metabolism under stress in the Gottingen miniature pig–an experimental study. Berliner und Munchener tierarztliche Wochenschrift. 92, 124-128 (1979).
- Saalmuller, A. Characterization of swine leukocyte differentiation antigens. Immunol Today. 17, 352-354 (1996).
- Pelzer, M., Larsen, M., Friedrich, P. F., Aleff, R. A., Bishop, A. T. Repopulation of vascularized bone allotransplants with recipient-derived cells: detection by laser capture microdissection and real-time PCR. J Orthopaedic Res. 27, 1514-1520 (2009).
- Muramatsu, K., Kurokawa, Y., Kuriyama, R., Taguchi, T., Bishop, A. T. Gradual graft-cell repopulation with recipient cells following vascularized bone and limb allotransplantation. Microsurgery. 25, 599-605 (2005).
- Muramatsu, K., Bishop, A. T., Sunagawa, T., Valenzuela, R. G. Fate of donor cells in vascularized bone grafts: identification of systemic chimerism by the polymerase chain reaction. Plastic and reconstructive surgery. 111, 763-777 (2003).
- Vossen, M., et al. Bone quality and healing in a swine vascularized bone allotransplantation model using cyclosporine-based immunosuppression therapy. Plast Reconstr Surg. 115, 529-538 (2005).
- Lee, W. P., et al. Relative antigenicity of components of a vascularized limb allograft. Plast Reconstr Surg. 87, 401-411 (1991).
