JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

Domuz Tibial Allotransplantation cerrahi angiogenez: bileşik Allotransplantation Model yeni bir büyük hayvan kemik skarların

Published: August 13, 2017
doi:
10.3791/55238
, , , , ,
1Microvascular Research Laboratory, Department of Orthopedic Surgery,Mayo Clinic

Summary

Şu anda bozukluklarına bileşik allotransplantation her türlü uzun-vadeli-immünosupresyon, hayat kritik olmayan endikasyonları desteklemek zor bağlıdır. Biz kemik VCA çalışma ve kemik canlılığı uzun süreli bağışıklık modülasyonu, gerek kalmadan korumak için cerrahi angiogenez kullanımını göstermek için kullanılan yeni bir domuz tibial VCA modeli mevcut.

Abstract

Travma, enfeksiyon malignite ve konjenital anomali kaynaklanan segmental kemik kaybı büyük bir estetik sorun kalır. Geçerli tedavi olanakları önemli hata ve önemli morbidite riski var.

Kemik kullanımı skarların bileşik allotransplantation (VCA) rezeke kemik boyutu ve şekli ve şifa ve yaşam kemik potansiyelini remodeling her iki yakın bir eşleşme sunmak. Şu anda, ömür boyu ilaç immünosupresyon (IS) gereklidir. Organ toksisite, fırsatçı enfeksiyon ve neoplazma riskleri böyle ölümcül belirtiler tedavi etmek için endişe vardır.

Biz daha önce kemik ve eklem VCA canlılığı fare ve tavşan, uzun vadeli immünosupresyon gerek kalmadan implantasyon VCA içinde alıcı türetilmiş gemilerin tarafından bulundurulmasını göstermiştir. Otojen, bir neoangiogenic kan dolaşımı ölçülebilir akışını ve remodeling, IS sadece 2 hafta gerektiren etkin kemik oluşturur. Küçük hayvan anatomisi, kemik fizyolojisi ve İmmünoloji önemli ölçüde erkekte farklı olarak, bu teknik klinik uygulama üstlenilen önce değerlendirmek için domuz kemik VCA modeli geliştirdik. Minyatür domuz allotransplantation araştırma, onların immünolojik, anatomik, fizyolojik ve boyut benzerlikler adama verilen şu anda yaygın olarak kullanılmaktadır. Burada, yeni bir domuz orthotopic tibial kemik VCA canlılığı korumak için otojen cerrahi angiogenez rolünü sınamak için VCA modeli açıklar.

Allojeneik tibial kemik parçaları, boyutu ve şekli eşleşen kullanarak modeli yeniden yapılandırır segmental tibial kemik defektleri arasında büyük bir domuz lökosit antijen (SLA) uyuşmazlıkla Yucatan minyatür domuz nakledilmektedir. Besin gemi onarım ve alıcı türetilmiş otojen damarları implantasyonu allojeneik tibial kemik parçaları medüller kanal içine aynı anda kısa vadeli IS ile birlikte gerçekleştirilir. Bu kısa bir süre için allojeneik besin gemiler ile akışı korumak implante dokusundan geliştirmek için bir neoangiogenic otojen dolaşım izin verir. Kez kurulan yeni otojen dolaşım ilaç tedavisi ve sonraki besin damarı trombozu kesilmesi takip kemik canlılığı tutar.

Introduction

Büyük segmental kemik defektleri sonucu travma, enfeksiyon veya uzuv sparing cerrahi malignite sonra. Geçerli Rekonstrüktif seçenekleri bozukluklarına otojen kemik grefti, kemik aktarımı, protez değiştirme ve cryopreserved nekrotik allogrefler gibi tek başına kullanılan veya birlikte, önemli morbidite ile ilişkili olan ve yüksek oranda var komplikasyonlar1,2,3.

Mikrovasküler ağ varlığı oluşumu ve homeostasis kemik, Osteojenik destekleyen, chondrogenic ve Mezenkimal kök hücrelerin kemik onarım4için gerekli gereklidir.

Yaşam allojenik kemik, onun besin Transpediküler mikrocerrahi anastomoz ile gerçekleştirilen bozukluklarına kompozit doku allotransplantation (kemik VCA), bir tür nakli gelecekteki bir Rekonstrüktif alternatif temsil edebilir. Cryopreserved allojenik kemik gibi yakından Kemik defekti Morfoloji eşleştirerek hemen istikrar sağlanmıştır. Gelişmiş şifa ve yaşam remodeling sağladığı gibi otojen greft bozukluklarına, kemik doku. Herhangi bir allotransplant yordamdaki engel uzun-vadeli-immünosupresyon (IS) ihtiyaç kalmıştı. Uyuşturucu doz 2 – 3 kere5organ nakilleri daha büyük gerektiren kas-iskelet dokularda daha ciddi bir sorundur. Eşlik eden riskleri organ toksisite, malignite, enfeksiyon veya graft – versus – host hastalığı gelişimi de dahil olmak üzere bu nonlife kritik uygulamalar6‘ haklı zordur. Ancak, akut ve kronik ret bölümlerini geçerli uzun vadeli IS7ile önemli bir sorun olarak kalır. Yakından MHC antijenleri maç, donör özgü tolerans ikna etmek ve/veya uyuşturucu immünoterapi geliştirmek için sürekli çaba değil henüz düzenli olarak başarılı klinik uyuşturucu ücretsiz doku hayatta kalma8,9erişimine izin verme.

Biz daha önce kemik VCA canlılığı korumak ve Transplante kemik içinde yeni bir otojen dolaşımını teşvik tarafından küçük hayvan modellerinde remodeling kemik geliştirmek için yol gösterdi. Bu implant otojen doku10,11,12den cerrahi angiogenez ek kullanımı ile yapılır. Allojenik kemik parçaları microsurgically besin kemik segment Transpediküler anastomoz ile nakledilmektedir. Ayrıca ana bilgisayar kaynaklı damarları allojeneik bozukluklarına kemik parçasının medüller kanal implante edilir. Bu 2 haftalık süreçte a_ılabilinirse allojeneik besin geminin uyuşturucu immünosupresyon ile korunur. Is-çekilme sonra besin Transpediküler sonunda thrombose13olacaktır. Ana bilgisayar kaynaklı damarları dayalı yeni kapiller yatak doku canlılığı korumak için yeterli kan dolaşımı sağlar. Şifa ve remodeling kemik osteogenesis beri geliştirilmiştir ve anjiogenezi eşleşmiş10,11,12vardır. Yok daha da immünoterapi gereklidir ve kemik canlılığı uzun vadeli bir immunologically yetkili ana bilgisayar ve donör özgü tolerans yokluğu rağmen korunur.

Çeviri kemik allotransplantation klinik uygulamaya bu yeni yöntemin en iyi şifa, mekanik özellikleri ve İmmünoloji büyük bir hayvan modelinde daha fazla çalışma tarafından öncesinde. Domuz modeli böyle VCA araştırma14,15,16için idealdir. Minyatür domuz iskelet imar temelde aynı cerrahi implantlar ve teknikleri kullanarak sağlayan adam için boyutu ve anatomi karşılaştırılabilir. Domuz İmmünoloji iyi tanımlanmış domuz lökosit antijen (SLA) haplotypes ve kan nakli ameliyatı için gereken türler de dahil olmak üzere. Detaylı analizler bağışıklık yanıtı17,18,19,20,21olarak hücre lineage çalışmalar seks eşleşmeyen nakli ile mümkün vardır.

Burada, Yucatan minyatür domuz, gelen bir segmental kemik kaybı ve yeniden yapılanma çalışması için uygun bir kemik VCA allotransplantation modelinde açıklayın. Bu model cerrahi angiogenez etkileşimi araştırmak için kullanılabilir ve kısa vadeli IS üzerinde kemik VCA hayatta kalma ve fonksiyonu, osteocyte soy, dahil olmak üzere kan akımı, şifa ve kapasiteleri, alloresponsiveness ve biyomekanik olarak için de remodeling kemik diğer yenilikçi immün düzenleyici stratejileri test.

Protocol

Çalışma kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC), Mayo Clinic Rochester tarafından kabul edildi. Yucatan minyatür domuz bağış ve alıcıların bu VCA ameliyat sırasında hizmet. Donör ve alıcı eşleştirme SLA 22,23yılında büyük bir uyumsuzluk emin olmak için DNA dizisi domuz lökosit antijen (SLA) haplotyping üzerine dayanıyordu. Hayvanlar ve aynı kan grubu yaş ve ağırlığı eşleştirdi. İki cerrahi ekip aynı anda bir domuz…

Representative Results

Açıklanan tekniği dört SLA büyük eşleşmeyen Yucatan minyatür domuz ve tibial VCA boyutu eşlemeli kullanarak yeniden gelen bir segmental tibial kusurları başarıyla gerçekleştirildi. Kemik allotransplant eşzamanlı besin gemi tamiri ve implantasyon allotransplant medüller kanal içinde alıcı hayvandan bir AV paket hemen kemik dolaşım ve gelişimi yeni bir otojen kan akımı izin zaman (şekil 1). 16 haftalıkken neoangiogenic dolaşım tüm…

Discussion

Bozukluklarına allojenik kemik (kemik VCA) nakli büyük segmental kemik defektleri için gelecek bir Rekonstrüktif seçenek temsil edebilir. Ancak, uzun-vadeli-immünosupresyon (IS) ihtiyaç ve kemik VCA hayatta kalmak için gerekli önemli yan etkileri bu nonlife kritik uygulamalar6‘ haklı zordur.

Her ne kadar laboratuvar sıçan doğuştan suşları yoğun allotransplantation araştırma uzun vadeli immünosupresyon mahal vermemek için çeşitli yaklaşımlar sı…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar bölümü, medya Destek Hizmetleri, Mayo Clinic Rochester, MN video üretimi için yanı sıra Georgios Kotsougianis video düzenleme için teşekkür ederiz. Mükemmel sanat tarafından Jim Postier, Rochester, MN yapılmıştır. Buna ek olarak, yazarlar Alman Araştırma Vakfı (Deutsche Forschungsgemeinschaft) teşekkür etmek Dr Dimitra Kotsougiani için maaş desteği sağlamak için istiyorum (DFG grant: KO 4903/1-1). Bu eser Tarek E. Obaid cömert bir hediye tarafından desteklenmiştir. Bu eser mikrovasküler Araştırma Laboratuvarı, bölümü, ortopedik cerrahi Mayo Clinic Rochester, MN gerçekleştirildi.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Murray, J. E. Organ transplantation (skin, kidney, heart) and the plastic surgeon. Plast Reconstr Surg. 47, 425-431 (1971).
  6. Ravindra, K. V., Wu, S., McKinney, M., Xu, H., Ildstad, S. T. Composite tissue allotransplantation: current challenges. Transplant Proc. 41, 3519-3528 (2009).
  7. Lantieri, L., et al. Face transplant: long-term follow-up and results of a prospective open study. Lancet. 388, 1398-1407 (2016).
  8. Brent, L. B. Tolerance and its clinical significance. World J Surg. 24, 787-792 (2000).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Larsen, M., Friedrich, P. F., Bishop, A. T. A modified vascularized whole knee joint allotransplantation model in the rat. Microsurgery. 30, 557-564 (2010).
  13. 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).
  14. Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. J Vis Exp. , (2013).
  15. Solla, F., et al. Composite tissue allotransplantation in newborns: a swine model. J Surg Res. 179, e235-e243 (2013).
  16. Ustuner, E. T., et al. Swine composite tissue allotransplant model for preclinical hand transplant studies. Microsurgery. 20, 400-406 (2000).
  17. Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class II genes in outbred pig populations. Anim Genet. 41, 428-432 (2010).
  18. Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class I genes in outbred pig populations. Anim Genet. 40, 468-478 (2009).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Leonard, D. A., et al. Vascularized composite allograft tolerance across MHC barriers in a large animal model. Am J Transplant. 14, 343-355 (2014).
  22. 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).
  23. Ho, C. S., et al. Nomenclature for factors of the SLA system, update 2008. Tissue Antigens. 73, 307-315 (2009).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Acland, R. Signs of patency in small vessel anastomosis. Surgery. 72, 744-748 (1972).
  27. 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).
  28. Riegger, C., et al. Quantitative assessment of bone defect healing by multidetector CT in a pig model. Skeletal Radiol. 41, 531-537 (2012).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Saalmuller, A. Characterization of swine leukocyte differentiation antigens. Immunol Today. 17, 352-354 (1996).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Lee, W. P., et al. Relative antigenicity of components of a vascularized limb allograft. Plast Reconstr Surg. 87, 401-411 (1991).

Tags

Keywords: Vascularized Composite AllotransplantationTibial AllotransplantationSegmental Bone LossBone AllotransplantationNeoangiogenic Blood SupplyLarge Animal ModelYucatan Mini PigsMicrosurgical AnastomosisRecipient-derived Vascular SupplyBone Fixation
check_url/it/55238?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Kotsougiani, D., Hundepool, C. A., Willems, J. I., Friedrich, P., Shin, A. Y., Bishop, A. T. Surgical Angiogenesis in Porcine Tibial Allotransplantation: A New Large Animal Bone Vascularized Composite Allotransplantation Model. J. Vis. Exp. (126), e55238, doi:10.3791/55238 (2017).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image