Надежная модель фасцио-кожного лоскута свиней для биоинженерных исследований васкуляризированных композитных аллотрансплантатов
Summary
Настоящий протокол описывает модель фасцио-кожного лоскута свиней и ее потенциальное использование в исследованиях васкуляризированных композитных тканей.
Abstract
Васкуляризованные композитные аллотрансплантаты (VCA), такие как трансплантация рук, лица или полового члена, представляют собой передовое лечение разрушительных дефектов кожи, которое потерпело неудачу на первых ступенях реконструктивной лестницы. Несмотря на многообещающие эстетические и функциональные результаты, основным ограничивающим фактором остается необходимость резко применяемой пожизненной иммуносупрессии и ее хорошо известные медицинские риски, препятствующие более широким показаниям. Поэтому снятие иммунного барьера при VCA имеет важное значение для того, чтобы склонить этическую шкалу и улучшить качество жизни пациентов с использованием самых передовых хирургических методов. De novo создание специфического для пациента трансплантата является предстоящим прорывом в реконструктивной трансплантации. Используя методы тканевой инженерии, VCA могут быть освобождены от донорских клеток и настроены для реципиента посредством перфузии-децеллюляризации-рецеллюляризации. Для разработки этих новых технологий необходима крупномасштабная модель VCA животных. Следовательно, фасцио-кожные лоскуты свиней, состоящие из кожи, жира, фасций и сосудов, представляют собой идеальную модель для предварительных исследований в VCA. Тем не менее, большинство моделей VCA, описанных в литературе, включают мышцы и кости. В этой работе сообщается о надежной и воспроизводимой технике сбора подкожно-кожного лоскута у свиней, практическом инструменте для различных областей исследований, особенно васкуляризированной композитной тканевой инженерии.
Introduction
Васкуляризованные композитные аллотрансплантаты (VCA) произвели революцию в лечении трудновосстанавливаемых потерь частей тела, таких как руки, лицо и пенис 1,2,3. К сожалению, первые долгосрочные исходы4 показали, что пожизненное введение высоких доз иммуносупрессантов может привести к тяжелым сопутствующим заболеваниям, включая диабет, инфекции, неоплазию и рено-сосудистую дисфункцию5. В последнее время экспертным командам VCA пришлось управлять риском хронического отторжения, приводящего к потере трансплантата, и выполнять первые случаи ретрансплантации лица 6,7. Были описаны различные стратегии для преодоления ограничений иммуносупрессии при VCA. Первый основан на установлении долгосрочной толерантности к трансплантату путем индуцирования состояния иммунного смешанного химеризма у реципиента аллотрансплантата 8,9. Второй включает в себя de novo создание специфического для пациента трансплантата с помощью тканевой инженерии.
В последнее время перфузионная децеллюляризация биологических тканей породила нативные каркасы внеклеточного матрикса (ECM), позволяющие сохранить сосудистую сеть и тканевую архитектуру целых органов10. Следовательно, рецеллюляризация этих ECM с реципиент-специфическими клетками создаст индивидуальный трансплантат, свободный от иммунных ограничений. В исследованиях по биоинженерии VCA несколько команд децеллюляризировали и получили такой ECM, сохранив всю архитектуру 11,12,13. Тем не менее, процесс рецеллюляризации остается сложным и не был успешным в моделях крупных животных14,15. Развитие этих прорывных технологий создает потребность в надежных и воспроизводимых моделях крупных композитных тканей животных. Модели свиней представляют собой наилучший выбор в биоинженерном процессе развития, поскольку свиная кожа представляет собой наиболее близкие анатомические и физиологические характеристики к коже человека16. Использование фасцио-кожных лоскутов (FCF) идеально подходит на первых шагах к созданию «индивидуальных» васкуляризированных композитных тканевых трансплантатов. Действительно, FCF является элементарной моделью VCA, содержащей кожу, жир, фасции и эндотелиальные клетки. Описание свиных миокожных лоскутов17 и остеомокожных лоскутов18 можно найти в литературе. Тем не менее, не уделяется внимания методам сбора фасцио-кожных клапанов.
Следовательно, это исследование направлено на то, чтобы предоставить исследователям подробное описание техники закупок FCF подкожной свиньи и изобразить все характеристики лоскута для его использования во многих областях исследований, особенно в васкуляризованной композитной тканевой инженерии.
Protocol
Representative Results
Discussion
В данной статье описывается надежный и воспроизводимый фасциокожный лоскут, заготовленный на задних конечностях свиней. Следование этому пошаговому хирургическому протоколу позволит приобрести два лоскута только на одном животном менее чем за 2 часа. Наиболее важным этапом операции …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа финансировалась грантами Shriners Hospitals for Children #85127 (BEU и CLC) и #84702 (AA). Авторы хотели бы поблагодарить фонд “Gueules Cassées” за поддержку заработной платы стипендиатов, участвующих в этом проекте.
Materials
| 18 G angiocatheter | BD Insyte Autoguard | 381409 | |
| 20 G angiocatheter | BD Insyte Autoguard | 381411 | |
| Adson Tissue Forceps, 11 cm, 1 x 2 Teeth with Tying Platform | ASSI | ASSI.ATK26426 | |
| Atropine Sulfate | AdvaCare | 212-868 | |
| Bipolar cords | ASSI | 228000C | |
| Buprenorphine HCl | Pharmaceutical, Inc | 42023-179-01 | |
| Dilating Forceps | Fine science tools (FST) | 18131-12 | |
| Endotrachel tube | Jorgensen Labs | JO615X | size from 6 to 15mm depending on the pig weight |
| Ethilon 3-0 16 mm 3/8 | Ethicon | MPVCP683H | |
| Euthasol | Virbac AH | 200-071 | |
| Heparin Lock Flush Solution, USP, 100 units/mL | BD PosiFlush | 306424 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-704-06 | |
| Jewelers Bipolar Forceps Non Stick 11 cm, straight pointed tip, 0.25 mm tip diameter | ASSI | ASSI.BPNS11223 | |
| Metzenbaum scissors 180 mm | B Braun | BC606R | |
| Microfil blue | Flow tech | LMV-120 | |
| Microfil dilution | Flow tech | LMV-112 | colored filing solution |
| Monopolar knife | ASSI | 221230C | |
| N°15 scalpel blade | Swann Morton | NS11 | |
| Omnipaque | General Electric | 4080358 | contrast product |
| Perma-Hand Silk 3-0 | Ethicon | A184H | |
| Small Ligaclip | Ethicon | MCM20 | |
| Stevens scissors 115 mm | B Braun | BC008R | |
| Telazol | Zoetis | 106-111 | |
| Xylamed (xylazine) | Bimeda | 200-529 |
Referências
- Dubernard, J. M., et al. Human hand allograft: Report on first 6 months. The Lancet. 353 (9161), 1315-1320 (1999).
- Meningaud, J. P., et al. Procurement of total human face graft for allotransplantation: A preclinical study and the first clinical case. Plastic and Reconstructive Surgery. 126 (4), 1181-1190 (2010).
- Cetrulo, C. L., et al. Penis transplantation: First US experience. Annals of Surgery. 267 (5), 983-988 (2018).
- Lantieri, L., et al. Face transplant: Long-term follow-up and results of a prospective open study. Lancet. 388 (10052), 1398-1407 (2016).
- Derek, E., Dhanireddy, K. Immunosuppression. Current Opinion in Organ Transplantation. 17 (6), 616-618 (2012).
- Lantieri, L., et al. First human facial retransplantation: 30-month follow-up. Lancet. 396 (10264), 1758-1765 (2020).
- Kauke, M., et al. Full facial retransplantation in a female patient-Technical, immunologic, and clinical considerations. American Journal of Transplantation. 21 (10), 3472-3480 (2021).
- Leonard, D. A., et al. Vascularized composite allograft tolerance across MHC barriers in a large animal model. American Journal of Transplantation. 14 (2), 343-355 (2014).
- Kawai, T., et al. HLA-mismatched renal transplantation without maintenance immunosuppression. The New England Journal of Medicine. 368 (19), 1850-1852 (2013).
- Badylak, S. F., Taylor, D., Uygun, K. Whole-organ tissue engineering: Decellularization and recellularization of three-dimensional matrix scaffolds. Annual Review of Biomedical Engineering. 13, 27-53 (2011).
- Jank, B. J., et al. Creation of a bioengineered skin flap scaffold with a perfusable vascular pedicle. Tissue Engineering Part A. 23 (13-14), 696-707 (2017).
- Jank, B. J., et al. Engineered composite tissue as a bioartificial limb graft. Biomaterials. 61, 246-256 (2015).
- Duisit, J., et al. Decellularization of the porcine ear generates a biocompatible, nonimmunogenic extracellular matrix platform for face subunit bioengineering. Annals of Surgery. 267 (6), 1191-1201 (2018).
- Lupon, E., et al. Engineering Vascularized composite allografts using natural scaffolds: A systematic review. Tissue Engineering Part B: Reviews. , (2021).
- Duisit, J., Maistriaux, L., Bertheuil, N., Lellouch, A. G. Engineering vascularized composite tissues by perfusion decellularization/recellularization: Review. Current Transplantation Reports. 8, 44-56 (2021).
- Sullivan, T. P., Eaglstein, W. H., Davis, S. C., Mertz, P. The pig as a model for human wound healing. Wound Repair and Regeneration: Official Publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society. 9 (2), 66-76 (2001).
- Haughey, B. H., Panje, W. R. A porcine model for multiple musculocutaneous flaps. The Laryngoscope. 99 (2), 204-212 (1989).
- Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. Journal of Visualized Experiments. (80), e50475 (2013).
- Rosh, E. H., Vistnes, L. M., Ksander, G. A. The panniculus carnosus in the domestic pic. Plastic and Reconstructive Surgery. 59 (1), 94-97 (1977).
- Alessa, M. A., et al. Porcine as a training module for head and neck microvascular reconstruction. Journal of Visualized Experiments. (139), e58104 (2018).
- Minqiang, X., Jie, L., Dali, M., Lanhua, M. Transmidline abdominal skin flap model in pig: Refinements and advancements. Journal of Reconstructive Microsurgery. 28 (02), 111-118 (2012).
- Bodin, F., et al. Porcine model for free-flap breast reconstruction training. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 68 (10), 1402-1409 (2015).
- Kadono, K., Gruszynski, M., Azari, K., Kupiec-Weglinski, J. W. Vascularized composite allotransplantation versus solid organ transplantation: Innate-adaptive immune interphase. Current Opinion in Organ Transplantation. 24 (6), 714-720 (2019).
- Kruit, A. S., et al. Rectus Abdominis flap replantation after 18 h hypothermic extracorporeal perfusion-A Porcine Model. Journal of Clinical Medicine. 10 (17), 3858 (2021).
