الأوعية الجراحية في اللوترانسبلانتيشن قصبي الخنزير: Vascularized العظام حيوانية كبيرة جديدة نموذج مركب اللوترانسبلانتيشن
Summary
حاليا أي نوع من فاسكولاريزيد اللوترانسبلانتيشن مركب يعتمد على الطويل-الأجل-الكبت المناعي، صعوبة في تأييد لدلائل على غير الحياة الحرجة. نحن نقدم نموذج VCA قصبي الخنزير جديدة التي يمكن استخدامها لدراسة العظام لفشع وشرح استخدام الأوعية الجراحية للحفاظ على سلامة العظام دون الحاجة إلى تعديل المناعة طويلة الأجل.
Abstract
فقدان العظام المجزأ الناجمة عن الصدمات النفسية، والإصابة بالأورام الخبيثة، وخلقية يظل تحديا رئيسيا ترميمية. الخيارات العلاجية الحالية باحتمال كبير للفشل والاعتلال كبيرة.
استخدام العظام vascularized المركب اللوترانسبلانتيشن (VCA) سوف تقدم كل مباراة وثيق حجم العظام مستأصل والشكل والشفاء وإعادة عرض إمكانيات المعيشة العظام. وفي الوقت الراهن، مطلوب المخدرات مدى الحياة الكبت المناعي (ق. أ). سمية الجهاز والعدوى الانتهازية والأورام المخاطر تشكل مصدر قلق لعلاج هذه المؤشرات غير قاتلة.
لقد أظهرنا سابقا قد الإبقاء صلاحية VCA العظام والمفاصل في الفئران والأرانب دون الحاجة إلى الكبت المناعي الطويلة الأجل بغرس الأوعية المشتقة المستفيدة داخل VCA. فهو يولد دوران نيوانجيوجينيك الغازي، مع تدفق قابلة للقياس والعظام النشطة يعيد البناء، والتي تتطلب فقط 2 أسابيع هو. كما تختلف الحيوانات الصغيرة من رجل كبير في التشريح والفسيولوجيا العظام وعلم المناعة، قمنا بتطوير نموذج VCA عظم الخنزير لتقييم هذه التقنية قبل الشروع في التطبيق السريري. وتستخدم الخنازير مصغرة حاليا على نطاق واسع للبحث اللوترانسبلانتيشن، نظراً لأوجه التشابه بينها المناعية والتشريحية والفسيولوجية والحجم للرجل. هنا، يمكننا وصف العظام قصبي أورثوتوبيك خنزيري جديد VCA النموذجية لاختبار دور الأوعية الجراحية الغازي للحفاظ على استمرارية VCA.
زرع العيوب العظم قصبي المجزأ يعيد بناء نموذج باستخدام مطابقة حجم وشكل شرائح العظم قصبي متمكنة، عبر كبير الخنازير الكريات البيض مستضد (SLA) عدم تطابق في يوكاتان مصغرة الخنازير. يتم تنفيذ إصلاح السفينة المغذيات وغرس المتلقية سفن الغازي المشتقة في قناة النخاع العظم قصبي متمكنة شرائح في تركيبة مع المتزامن هو قصيرة الأجل. هذا يسمح بتداول نيوانجيوجينيك الغازي لتطوير من الأنسجة مزروع، الإبقاء على التدفق من خلال سفن المغذيات متمكنة لفترة قصيرة. متى تم إنشاؤه، تداول الغازي الجديد يحافظ على بقاء العظام بعد وقف العلاج بالعقاقير وتجلط الدم السفينة المغذيات اللاحقة.
Introduction
تؤدي عيوب العظمى قطعي كبير من الصدمة أو الإصابة أو الجراحة تجنيب أطرافهم بعد خبيثة. خيارات البنائية الحالية مثل تطعيم العظم vascularized الغازي ونقل العظام واستبدال الأطراف الاصطناعية و cryopreserved allografts نخرية، تستخدم وحدها أو في تركيبة، مقترنة باعتلال كبير ولديها معدلات عالية من مضاعفات1،،من23.
وجود شبكة microvascular ضروري لتشكيل والتوازن من العظام، ودعم أوستيوجينيك وتشوندروجينيك والخلايا الجذعية الوسيطة المطلوبة ل إصلاح العظام4.
زرع الأعضاء الحية متمكنة العظام، شكلاً من أشكال الأنسجة المركبة فاسكولاريزيد اللوترانسبلانتيشن (عظم VCA)، يقوم بملامسة ميكروسورجيكال من بيديكلي المغذيات، قد يمثل بديلاً ترميمية مستقبلا. مثل cryopreserved العظام متمكنة، تقدم الاستقرار الفوري عن كثب مطابقة مورفولوجيا عيب العظام. مثل الاختلاس vascularized الغازي، فإنه يوفر تعزيز الشفاء وإعادة عرض للمعيشة العظام الأنسجة. وتظل العقبة في أي إجراء اللوترانسبلانت حاجة طويلة-الأجل-الكبت المناعي (ق. أ). والمشكلة أكثر حدة في أنسجة العضلات والعظام، التي تتطلب جرعات المخدرات أكبر من 2-3 مرات من زرع5. مخاطر مصاحبة بما في ذلك السمية الشاملة لأعضاء أو خبيثة أو العدوى أو تطور الاختلاس – مقابل – المضيف المرض يصعب تبرير في هذه التطبيقات الحرجة نونليفي6. ومع ذلك، تظل الحلقات الرفض الحاد والمزمن قضية رئيسية مع المدى الطويل الحالي هو7. الجهود الجارية عن كثب تطابق histocompatibility المستضدات، والحث على التسامح الخاصة بالجهات المانحة و/أو تحسين العلاج المناعي المخدرات لا حتى الآن بشكل روتيني نجحت في السماح ببقاء الأنسجة السريرية خالية من المخدرات8،9.
قد أثبتنا سابقا وسيلة للحفاظ على العظام صلاحية لفشع وتعزيز العظام يعيد البناء في نماذج حيوانية صغيرة بتعزيز تداول الغازي الجديد في زرع العظام. يتم ذلك عن طريق استخدام الأوعية جراحية إضافية من الأنسجة الغازي مزروع10،،من1112. يتم زرع شرائح العظام متمكنة ميكروسورجيكالي مع ملامسة بيديكلي قطعة العظم المغذيات. وبالإضافة إلى ذلك يتم مزروع المستمدة من المضيف السفن في قناة النخاع الجزء العظم فاسكولاريزيد متمكنة. أثناء هذه العملية 2-أسبوع، يتم الاحتفاظ سالكيه السفينة المغذيات متمكنة بالكبت المناعي المخدرات. بعد انسحاب هو، في نهاية المطاف بيديكلي المغذيات ثرومبوسي13. السرير الشعرية الجديدة، واستنادا إلى هذه السفن المستمدة من المضيف يوفر تداول كافية للمحافظة على سلامة الأنسجة. عظم تضميد الجراح وإعادة عرض تتعزز منذ تكون العظم والأوعية إلى جانب10،،من1112. لا مزيد من العلاج المناعي المطلوب والحفاظ على بقاء العظام الطويلة الأجل على الرغم من المضيف مناعي المختصة وغياب التسامح الخاصة بالجهات المانحة.
ترجمة لهذا الأسلوب رواية من اللوترانسبلانتيشن العظام في الممارسة السريرية أفضل ينبغي أن يسبقه إجراء مزيد من الدراسة للشفاء والميكانيكية من خصائص وعلم المناعة في نموذج حيوانات كبيرة. نموذج الخنزير يعتبر مثاليا لهذه VCA البحوث14،،من1516. مصغرة الخنازير قابلة للمقارنة في الحجم وتشريح للرجل، والسماح بإعادة بناء الهيكل العظمى استخدام تقنيات ويزرع الجراحية متطابقة أساسا. علم المناعة الخنازير تحديداً جيدا، بما في ذلك haplotypes مستضد (SLA) الكريات البيض الخنازير وأنواع الدم، اللازمة لجراحة زرع الأعضاء. دراسات النسب الخلية الممكنة مع زرع متطابقة الجنس، وكذلك تحليلات مفصلة للاستجابات المناعية17،،من1819،،من2021.
هنا، نحن تصف نموذج اللوترانسبلانتيشن VCA العظام في يوكاتان الخنازير مصغرة، مناسبة للدراسة من فقدان العظام المجزأ وإعادة الإعمار. يمكن استخدام هذا النموذج للتحقيق في التفاعل بين العمليات الجراحية الأوعية وهو قصير الأجل على عظم VCA البقاء على قيد الحياة ووظيفة، بما في ذلك النسب أوستيوسيتي، العظام تدفق الدم، وتضميد الجراح وإعادة عرض القدرات، اللوريسبونسيفينيس، والميكانيكا الحيوية، وكذلك فيما يتعلق اختبار استراتيجيات مودولاتوري محصنة أخرى مبتكرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
زرع vascularized متمكنة عظم (VCA) قد تمثل خياراً ترميمية مستقبلا لعيوب العظمى القطاعي الكبيرة. ومع ذلك، حاجة طويلة-الأجل-الكبت المناعي (ق. أ) وآثاره الجانبية الهامة اللازمة للعظام بقاء VCA يصعب تبريرها في هذه التطبيقات الحرجة نونليفي6.
وبالرغم من أن السلالات الفطرية للفئ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون في “شعبة وسائط الإعلام خدمات الدعم”، عيادة مايو كلينيك روتشستر، مينيسوتا لإنتاج الفيديو وكذلك جورجيوس كوتسوجيانيس لتحرير الفيديو. العمل الفني الممتاز أجرى جيم بوستير، روتشستر بولاية مينيسوتا. بالإضافة إلى ذلك، الكتاب أود أن أشكر مؤسسة البحوث الألمانية (Deutsche الأوقيانوغرافية) لتوفير دعم الرواتب للدكتور ديميترا كوتسوجياني (منحة DFG: كو 4903/1-1). وأيد هذا العمل هدية سخية من طارق عبيد هاء. هذا العمل قد أنجز في مختبر أبحاث Microvascular، إدارة من العظام جراحة مايو كلينيك روتشستر بولاية مينيسوتا.
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 |
References
- 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).
