Summary
Actualmente cualquier tipo de vascularizado compuesto allotransplantation depende largo-plazo-inmunosupresión, difícil apoyar indicaciones vida crítica. Presentamos un nuevo tibial VCA modelo porcino que puede usarse para estudiar hueso VCA y demostrar el uso de la angiogénesis quirúrgica para mantener la viabilidad del hueso sin la necesidad de modulación inmune a largo plazo.
Abstract
Pérdida ósea segmentaria debidos a trauma, infección malignidad y anomalía congénita sigue siendo un importante desafío reconstructivo. Las opciones terapéuticas actuales tienen riesgo significativo de morbilidad sustancial y fracaso.
Uso de hueso vascularizado compuesto allotransplantation (VCA) ofrece tanto un partido cerca de hueso resecado tamaño forma y cicatrización y remodelación potencial del hueso de la vida. En la actualidad, se requiere inmunosupresión (IS) de drogas toda la vida. Toxicidad para los órganos, infección oportunista y riesgos de la neoplasia son de interés para tratar tales indicaciones no letales.
Previamente hemos demostrado que viabilidad VCA de huesos y articulaciones puede mantenerse en ratas y conejos sin necesidad de immunosupresión de largo plazo por la implantación de receptores vasos derivadas en el VCA. Genera una circulación de neoangiogenic autógeno, con flujo medible y hueso activado remodelación, que requiere sólo 2 semanas de es. Como pequeños animales difieren de hombre substancialmente en anatomía, Inmunología y fisiología del hueso, hemos desarrollado un modelo VCA de hueso porcino para evaluar esta técnica antes de la aplicación clínica se lleva a cabo. Cerdos miniatura son actualmente ampliamente utilizados para la investigación del allotransplantation, dada sus similitudes inmunológicas, anatómicas, fisiológicas y tamaño para el hombre. Aquí, describimos un nuevo hueso tibial ortotópico porcino modelo VCA para probar el papel de la angiogénesis autógeno quirúrgica para mantener la viabilidad VCA.
El modelo reconstruye hueso tibial segmentario defectos utilizando segmentos de hueso tibial allogeneic comparable de tamaño y forma, trasplantados a través de un mayor desajuste de antígeno (SLA) del leucocito de porcina en cerdos miniatura de Yucatán. Reparación de vasos nutrientes e implantación de receptores vasos autógenos derivados en el canal medular de los segmentos de hueso tibial alogénico se realiza en combinación con la simultánea a corto plazo. Esto permite una circulación autógeno de neoangiogenic para el desarrollo del tejido implantado, mantener el flujo a través de los vasos nutrientes allogeneic para un a corto plazo. Una vez establecida la nueva circulación autógena mantiene viabilidad ósea después de la cesación de la terapia de droga y trombosis de vasos nutrientes posterior.
Introduction
Defectos oseos segmentarios grandes resultan de trauma, infección o cirugía conservadora de la extremidad después de malignidad. Opciones reconstructivas actuales como injerto óseo autógeno vascularizado, transporte óseo, reemplazo prostético y aloinjertos criopreservados de necróticos, utilizan solo o en combinación, se asocian a morbosidad significativa y tienen altas tasas de complicaciones1,2,3.
La presencia de una red microvascular es esencial para la formación y la homeostasis del hueso, apoyando osteogénico, condrogénica y células madre mesenquimales para reparación de hueso4.
El trasplante de hueso alogénico vida, forma de allotransplantation del tejido vascularizado compuesto (hueso VCA), con anastomosis microquirúrgica de su pedículo nutriente, puede representar una alternativa reconstructiva futuro. Como hueso alogénico criopreservado, estabilidad inmediata es proporcionado por emparejar de cerca morfología de defecto óseo. Como injerto autógeno vascularizado proporciona mayor cicatrización y remodelación de la vida del tejido del hueso. El obstáculo en cualquier procedimiento de allotransplant sigue siendo la necesidad de largo plazo inmunosupresión (IS). El problema es más agudo en los tejidos músculo-esqueléticos, que requieren drogas dosis 2 - 3 veces mayores de5trasplantes de órganos. Riesgos concomitantes incluyendo toxicidad de órgano, malignidad, infecciones o desarrollo de injerto - versus - host disease son difíciles de justificar en estas aplicaciones críticas patrimoniales6. Sin embargo, episodios de rechazo agudo y crónico siguen siendo un grave problema actual a largo plazo es de7. Esfuerzo continuo estrechamente coincide con antígenos de histocompatibilidad, inducir tolerancia específica de donantes o mejorar inmunoterapia drogas no todavía rutinariamente lograron permitir tejido libre de drogas clínico supervivencia8,9.
Previamente hemos demostrado los medios para mantener la viabilidad VCA del hueso y mejorar hueso remodelado en modelos animales pequeños por la promoción de una nueva circulación autógena dentro del hueso trasplantado. Esto se hace por el uso adicional de la angiogénesis quirúrgica de tejido autógeno implantado10,11,12. Segmentos de hueso alogénico se trasplantan microsurgically con anastomosis del pedicle del segmento de hueso nutrientes. Además los vasos derivados de host se implantan en el canal medular del segmento óseo vascularizado allogeneic. Durante este proceso de 2 semanas, permeabilidad del vaso nutriente allogeneic se mantiene con la immunosupresión de la droga. Después de esta retirada, el pedículo nutriente será eventualmente thrombose13. El nuevo lecho capilar, basado en los vasos derivados de host proporciona circulación suficiente para mantener la viabilidad del tejido. Hueso curativo y remodelación se han mejorado desde la osteogénesis y angiogénesis son juntados10,11,12. Ninguna inmunoterapia adicional se requiere y viabilidad de hueso se mantiene a largo plazo a pesar de un huésped inmunológicamente competente y la ausencia de tolerancia específicos de donante.
Traducción de este novedoso método de allotransplantation del hueso en la práctica clínica mejor debe ir precedido de otro estudio de curación, mecánica propiedades e Inmunología en un modelo animal grande. El modelo porcino es ideal para tal VCA investigación14,15,16. Cerdos miniatura son comparables en tamaño y anatomía hombre, permitiendo la reconstrucción esquelética utilizando técnicas e implantes quirúrgicos esencialmente idénticos. Inmunología porcina está bien definido, incluyendo porcina del leucocito antígeno (SLA) haplotipos y tipos de sangre, necesarios para la cirugía de trasplante. Estudios de linaje celular son posibles con el trasplante no coinciden el sexo, como los análisis detallados de las respuestas inmunitarias17,18,19,20,21.
Aquí, describimos un modelo de allotransplantation VCA de hueso en los cerdos miniatura de Yucatán, convenientes para el estudio de la pérdida ósea segmentaria y reconstrucción. Este modelo puede utilizarse para investigar la interacción de la angiogénesis quirúrgica y es a corto plazo sobre el hueso supervivencia VCA y función, incluyendo el linaje del Osteocito, hueso del flujo sanguíneo, cicatrización y remodelación de capacidades, alloresponsiveness y biomecánica, así como a prueba otras estrategias innovadoras de moduladores inmunes.
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Protocol
El estudio fue aprobado por el cuidado institucional del Animal y el Comité uso (IACUC) en Mayo Clinic Rochester. Cerdos miniatura de Yucatán servían como donantes y receptores durante este procedimiento quirúrgico de VCA. Sincronización de donante y receptor se basó en DNA secuencia porcina del leucocito antígeno (SLA) haplotyping para asegurar un desajuste importante en los SLAs 22,23. Los animales fueron pareados por edad y peso y del mismo tipo de sangre. Dos equipos quirúrgicos cosecharon un segmento de hueso tibial porcino con su vaso nutriente del donante y prepararon el destinatario para recibir el segmento de hueso tibial allogeneic orthopically colocado simultáneamente. Simultáneamente con microvascular reparación del vaso nutriente del hueso, se colocó un paquete arteriovenoso derivados del destinatario dentro del segmento tibial autógeno angiogénesis.
1. prequirúrgicas preparados
- Rápido cerdos miniatura de Yucatán el día antes del procedimiento y pesan para la administración controlada de fármacos.
- Animales de sedes con xilacina (2 mg/kg) y la combinación de tiletamina HCL y zolazepam HCL (5 mg/kg), administrados por vía subcutánea.
- Colocar un catéter periférico en una vena de la oreja para drogas intravenosas y entrega de solución salina y administrar antibióticos profilácticos (1 g cefazolina intravenosa y 5 mg/kg ceftiofur intramuscular) y buprenorfina (0,18 mg/kg).
- Afeitarse la trasera derecha y el cuello izquierdo que servirá como sitio de cosecha para el segmento vascularizado del hueso tibial y sitio para la colocación del catéter venoso central, respectivamente.
- Verificar signos vitales y el nivel de sedación por la prueba de la relajación de los músculos de la boca.
- Intubar al animal con un tubo endotraqueal de tamaño adecuado en recumbency esternal24.
- Los cerdos miniatura de transferencia a la mesa de operación y conectar a una máquina de ventilador para el mantenimiento de la anestesia mediante la administración de isoflurano (1-3%).
- Reflejos palpebrales, pupilares córneos y luz de prueba para confirmar la profundidad anestésica.
- Monitorizar la saturación de oxígeno con una sonda de transmisión de oxímetro de pulso conectada al oído. Utilizar una sonda de manguito y la temperatura de la presión arterial para el monitoreo de constantes vitales intraoperatorios.
- Coloque el cerdo miniatura de Yucatán en una posición supina sobre una almohadilla de calentamiento. Además, utilizar una manta de calentamiento de aire forzado durante la operación para prevenir la hipotermia.
- Usar ungüento veterinario en los ojos para evitar sequedad mientras esté bajo anestesia.
2. la cosecha de un segmento vascularizado del hueso Tibial
- Lavar la pierna derecha de cada cerdo miniatura con solución de povidona-yodo. Seque la piel con una toalla estéril y cubra la extremidad de manera estéril. Envolver y aislar la extremidad con un paño de incisión adhesiva impregnada de yodo para minimizar el riesgo de contaminación.
- Realizar una incisión con un bisturí anterolaterally en el miembro posterior, comenzando en la articulación de la rodilla, extendiéndose distalmente a lo largo de la cresta anterior de la tibia en la articulación tibiotalar.
- Diseca la piel y el tejido subcutáneo con tijeras y retraer lateralmente los músculos del compartimiento anterior de la tibia.
Nota: Publicación del origen del músculo anterior de tibialis facilita la exposición. Ahora se expone la membrana interósea. - Identifique la arteria tibial craneal y la vena (para ser utilizado más adelante como el paquete arteriovenoso la angiogénesis quirúrgica).
Nota: La arteria tibial craneal y la vena se encuentran en la superficie anterior de la membrana interósea. - Para mejorar el campo de visión operativa, liberar una parte del músculo tibial anterior de su inserción y quitar una parte de la cresta tibial mediante una sierra oscilante.
- Proteger los vasos tibiales craneales, incide el principio de la membrana interósea a nivel del tubérculo tibial con una tijera.
- Visualizar los vasos tibiales caudales, funcionamiento distal por debajo de la membrana.
Nota: Ramifican desde los vasos tibiales craneales y dar lugar al pedículo nutriente de la diáfisis tibial apenas distal a los tubérculos. Ahora es posible visualizar los vasos en la tibia en su superficie lateral posterior apenas distal al tubérculo tibial y foramen nutriente. - El pedículo nutriente con un microclamp de la etiqueta. No separes el pedículo vascular.
- Identificar una rama de músculo en el compartimiento tibial anterior cerca del foramen nutriente; Esto puede usarse para la anastomosis al recipiente nutriente allotransplant óseo vascularizado. Marcar la rama muscular con un microclamp.
-
Cosecha de un segmento de hueso tibial de 3,5 cm incluyendo el pedículo vascular.
- Utilice una plantilla de corte para asegurar una resección ósea precisa y reproducible. Posición y el fijar la corte de la plantilla sobre la superficie medial de la tibia con el foramen nutriente y los vasos.
- Guiados por la plantilla, realice cortes de hueso paralelos con una sierra oscilante para quitar un segmento tibial de 3,5 cm. Use la misma colocación y plantilla para donantes y receptores animales para maximizar el tamaño y la forma coinciden.
- Utilice una plantilla de corte para asegurar una resección ósea precisa y reproducible. Posición y el fijar la corte de la plantilla sobre la superficie medial de la tibia con el foramen nutriente y los vasos.
- Una vez que se han hecho dos cortes con la Sierra oscilante, gire el segmento de hueso tibial para visualizar el pedículo nutriente en la superficie posterior. Dividir el pedículo nutriente en su origen de la arteria tibial craneal con tijeras. Disecar y liberar el segmento tibial con tijeras, dejando un fino brazalete de periostio y músculo en su superficie.
- Retraer el segmento de hueso tibial y elevar el segmento de hueso tibial con su pedículo vascular con una pinza fuerte, dejando la arteria tibial craneal en el lugar.
Nota: El segmento óseo vascularizado está ahora listo para transferencia microvascular y un defecto del hueso tibial 3,5 cm se ha creado en cada cerdo miniatura de Yucatán. - Ligar los vasos tibiales craneales en el tobillo con Poliglactina absorbible suturas 3-0, liberar con un manguito de tejido perivascular para crear un paquete de (AV) arteriovenoso. Dejar la suturas por lo menos 5 cm largo para facilitar la implantación en el segmento de hueso tibial.
3. ortotópico hueso Tibial VCA reconstrucción en combinación con angiogénesis quirúrgica
-
Intercambio de los segmentos de hueso tibial cosechados con sus pedículos nutrientes entre los dos animales para usarlos como hueso VCAs.
- Para permitir el paso del paquete arteriovenoso tibial craneal de (AV) en el segmento de hueso tibial, quitar la V en forma de segmento desde el sitio de Unión proximal mediante la Sierra oscilante.
- Perfore un orificio de 0,5 cm de diámetro en la parte distal del sitio de defecto óseo tibial y en el canal medular del segmento del hueso tibial e introducir el paquete receptor de AV que ha sido ligado distalmente, en el canal intramedular para promover la posterior autógeno suministro de sangre nueva.
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Coloque el orthotopically de segmento vascularizado del hueso tibial en el defecto de receptores.
- Anastomizar el pedículo nutriente del segmento del hueso tibial a la rama del músculo preparado del compartimiento tibial anterior de extremo a extremo forma utilizando la técnica de sutura interrumpida simple y 9-0 suturas25.
- Confirmar la permeabilidad de la anastomosis microvascular mediante la prueba de ordeño26.
-
Lograr osteosíntesis con un 9-agujero de 3,5 mm chapa de cierre.
- Coloque la placa de 9 hoyos en el anteromedially de tibia. Fije la placa con tres tornillos bicorticales por encima y debajo del segmento de hueso tibial. Además, coloque los tornillos monocortical en el segmento de hueso tibial para la fijación interna. Para confirmar la colocación del hueso VCA y placa, uso correcto las radiografías lateral y anteroposterior.
- Realizar fascial y capas de piel cierre usando interrumpido suturas absorbibles 3-0 y 2-0. Finalmente selle la herida con un apósito transparente oclusivo.
4. colocación de catéter venoso central en vena yugular externa vena
-
Para administración de medicamentos postoperatorios e inmunosupresores (IS) nivel farmacológico, coloque un catéter venoso en la vena yugular externa usando una técnica abierta. Realizar la colocación en la conclusión del procedimiento allotransplantation bajo anestesia (ver sección 1).
- Realizar una incisión anterolateral en el cuello con un bisturí. Disecar el tejido subcutáneo con tijeras y exponer la vena yugular izquierda.
- Coloque un catéter de Hickman en la vena yugular a través de un pequeño agujero en la vena yugular externa y fijarlo con suturas no absorbibles. Exteriorizar el catéter en la espalda por tunelización subcutánea.
- Asegurar el catéter en su lugar a la piel y cerrar el cuello en capas utilizando interrumpido suturas absorbibles 3-0 y 2-0.
- Coloque vendajes oclusivos sobre la incisión. Usar un vendaje de malla para mantener los vendajes y el catéter en su lugar.
5. postoperatorio tratamiento y seguimiento
- Inmediatamente después de la operación, tratamiento de los cerdos miniatura de Yucatán con una inyección intramuscular de carprofeno (4 mg/kg) para la analgesia postoperatoria. Administre buprenorfina (0,18 mg/kg) para tratar el dolor de alta intensidad según sea necesario.
- Permitir que el cerdo a recuperar durante 60 min y se vuelve el cerdo a una cacerola especial unidad de cuidado intensivo y un monitor cerca hasta recuperación completa.
- Mueva los cerdos miniatura de Yucatán a una normal de la jaula y proporcionan acceso ad libitum a agua y alimentos.
- Administrar tacrolimus (0.8-1.5 mg/kg/día) y micofenolato mofetil (MMF) (50-70 mg/kg/día) por vía oral y succinato sódico de metilprednisolona por vía intravenosa (a partir de 500 mg/día) durante dos semanas.
- Ajustar dosis diarias de medicamentos inmunodepresores según niveles de sangre del canal, con el objetivo de 30.0 5.0 ng/mLpara tacrolimus y MMF,: 1.0-3.5 μg/mL respectivamente. Reducir la dosis de metilprednisolona gradualmente hasta que se alcance la dosis de mantenimiento de 50 mg por día.
- Administrar gentamicina antibióticos profilácticos (3 mg/kg por vía intravenosa) y ceftiofur (5 mg/kg por vía intramuscular) durante dos semanas.
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Representative Results
La técnica descrita fue realizada con éxito en cuatro SLA el cerdos Yucatán principales de la miniatura y defectos tibiales segmentarios reconstruidos usando VCA tibial tamaño comparable. Reparación de vasos nutrientes simultáneas de la allotransplant del hueso y la implantación de un paquete de AV de los animales receptores dentro del canal medular allotransplant permitirán circulación ósea inmediata y desarrollo de un nuevo suministro de sangre autógena sobre tiempo (figura 1). En 16 semanas se estableció una circulación de neoangiogenic dentro de todo tibiales VCAs, visualizados por Micro calcula la angiografía tomográfica (micro-CT) después de la inyección de un polímero angiográfico radiopaco (125 ml) dentro de los vasos femorales y la descalcificación de el VCA tibial (figura 2).
Figura 1 : Hueso tibial Orthotopic procedimiento VCA. Diagrama que muestra el procedimiento quirúrgico. (A) procedimiento de donantes: la cosecha de un segmento de hueso tibial con su pedículo nutriente. (B) intercambio de los segmentos de hueso tibial entre principales SLA Lencería desconjunta cerdos. (C) procedimiento de destinatario: implantación de paquete arteriovenoso: los vasos tibiales craneales cuidadosamente se insertan en el canal medular. (D) anastomosis Microvascular del pedicle nutrientes a la rama muscular de la osteosíntesis anterior de compartimiento y la placa tibial de la diáfisis tibial. Utilizado con permiso de Mayo Foundation para la investigación y educación médica. Todos los derechos reservados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : 3D micro-TC angiográfica imagen representativa de un segmento VCA tibial descalcificada. La circulación de la neongiogenic (flecha amarilla) se representa después de la perfusión con una solución de silicona radiopaco. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Cerdos miniatura no mostró signos de angustia o uno mismo-mutilación. Todas las heridas se curaron sin infección y animales caminaban normalmente, en última instancia capaces de soportar todo el peso sobre la extremidad derecha operada desde el primer día postoperatorio en. Al final estudio en 16 semanasth todos cerdos miniatura de Yucatán habían ganado más 150% de su peso corporal original (pretransplante: 56.0 ± 6.1 versus 16 semanas posttransplant: 84,5 ± 6.0).
Dos semanas de la immunosupresión, que consta de tacrolimus, micofenolato mofetil (MMF) y succinato de metilprednisolona fueron utilizados para mantener el flujo sanguíneo a través del pedículo nutriente hasta que se estableció un nuevo suministro de sangre autógeno en el alogénico allotransplant del hueso. Durante la semana 2 se tomaron muestras de sangre periódica inmunosupresión del catéter yugular para evaluar los niveles de sangre de drogas. Dosis se ajustaron para mantener los niveles de sangre a través de 5-30 ng/ml para tacrolimus y MMF (tabla 1): 1-3.5 μg/ml. Ningún medicamento relacionado con complicaciones ocurrieron y había destinado los niveles a través de tacrolimus y micofenolato de mofetilo puede ser alcanzada (figura 3 y figura 4).
| Inmunosupresor | Dosis inicial | Niveles de canal | Dosis de mantenimiento |
| Tacrolimus | 0.8-1.5 mg/kg/día | 5-30 ng/ml | |
| Micofenolato de mofetilo | 50-70 mg/kg/día | 1-3 μg/ml | |
| Succinato sódico de metilprednisolona | 500 mg | 50 mg |
Tabla 1: breve protocolo de inmunosupresión término. Representado es el protocolo inmunosupresor durante las primeras 2 semanas post trasplante con la dosis inicial de Tacrolimus, micofenolato mofetil y prednisolona. Se muestran además dirigido a través los niveles de Tacrolimus y micofenolato mofetil y la dosis de mantenimiento de prednisolona.
Figura 3 : Niveles en la sangre a través de Tacrolimus. Se representan la mediana y rango intercuartílico de los niveles logrados a través de Tacrolimus sobre el primer trasplante del poste de 2 semanas. Barras de error denotan el rango intercuartil. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : Niveles en la sangre a través de mofetil del mycophenolate. Se muestran la mediana y rango intercuartílico de niveles en la sangre a través de micofenolato de mofetilo durante el período de inmunosupresión a corto plazo de 2 semanas. Barras de error denotan el rango intercuartil. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
A pesar del cese de la inmunodepresión después de dos semanas, la evaluación radiológica periódica en momentos diferentes (2, 4, 6, 10 y 16 semanas) de las extremidades derecha operado con rayos x reveló progresiva del hueso curativo sobre el estudio período de 16 semanas cuando clasificados por dos observadores independientes y ciegos (figura 5)27,28. Análisis de micro-CT en 16 semanasth fue utilizado para cuantificar el volumen y la densidad de callo, así como tender un puente sobre la formación del hueso en el hueso huésped VCA cruces y hueso VCA allotransplant aspecto27. Mantenimiento de la fijación interna sin pérdida de reducción o pérdida, promovida por el nuevo suministro de sangre autógena, podría ser demostrada28. Unión ósea se logró en todo tibia (figura 6).
Figura 5: Progresión de la curación del hueso durante 16 semanas. Se utilizó definir el hueso cura avance un modelo de regresión no lineal. El valor R2 se utilizó para definir el ajuste del modelo a los datos. Usando un sistema de puntuación, basado en las radiografías anteroposterior y lateral de la osteointegración del hueso que VCA en el defecto óseo segmentario se anotó con un valor máximo de 25 puntos en tiempo diferentes puntos en el período de estudio (2, 4, 6, 10 y 16 semanas) por dos observadores independientes y ciegos30,31. El modelo de regresión no lineal representa la mediana y rango intercuartil para el hueso curativo valores durante el período de estudio (R2 = 0.931) mostrando un hueso continuo curación progresión aproximar el valor de 25 en 16 semanas. Barras de error denotan el rango intercuartil. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6 : Reconstrucción tridimensional de la diáfisis tibial porcina después de la evaluación tomográfica computada micro. Representante tridimensional había computarizada de imagen de la reconstrucción tibia con fijación de la placa interna 2 x su tamaño real. En 16 semanas completar la Unión después de hueso tibial VCAs con angiogénesis quirúrgica se muestra. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Análisis histológico de la hematoxylin-eosina undecalcified secciones, utilizando una escala descrita clasificación rechazo (ninguno, leve, moderada y severa) manchado no reveló ninguna muestra de rechazo severo, por el que pueden ser leves y moderadas signos de rechazo demostró en tres cerdos (figura 7)29.
Figura 7: Imagen representativa de una horizontal de la hematoxylin-eosina teñidos sección de un VCA tibial. Silicon radiopaco vasos llenos de solución muestra marrón (asterisco). Leve infiltración endosteal y reacción (flecha gruesa) es visto con más de dos tercios de los vacíos llenos de osteocitos (flecha pequeña) según hueso viable. 10 aumentos. Barra de escala = 300 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
El trasplante de hueso alogénico vascularizado (hueso VCA) puede representar una opción reconstructiva futuro para grandes defectos oseos segmentarios. Sin embargo, la necesidad de largo plazo inmunosupresión (IS) y sus efectos secundarios significativos necesarios para la supervivencia de VCA del hueso son difíciles de justificar en estas aplicaciones críticas patrimoniales6.
Aunque cepas endogámicas de la rata de laboratorio se han utilizado extensivamente en la investigación allotransplantation para probar diferentes enfoques para la evitación de la immunosupresión de largo plazo, modelos porcinos pueden proporcionar ventajas significativas8,9 . El cerdo mini Yucatán es ideal para el estudio del complejo proceso del hueso rechazo de VCA. Fisiológicamente, la tasa de formación de hueso nuevo es comparable al hombre (cerdos 1.2-1.5 μm por día; los seres humanos 1.0-1.5 μm por día respectivamente)32. Semejanzas anatómicas permiten el uso de la reconstrucción de hueso ortotópico utilizando técnicas e implantes quirúrgicos esencialmente idénticos. Tal vez lo más importante, el bien definido alloresponse porcina-hecho posible por avances en la detección de citocinas porcino y el desarrollo de anti-porcino racimo de la diferenciación de anticuerpos-hace esto y otros VCA estudios más rigurosos33.
Como en cualquier aplicación clínica similar, el método de reconstrucción de defecto de hueso tibial porcino con hueso que VCA es técnicamente exigente, que requiere dos equipo enfoque con suficiente experiencia quirúrgica en cirugía microvascular y hueso para la reconstrucción lograr resultados reproducibles. Estricto mantenimiento de condiciones estériles intraoperatorias y profilaxis antibiótica perioperatoria son obligatorios para disminuir el riesgo de complicaciones infecciosas.
En estudios previos con ratas y conejos a corto plazo es mantienen viabilidad de hueso vascularizado allotransplants en las primeras 2 semanas a través de la perfusión del hueso VCA a través de su vaso nutriente allogeneic. Después de destinatario retiro de inmunosupresión derivados los buques en el canal medular siempre neovascularización permitiendo cicatrización de VCA de hueso a largo plazo y viabilidad10,11,12. En el punto final del estudio, quimerismo allotransplant sustancial podría ser detectado34,35,36. Hemos avanzado y aplicar nuestra metodología bien establecida, rata y conejo en el modelo porcino. Este modelo es factible para probar un nuevo medio para mantener la viabilidad del tejido sin es a largo plazo en la investigación de la VCA de hueso, con angiogénesis quirúrgica de implantado vasos autógenos combinados con a corto plazo, la conmutación eficazmente la circulación del hueso de recipientes allogeneic a autógena.
Una ventaja importante de este modelo sobre otro hueso porcino existente que contienen modelos VCA es su diseño de orthotopic que permite la evaluación funcional del cojinete de peso y evaluación de propiedades mecánicas, datos que son especialmente escasos14, 37. el mecanismo complejo de local y sistémico del hueso rechazo VCA puede controlarse fácilmente mediante evaluación radiológica e histologic del segmento del hueso tibial allotransplanted así como el análisis biológico molecular de la sangre periférica. En última instancia, la baja morbilidad del procedimiento quirúrgico del hueso VCA permite hueso a largo plazo la supervivencia VCA y análisis.
Fijación interna estable, adecuada del hueso tibial allogeneic segmento aposición y extremidades alineación son cruciales para permitir la deambulación de los cerdos en el primer día postoperatorio y requieren una cuidadosa planificación prequirúrgica. El método que hemos seleccionado utilizando una plantilla de corte de diseño especial para la resección ósea precisa y reproducible combinada con placa de osteosíntesis es lo suficientemente estable para permitir una fijación rígida en allotransplants, incluso en aquellas personas con desajustes de tamaño mínimo.
Una limitación de la técnica presentada es que no permite la evaluación de componentes de diferentes tejidos como piel y músculo además del componente óseo vascularizado. Mientras que un colgajo compuesto incluyendo componentes tisulares diferentes es posible, este modelo ha sido diseñado para estudiar allotransplantation exclusivo del hueso como la inmunogenicidad de varias VCA tejido compontents varía de38.
En conclusión, este artículo proporciona información para el establecimiento de un modelo animal grande reproducible con genética definida para hueso investigación VCA. Este modelo puede servir como base para futuros estudios investigando la influencia de angiogénesis quirúrgica sobre el hueso del flujo sanguíneo y la remodelación ósea y podría eliminar la necesidad de inmunosupresión a largo plazo. Además puede ser utilizado para delinear el complejo proceso de hueso rechazo VCA y probar otras estrategias innovadoras de moduladores inmunes. Definido haplotipos de SLA y cuantificación de los genes de SRY en cerdos no coinciden el sexo pueden permitir la determinación del grado de quimerismo de los allotransplant y sangre periférica.
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Disclosures
Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.
Acknowledgments
Los autores agradecen a la división de los medios de comunicación servicios de apoyo, Mayo Clinic Rochester, MN para producción de vídeo, así como Georgios Kotsougianis para la edición del video. La excelente obra de arte fue realizada por Jim Postier, Rochester, Minnesota. Además, los autores desean agradecer a la Fundación de investigación alemana (Deutsche Forschungsgemeinschaft) para apoyo a sueldo Dr. Dimitra Kotsougiani (donación de la DFG: KO 4903/1-1). Este trabajo fue apoyado por una generosa donación de Tarek E. Obaid. Este trabajo fue realizado en el laboratorio de investigación Microvascular, Departamento de Ortopedia cirugía Mayo Clinic Rochester, MN.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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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