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La población de pacientes diabéticos está aumentando en todo el mundo y llegó a 400 millones en el 20151; aproximadamente 15-25% de pacientes con diabetes están en riesgo de la progresión de una úlcera diabética de extremidades inferiores2. Las úlceras diabéticas de la extremidad inferior son insuperables y podrían requerir un período terapéutico prolongado con entrenamiento de rehabilitación después de una recuperación completa. Un período largo de la terapia a menudo resulta en una reducción significativa en la paciente calidad de vida. Así, hay que desarrollar nuevas terapias que disminuirán o impedir la agravación para el tratamiento de las heridas diabéticas. Para evaluar la cicatrización de la herida diabética, hemos optimizado una úlcera diabética cicatrización modelo en ratas, que imita las condiciones clínicas prácticas, y evaluó si el transplante de células madre derivadas de adiposo (ASC) hojas utilizando ingeniería hoja de la célula acelerado la cicatrización de heridas.
Las células estromales mesenquimales (MSCs) presentan un excelente potencial para acelerar la cicatrización de heridas por su capacidad de auto renovación, por sus efectos inmunomoduladores y su capacidad de diferenciarse en varios linajes de células3. ASCs son un tipo de MSC derivada de tejido adiposo, y presentan varias ventajas sobre los MSCs derivadas de otros tejidos, incluyendo su potencial angiogénico y paracrina actividad4,5. Tejido adiposo es relativamente abundante en el cuerpo humano, y su accesibilidad permite colección mediante procedimientos mínimamente invasivos. Por lo tanto, se han utilizado experimentalmente ASCs para cicatrización aplicaciones6,7.
Informes anteriores han demostrado que la inyección directa de suspensiones MSC unicelular en áreas alrededor de las heridas puede acelerar la cicatrización en8,9. Sin embargo, a pesar de informes de la aceleración de la cicatrización de heridas en los modelos de úlcera diabética después de la inyección de suspensiones celulares solo, no está claro el tiempo de supervivencia de las células trasplantadas en el sitio de la herida.
En este estudio, aplicamos ingeniería hoja de la célula usando platos de cultura sensible a la temperatura. Estos platos tienen la temperatura sensible polímero N- isopropylacrylamide covalentemente a su superficie10. La capa de polímero injertado permite la adhesión celular con control de temperatura a o desprendimiento de la superficie de la placa de cultivo. La superficie del plato se vuelve hidrofóbica a 37 ° C, permitiendo que las células para adherirse y proliferar, mientras que las células suelte espontáneamente de la superficie cuando se vuelve hidrófilo a temperaturas por debajo de 32 ° C. Las células cultivadas se pueden cosechar como una hoja de celdas contiguas con uniones célula a célula intactas y matrices extracelulares (ECMs) simplemente mediante la reducción de la temperatura; así, las enzimas proteolíticas que dañan el ECM, como la tripsina, no son necesarios11. Por lo tanto, ingeniería hoja de la célula puede preservar las conexiones de la célula a célula y mejorar la eficacia del trasplante de la célula.
Además, trasplante de la hoja de la célula aumenta las tasas de supervivencia de la célula en comparación con la célula de inyección12. En este protocolo, Zucker ratas diabéticas de (ZDF) grasosas fueron seleccionadas como un modelo de obesidad y diabetes tipo 2 con retraso de la cicatrización de heridas. Las ratas ZDF espontáneamente desarrollan obesidad en aproximadamente 4 semanas. Luego desarrollan diabetes tipo 2 con obesidad entre 8 y 12 semanas de edad, momento en el que exhiben hiperglucemia asociada con insulina resistencia, dislipemia e hipertrigliceridemia13. Retraso herida que cura, reducción del flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos periféricos y la nefropatía diabética también se observan14,15,16. Además, las ratas ZDF podrían ser un modelo apropiado para el estudio de la curación de las úlceras cutáneas intratables, como las úlceras diabéticas.
Las diferencias entre los seres humanos y roedores en los mecanismos de cicatrización se asocian a las diferencias anatómicas en la piel. Herida que cura en ratas normales se basa en la contracción de la herida, mientras que la cicatrización de heridas en seres humanos se basa en la formación de tejido de granulación y reepitelización. Por lo general, herida ferulización utilizado en modelos de roedores ayuda a minimizar la contracción de la herida y permite la formación gradual de tejido de granulación17, aunque las heridas en diabéticos ratas son casi completamente cerradas por contracción. Sin embargo, el diabético herida contracción en ZDF ratas se deteriora, y cicatrizantes sobre todo se produce a través de reepitelización y formación de tejido de granulación; así, este proceso es más similar a la cicatrización humana14.
Diabéticas heridas con hueso expuesto después de desbridamiento se encuentran a menudo clínicamente. Estudios previos han examinado las heridas de piel de espesor total de 12 mm de diámetro sobre las espaldas de athymic mice desnudas18,19 y heridas de la piel de espesor total de 10 mm de diámetro sobre las espaldas de los ratones normales20. Para desarrollar un modelo clínico para heridas diabéticas severas, defectos más grandes de piel de espesor total (15 x 10 mm2) con exponen hueso y sin el periostio se crearon, como se describió anteriormente21, en ratas con diabetes tipo 2 y obesidad.
Hojas ASC (rASC) rata de ASCs de ratas Lewis normales fueron creadas por el trasplante alógeno de hojas ASC. En la práctica clínica, el trasplante autólogo es inviable porque los pacientes diabéticos con úlceras a menudo exhiben graves complicaciones diabéticas, como niveles de glucosa sanguínea alta sin control, índices de masa corporal alta y estos complicaciones causa cicatrización los trastornos que aumentan la dificultad de obtención de tejido adiposo de estos pacientes. Además, ASCs de animales con exposición de diabetes alteración propiedades y deterioraron función22. Por lo tanto, el protocolo que presentamos describe el trasplante alógeno de rASC hojas de ratas normales y la aplicación de piel artificial a ratas diabéticas.
La piel artificial de dos capas usada en este protocolo evita la contracción espontánea de las heridas, promueve la síntesis de una nueva matriz de tejido conectivo y se asemeja a la verdadera dermis23. En el presente Protocolo, la piel artificial se coloca en una hoja de rASC y fijo con hilos de nylon para evitar la contracción de la herida o ampliación resultante de piel de rata suelta. Además, la piel artificial proporciona un marco tridimensional para las hojas de la ASC, mantiene un ambiente húmedo para el trasplantado hojas ASC y heridas y protege las heridas de la infección y las fuerzas externas. Finalmente, se coloca un apósito no adhesivo sobre la herida para protegerla del impacto externo, mantener un ambiente húmedo de la herida y absorber el exudado.
Una hoja de rASC es fina, flexible y deformable y puede adherir a sitios receptores, como un latido corazón24en movimiento. Ingeniería de la hoja de la célula se ha utilizado para la reconstrucción de varios tejidos y puede generar efectos curativos25,26. Hojas ASC que exhiben potencial clínico terapéutico podrían acelerar la curación de muchos tipos de heridas. Además, el trasplante alogénico de las hojas de la ASC, combinado con el uso de piel artificial, podría ser aplicable al tratamiento de las úlceras intratables o quemaduras, como los observados en la enfermedad arterial periférica o enfermedad del colágeno, o puedan ser administrados a pacientes que están desnutridos o que están usando esteroides. Este enfoque aumenta la eficacia del trasplante ASC. El modelo de rata ZDF cicatrización produce una condición de la herida grave que se asemeja el proceso de cicatrización humana y simula las condiciones clínicas en un animal experimental pequeño.