Summary
Attualmente qualsiasi tipo di composito vascularized allotransplantation dipende lungo-termine-immunosoppressione, difficile da sostenere per indicazioni non-vita-critici. Vi presentiamo un nuovo tibial VCA modello porcino che può essere utilizzato per studiare osso VCA e viene illustrato l'utilizzo dell'angiogenesi chirurgico per mantenere la vitalità dell'osso senza la necessità di modulazione immunitaria a lungo termine.
Abstract
Perdita segmentale dell'osso derivando dal trauma, infezione malignità e anomalia congenita rimane una grande sfida ricostruttiva. Opzioni terapeutiche correnti hanno un rischio significativo di insufficienza e morbosità notevole.
Uso dell'osso vascularized composito allotransplantation (VCA) ci offrono entrambi una stretta corrispondenza di osso resecato dimensioni e forma e la guarigione e rimodellamento potenziale dell'osso vivente. Allo stato attuale, l'immunosoppressione droga tutta la vita (IS) è richiesto. Tossicità d'organo, infezione opportunistica e rischi di neoplasma sono di preoccupazione per il trattamento di tali indicazioni non letali.
Precedentemente abbiamo dimostrato che vitalità VCA articolazione e dell'osso può essere mantenuto in ratti e conigli senza la necessità di lungo-termine-immunosoppressione tramite impianto di vasi recettivi derivate all'interno il VCA. Esso genera una circolazione neoangiogenic autogeno, con flusso misurabile e attivo dell'osso che ritocca, che richiede solo 2 settimane di IS. Come piccoli animali differiscono da uomo sostanzialmente in anatomia, fisiologia dell'osso ed immunologia, abbiamo sviluppato un modello VCA porcina osso per valutare questa tecnica prima applicazione clinica sia intrapresa. Suina in miniatura è attualmente ampiamente utilizzati per la ricerca di allotransplantation, dato loro somiglianze immunologiche, anatomiche, fisiologiche e dimensione all'uomo. Qui, descriviamo un nuovo osso tibiale orthotopic suina modello VCA per testare il ruolo dell'angiogenesi autogeno chirurgico VCA vitalità.
I modello ricostruisce segmentale dell'osso tibiale difetti utilizzando segmenti di osso tibiale allogeniche pari dimensioni e forma, trapiantato attraverso un maggiore disadattamento di antigene (SLA) del leucocita suina nei suini in miniatura dello Yucatan. Riparazione del vaso nutriente e impianto di vasi autogeni derivate recettivi nel canale midollare di segmenti ossei tibiale allogenico viene eseguito in combinazione con simultaneo IS a breve termine. Questo permette una circolazione autogeno neoangiogenic a sviluppare dal tessuto impiantato, mantenimento del flusso attraverso i trapianto allogeneic vasi nutrienti per un breve periodo. Una volta stabilita, la nuova circolazione autogena mantiene la vitalità dell'osso dopo cessazione della terapia farmacologica e trombosi dei vasi nutrienti successivi.
Introduction
Grandi difetti ossei segmentali risultato dal trauma, infezione o chirurgia di membro-con parsimonia dopo malignità. Corrente opzioni ricostruttive quali l'innesto vascularized dell'osso autogeno, trasporto dell'osso, sostituzione protesica e crioconservati allotrapianti necrotici, utilizzato da solo o in combinazione, sono associati con la morbosità significativa e hanno alti tassi di le complicazioni1,2,3.
La presenza di una rete microvascolare è essenziale per la formazione e l'omeostasi dell'osso, sostenendo osteogenica, chondrogenic e cellule staminali mesenchimali necessarie per osso riparazione4.
Il trapianto di osso allogenico vivente, una forma di allotransplantation tessuto composito vascularized (osso VCA), eseguita con anastomosi microchirurgica del relativo pedicle nutriente, può rappresentare un'alternativa ricostruttiva futura. Come osso allogenico crioconservato, stabilità immediata è fornito da strettamente corrispondenti morfologia ossea difetto. Come innesto autogeno vascularized, esso fornisce la guarigione avanzata e rimodellamento della vita del tessuto osseo. L'ostacolo a qualsiasi procedura di allotrapianto rimane la necessità di immunosoppressione a lungo termine a (IS). Il problema è più acuto nei tessuti muscolo-scheletrici, che richiedono le dosi di farmaco 2 - 3 volte maggiore di5trapianti d'organo. Concomitante dei rischi tra cui tossicità d'organo, malignità, infezione o lo sviluppo di malattia dell'innesto - contro - ospite sono difficili da giustificare questi generò applicazioni critiche6. Comunque un grosso problema con corrente a lungo termine IS7episodi di rigetto acuto e cronico. Continuo sforzo per strettamente corrispondono antigeni di istocompatibilità, indurre tolleranza donatore-specifica e/o migliorare l'immunoterapia di droga non sono riusciti ancora ordinariamente a permettendo clinica droga-libero tessuto sopravvivenza8,9.
Precedentemente abbiamo dimostrato i mezzi per mantenere ossa attuabilità VCA e migliorare osso che ritocca in modelli animali di piccole dimensioni dalla promozione di una nuova circolazione autogena all'interno dell'osso trapiantato. Questo viene fatto tramite l'uso supplementare di angiogenesi chirurgica dal tessuto autogeno impiantati10,11,12. Segmenti ossei allogenici sono trapiantati microsurgically con anastomosi del pedicle segmento osseo nutriente. Inoltre navi host-derivati vengono impiantate nel canale midollare del segmento allogeniche vascularized dell'osso. Durante questo processo di 2 settimane, la pervietà del vaso nutriente allogenico è mantenuta con immunosoppressione della droga. Dopo IS-ritiro, il pedicle nutriente verrà infine thrombose13. Il nuovo letto capillare, basato sui vasi derivata da host fornisce una circolazione sufficiente per mantenere la vitalità del tessuto. Osso di guarigione e rimodellamento è esaltata dal osteogenesi e angiogenesi sono accoppiati10,11,12. Nessun ulteriore immunoterapia è obbligatorio e vitalità dell'osso è mantenuto a lungo termine nonostante un ospite immunologicamente competenti e l'assenza di tolleranza donatore-specifica.
Traduzione di questo metodo novello del allotransplantation dell'osso nella pratica clinica migliore deve essere preceduta da ulteriore studio di guarigione, meccaniche proprietà ed immunologia in un modello animale di grandi dimensioni. Il modello porcino è ideale per tali VCA ricerca14,15,16. Suina in miniatura è comparabili in dimensione e anatomia all'uomo, consentendo la ricostruzione scheletrica utilizzando tecniche e impianti chirurgici essenzialmente identici. Immunologia suina è ben definita, tra cui gli aplotipi suina del leucocita antigen (SLA) e tipi di sangue, necessari per un trapianto. Studi di lignaggio cellulare sono possibili con sesso-mal adattato il trapianto, come un'analisi dettagliata delle risposte immunitarie17,18,19,20,21.
Qui, descriviamo un modello allotransplantation VCA di osso nella suina in miniatura dello Yucatan, adatto per lo studio della perdita segmentale dell'osso e della ricostruzione. Questo modello può essere utilizzato per indagare l'interazione dell'angiogenesi chirurgica e IS a breve termine sull'osso sopravvivenza VCA e funzione, tra cui lignaggio Osteocita, ossea del flusso sanguigno, guarigione e rimodellamento capacità, alloresponsiveness e biomeccanica anche per quanto riguarda prova altre strategie innovative di modulatore immuni.
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Protocol
Lo studio è stato approvato dalla istituzionale Animal Care and uso Committee (IACUC) presso la Mayo Clinic di Rochester. Suina in miniatura dello Yucatan stavano servendo come donatori e destinatari durante questa procedura chirurgica di VCA. Abbinamento del donatore e del ricevente si basava su DNA sequenza suina del leucocita haplotyping di antigene (SLA) per garantire una mancata corrispondenza principale nei contratti di servizio 22,23. Gli animali erano di peso-abbinato e dell'età e dello stesso tipo di sangue. Due squadre chirurgiche contemporaneamente raccolgono un segmento di osso tibiale suina con la sua nave nutriente dal donatore e preparato il destinatario riceva il segmento osseo tibial allogenico orthopically-disposto. Simultaneamente con microvascolare riparazione della nave nutriente dell'osso, un bundle arterovenoso destinatario-derivato è stato disposto all'interno del segmento tibial autogeno angiogenesi.
1. prechirurgiche preparazioni
- Veloce suina in miniatura dello Yucatan il giorno prima della procedura e pesare per amministrazione controllato di farmaci.
- Sedare gli animali con xilazina (2 mg/kg) e la combinazione di HCL tiletamina e zolazepam HCL (5 mg/kg), somministrati per via sottocutanea.
- Posizionare un catetere periferico in una vena di orecchio per droghe per via endovenosa e consegna Salina e amministrare buprenorfina (0,18 mg/kg) e gli antibiotici profilattici (1g cefazoline endovenoso e 5 mg/kg ceftiofur intramuscolare).
- Radere l'arto posteriore destra e la sinistra del collo che servirà come luogo di raccolta per il segmento vascularized dell'osso tibiale e il sito per il posizionamento del catetere venoso centrale, rispettivamente.
- Controllare i segni vitali e il livello di sedazione testando il rilassamento dei muscoli della bocca.
- Intubare l'animale con un tubo endotracheale dimensione appropriate in decubito sternale24.
- Trasferire la suina in miniatura per la tabella di funzionamento e connettersi a una macchina di ventilatore per il mantenimento dell'anestesia con la somministrazione di isoflurano (1-3%).
- Confermare la profondità anestetica testando riflessi di luce e corneali palpebrali, pupillari.
- Monitorare la saturazione dell'ossigeno con una sonda di trasmissione dell'ossimetro di impulso attaccata all'orecchio. Utilizzare una sonda di temperatura e polsino di pressione sanguigna per il monitoraggio intraoperatorio dei segni vitali.
- Posto suina in miniatura dello Yucatan in posizione supina su una rampa di riscaldamento. Inoltre, utilizzare una coperta di riscaldamento ad aria forzata durante l'operazione per prevenire l'ipotermia.
- Usare pomata veterinario sugli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.
2. raccolta di un segmento Vascularized dell'osso tibiale
- Lavare la gamba destra di ogni suina in miniatura con soluzione povidone-iodio. Drappo l'arto in modo sterile e asciugare la pelle con un asciugamano sterile. Avvolgono e isolare l'arto con un drappeggio di incisione adesivo impregnato di iodio per ridurre al minimo il rischio di contaminazione.
- Eseguire un'incisione con un bisturi anterolaterally nell'arto posteriore, all'articolazione del ginocchio, che si estende distalmente lungo la cresta anteriore della tibia al giunto tibiotalar.
- Sezionare la pelle ed il tessuto sottocutaneo con forbici e ritrarre i muscoli di scompartimento anteriore dalla tibia lateralmente.
Nota: Versione dell'origine del muscolo anteriore di tibialis facilita l'esposizione. La membrana interossea è ora esposto. - Identificare l'arteria tibia craniale e della vena (per poi essere utilizzato come il bundle arterovenoso per l'angiogenesi chirurgica).
Nota: L'arteria tibia craniale e la vena si trovano sulla superficie anteriore della membrana interossea. - Per migliorare il campo di vista operativo, è necessario rilasciare una parte dal muscolo tibia anteriore dal suo inserimento e rimuovere una parte della cresta tibia utilizzando una sega oscillante.
- Proteggere i vasi tibiali cranici, incise all'inizio di membrana interossea al livello del tubercolo tibiale con una forbice.
- Visualizzare i vasi tibiali caudali, in esecuzione distalmente sotto la membrana.
Nota: Essi ramo dai vasi tibiali cranici e dar luogo al pedicle nutriente della diafisi tibia appena distale al tubercolo. Ora è possibile visualizzare l'orifizio nutriente e vasi che entrano la tibia sulla sua superficie laterale posteriore appena distale al tubercolo tibia. - Tag il pedicle nutriente con un microclamp. Non staccare il pedicle vascolare.
- Identificare un ramo muscolare nello scompartimento anteriore tibia vicino all'orifizio nutriente; Questo può essere usato per l'anastomosi al vaso nutriente allotrapianto vascularized dell'osso. Contrassegnare il ramo muscolare con un microclamp.
-
Raccolta di un segmento di osso tibiale 3,5 cm compreso il pedicle vascolare.
- Utilizzare una dima di taglio per assicurare una resezione dell'osso precisi e riproducibili. Posizione e fissare il taglio giga sulla superficie mediale della tibia per includere l'orifizio nutriente e vasi.
- Guidati dal jig, eseguire tagli paralleli dell'osso con una sega oscillante per rimuovere un segmento tibial di 3,5 cm. È possibile utilizzare lo stesso posizionamento e jig per donatore e del destinatari animali per massimizzare la dimensione e forma partita.
- Utilizzare una dima di taglio per assicurare una resezione dell'osso precisi e riproducibili. Posizione e fissare il taglio giga sulla superficie mediale della tibia per includere l'orifizio nutriente e vasi.
- Una volta che entrambi i tagli sono stati fatti con la sega oscillante, ruotare il segmento osseo tibiale per visualizzare il pedicle nutriente sulla superficie posteriore. Dividere il pedicle nutriente alla sua origine dall'arteria tibial cranica con le forbici. Sezionare e gratuito il segmento tibial con le forbici, lasciando un sottile polsino del periostio e muscolo sulla sua superficie.
- Ritrarre il segmento osseo tibial ed elevare il segmento osseo tibial con relativo pedicle vascolare con una pinza tagliente, lasciando l'arteria tibial cranica in posizione.
Nota: Il segmento osseo vascolarizzato è ora pronto per il trasferimento microvascolare e un difetto dell'osso tibiale di 3,5 cm è stato creato in ogni suina in miniatura dello Yucatan. - Legare i vasi tibiali cranici alla caviglia con polyglactin assorbibile 3-0 suturare, liberandoli con un polsino del tessuto perivascolare per creare un bundle (AV) arterovenoso. Lasciare le suture almeno 5 cm di lunghezza per facilitare l'impianto nel segmento tibial dell'osso.
3. Orthotopic osso tibiale VCA ricostruzione in combinazione con l'angiogenesi chirurgica
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Scambiare i segmenti osseo prelevato tibial con suoi nutrienti pedicles tra i due animali di usarli come ossea VCAs.
- Per consentire il passaggio del fascio (AV) arterovenoso tibial cranico nel segmento dell'osso tibiale, rimuovere il V a forma di segmento dal sito di giunzione prossimale utilizzando la sega oscillante.
- Praticare un foro di diametro di 0,5 cm nella parte distale del sito del difetto dell'osso tibiale e nel canale midollare del segmento dell'osso tibiale e introdurre il destinatario bundle AV che è stato legato distalmente, nel canale intramidollare per promuovere successive autogeno nuovo rifornimento di anima.
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Posto il orthotopically segmento vascularized dell'osso tibiale nel difetto destinatario.
- Anastomotizzare il pedicle nutriente del segmento tibial dell'osso al ramo preparato muscolare del tibia anteriore vano in un modo fine-alla fine utilizzando la tecnica semplice sutura interrotti e 9-0 suturare25.
- Confermare la pervietà dell'anastomosi microvascolare utilizzando la mungitura prova26.
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Ottenere una osteosintesi utilizzando un 9 buche 3,5 mm piastra di chiusura.
- Posizionare la piastra di 9 buche su anteromedially la tibia. Fissare la piastra con tre viti bicorticali sopra e sotto il segmento osseo tibiale. Inoltre, è possibile posizionare le viti unicortical nel segmento tibial dell'osso per la fissazione interna. Per confermare corretto posizionamento dell'osso VCA e piastra, utilizzare le radiografie laterali e antero-posteriore.
- Eseguire fasciale e stratificata pelle chiusura utilizzando interrotti suture assorbibili 3-0 e 2-0. Infine richiudere la ferita con una medicazione occlusiva trasparente.
4. posizionamento di catetere venoso centrale nella vena giugulare esterna
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Per la somministrazione del farmaco postoperatorio e controllo livello della droga immunosopressiva (IS), posizionare un catetere venoso nella vena giugulare esterna utilizzando una tecnica aperta. Eseguire il posizionamento a conclusione della procedura allotransplantation sotto anestesia (Vedi sezione 1).
- Eseguire un'incisione di anterolateral del collo con un bisturi. Sezionare il tessuto sottocutaneo con le forbici ed esporre la vena giugulare di sinistra.
- Posizionare un catetere di Hickman nella vena giugulare attraverso un piccolo foro nella vena giugulare esterna e fissarlo con suture non assorbibili. Esternare il catetere nella parte posteriore di tunneling per via sottocutanea.
- Fissare il catetere al posto della pelle e nelle vicinanze il collo in strati usando interrotti suture assorbibili 3-0 e 2-0.
- Posiziona l'incisione di bendaggi occlusivi. Utilizzare una benda a rete per tenere le bende e il catetere in posizione.
5. postoperatorio trattamento e Follow-Up
- Immediatamente dopo l'operazione, è necessario trattare la suina in miniatura dello Yucatan con un'iniezione intramuscolare di carprofen (4 mg/kg) per analgesia postoperatoria. Amministrare la buprenorfina (0,18 mg/kg) per trattare il dolore di alta intensità come necessario.
- Consentire il maiale recuperare per 60 min e quindi restituire il maiale ad una speciale unità di cure intensive pan e monitor strettamente fino al recupero completo.
- Spostare la suina in miniatura dello Yucatan ad una normale gabbia e fornisce accesso ad libitum per acqua e cibo.
- Amministrare il tacrolimus (0.8-1.5 mg/kg/die) e micofenolato mofetile (MMF) (50-70 mg/kg/giorno) per via orale e metilprednisolone sodio succinato per via endovenosa (a partire da 500 mg/giorno) per due settimane.
- Regolare le dosi quotidiane di droghe immunosopressive secondo i livelli ematici di trogolo, mirando per 5.0-30.0 ng/mLper tacrolimus e 1.0-3,5 µ g/mL per MMF, rispettivamente. Ridurre la dose di metilprednisolone gradualmente fino a raggiunta la dose di mantenimento di 50 mg al giorno.
- Amministrare la gentamicina antibiotici profilattici (3 mg/kg per via endovenosa) e ceftiofur (5 mg/kg per via intramuscolare) per due settimane.
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Representative Results
La tecnica descritta è stata effettuata con successo in quattro SLA principali non corrispondenti dello Yucatan in miniatura peste suina e difetti tibiali segmentali ricostruiti usando pari dimensioni tibial VCA. Riparazione simultanea nutriente vaso dell'allotrapianto osseo e l'impianto di un bundle AV dall'animale destinatario all'interno del canale midollare di allotrapianto consentito sia osso immediata circolazione e lo sviluppo di una nuova fornitura di sangue autologo sopra tempo (Figura 1). A 16 settimane una circolazione neoangiogenic era stata stabilita all'interno tutto tibial VCAs, visualizzata da Micro-computata angiografia tomografica (micro-CT) dopo l'iniezione di un polimero angiografico radiopaco (125 ml) in vasi femorali e decalcificazione delle il VCA tibia (Figura 2).
Figura 1 : Orthotopic osso tibia VCA procedura. Diagramma che mostra la procedura chirurgica. (A) procedura di donatore: raccolta di un segmento di osso tibiale con relativo pedicle nutriente. (B) scambio dei segmenti di osso tibiale tra principale SLA errate suini. (C) procedura di destinatario: l'impianto arterovenosa bundle: vasi tibial craniche sono attentamente inseriti nel canale midollare. (D) l'anastomosi microvascolare del pedicle nutriente al ramo muscolare del osteosynthesis vano e piatto tibiale anteriore della diafisi tibia. Utilizzati con il permesso della Mayo Foundation per istruzione e ricerca mediche. Tutti i diritti riservati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : 3D micro-CT angiografica immagine rappresentativa di un segmento VCA tibial decalcificata. La circolazione neongiogenic (freccia gialla) è raffigurata dopo perfusione con una soluzione di silicone radiopaco. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Suina in miniatura non ha mostrato segni di sofferenza o di auto-mutilazione. Tutte le ferite hanno guarito senza infezione e animali ambulated normalmente, in ultima analisi, in grado di sopportare il peso sull'arto operato giusto fin dal primo giorno postoperatorio su. Presso l'endpoint dello studio a 16th settimane tutti suina in miniatura di Yucatan aveva guadagnato oltre il 150% del loro peso corporeo originale (pretransplant: 56.0 ± 6.1 contro posttransplant 16 settimane: 84,5 ± 6.0).
Due settimane di immunosoppressione, che consiste di tacrolimus, micofenolato mofetile (MMF) e metilprednisolone succinato sono stati utilizzati per mantenere il flusso sanguigno attraverso il pedicle nutriente fino a quando un nuovo rifornimento di sangue autologo era stato stabilito entro il trapianto allogeneic allotrapianto osseo. Durante la settimana 2 campioni di sangue periodica di immunosoppressione sono state prese dal catetere giugulare per valutare i livelli ematici di farmaco. Le dosi erano regolate per mantenere i livelli ematici di trogolo di 5-30 ng/ml per tacrolimus e 1-3,5 µ g/ml per MMF (tabella 1). Nessuna droga relative complicazioni si è verificato e rivolge attraverso livelli di tacrolimus e micofenolato mofetile potrebbe essere raggiunto (Figura 3 e Figura 4).
| Immunosoppressore | Dose iniziale | Livelli della depressione | Dose di mantenimento |
| Tacrolimus | 0,8-1,5 mg/kg/giorno | 5-30 ng/ml | |
| Micofenolato mofetile | 50-70 mg/kg/giorno | 1-3 µ g/ml | |
| Metilprednisolone succinato del sodio | 500 mg | 50 mg |
Tabella 1: breve protocollo di immunosoppressione termine. Raffigurato è il protocollo immunosopressivo per le prime 2 settimane post trapianto con la dose iniziale di Tacrolimus, micofenolato mofetile e Prednisolone. Sono indicati inoltre mirato attraverso livelli di Tacrolimus e micofenolato mofetile e la dose di mantenimento di Prednisolone.
Figura 3 : I livelli ematici di Valle di Tacrolimus. La mediana e l'intervallo interquartile dei livelli raggiunti attraverso per Tacrolimus sopra il primo 2 settimane post trapianto sono raffigurati. Le barre di errore indicano lo scarto interquartile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4 : I livelli ematici di trogolo di micofenolato mofetile. La mediana e l'intervallo interquartile dei livelli ematici di trogolo di micofenolato mofetile durante il periodo di immunosoppressione a breve termine di 2 settimane sono mostrati. Le barre di errore indicano lo scarto interquartile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nonostante la cessazione di immunosoppressione dopo due settimane, periodica valutazione radiologica in diversi momenti (2, 4, 6, 10 e 16 settimane) dell'arto posteriore destra operato con i raggi x ha rivelato ossea progressiva guarigione sopra lo studio periodo di 16 settimane, quando valutate da due osservatori indipendenti e accecato (Figura 5)27,28. Analisi di micro-CT a 16 settimane dith è stata usata per quantificare il volume e la densità del callo, come pure la formazione di osso l'osso ospite/VCA svincoli e osso VCA allotrapianto aspetto27di bridging. Manutenzione della fissazione interna senza perdita di riduzione o di perdere, promosso dalla nuova fornitura di sangue autologo, potrebbe essere dimostrata28. L'Unione ossea è stata realizzata in tutte le tibie (Figura 6).
Figura 5: Ossea guarigione progressione per 16 settimane. È stato utilizzato per definire un modello di regressione non lineare progressione di guarigione dell'osso. Il valore R2 è stato utilizzato per definire l'adattamento del modello ai dati. Utilizzando un sistema di punteggio, basato sulle radiografie anteroposteriori e laterali, l'osteointegrazione dell'osso che VCA nel difetto segmentale dell'osso è stato segnato con un valore massimo di 25 punti in tempi diversi punti durante il periodo di studio (2, 4, 6, 10 e 16 settimane) da due osservatori indipendenti e accecato30,31. Il modello di regressione non lineare rappresenta la mediana e l'intervallo interquartile per guarigione valori durante il periodo di studio dell'osso (R2 = 0.931) mostrando una continua progressione di approssimare il valore di 25 a 16 settimane di guarigione ossea. Le barre di errore indicano lo scarto interquartile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6 : Ricostruzione tridimensionale della diafisi tibia suina dopo valutazione tomografica computata micro. Rappresentante tridimensionale computerizzata immagine della tibia ricostruita con la fissazione di piastra interna a 2x dimensioni effettive. A 16 settimane completa Unione dopo osso tibia VCAs con l'angiogenesi chirurgico è indicato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
L'analisi istologica su ematossilina-eosina undecalcified macchiato sezioni, utilizzando una scala precedentemente descritta classificazione rifiuto (nessuno, lieve, moderata e grave) non ha rivelato segni di rifiuto severo, per cui potrebbero essere i segni di lievi e moderati del rifiuto dimostrata in tre maiali (Figura 7)29.
Figura 7: Immagine rappresentativa di un orizzontale ematossilina-eosina macchiato sezione da un VCA tibial. Radiopaco silicone riempito di soluzione vasi sono visualizzati marrone (asterisco). Lieve infiltrazione endostale e reazione (spessa freccia) è visto con oltre due terzi delle lacune riempiti con osteociti (piccola freccia) secondo osso vitale. Ingrandimento 10x. Barra della scala = 300 µm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Il trapianto di osso allogenico vascularized (osso VCA) può rappresentare un'opzione ricostruttiva futura per grandi difetti ossei segmentali. Tuttavia, la necessità di immunosoppressione a lungo termine a (IS) e suoi effetti collaterali significativi necessari per ossa sopravvivenza VCA sono difficili da giustificare questi generò applicazioni critiche6.
Sebbene ceppi inbred del ratto di laboratorio sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca allotransplantation per testare vari approcci per evitare di lungo-termine-immunosoppressione, modelli suine possono fornire vantaggi significativi8,9 . Il maiale mini Yucatan è ideale per lo studio del complesso processo dell'osso rifiuto VCA. Fisiologicamente, il tasso di formazione di osso nuovo è paragonabile all'uomo (maiali 1.2-1.5 µm al giorno; esseri umani 1.0-1.5 µm al giorno rispettivamente)32. Somiglianze anatomiche consentono l'utilizzo di orthotopic ricostruzione ossea utilizzando tecniche e impianti chirurgici essenzialmente identici. Forse la cosa più importante, l'alloresponse suina ben definito-reso possibile dal progresso in suina citochina individuazione e sviluppo di anti-porcino cluster di differenziazione degli anticorpi-rende questo e altri VCA studi più rigorosi33.
Come in qualsiasi applicazione clinica simile, il metodo di ricostruzione di difetto porcino dell'osso tibiale utilizzando osso che VCA è tecnicamente impegnativo, che richiede un due approccio con sufficiente esperienza chirurgica in chirurgia microvascolare di squadra e dell'osso di ricostruzione al fine di ottenere risultati riproducibili. Manutenzione rigorosa delle condizioni intraoperatorie sterile e profilassi antibiotica perioperatoria sono obbligatori per diminuire il rischio di complicanze infettive.
Negli studi precedenti utilizzando ratti e conigli a breve termine è mantenuto attuabilità di allotrapianto vascularized dell'osso nelle prime 2 settimane tramite aspersione dell'osso VCA attraverso la sua nave nutriente allogenici. Dopo destinatario ritiro immunosoppressione derivato vasi all'interno del canale midollare fornito neovascularization permettendo a lungo termine dell'osso VCA guarigione e vitalità10,11,12. Presso l'endpoint dello studio, chimerismo allotrapianto sostanziale potrebbe essere rilevato34,35,36. Abbiamo spostato in avanti e applicato la nostra metodologia consolidata del ratto e coniglio sul modello porcino. Questo modello è fattibile per testare un nuovo mezzo per mantenere la vitalità del tessuto senza IS a lungo termine in ricerca VCA ossea, utilizzando l'angiogenesi chirurgico dai vasi autogeni impiantati combinati con IS a breve termine, commutazione in modo efficace la circolazione di osso da trapianto allogeneic ai vasi autogeni.
Il maggior vantaggio di questo modello su altro osso suino esistente contenente modelli VCA è il suo design di orthotopic consentendo la valutazione funzionale del cuscinetto di peso e delle proprietà meccaniche, dati che sono soprattutto sparse14, 37. il complesso meccanismo dell'osso locale e sistemica rifiuto VCA può essere facilmente monitorato attraverso valutazione radiologica ed istologica del segmento allotransplanted tibial dell'osso come pure analisi biologica molecolare del sangue periferico. In definitiva la bassa morbilità della procedura chirurgica dell'osso VCA consente a lungo termine dell'osso sopravvivenza VCA e l'analisi.
Una fissazione interna stabile, allineamento di apposizione e arto segmento adeguata dell'osso tibiale allogenico sono cruciali per consentire deambulazione dei maiali il primo giorno postoperatorio e richiedono un'attenta pianificazione prechirurgica. Il metodo che abbiamo selezionato con un seghetto taglio progettato speciale per osso precisa e riproducibile resezione combinata con piastra osteosintesi è sufficientemente stabile per consentire la fissazione rigida in allotrapianto, anche in quelli con dimensioni minime mismatch.
Una limitazione della tecnica presentata è che non consente la valutazione delle componenti differenti del tessuto come pelle e muscolo oltre il componente vascularized dell'osso. Mentre una falda composita, compresi i componenti differenti del tessuto è possibile, questo modello è stato progettato per studiare allotransplantation osso esclusivo come l'immunogenicità di vari VCA tessuto componentistica varia38.
In conclusione, questo articolo fornisce informazioni per la creazione di un modello animale grande riproducibile con genetica definita per osso ricerca VCA. Questo modello può servire come base per futuri studi che studiano l'influenza dell'angiogenesi chirurgica il flusso sanguigno dell'osso e dell'osso che ritocca e possibile eliminare la necessità di immunosoppressione a lungo termine. Inoltre può essere utilizzato per delineare il complesso processo di osso rifiuto VCA e testare altre strategie innovative di modulatore immuni. Definito SLA-aplotipi e la quantificazione dei geni di SRY in maiali sesso-mal adattato può consentire la determinazione del limite del chimerismo del allotrapianto e del sangue periferico.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere nessun concorrenti interessi finanziari.
Acknowledgments
Gli autori ringraziano la divisione di supporto Media Services, Mayo Clinic Rochester, MN per la produzione video e Georgios Kotsougianis per l'editing del video. L'eccellente grafica è stato condotto da Jim Postier, Rochester, MN. Inoltre, gli autori desiderano ringraziare la Fondazione di ricerca tedesca (Deutsche Forschungsgemeinschaft) per fornire supporto di stipendio per Dr. Dimitra Kotsougiani (grant DFG: KO 4903/1-1). Questo lavoro è stato supportato da un generoso dono da Tarek E. Obaid. Quest'opera è stata eseguita nel laboratorio di ricerca microvascolare, dipartimento di ortopedia chirurgia 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 |
References
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