En este trabajo describimos una técnica para la extracción de órganos terminales vestibulares humanos en condiciones fisiológicas durante la laberintectomía y su análisis mediante inmunotinción.
Artículo de método
En este trabajo describimos una técnica para la extracción de órganos terminales vestibulares humanos en condiciones fisiológicas durante la laberintectomía y su análisis mediante inmunotinción.
El oído interno humano vivo es difícil de estudiar porque está encerrado dentro de una densa cápsula ósea ótica que limita el acceso al tejido biológico. Los métodos tradicionales de histopatología del hueso temporal se basan en protocolos de descalcificación largos y costosos que duran entre 9 y 10 meses y reducen los tipos de análisis de tejidos posibles debido a la degradación del ARN. Existe una necesidad crítica de desarrollar métodos para acceder a tejido fresco del oído interno humano para comprender mejor las enfermedades otológicas, como la enfermedad de Ménière, a nivel celular y molecular. En este artículo se describe una técnica para la extracción de órganos terminales vestibulares humanos de un donante vivo en condiciones fisiológicas. Un individuo con enfermedad de Ménière y "ataques de gotas" refractarios a la inyección intratimpánica de gentamicina se sometió a laberintectomía. Primero se realizó una mastoidectomía tradicional y se identificaron los canales semicirculares (CCE) horizontal y superior. La cavidad mastoidea se llenó con una solución salina equilibrada para que el laberinto pudiera abrirse en condiciones más fisiológicas para preservar la integridad celular. Se utilizó un endoscopio de cero grados con un sistema de irrigación de la vaina que limpia la lente para visualizar la cavidad mastoidea sumergida, y se utilizó una fresa de diamante de 2 mm para esqueletizar y abrir los CCE horizontales y superiores, seguidos del vestíbulo. Se recolectaron las ampollas y porción de los conductos del canal para los CCE superior y lateral. El utrículo fue cosechado de manera similar. El tejido recolectado se colocó inmediatamente en un tampón helado y luego se fijó durante una hora en paraformaldehído al 4% en solución salina tamponada con fosfato (PBS). El tejido se enjuagó varias veces en 1x PBS y se almacenó durante 48 h a 4 °C. Las muestras de tejido se sometieron a inmunotinción con una combinación de anticuerpos primarios contra tenascina-C (Calyx), oncomodulina (células ciliadas streolares), calretinina (Calyx y células ciliadas tipo II), proteína 2 de la vesícula sináptica (fibras eferentes y botones), β-tubulina 1 (cáliz y botones aferentes), seguida de incubación con anticuerpos secundarios conjugados con fluoróforos. A continuación, las muestras de tejido se enjuagaron y se montaron para su examen de microscopía confocal. Las imágenes revelaron la presencia de células ciliadas ampulares y maculares y estructuras neuronales. Este protocolo demuestra que es posible recolectar tejido del oído interno humano intacto y de alta calidad de donantes vivos y puede proporcionar una herramienta importante para el estudio de enfermedades otológicas.
El oído interno humano vivo es difícil de estudiar debido a su ubicación dentro de la densa cápsula ósea ótica del hueso temporal. En consecuencia, el acceso al tejido interno humano ha sido limitado, y los investigadores se han basado principalmente en la recolección de tejido post-mortem. La histopatología del hueso temporal (HQT) post-mortem ha sido una herramienta fundamental para la comprensión de la enfermedad otológica humana durante más de 100 años 1,2,3. El tejido para la TBH se prepara mediante la recolección post-mortem del hueso temporal, un proceso prolongado (9-10 meses) de descalcificación y preparación del tejido, seguido de tinción con hematoxilina y eosina. Si bien la TBH seguirá siendo una herramienta esencial para revelar nueva información sobre el oído interno humano sano y enfermo, los largos tiempos de autopsia y los métodos de procesamiento de tejidos largos y duros limitan su utilidad para ciertos propósitos, lo que requiere métodos complementarios para estudiar el tejido del oído interno humano. La resonancia magnética de alta resolución puede visualizar los órganos del oído interno, pero carece de la resolución suficiente para ver las estructuras a nivel celular o molecular 4,5. Debido a estos desafíos, muchas enfermedades del oído interno humano siguen siendo poco conocidas.
Un enfoque alternativo es recolectar tejido del oído interno durante la cirugía. Durante la laberintectomía o la resección del schwannoma vestibular translaberíntico, los tejidos del oído interno se sacrifican intencionalmente. Los utrículos extraídos de pacientes durante la resección del schwannoma vestibular translaberíntico se han utilizado para caracterizar la morfología de las células ciliadas vestibulares 6,7,8 y estudiar la regeneración de las células ciliadas 9,10. Más recientemente, se han desarrollado técnicas para extraer órganos del oído interno de donantes de órganos utilizando un enfoque transcanal que se puede utilizar para extirpar el utrículo y potencialmente otros órganos terminales vestibulares a través de una ventana oval ensanchada con un traumatismo tisular mínimo11,12. Utilizando esta técnica, ha sido posible caracterizar perfiles transcriptómicos unicelulares para el utrículo humano13. Sin embargo, estas técnicas exponen los órganos del oído interno a condiciones no fisiológicas durante la cosecha. Específicamente, los órganos del oído interno pueden estar expuestos a la ausencia de líquido perilinfático y a la inmersión en la irrigación normal con solución salina, que tiene una composición iónica sustancialmente diferente a la del líquido perilinfático. Además, el laberinto membranoso deshidratado es difícil de visualizar, incluso con el aumento máximo del microscopio quirúrgico, lo que dificulta la disección quirúrgica atraumática. El traumatismo mecánico puede dañar aún más el tejido, y nuestra experiencia anecdótica sugiere que el tejido quirúrgico a menudo tiene una inmunotinción de calidad insuficiente debido al daño mecánico y la degeneración celular. Existe la necesidad de nuevas técnicas para recolectar extraumáticamente tejido del oído interno humano para estudios biológicos que puedan dilucidar enfermedades del oído interno humano poco conocidas. En este trabajo describimos una técnica subacuática para la extracción de órganos terminales vestibulares humanos en condiciones más fisiológicas durante la laberintectomía y su análisis mediante inmunotinción.
Este protocolo se desarrolló con la aprobación de la junta de revisión institucional (IRB) de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (IRB00203441) y según las políticas institucionales para el uso de tejido humano y material potencialmente infeccioso. La recolección de tejido se realizó durante la laberintectomía, que forma parte de la atención clínica estándar para la enfermedad de Ménière recalcitrante con ataques de gota.
1. Laberintectomía y extracción de tejidos
2. Inmunohistoquímica e imagen
Con esta técnica, el utrículo humano y las ampollas del canal lateral y superior se extrajeron intactos con un traumatismo mínimo (Figura 2). Como se puede observar en la Figura 2, las ampollas se pueden recolectar con una porción sustancial del conducto membranoso. El marcaje inmunofluorescente con anti-tenascina-C (proteína de la matriz extracelular) y anti-oncomodulina (pequeña proteína de unión al calcio de la familia de las proteínas parvalbúmina) mostró células ciliadas vestibulares tipo 1 intactas (Figura 3). La densidad de células ciliadas fue de 82 por 10.000 μm2. Estos resultados demuestran la utilidad de esta técnica para la recolección de tejido del oído interno humano con un traumatismo mínimo en el neuroepitelio.

Figura 1: Ilustración de la configuración quirúrgica. Ilustración de la configuración quirúrgica: Se muestra la cavidad mastoidea izquierda con los canales semicirculares lateral, superior y posterior. La cavidad mastoidea se sumerge en una solución salina equilibrada y se utiliza un endoscopio de cero grados para visualizar la cavidad mastoides, mientras que un taladro de diamante se utiliza para abrir el laberinto. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Laberinto membranoso. El (A) utrículo humano y ampollas laterales y (B) del canal superior extraídos bajo un microscopio estereoscópico óptico con un aumento de 5x. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Utrículo. Proyecciones de intensidad máxima del marcaje inmunofluorescente del utrículo humano con un aumento de 40x tomadas con un microscopio confocal. Las hendiduras sinápticas del cáliz están marcadas con anticuerpos anti-tenascina-C (verde). Las células vestibulares de tipo 1 se tiñen con antioncomodulina (rojo). Barra de escala: 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
En este artículo se describe una nueva técnica para la extracción submarina de órganos terminales vestibulares en BSS utilizando endoscopios y su análisis mediante imágenes inmunofluorescentes. Aquí, demostramos la recolección de órganos terminales vestibulares intactos con células ciliadas vestibulares intactas y suficiente calidad de tejido para un inmunomarcaje exitoso. La densidad de células ciliadas en nuestro espécimen fue similar a la obtenida en otros estudios con donantes vivos de órganos13. Hasta donde sabemos, este es el primer informe de una técnica subacuática para la extracción vestibular de órganos terminales que permite el mantenimiento de condiciones casi fisiológicas. Se trata de una adaptación de una técnica subacuática para la reparación de la dehiscencia del canal semicircular superior que utiliza el BSS para mantener las condiciones fisiológicas mientras el laberinto se abre para taponar14,15.
Este trabajo amplía las técnicas previas desarrolladas para extraer órganos vestibulares durante la laberintectomía o la resección del schwannoma vestibular 6,7,8 y de donantes vivos de órganos11,12. La técnica subacuática es fácilmente adaptable a la resección vestibular del schwannoma, durante la cual el laberinto se abre de manera similar después de una mastoidectomía. La extracción de órganos terminales vestibulares de donantes vivos de órganos se ha realizado de forma limitada y a través de un abordaje transcanal12. Este abordaje transcanal se basa en la extirpación de la membrana timpánica y los huesecillos y el ensanchamiento de la ventana ovalada antes de la extracción del órgano terminal vestibular. La recolección de tejidos de donantes vivos de órganos requiere trabajar simultáneamente con el equipo de cirugía de trasplante en un espacio limitado que se comparte con anestesia en la cabecera de la cama del paciente. Es poco probable que la técnica presentada aquí sea adaptable a las limitaciones de tiempo y espacio de la extracción vestibular de órganos finales durante la donación de órganos en vida. Sin embargo, esta técnica ofrece la ventaja de exponer y recolectar fácilmente las ampollas de los canales semicirculares, lo que sería difícil de realizar a través de la ventana oval.
El estudio del tejido del oído interno humano será fundamental para dilucidar la fisiopatología de los trastornos del oído interno, muchos de los cuales siguen siendo idiopáticos. Por ejemplo, la enfermedad de Ménière es frecuente en las clínicas otológicas, pero su etiología sigue siendo desconocida y no existen opciones de tratamiento comprobadas16,17. Técnicas como la transcriptómica espacial y las imágenes inmunofluorescentes ofrecen una oportunidad emocionante para arrojar luz sobre la enfermedad del oído interno y, hasta ahora, solo se han utilizado de forma limitada. Los métodos para extraer órganos del oído interno preservados brindan la oportunidad de utilizar técnicas moleculares más nuevas y pueden ofrecer un complemento útil a la TBH estándar. Si bien el método descrito aquí solo se ha utilizado para la tinción inmunofluorescente, creemos que este tejido sería de suficiente calidad para la transcriptómica espacial.
La principal limitación de este protocolo es que se basa en material quirúrgico fácilmente disponible. La laberintectomía es actualmente un tratamiento poco utilizado para la enfermedad de Ménière, e incluso los centros de referencia ocupados pueden realizar solo varios de estos procedimientos al año. La resección del schwannoma vestibular translaberíntico se realiza con mayor frecuencia; Sin embargo, esta técnica puede agregar tiempo a un procedimiento ya largo. Estimamos que la inmersión de la cavidad mastoidea y la apertura de los canales bajo el agua añaden aproximadamente 30 minutos a la cirugía. Además, aún no se ha realizado un análisis paralelo que compare la calidad del tejido obtenido con esta técnica con la extracción de órganos vestibulares estándar durante la laberintectomía o la resección vestibular del schwannoma vestibular, ya que no es posible realizar dicho análisis con tejido extraído de un donante. Se necesita más investigación para determinar el efecto de las condiciones durante la extracción de órganos en la calidad del tejido para la microscopía y otras técnicas.
En resumen, describimos una nueva técnica para la recolección submarina de órganos terminales vestibulares durante la laberintectomía y su capacidad de producir muestras de tejido de alta calidad con células ciliadas vestibulares preservadas y contactos neuronales. Esta técnica permite la recolección de tejido en un entorno lo más cercano posible a las condiciones fisiológicas normales y puede proporcionar una herramienta útil para estudiar el oído interno humano.
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a Mohamed Lehar por su ayuda en este proyecto. Este trabajo contó con el apoyo del Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación (U24DC020850).
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 10x Solución salina tamponada con fosfato | Sigma-Aldrich | P5493 | |
| 32% Paraformaldehyde Stock ThermoFisher | Scientific | 50-980-495 | |
| Alexa Fluor 488 Anticuerpo secundario anti-conejo | Jackson Immunoresearch | 111545144 | |
| Alexa Fluor 568 Anticuerpo secundario anti-ratón | Jackson Immunoresearch | 115575146 | |
| Alexa Fluor 647 Anticuerpo secundario anti-cabra | Jackson Immunoresearch | 705607003 | |
| Solución salina equilibrada | ThermoFisher Scientific | 14040117 | |
| Albúmina de suero bovino | Microscopio confocal Sigma-Aldrich | 10711454001 | |
| Nikon A1 | A1 | ||
| Cubierta de vidrio (18 mm x 18 mm, espesor #1.5 | Corning | 2850-18 | |
| Endo-Scrub 2 Funda de limpieza de lentes | Medtronic | IPCES2SYSKIT | |
| Solución ácida de etilendiaminotetraacético (EDTA) | Sigma-Aldrich | E8008 | |
| Anticuerpo antioncomodulina de cabra | R& D Systems | AF6345 | |
| Hopkins Telescopio de 0 grados | Storz | ||
| Mouse Anticuerpo anticalretinina | BD Biosciences | 610908 | |
| ProLong Gold reactivo antidecoloración | Invitrogen | P10144 | |
| Conejo Anticuerpo antitenascina C | Millipore | AB19013 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 |