Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (IACUC no 17-0164-S1A0) de l’Hôpital universitaire national de Séoul.
1. Fabrication d’échafaudages
REMARQUE : Les échafaudages oesophagiens à deux couches sont fabriqués en combinant l’électrospinning et l’impression 3D. La membrane interne de l’échafaudage tubulaire a été fabriquée par le polyuréthane électrospinning (PU) avec des mandrels en acier inoxydable rotatifs comme les collecteurs9.
- Pour la préparation des nanofibres tubulaires PU, préparer une solution de 20% (w/v) de polymère PU en remuant dans N,N-dimethylformamide (DMF) pendant 8 h à température ambiante.
- Placez la solution PU sur la seringue à l’aide d’une aiguille métallique émoussée (22 g) et électrospinez sur des mandrels en acier inoxydable rotatifs (diamètre de 2 mm) à une distance de 30 cm entre l’extrémité de l’aiguille et le collecteur rotatif.
REMARQUE : L’alimentation est réglé sur un courant direct à haute tension d’un potentiel de 15 kV. Le taux d’alimentation de la solution est fixé à 0,5 ml/h à l’aide d’une pompe à seringues.
- Faire une couche tubulaire de nanofibre sur la surface du mandrel tournant à 3.14 m/s.
- Séchez la nanofibre PU dans un four à vide à 40 oC pendant la nuit pour enlever complètement le solvant résiduel.
REMARQUE : La paroi extérieure imprimée en 3D de l’échafaudage oesophagine est préparée à l’aide d’un système de prototypage rapide. L’équipement d’impression 3D se compose d’un distributeur, d’une buse, d’un contrôleur de compression/chaleur, d’un stade de conversion à 3 axes et d’un système logiciel.
- Les granulés de PCL sont dissous à 100 oC dans un cylindre de chauffage, puis imprimés à la surface des nanofibres à haute pression (7 barres) sous le contrôle d’un système de bioplotting. La taille de la buse est de 300 m et la distance du brin est de 700 m.
- Après avoir retiré l’échafaudage à deux couches du mandrel, stériliser en trempant dans 70% d’éthanol sous la lumière ultraviolette.
REMARQUE : Des caractéristiques plus détaillées de l’échafaudage ont été rapportées dans des études antérieures10.
2. Ensemencement cellulaire sur les greffes et la culture de bioréacteurs
REMARQUE : Les cellules souches mésenchymales dérivées de l’adipose humaine (HMSCs) achetées à une entreprise ont été utilisées sans modification.
- Avant la transplantation cellulaire, stériliser l’échafaudage de l’œsophage imprimé en 3D pendant 1 h sous la lumière ultraviolette, mouiller pendant 10 min avec de l’éthanol, et le laver 3x avec du phosphate tamponné saline (PBS).
- Culture et d’élargir les hMSCs dans le milieu de croissance (supplément de moyenne/croissance de base). Des échafaudages tubulaires à deux couches ont été transférés dans 24 plaques de culture de tissu de puits non adhérentes.
- Pour attacher les cellules à la surface intérieure de l’échafaudage, ajouter délicatement la suspension hMSC à une densité de 1 x 106 cellules/mL dans la matrice de membrane du sous-sol contenant le milieu de croissance.
- Déposez uniformément la suspension de la matrice membranaire du sous-sol sur la surface intérieure de l’échafaudage tubulaire à deux couches.
- Fixez fermement l’échafaudage tubulaire ensemencé de hMSC au support acrylique dans la chambre de culture du bioréacteur à l’aide d’un système de bioréacteur à débit pulsatile.
REMARQUE : Le système de bioréacteur conçu sur mesure se compose d’une pompe, d’un piège à bulles, d’une chambre d’écoulement, d’une jauge de pression, d’une soupape contrôlable et d’un réservoir moyen. Lorsque vous appliquez le stress de cisaillement dans la chambre de culture, prévoir un temps de repos de 1-2 min11.
- Ajouter le milieu de croissance à la chambre de culture et appliquer 0,1 dyne/cm2 stress de cisaillement induit par le flux sous une atmosphère humidifiée contenant 5% de CO210.
REMARQUE : La valeur du stress de cisaillement induit par le flux a été calculée en simulant le péristaltisme du tissu oesophagien dérivé du corps humain des études précédentes10.
- Déterminer les réponses cellulaires sur les surfaces intérieures des échafaudages tubulaires à deux couches sans culture de bioréacteur après 5 jours à l’aide d’un kit d’analyse de viabilité LIVE/DEAD selon les instructions du fabricant. Obtenir des images par microscopie confocale à l’aide de l’outil Z-stack.
- Le troisième jour, observez la morphologie de surface de l’échafaudage tubulaire ensemié par le hMSC à l’aumicro à balayage (SEM).
- Fixer l’échafaudage qui a été incubé avec hMSC avec 2,5% de glutaraldéhyde et OsO4 pendant 24 h et déshydrater avec de l’éthanol.
- Enrober les HMSC fixes de platine à l’aide d’un enduit de creusdans dans des conditions atmosphériques d’argon et obtenir des images SEM à une tension d’accélération de 25 kV.
3. Préparation chirurgicale pour la chirurgie animale
REMARQUE : Les préparations chirurgicales sont appliquées avant la gastrostomy et la transplantation oesophagielle.
- Configurez les instruments chirurgicaux stériles : lame de scalpel, rétracteur de Weitlaner, support de microaiguille, forceps de microsuture, forceps de microtissue, microscissors, support d’aiguille de Mayo-Hegar, ciseaux d’opération, ciseaux d’iris, forceps d’habillage, forceps de tissu, forceps d’éclat, forceps d’iris, seringue de 5 ml (21 G d’aiguille), seringue de 10 ml (22 G aiguille), 9-0 suture polyamide, 4-0 suture de polyglactin.
- Anesthésiez l’animal par injection intramusculaire de tiletamine/zolazepam (50 mg/g de dose) et 2 % d’hydrochlorure de xylazine (2 mg/kg de dose).
REMARQUE : Des rats adultes de Sprague-Dawley (SD) pesant 398-420 g ont été employés pour la transplantation oesophagielle.
- Avant de transférer sur le drapé chirurgical, vérifiez l’état anesthésique approprié de l’animal en pinçant la queue avec les forceps.
- Placez l’animal en position de supine sur le drapé stérile et utilisez des tondeuses pour enlever les poils du cou (pour la transplantation oesophagielle) ou de l’abdomen (pour la gastrostomie). Ensuite, frottez le site chirurgical avec de la bêtadine et 70% de l’éthanol.
- Avant l’incision, injectez sous-cutanée un analgésique comme la buprénorphine (0,05-0,1 mg/kg) pour soulager la douleur.
4. Chirurgie gastrostomy utilisant un T-tube chez les rats
REMARQUE : Une gastrostomie modifiée a été effectuée chez tous les animaux expérimentaux afin de permettre l’alimentation temporaire par voie de contournement non orale (n - 5).
- Avoir des rats vite la veille de la chirurgie. Préparer la chirurgie comme dans la section 3.
- Exposer l’estomac par une incision médiane de la peau et les muscles abdominaux des rats anesthésiés.
- Créer un orifice de 3 mm dans la paroi gastrique antérieure avec une lame de scalpel.
- Insérez la pointe du tube T en silicone dans le site du défaut pour le fixer à la paroi de l’estomac.
- Suture correctement de sorte que le tube T ne se détache pas de la paroi gastrique.
- Sortez l’extrémité distale du tube T implanté par le tunnel sous-cutané à l’arrière du cou.
- Insérez le bouchon d’héparine à l’extrémité du tube T pour empêcher le contenu de l’estomac de couler vers l’arrière.
REMARQUE : Utilisez un angiocatheter pour relier l’extrémité du tube T avec le bouchon d’héparine.
- Suturer toutes les couches de la paroi abdominale et de la peau à l’aide de 4-0 sutures en polyglactatine.
- Gardez tous les rats expérimentaux séparés dans une cage métabolique après la gastrostomie a été terminée.
5. Transplantation oesophagée
REMARQUE : La transplantation oesophagielle de l’échafaudage tubulaire à deux couches est effectuée 1 semaine après la gastrostomie (n ' 5). Avant la transplantation, inoculez les HMSC (densité cellulaire : 1 x 106 cellules/mL dans la matrice de membrane du sous-sol) dans la paroi interne de chaque échafaudage et incubez pendant 3 jours dans le système de bioréacteur. L’intervention chirurgicale est la suivante.
- Enlever les poils du cou des animaux modèles et effectuer le drapage standard du site chirurgical pour la chirurgie aseptique.
REMARQUE : Il est recommandé de créer une grande aire de rasage pour maintenir la chirurgie asceptic sur l’animal.
- Après l’incision médiane antérieure du cou, séparez les muscles de courroie et exposez la structure tracheoesophageal.
- Disséquer carrément le nerf vague de l’œsophage avant de réséquer le segment, sinon la respiration de l’animal est compromise.
- Sous grossissement, isoler le côté gauche de l’œsophage de la trachée et séparer soigneusement la partie supérieure de la glande thyroïde.
- Créer un défaut circoncire complet de 5 mm de long contenant toutes les couches de l’œsophage à l’aide de ciseaux chirurgicaux.
REMARQUE : Avant la transplantation oesophagielle, coupez les échafaudages préparés à l’aide de ciseaux chirurgicaux pour correspondre à la longueur du site de transplantation.
- Sous un microscope, effectuer la microanastomose aux deux extrémités du défaut oesophagique distal à l’aide d’un fil de suture 9-0. Placez la première suture entre la marge inferopostérieure droite du reste et de l’échafaudage de l’œsophage supérieur. Continuer à suturer de droite à gauche entre le reste de l’œsophage supérieur et l’échafaudage. Anastomose l’échafaudage de la même manière que la marge supérieure du reste inférieur de l’œsophage.
REMARQUE : Exécutez l’anastomose microvasculaire comme utilisé dans la chirurgie clinique pour la transplantation oesophagienne. Travaillez avec un microscope pour une suture précise et étanche du site de l’implant.
- Ensuite, aplatissez le rabat environnant de glande thyroïde au-dessus du site transplanté pour assurer le maintien stable et l’approvisionnement vasculaire aux greffes.
- Après la transplantation, coudre le muscle sous-cutané et le tissu cutané avec une suture vicryl 4-0.
- Gardez tous les rats expérimentaux individuellement dans des cages métaboliques.
6. Procédures postopératoires
REMARQUE : Les procédures postopératoires sont exécutées après la gastrostomy et la transplantation oesophagielle.
- Après la fermeture de la plaie abdominale, mettre les rats dans des cages métaboliques individuelles et placer les cages sur des dispositifs de réchauffement infrarouge pour prévenir l’hypothermie.
- Surveillez les animaux jusqu’à ce qu’ils atteignent et maintiennent la charge sternale (c.-à-d., couché droit sur la poitrine).
- Pour minimiser l’inflammation au site chirurgical, administrer la gentamicine antibiotique (20 mg/kg) quotidiennement aux rats.
- Commencer l’alimentation liquide orale le troisième jour postopératoire jusqu’au point final de l’étude. Fournir l’ensemble de la formule nutritionnelle (20,6 g/100 ml [g%] de glucides, 3,8 g% de protéines, 0,2 g% de matières grasses) à travers le bouchon d’héparine 3x par jour à partir du lendemain de la chirurgie.
- Vérifiez l’apparence et le poids des animaux tous les jours. Vérifier pour gérer le comportement, comme l’automutilation site d’incision ou de résistance à la prise de tube, ainsi que diverses complications chirurgicales. Lorsque le poids corporel des modèles de rats diminue rapidement de 20 % ou plus, effectuez l’euthanasie par inhalation de CO2.
7. Histologie et immunohistochimie
REMARQUE : Pour l’analyse histologique, tout le tissu oesophagique des animaux euthanasiés est extrait à l’aide de ciseaux chirurgicaux. La coloration de l’hématoxylin et de l’éosine et la coloration trichrome de Masson ont été exécutées en utilisant des techniques histologiques standard. L’immunohistochimie a été exécutée selon le protocole suivant.
- Fixer l’œsophage entier contenant les sites transplantés dans 4% de paraformaldéhyde. Créez un bloc de paraffine et coupez des sections de 4 m d’épaisseur.
- Déparaffiniser les sections de tissus et les déshydrater dans une série d’éthanol. Immerger les lames de tissu dans un tampon de citrate et chauffer pendant 10 minutes au micro-ondes. Refroidir les cellules avec du PBS froid pendant 20 min. Immerger dans 3 % de peroxyde d’hydrogène pendant 6 min, et laver avec du PBS pendant 10 min.
- Incuber dans 3% d’albumine de sérum bovin (BSA) pendant 1 h à température ambiante pour bloquer les réactions non spécifiques des sections de tissu.
- Laver 3x avec PBS pendant 5 min. Incuber avec des anticorps primaires contre Desmin (dilué à 1:200), kératine 13 (dilué à 1:100), et von Willebrand Factor (vWF; dilué à 1:100) pendant la nuit à 4 oC.
- Laver 3x avec PBS pendant 15 min. Incuber avec l’anticorps secondaire approprié à une concentration de 1:500 pour Desmin et Kératine 13 à température ambiante. Ensuite, lavez les diapositives deux fois avec DU PBS pendant 10 min.
REMARQUE : Des sections de tissu pour vWF ont été incubées à l’aide d’un kit conjugué au peroxidase de raifort (voir Tableau des matériaux)et ensuite visualisées à l’aide de 3,3'-diaminobenzidine (DAB).
- Mont à l’aide d’un couvercle en verre et 4',6-diamidino-2-phénolindole (DAPI) contenant le milieu de montage.