כאן, אנו מתארים טכניקה לקצירת איברי קצה שיווי משקל אנושיים בתנאים פיזיולוגיים במהלך כריתת מבוך וניתוחם באמצעות צביעה חיסונית.
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים טכניקה לקצירת איברי קצה שיווי משקל אנושיים בתנאים פיזיולוגיים במהלך כריתת מבוך וניתוחם באמצעות צביעה חיסונית.
האוזן הפנימית האנושית החיה מאתגרת למחקר מכיוון שהיא עטופה בעצם קפסולה אוטית צפופה המגבילה את הגישה לרקמה ביולוגית. שיטות מסורתיות של היסטופתולוגיה של עצם טמפורלית מסתמכות על פרוטוקולי הסרת אבדן ארוכים ויקרים הנמשכים 9-10 חודשים ומפחיתים את סוגי ניתוח הרקמות האפשריים עקב פירוק RNA. יש צורך קריטי לפתח שיטות לגישה לרקמת אוזן פנימית אנושית טרייה כדי להבין טוב יותר מחלות אוטולוגיות, כגון מחלת מנייר, ברמה התאית והמולקולרית. מאמר זה מתאר טכניקה לקצירת איברי קצה שיווי משקל אנושיים מתורם חי בתנאים פיזיולוגיים. אדם עם מחלת מנייר ו'התקפי טיפות' שהיו עמידים להזרקת גנטמיצין תוך טימפנית עבר כריתת מבוך. לראשונה בוצעה כריתת מסטואידקטומיה מסורתית, וזוהו התעלות האופקיות והחצי עגולות העליונות (SCC). חלל המסטואיד מולא בתמיסת מלח מאוזנת כך שניתן היה לפתוח את המבוך בתנאים פיזיולוגיים יותר כדי לשמור על שלמות התא. אנדוסקופ אפס מעלות המתאים למערכת השקיה של נדן לניקוי עדשות שימש להדמיית חלל המסטואיד השקוע, ובור יהלום של 2 מ"מ שימש לשלד ופתיחת ה-SCCs האופקיים והעליונים, ואחריו הפרוזדור. האמפולות וחלק מצינורות התעלה עבור ה-SCC העליונים והרוחביים נקצרו. הרחם נקצר באופן דומה. הרקמה שנקטפה הונחה מיד במאגר קר כקרח ולאחר מכן נקבעה למשך שעה ב-4% פרפורמלדהיד בתמיסת מלח עם פוספט (PBS). הרקמה נשטפה מספר פעמים ב-1x PBS ואוחסנה במשך 48 שעות ב-4 מעלות צלזיוס. דגימות הרקמה עברו צביעה חיסונית עם שילוב של נוגדנים ראשוניים נגד tenascin-C (גביע), אונקומודולין (תאי שיער סטראולריים), קלרטינין (תאי שיער מסוג Calyx וסוג II), חלבון שלפוחית סינפטי 2 (סיבים ובוטונים זורמים), β-טובולין 1 (גביע ובוטונים אפרנטיים), ולאחר מכן דגירה עם נוגדנים משניים מצומדים פלואורופור. לאחר מכן נשטפו דגימות הרקמה והורכבו לבדיקת מיקרוסקופיה קונפוקלית. תמונות חשפו נוכחות של תאי שיער אמפולרי ומקולרי ומבנים עצביים. פרוטוקול זה מדגים כי ניתן לקצור רקמת אוזן פנימית אנושית שלמה ואיכותית מתורמים חיים ועשוי לספק כלי חשוב לחקר מחלות אוטולוגיות.
האוזן הפנימית האנושית החיה מאתגרת למחקר בשל מיקומה בתוך עצם הקפסולה האוטית הצפופה של העצם הטמפורלית. כתוצאה מכך, הגישה לרקמה הפנימית האנושית הוגבלה, והחוקרים הסתמכו בעיקר על קצירת רקמות לאחר המוות. היסטופתולוגיה של עצם טמפורלית לאחר המוות (TBH) הייתה כלי קריטי להבנת מחלות אוטולוגיות אנושיות במשך למעלה מ-100 שנים 1,2,3. רקמה ל-TBH מוכנה על ידי קציר לאחר המוות של העצם הטמפורלית, תהליך ארוך (9-10 חודשים) של הסרת אבדן והכנת רקמות, ואחריו צביעת המטוקסילין ואאוזין. בעוד ש-TBH יישאר כלי חיוני לחשיפת מידע חדש על האוזן הפנימית האנושית הבריאה והחולה, זמנים ארוכים לאחר המוות ושיטות עיבוד רקמות ארוכות וקשות מגבילים את התועלת שלו למטרות מסוימות, ומחייבים שיטות נלוות לחקר רקמת האוזן הפנימית האנושית. הדמיית תהודה מגנטית ברזולוציה גבוהה יכולה לדמיין איברי אוזן פנימית אך חסרה רזולוציה מספקת כדי לראות מבנים ברמה התאית או המולקולרית 4,5. בשל אתגרים אלה, מחלות רבות באוזן הפנימית האנושית אינן מובנות היטב.
גישה חלופית היא קצירת רקמת האוזן הפנימית במהלך הניתוח. במהלך כריתת מבוך או כריתת שוואנומה שיווי משקל טרנסלברינתין, רקמות האוזן הפנימית מוקרבות בכוונה. רחם שנקטפו ממטופלים במהלך כריתת שוואנומה שיווי משקל טרנסלברינתין שימשו לאפיון מורפולוגיה של תאי שיער שיווי משקל 6,7,8 ולחקר התחדשות תאי שיער 9,10. לאחרונה, פותחו טכניקות לקצירת איברי האוזן הפנימית מתורמי איברים באמצעות גישה טרנס-קנאלית שניתן להשתמש בה כדי להסיר את הרחם ואיברי קצה שיווי משקל אחרים דרך חלון סגלגל מורחב עם טראומה מינימלית של רקמות11,12. באמצעות טכניקה זו, ניתן היה לאפיין פרופילים טרנסקריפטומיים של תא בודד עבור הרחם האנושי13. עם זאת, טכניקות אלו חושפות את איברי האוזן הפנימית לתנאים לא פיזיולוגיים במהלך הקציר. באופן ספציפי, איברי האוזן הפנימית עלולים להיחשף להיעדר נוזל פרילימפטי וטבילה בהשקיה רגילה של קידוחי מלח, שיש להם הרכב יונים שונה מהותית מנוזל פרילימפטי. יתר על כן, קשה לדמיין את המבוך הקרומי המיובש, אפילו בהגדלה מקסימלית של המיקרוסקופ המנתח, מה שהופך את הדיסקציה הכירורגית הא-טראומטית למאתגרת. טראומה מכנית עלולה לפגוע עוד יותר ברקמות, והניסיון האנקדוטלי שלנו מצביע על כך שרקמת הניתוח לרוב אינה באיכות מספקת של צביעה חיסונית עקב נזק מכני וניוון תאי. יש צורך בטכניקות חדשות לקצירת רקמת אוזן פנימית אנושית באופן א-טראומטי למחקרים ביולוגיים שעשויים להבהיר מחלות אוזן פנימית אנושיות שאינן מובנות היטב. כאן אנו מתארים טכניקה תת-מימית לקצירת איברי קצה שיווי משקל אנושיים בתנאים פיזיולוגיים יותר במהלך כריתת מבוך וניתוחם באמצעות צביעה חיסונית.
פרוטוקול זה פותח באישור מועצת הביקורת המוסדית (IRB) של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס (IRB00203441) ובהתאם למדיניות המוסדית לשימוש ברקמות אנושיות ובחומר שעלול להיות מדבק. איסוף הרקמות בוצע במהלך כריתת מבוך, שהיא חלק מהטיפול הקליני הסטנדרטי במחלת מנייר עקשנית עם התקפי נפילה.
1. כריתת מבוך וקצירת רקמות
2. אימונוהיסטוכימיה והדמיה
באמצעות טכניקה זו, הרחם האנושי ואמפולות התעלה הצדדיות והעליונות נאספו בשלמותם עם טראומה מינימלית (איור 2). כפי שניתן לראות באיור 2, ניתן לקצור את האמפולות עם חלק ניכר מהצינור הקרומי. תיוג אימונו-פלואורסצנטי עם אנטי-טנאסין-C (חלבון מטריצה חוץ-תאית) ואנטי-אונקומודולין (חלבון קושר סידן קטן ממשפחת חלבוני הפרבאלבומין) הראה תאי שיער שיווי משקל שלמים מסוג 1 (איור 3). צפיפות תאי השיער הייתה 82 ל-10,000 מיקרומטררבוע. תוצאות אלה מדגימות את התועלת של טכניקה זו לקצירת רקמת אוזן פנימית אנושית עם טראומה מינימלית לנוירו-אפיתל.

איור 1: איור של מערך כירורגי. איור של מערך כירורגי: חלל המסטואיד השמאלי מוצג עם התעלות החצי עגולות לרוחב, העליונות והאחוריות. חלל המסטואיד שקוע בתמיסת מלח מאוזנת ואנדוסקופ אפס מעלות משמש להדמיית חלל המסטואיד בעוד מקדחת יהלום משמשת לפתיחת המבוך. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: מבוך קרומי. (A) הרחם האנושי והצדדי ו-(B) אמפולות התעלה העליונות שנקטפו תחת סטריאומיקרוסקופ אור בהגדלה פי 5. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: רחם. תחזיות עוצמה מקסימלית של תיוג אימונו-פלואורסצנטי של הרחם האנושי בהגדלה של פי 40 שנלקחו במיקרוסקופ קונפוקלי. שסעים סינפטיים של גביע מסומנים בנוגדנים נגד טנאסקין-C (ירוק). תאים שיווי משקל מסוג 1 מוכתמים באנטי-אונקומודולין (אדום). סרגל קנה מידה: 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
מאמר זה מתאר טכניקה חדשה לקצירה תת-מימית של איברי קצה שיווי משקל ב-BSS באמצעות אנדוסקופים וניתוחם באמצעות הדמיה אימונו-פלואורסצנטית. כאן, אנו מדגימים קציר של איברי קצה שיווי משקל שלמים עם תאי שיער שיווי משקל שלמים ואיכות רקמה מספקת לתיוג חיסוני מוצלח. צפיפות תאי השיער בדגימה שלנו הייתה דומה לזו שהתקבלה במחקרים אחרים מתורמי איברים חיים13. למיטב ידיעתנו, זהו הדיווח הראשון על טכניקה תת-מימית לקצירת איברי קצה שיווי משקל המאפשרת שמירה על תנאים פיזיולוגיים קרובים. זו הייתה התאמה של טכניקה תת-מימית לתיקון פירוק תעלה חצי עגול מעולה המשתמשת ב-BSS כדי לשמור על תנאים פיזיולוגיים בזמן שהמבוך נפתח לסתימה14,15.
עבודה זו מרחיבה את הטכניקות הקודמות שפותחו לקצירת איברים שיווי משקל במהלך כריתת מבוך או כריתת שוואנומה וסטיבולרית 6,7,8 ומתורמי איברים חיים11,12. הטכניקה התת-מימית ניתנת להתאמה בקלות לכריתת שוואנומה וסטיבולרית, שבמהלכה המבוך נפתח באופן דומה לאחר כריתת מסטואידקטומיה. קצירת איברי הקצה הווסטיבולריים מתורמי איברים חיים בוצעה על בסיס מוגבל ובאמצעות גישה טרנס-קאנלית12. גישה טרנס-תעלה זו מסתמכת על הסרת קרום התוף והעצמות והרחבת החלון הסגלגל לפני קצירת איברי הקצה של שיווי המשקל. קצירת רקמות מתורמי איברים חיים מחייבת עבודה במקביל עם צוות ניתוחי ההשתלה בחלל מצומצם המשותף עם הרדמה בראש מיטת המטופל. אין זה סביר שהטכניקה המוצגת כאן תהיה מותאמת לאילוצי הזמן והמקום של קצירת איברי קצה שיווי משקל במהלך תרומת איברים חיים. עם זאת, טכניקה זו מציעה את היתרון של חשיפה וקצירת בקלות של האמפולות של התעלות החצי עגולות, שיהיה קשה לבצע דרך החלון הסגלגל.
חקר רקמת האוזן הפנימית האנושית יהיה קריטי להבהרת הפתופיזיולוגיה של הפרעות באוזן הפנימית, שרבות מהן נשארות אידיופטיות. לדוגמה, מחלת מנייר נפוץ במרפאות אוטולוגיות, אך האטיולוגיה שלה נותרה לא ידועה, ואין אפשרויות טיפול מוכחות16,17. טכניקות כגון טרנסקריפטומיקה מרחבית והדמיה אימונופלואורסצנטית מציעות הזדמנות מרגשת לשפוך אור על מחלות האוזן הפנימית, ועד כה נעשה בהן שימוש מוגבל בלבד. שיטות לקצירת איברי אוזן פנימית משומרים מספקות הזדמנות להשתמש בטכניקות מולקולריות חדשות יותר ועשויות להציע תוספת שימושית ל-TBH סטנדרטי. בעוד שהשיטה המתוארת כאן שימשה רק לצביעה אימונו-פלואורסצנטית, אנו מאמינים שרקמה זו תהיה באיכות מספקת עבור טרנסקריפטומיקה מרחבית.
המגבלה העיקרית של פרוטוקול זה היא שהוא מסתמך על חומר כירורגי זמין. כריתת מבוך היא כיום טיפול נדיר למחלת מנייר, ואפילו מרכזי הפניה עמוסים עשויים לבצע רק כמה מההליכים הללו בשנה. כריתת שוונומה שיווי משקל טרנסלברינתין מבוצעת בתדירות גבוהה יותר; עם זאת, טכניקה זו עשויה להוסיף זמן להליך ארוך ממילא. אנו מעריכים כי טבילה של חלל המסטואיד ופתיחת התעלות מתחת למים מוסיפה כ-30 דקות לניתוח. יתר על כן, טרם בוצע ניתוח זה לצד זה המשווה את איכות הרקמה המתקבלת בטכניקה זו לקצירת איברים שיווי משקל סטנדרטית במהלך כריתת מבוך או כריתת שוואנומה וסטיבולרית, מכיוון שלא ניתן לבצע ניתוח כזה עם רקמה שנקטפה מתורם אחד. יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע את השפעת התנאים במהלך קצירת האיברים על איכות הרקמות למיקרוסקופיה וטכניקות אחרות.
לסיכום, אנו מתארים טכניקה חדשה לקציר תת-ימי של איברי קצה שיווי משקל במהלך כריתת מבוך ויכולתה להניב דגימות רקמה באיכות גבוהה עם תאי שיער שיווי משקל ומגעים עצביים משומרים. טכניקה זו מאפשרת קצירת רקמות בסביבה קרובה ככל האפשר לתנאים פיזיולוגיים נורמליים ועשויה לספק כלי שימושי לחקר האוזן הפנימית האנושית.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים למוחמד להאר על עזרתו בפרויקט זה. עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לחירשות והפרעות תקשורת אחרות (U24DC020850).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10x פוספט מאגר מלח | מלאי סיגמא-אולדריץ' | P5493 | |
| 32% תמיסת מלאי פרפורמלדהיד | ThermoFisher Scientific | 50-980-495 | |
| Alexa Fluor 488 נוגדן משני נגד ארנב | Jackson Immunoresearch | 111545144 | |
| Alexa Fluor 568 נוגדן משני נגד עכבר | Jackson Immunoresearch | 115575146 | |
| Alexa Fluor 647 נוגדן משני נגד עזים | Jackson Immunoresearch | 705607003 | |
| תמיסת מלח מאוזנת | ThermoFisher Scientific | 14040117 | |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא-אולדריץ' | 10711454001 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Nikon A1 | כיסוי A1 | |
| (18 מ"מ x 18 מ"מ, עובי #1.5) | קורנינג | 2850-18 | |
| Endo-Scrub 2 מעטפת ניקוי עדשות | Medtronic | IPCES2SYSKIT | |
| תמיסת חומצה Ethylenediaminetetraacetic (EDTA) | Sigma-Aldrich | E8008 | |
| נוגדן אנטי-אונקומודולין עיזים | R& D Systems | AF6345 | |
| הופקינס טלסקופ 0 מעלות | קארל סטורץ | ||
| עכבר נוגדן נגד קלרטינין | BD Biosciences | 610908 | |
| ProLong Gold נוגדן אנטי-דהייה | Invitrogen | P10144 | |
| ארנב אנטי-טנאסין C נוגדן | Millipore | AB19013 | |
| טריטון X-100 | סיגמא-אולדריץ' | 9036-19-5 |