Transplantasjon av fettvev-avledet stilk cellen ark å redusere lekkasje etter delvis Colectomy i en rotte modell
Summary
Forberedelse og transplantasjon av fettvev avledet stilk cellen (ASC) ark på utilstrekkelig sutured colorectal forekomst i en rotte modell presenteres. Dette nye programmet viser at ASC ark kan redusere colorectal anastomose lekkasje.
Abstract
Anastomotisk lekkasje er en katastrofal komplikasjon etter colorectal surgery. Selv om dagens metoder for lekkasje forebygging har ulike nivåer av klinisk effekt, er de til nå imperfektum løsninger. Stilk cellen terapi bruker ASC ark kan gi en løsning på dette problemet. ASCs anses som lovende kandidater for å fremme vev healing på grunn av deres trophic og immunmodulerende egenskaper. Her gir vi metoder for å produsere høy tetthet ASC ark, som er transplanted til en tykk anastomose i en rotte modell å redusere lekkasje. ASCs dannet celle ark i thermo-responsive kultur retter som kan lett løsrevet. På dagen for transplantasjon, ble en delvis colectomy med en 5-Sutur colorectal anastomose utført. Dyrene ble umiddelbart transplantert med 1 ASC ark per rotte. ASC ark overholdt spontant anastomose uten noen lim, Sutur eller noen biomateriale. Dyr grupper ble ofret 3 og 7 dager postoperatively. Sammenlignet med transplantert dyr, var forekomsten av anastomotisk abscesser og lekkasje høyere i kontrollen dyr. I vår modell, transplantasjon av ASC ark etter colorectal anastomose var vellykket og knyttet til en lavere pris for lekkasje.
Introduction
Delvis colectomy med en primær anastomose er en brukte kirurgi som kan gjøres for mange sykdommer som påvirker kolon som tykktarmskreft, Crohns sykdom og divertikulitt1,2. Mest fryktede komplikasjon etter colorectal anastomose er anastomotisk lekkasje3. Selv om flere risikofaktorer forbundet med anastomotisk lekkasjer identifisert, fortsatt løsninger for å hindre lekkasje ukjent4,5.
Fettvev-avledet stromal celler (ASCs) er assosiert med anti-inflammatorisk og trophic6,7, noe som gjør disse cellene lovende kandidater for regenerativ Therapy8. Effektiviteten av ASCs å fremme vev helbredelse ble vist i ulike vev som Hjertemuskel, hud og spiserøret,9,,10,,11,,12,,13. Det er imidlertid noen rapporter om bruk av ASCs å fremme intestinal helbredelse. Lokale transplantasjon av ASCs til eksperimentelle colorectal forekomst via ASC-belagt biosutures eller serosal injeksjoner av ASCs viste enten ingen forbedring i healing14 hindre ikke anastomotisk lekkasje tross en gunstigere anastomotisk Healing15.
Lokale transplantasjon av ASCs i suspensjon eller kombinert med biologisk materiale kan være assosiert med utilstrekkelig celle oppbevaring eller en utilstrekkelig distribusjon av transplantert celler11. Cellen ark teknologi16,17 tilbyr en nyskapende læremetode ASC levering18,19. Derfor, i en tidligere studie, en ny tilnærming ble foreslått som ASCs organisert i en celle ark kan brukes på eksperimentell colorectal anastomose20. Denne studien viste at ASC ark transplantasjon er heldig inne slankende colorectal anastomose lekkasje etter delvis colectomy i en rotte modell. Denne artikkelen rapporter ASC ark forberedelse og kirurgisk transplantasjon teknikk.
Protocol
Representative Results
Discussion
Anastomotisk lekkasje er den mest alvorlige bivirkning etter kolon resection med en primær anastomose. Optimal teknikker for å forhindre anastomotisk avbrudd og lekkasje er fortsatt mangler. Lokal anvendelse av en rekke biologisk materiale er gjennomført, med varierende resultater25,26,27. Målet med cellen terapi er å lette tissue reparasjon av vev erstatning eller stimulering av lokale helbredelse gjennom paracrine sekret….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne er Prof. Dr. S.E.R. Hovius, Dr. M.A.M. Mureau og alle kirurger av Institutt for Plastic Surgery for innsamling av subkutan fettvev. P. Sukho støttes av et stipend fra Nederland brorskap program (NFP-12/435), mens studien. Y.M. Bastiaansen-Jenniskens støttes av tilskudd fra nederlandsk leddgikt Foundation (LP11).
Materials
| LG DMEM | Gibco, Life technologies | 22320022 | ASC isolation and culture |
| Collagenase type I | Gibco, Life technologies | 17100-01 | ASC Isolation |
| Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A9418 | ASC Isolation |
| Fetal bovine serum | Gibco, Life technologies | 10270-106 | FBS, ASC isolation and culture |
| 3% acetic acid with methylene blue | Stemcell Technologies | 7060 | ASC Isolation |
| Gentamicin | Gibco, Life technologies | 15750-037 | ASC isolation and culture |
| Ampothericin B | Gibco, Life technologies | 15290-018 | ASC isolation and culture |
| Shaker (Gallenkamp Environmental Shaker Model 10X 400) | Akribis Scientific | F240 | ASC Isolation |
| Centrifuge | Hettichlab | Rotina380 | ASC isolation and culture |
| Phosphate buffer saline | Gibco, Life technologies | 14190-094 | PBS, ASC isolation and culture |
| Ascorbic acid-2-phosphate | Sigma-Aldrich | A8960 | ASC isolation and culture |
| Human recombinant fibroblast growth factor 2 | AbD Serotec | AF-100-15 | FGF2, ASC isolation and culture |
| Trypsin EDTA | Gibco, Life technologies | 25200-056 | ASC culture |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | D2650-5x | DMSO, ASC freezing |
| Thermo-responsive culture dishes | Nunc Thermo scientific | 174904 | ASC sheet preperation |
| Non-absorbable braided silk 4/0 | B Braun | 21151042 | surgery |
| Non-absorbable monofilament polyamide 8/0 | B Braun | G1118170 | surgery |
| Absorbable braided polyglycolic acid 5/0 | B Braun | C1048207 | surgery |
References
- Kawahara, H., et al. Single-incision laparoscopic right colectomy for recurrent Crohn’s disease. Hepatogastroenterology. 57 (102-103), 1170-1172 (2010).
- Saia, M., Buja, A., Mantoan, D., Agresta, F., Baldo, V. Colon Cancer Surgery: A Retrospective Study Based on a Large Administrative Database. Surg Laparo Endo Per. 26 (6), e126-e131 (2016).
- Snijders, H. S., et al. Meta-analysis of the risk for anastomotic leakage, the postoperative mortality caused by leakage in relation to the overall postoperative mortality. Eur J Surg Oncol. 38 (11), 1013-1019 (2012).
- Daams, F., Luyer, M., Lange, J. F. Colorectal anastomotic leakage: aspects of prevention, detection and treatment. World J Gastroentero. 19 (15), 2293-2297 (2013).
- Testini, M., et al. Bovine pericardium patch wrapping intestinal anastomosis improves healing process and prevents leakage in a pig model. PLoS One. 9 (1), e86627 (2014).
- Kilroy, G. E., et al. Cytokine profile of human adipose-derived stem cells: expression of angiogenic, hematopoietic, and pro-inflammatory factors. J Cell Physiol. 212 (3), 702-709 (2007).
- Mussano, F., et al. Growth Factor Profile Characterization of Undifferentiated and Osteoinduced Human Adipose-Derived Stem Cells. Stem Cells Int. , 6202783 (2017).
- Hassan, W. U., Greiser, U., Wang, W. Role of adipose-derived stem cells in wound healing. Wound Repair Regen. 22 (3), 313-325 (2014).
- Shudo, Y., et al. Addition of mesenchymal stem cells enhances the therapeutic effects of skeletal myoblast cell-sheet transplantation in a rat ischemic cardiomyopathy model. Tissue Eng Pt A. 20 (3-4), 728-739 (2014).
- Otsuki, Y., et al. Adipose stem cell sheets improved cardiac function in the rat myocardial infarction, but did not alter cardiac contractile responses to beta-adrenergic stimulation. Biomed Res. 36 (1), 11-19 (2015).
- Hamdi, H., et al. Epicardial adipose stem cell sheets results in greater post-infarction survival than intramyocardial injections. Cardiovasc Res. 91 (3), 483-491 (2011).
- Cerqueira, M. T., et al. Human adipose stem cells cell sheet constructs impact epidermal morphogenesis in full-thickness excisional wounds. Biomacromolecules. 14 (11), 3997-4008 (2013).
- Perrod, G., et al. Cell Sheet Transplantation for Esophageal Stricture Prevention after Endoscopic Submucosal Dissection in a Porcine Model. PLoS One. 11 (3), e0148249 (2016).
- Pascual, I., et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells in biosutures do not improve healing of experimental colonic anastomoses. Brit J Surg. 95 (9), 1180-1184 (2008).
- Yoo, J. H., et al. Adipose-tissue-derived Stem Cells Enhance the Healing of Ischemic Colonic Anastomoses: An Experimental Study in Rats. J Korean Soc Coloproctol. 28 (3), 132-139 (2012).
- Okano, T. Cell sheet engineering. Rinsho Shinkeigaku. 46 (11), 795-798 (2006).
- Chen, G., et al. Application of the cell sheet technique in tissue engineering. Biomed Rep. 3 (6), 749-757 (2015).
- Labbe, B., Marceau-Fortier, G., Fradette, J. Cell sheet technology for tissue engineering: the self-assembly approach using adipose-derived stromal cells. Methods Mol Biol. 702, 429-441 (2011).
- Sukho, P., et al. Adipose Tissue-Derived Stem Cell Sheet Application for Tissue Healing In Vivo: A Systematic Review. Tissue Eng Part B-Re. , (2017).
- Sukho, P., et al. Effects of adipose stem cell sheets on colon anastomotic leakage in an experimental model: Proof of principle. Biomaterials. 140, 69-78 (2017).
- Verseijden, F., et al. Angiogenic capacity of human adipose-derived stromal cells during adipogenic differentiation: an in vitro study. Tissue Eng Pt A. 15 (2), 445-452 (2009).
- Sukho, P., et al. Effect of Cell Seeding Density and Inflammatory Cytokines on Adipose Tissue-Derived Stem Cells: an in Vitro Study. Stem Cell Rev. 13 (2), 267-277 (2017).
- . Cell Harvesting by Temperature Reduction Available from: https://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/AppNote-Nunc-UpCell-N20230.pdf (2008)
- Wu, Z., et al. Colorectal anastomotic leakage caused by insufficient suturing after partial colectomy: a new experimental model. Surg Infect (Larchmt). 15 (6), 733-738 (2014).
- Wu, Z., et al. Reducing colorectal anastomotic leakage with tissue adhesive in experimental inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 21 (5), 1038-1046 (2015).
- Wu, Z., et al. Reducing anastomotic leakage by reinforcement of colorectal anastomosis with cyanoacrylate glue. Eur Surg Res. 50 (3-4), 255-261 (2013).
- Aysan, E., Dincel, O., Bektas, H., Alkan, M. Polypropylene mesh covered colonic anastomosis. Results of a new anastomosis technique. Int J Surg. 6 (3), 224-229 (2008).
- Suarez-Grau, J. M., et al. Fibrinogen-thrombin collagen patch reinforcement of high-risk colonic anastomoses in rats. World J Gastrointest Surg. 8 (9), 627-633 (2016).
- Kobayashi, J., Okano, T. Fabrication of a thermoresponsive cell culture dish: a key technology for cell sheet tissue engineering. Sci Technol Adv Mat. 11 (1), 014111 (2010).
- Elloumi-Hannachi, I., Yamato, M., Okano, T. Cell sheet engineering: a unique nanotechnology for scaffold-free tissue reconstruction with clinical applications in regenerative medicine. J Intern Med. 267 (1), 54-70 (2010).
- Miyahara, Y., et al. Monolayered mesenchymal stem cells repair scarred myocardium after myocardial infarction. Nat Med. 12 (4), 459-465 (2006).
- Makarevich, P. I., et al. Enhanced angiogenesis in ischemic skeletal muscle after transplantation of cell sheets from baculovirus-transduced adipose-derived stromal cells expressing VEGF165. Stem Cell Res Ther. 6, 204 (2015).
