쥐 모델에 부분 Colectomy 후 누설을 줄이기 위해 지방 조직 유래 줄기 세포의 이식

요약

준비와 쥐 모델에서 부족 하 게 봉합 대 장 anastomoses에 지방 조직 유래 줄기 세포 (ASC) 시트의 이식 제공 됩니다. 이 새로운 응용 프로그램은 ASC 시트 대 장 문 합 누출을 줄일 수 있습니다 보여줍니다.

초록

Anastomotic 누설 대 장 수술 후 비참 한 합병증은 이다. 누출 방지에 대 한 현재 메서드는 임상 효능의 다른 수준, 그들은 지금 불완전 한 솔루션까지 있습니다. 줄기 세포 치료 ASC 시트를 사용 하 여이 문제에 대 한 솔루션을 제공할 수 있습니다. ASCs 조직 그들의 영양 및 immunomodulatory 속성 때문에 치유를 승진 시키기를 위한 유망 후보자 이라고 여겨진다. 여기, 우리는 누설을 줄이기 위해 쥐 모델에서 대 장 문 합에 이식 하는 고밀도 ASC 시트를 생산 하는 방법을 제공 합니다. ASCs 셀 시트 쉽게 분리 될 수 있는 온도 응답 문화 요리에 형성. 이식의 날, 5 봉합 대 장 문 합으로 부분 colectomy 수행 되었다. 동물 쥐 당 1 ASC 시트와 함께 즉시 이식 했다. ASC 시트 없이 어떤 접착제, 봉합 사, 또는 어떤 소재 문 합을 자발적으로 준수 됩니다. 동물 그룹 3 ~ 7 일을 희생 했다 postoperatively. 이식된 동물에 비해, anastomotic 농 양 및 누설의 부각 더 높았다 제어 동물. 우리의 모델에서 대 장 문 합 후 ASC 시트 이식 성공적이 고 낮은 누설 율으로 연결 했다.

서문

기본 문 합으로 부분 colectomy는 대 장 암, 크 론 병, 계실 염^1,2등 콜론에 영향을 미치는 많은 질병에 대 한 할 수 있는 일반적으로 수행된 수술입니다. 가장 후 대 장 문 합은 anastomotic 누설³합병증을 겁 나. 비록 anastomotic 누수와 관련 된 몇 가지 위험 요소 확인 되었습니다, 누설을 방지 하기 위한 솔루션 알^4,5남아 있습니다.

지방 조직 유래 stromal 세포 (ASCs) 염증 및 영양 특성^6,7, 이러한 세포 재생 요법⁸에 대 한 후보를 유망 하 게 연결 되어 있습니다. 조직 치유를 촉진 하는 ASCs의 효과 심장 근육, 피부, 식도^{9,,1011,,1213}등 다양 한 조직에 표시 했다. 그러나, 장 치유를 촉진 하는 ASCs 사용 하 여에 몇 가지 보고 있다. ASC 코팅 biosutures 통해 실험 대 장 anastomoses에 ASCs의 지방 이식 또는 ASCs serosal 주사¹⁴ 치유 하거나 개선 보였다 anastomotic 더 유리한도 불구 하 고 anastomotic 누설을 방지 하지 않았다 치유¹⁵.

정지에서 ASCs의 지방 이식 함께 또는 생체 부족 세포 보존 또는 이식된 세포¹¹의 부적 절 한 배포에 연관 될 수도 있습니다. 셀 시트 기술^16,17 ASC 배달^18,19의 혁신적인 방법을 제공합니다. 따라서, 이전 연구에 새로운 접근 방식은 어느 ASCs 셀에 시트 실험 대 장 문 합²⁰에 적용 수 있는 제안 했다. 이 연구는 ASC 시트 이식 쥐 모델에서 부분 colectomy 후 대 장 문 합 누출을 감소 시키기에서 성공적 증명. 이 기사 보고 ASC 시트 준비 및 외과 이식 기술 합니다.

프로토콜

복 부 피하 지방 조직 승인 의료 윤리 위원회 (#MEC-2014-092), 에라스무스 엠씨 대학 의료 센터, 로테르 담, 네덜란드의 인간 기증자 로부터 얻은 것입니다. 모든 동물 실험 윤리 위원회의 동물 실험, 에라스무스 엠씨 대학 의료 센터, 로테르 담, 네덜란드 (133-14-01)에 의해 승인 되었다.

1. 인간의 ASCs 격리와 문화

1. 1g의 지방 조직에 대 한 절연 매체의 3 mL를 준비 합니다. 혼합 낮은 포도 당 Dulbecco의 수정이 글의 중간 (LG-DMEM) 10 g/L 소 혈 청 알 부 민 (BSA)와 콜라 1 g/L 입력 1.
2. 인간의 피하 복 부 지방 조직 해 부 (n = 8, 모든 여성, 평균 나이 40 ± 9 살) 살 균 생물 SafetyCabinet의 메 마른 외과 블레이드 크기 10, Adson 브라운 조직 집게와 Metzenbaum가 위를 사용 하 여 작은 조각 (0.5 cm).
3. 메 마른 유리 미디어 저장 병에 해 부 조직을 저장 합니다. 해 부 조직 총 양의 무게 고 준비 절연 매체 병 당 절연 매체의 150 mL와 함께 지방 조직 (50 g)와 소화를 시작 합니다. 프로토콜 롤러 믹서에 하룻밤 해 부 지방 조직 및 4 ° C에서 절연 매체 병을 저장 하 여 여기 일시 중지 될 수 있습니다. 그런 다음 다음 단계를 계속 하기 전에 15 분 동안 실내 온도 25 ° C에 다음 날 병 prewarm.
   참고: 복 부 피하 지방 조직 기증자 승인 에라스무스 MC 의료 윤리 위원회 (# 멕-200)의 규범에 따라 유 방 재건 수술에서 남은 자료로 얻어 졌다: "적절 한 보조 사용 인간의 조직"의 (< http://www.federa.org>). 남은 지방 조직만 기증자 않았다 하지 탈퇴 보조 사용에서 사용 되었다.
4. 다이제스트 150 rpm에서 1 h 동안 37 ° C 배양 기 통에에서 멸 균 유리 미디어 저장 병에 해 부 지방 조직.
5. 50 mL 튜브로 소화 솔루션을 분할 하 고 튜브 390 x g에서 10 분 원심.
6. 문화 매체를 준비: LG DMEM 10% 태아 둔감 한 혈 청 (FBS), 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B. 보충
7. 원심 분리, 다음은 상쾌한을 제거 하 고 배양 (LG-DMEM 10% 태아 둔감 한 혈 청 (FBS), 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B 보충) 20 mL에 셀 펠 릿 resuspend. 390 x g에 5 분 동안 다시 세포를 원심 고는 상쾌한을 제거 합니다.
8. 문화 매체 (LG-DMEM 10 %FBS, 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B 보충)의 10 mL와 함께 셀 펠 릿을 resuspend 하 고 세포 현 탁 액 100 µ m 필터를 통해 필터링.
9. 세포 현 탁 액의 50 µ L을 (적혈구 세포)에 대 한 3% 초 산/메 틸 렌 블루 솔루션의 50 µ L을 추가 하 고 솔루션을 섞어 10 µ L를 사용 하 여 셀을 계산. 세포는 hemocytometer와 계산을 수행 합니다. 다음 문화 매체 (LG-DMEM 30 %FBS, 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B 보완)에 40, 000 셀/c m² 의 조밀도에 세포 격판덮개.
10. 24 시간 5% CO₂ 와 다습 한 대기권에서 37 ° C에서 세포를 품 어.
11. 갓 부 화, 워시와 따뜻한 (37 ℃) 성 세포와 식 염 수 (PBS) 세포 파편을 제거 하 고 10 %FBS 문화 매체와 미디어를 대체 버퍼링을 다음 추가 ascorbic 산-2-인산 염 (25 µ g/mL)와 인간의 재조합 섬유 아 세포 성장 요인 2 (FGF2, 1 ng/mL).
12. Subculture ASCs 표준 0.25% trypsin EDTA 솔루션 (3 mL T175 플라스 크에 대 한)를 사용 하 여 90% 합류에. 3-5 분 후 중화 문화 매체 (LG-DMEM 10 %FBS, 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B 보충)의 10 mL와 0.25% trypsin EDTA 솔루션.
    참고: 일반적인 ASC 표면 마커 및 트라이-혈통 차별화 분석 수행 이전 그리고 발표 ASCs이 프로토콜 표시 ASC 특정 특성^21,22를 사용 하 여 격리를 사용 하 여 cytometry 분석 흐름.
13. T175 플라스 크에 대 한 문화 매체 (LG DMEM 보충 10 %FBS, 50 µ g/mL gentamicin 및 1.5 µ g/mL ampothericin B)의 10 mL로 세포 세척 하 고 원심 250 x g. 제거에서 8 분에 대 한 셀은 상쾌한 문화 매체의 1 mL에 셀 resuspend. hemocytometer 셀을 계산 합니다.
14. 8, 000 셀/c m²의 조밀도에 T175 문화 플라스 크에 세포 격판덮개
15. 더 사용 하기 전에 문화 매체에서 10% 디 메 틸 sulfoxide (DMSO)와 액체 질소에 나머지 ASCs를 고정.

2. ASC 시트 준비

1. FBS의 1 mL와 함께 온도 응답 문화 요리 (3.5 c m 직경)를 미리 coat 다음 셀 뿌리기 전에 적어도 30 분 동안 37 ° C에서 인큐베이터에서 요리를 놓습니다.
2. 3-5 분 (3 mL T175 문화 플라스 크에 대 한) 표준 0.25% trypsin EDTA 용액을 사용 하 여 ASCs trypsinize Trypsinization 후 어떤 셀 수 풀 경우 계산 전에 100 µ m 필터를 통해 셀을 필터링 합니다.
3. 트립 신 솔루션을 무력화 LG DMEM 10% 보충 FBS (T175 플라스 크에 10 mL) 250 x g. 8 분 대 세포 현 탁 액 분리기는 상쾌한 제거와 LG DMEM 10% 보충의 1 mL에 셀 resuspend FBS.
4. FBS와 온도 응답 문화 요리 코팅, 후 37 ° C에서 지구 온난화 접시에 인큐베이터에서 요리를 이동 하 고 접시에서 FBS를 제거 합니다.
5. 씨앗 ASCs 400000 셀/cm² (총, 3.52 × 10⁶ 세포 배양 접시 당 2 mL에 희석).
6. 신중 하 게 가능한 균등 하 게 요리를 부드럽게 스윙 하 여 세포를 배포 합니다.
7. 5% CO₂와 다습 한 대기권에서 37 ° C에서 48 h에 대 한 문화 ASC 시트.
   참고: 문을 여는 인큐베이터의 온도 강하를 ASC 시트 형성을 방해할 수 있습니다 또는 구성 된 ASC 시트의 조기 분리를 방지 하기 위해 ASCs 시드 후 최소화 하십시오.

3. 부분 Colectomy 및 대 장 문 합

1. 유발 하 고 남성 Wistar 쥐 (250-350 g 사이 무게) 1 L/min isoflurane의 유지 (1.5-5%)/oxygen 흡입 buprenorphine 0.05 mg/kg을 피하 주사 하 고.
2. 일단 동물 일반 마 취, 마 취 깊이 반사 테스트를 사용 하 여 평가 합니다. 건조를 방지 하기 위해 눈에 비타민 A 포함 눈 연 고를 적용 합니다. 마 취는 수술에 대 한 충분 한 것으로 간주, aseptically 머리를 면도 하 고 외과 영역 70% 에탄올으로 두 번 살포 하 여 복 부를 준비 합니다. 살 균 종이 커튼으로 복 부 드러 워 진. 무 균 기술을 사용 하 고 전체 수술 중 살 균 분야를 유지 합니다.
3. 메 마른 외과 블레이드 크기 10으로 5 cm의 중간 선 복 부 절 개를 만들고 Metzenbaum가 위 절 개를 확장. 확인 하 고 콜론 exteriorize 염 분 moistened gauzes와 복 부 구멍의 나머지에서 결 팩. 오른쪽, 중간, 식별 하 고 퉁 명 스럽게 Halsted 모기를 사용 하 여 각 선박 주위 해 부는 mesentery에서 산 통 동맥을 왼쪽, 고 흡수 비 꼰 실크 4/0 각 개별 선박 선.
4. 맹 하 aborally 1.0 cm 사이 꼬리 mesenteric 동맥 위에 0.5 cm 저 승 세그먼트를 격리 합니다. 건강 한 콜론 Metzenbaum가 위를 사용 하 여 통해 transect. 저 승 세그먼트의 절제술, 후 두 긴 면봉, 원심 결 통해 트랜스 anally 그리고 근 위 결 장 끝에 도입 하 여 콜론의 인접 하 고 원심 끝을 함께 가져.
5. 수술 현미경을 사용 하 여, 한 레이어 반전 5 중단된 봉합 (비 흡수 monofilament 폴 리아 미드 8/0)를 사용 하 여 봉합에 의해 부족 하 게 sutured 엔드-투-엔드 문 합을 만듭니다. 결 장 벽의 모든 레이어를 통해 중단된 봉합 놓고 노트 extraluminally 위치.
6. 컨트롤 또는 ASC 시트 그룹으로 무작위로 쥐를 나눕니다.

4. ASC 시트 이식

1. 40 분 비보에 이식, ASC 시트 분리를 촉진 하기 전에 실내 온도에 아래로 냉각 하기 위하여 문화 요리를 하실 수 있습니다.
   참고:는 초연 후 약 2 cm 직경에서 축소 ASC 시트. ASC 시트 생존 분리²⁰후 최소한 3-6 h에 대 한 높은 남아 있습니다.
2. 문화 매체와 혈 청 1 mL와 함께 그것은 lg 전자 DMEM 무료 교체를 제거 합니다.
3. 부드럽게 atraumatic 집게와 ASC 시트의 테두리를 잡아 고 anastomotic 라인 위에 ASC 시트의 요리 측을 두십시오.
4. 신중 하 게 ASC에 밖으로 스트레칭 약 0.25 cm 위와 아래 anastomotic 라인 atraumatic 집게 랩 콜론 주위 시트를 사용 하 여 시트. 랩 등 측면 주위 ASC 시트까지 콜론을 들어올립니다.
   참고: ASC 시트는 anastomotic 라인을 자발적으로 준수, 조직 접착제를 사용 하는 필요 또는 다른 소재. 제어 그룹 추가 치료에 영향을 받지 않습니다.
5. 목화 면봉을 제거 하 고 장갑과 악기를 변경. 복 부에 콜론을 바꿉니다. 흡수 되기 쉬운 봉합을 사용 하 여 실행 한 레이어와 닫기 복 부-교육 알바 꼰 polyglycolic 산 5/0. 봉합은 subcutis와 함께 흡수 봉합을 사용 하 여 실행의 한 계층에서 커티스 꼰 polyglycolic 산 5/0.

5. 수술 후 평가 및 후속

1. 즉시 5 mL 따뜻한 식 염 수의 피하 주사로 동물 postoperatively rehydrate. 체온을 유지 하 고 동물을 sternal recumbency를 유지 하기 위해 충분 한 의식 회복 될 때까지 생체 신호를 모니터링 하는 열 램프 아래에서 동물을 놓습니다.
   참고: 수술을 받은 했다 동물 했다 완전히 복구 될 때까지 다른 동물의 회사에 반환 되지 않습니다. 복구, 후 물에 자유 접근 및 일반 쥐 차 수 있도록. 수술 후 통증 완화를 위해 관리 0.05 mg/kg buprenorphine 피하 모든 6-8 h 3 일 동안. 이 연구에서 언제 든 지 아무 항생제 관리 되었다.
2. 웰빙 무게의 일일 임상 평가 얻을. 매우 낮은 웰빙 점수 또는 심한 체중 감소, 동물 마 취 아래 심장 찔린 통해 exsanguination에 의해 안락사 해야 한다.
3. 수술 후 당일 또는 하루 3 7 anesthetize 1 L/min isoflurane의와 다시 쥐 (1.5-5%)/oxygen 흡입 buprenorphine, 없이 U 자 모양의 절 개를 다시 개복 술을 수행 하 고. 복 부 복 막 염만, 섬유 유착, 그리고 농의 존재의 표시를 확인 하십시오. 유착의 심각도 점수와 복 부와 anastomotic 지역에서 농 양.
4. 문 합을 포함 하 여 콜론의 닫힌된 세그먼트에 공기 insufflation에 의해 anastomotic 파열 압력을 결정 합니다. 첫 번째 공기 파열 압력으로 누설 하는 때 공기 압력과 파열의 장소를 기록 합니다.
5. 각 희생된 동물에서 콜론을 제거 하 고-장 문 합을 포함 하는-콜론의 컷된 세그먼트 버퍼링 4% 포름알데히드, 파라핀 포함 및 콜론 4 μ m 두꺼운 부분으로 절단에 의해 해결.
6. 심장 찔린 통해 exsanguination에 의해 직접 문 합 세그먼트의 컬렉션 후 마 취 동안 동물을 안락사. 호흡 운동과 심장 박동의 부재와 함께 동물 죽음을 확인 합니다.
7. 되며 & 오신 빨강, Picro 시리우스 등 조직화 학적인 stainings 및 인간 미토 콘 드리 아, 쥐 내 피 세포 (CD34 안티) 및 (CD3 +, CD163 +) 면역 체계의 세포에 대하여 항 체와 immunohistochemical stainings 수행 합니다.
8. 컴퓨터 분석에 대 한 슬라이드를 디지털화 하 고 동물 그룹을 비교.

결과

ASC 시트 문화 및 결 장 절제술 및 문 합 절차를 묘사 하는이 연구의 흐름 차트는 그림 1에 표시 됩니다. 그림 2 는 ASC 시트 현미경 형태학 및 중 고 분리 후 ASC 시트의 거시적인 외관. 그림 3 ASC 시트 분리 및 이식의 다른 단계를 보여 줍니다. 그림 4 는 anastomotic 선 및 누설 방지에 ASC 시?...

토론

Anastomotic 누설은 기본 문 합으로 결 장 절제술을 다음과 같은 가장 심각한 불리 한 이벤트 이다. Anastomotic 장애 및 누설을 방지 하기 위해 최적의 기술을 여전히 부족 한. 다양 한 생체 재료의 로컬 응용 프로그램, 다양 한 결과^25,,2627실시 되어 있다. 세포 치료의 목표는 조직 대체 하 여 조직 복구 또는 로컬 치유 통해 paracrine 분 ?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
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