Name: three-dimensional collagen matrix scaffold implantation as a liver regeneration strategy
Uploaded: 2021-06-29T14:15:00
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Die Autoren danken dem Personal der Laboratory Animal Facility der Experimental Medicine Unit, nurse Carolina Baños G. für technische und chirurgische Unterstützung, Marco E. Gudiño Z. für die Unterstützung bei Mikrofotografien und Erick Apo für die Unterstützung in der Leberhistologie. Der Nationalrat unterstützte diese Forschung für Wissenschaft und Technologie (CONACyT), Förderkennzeichen SALUD-2016-272579 und die PAPIIT-UNAM TA200515.

Die vorliegende Forschung wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Fakultät (DI/115/2015) der Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) und der Ethikkommission des Hospital General de Mexico (CI/314/15) genehmigt. Die Einrichtung erfüllt alle technischen Spezifikationen für die Produktion, Pflege und Verwendung von Versuchstieren und ist nach nationalem Recht gesetzlich zertifiziert (NOM-062-ZOO-1999). Männliche Wistar-Ratten mit einem Gewicht von 150-250 g (6-8 Wochen alt) wurden für diese Studie von ...

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E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absorbable+bioprosthesis+for+the+treatment+of+bile+duct+injury+in+an+experimental+model.">Absorbable bioprosthesis for the treatment of bile duct injury in an experimental model.</a> International Journal of Surgery. 20, 163-169 (2015).</li></ol>

Die Organtransplantation ist die Hauptstütze der Behandlung bei Patienten mit Leberfibrose oder Leberzirrhose. Einige wenige Patienten profitieren von diesem Verfahren, so dass es notwendig ist, therapeutische Alternativen für Patienten auf der Warteliste bereitzustellen. Tissue Engineering ist eine vielversprechende Strategie, die Gerüste und Zellen mit regenerativem Potenzialeinsetzt 2,4,13. Die Entfernung eines Teils der L...

Die Leber ist eines der wichtigsten Organe, die an der Aufrechterhaltung der Homöostase und der Proteinproduktion beteiligt sind1. Leider sind Lebererkrankungen weltweit die häufigste Todesursache. In fortgeschrittenen Stadien der Leberschädigung, zu denen Zirrhose und hepatozelluläres Karzinom gehören, ist die Lebertransplantation das klinisch empfohlene Verfahren. Aufgrund des Mangels an Spendern und der geringen Rate erfolgreicher Transplantationen wurden jedoch neue Techniken im Tissue Engineering (TE) und in der regenerativen Medizin (RM) entwickelt2,3.
TE beinhaltet die Verwendung von Stammzellen, Gerüsten und Wachstumsfaktoren4, um die Wiederherstellung entzündeter, fibrotischer und ödematöser Organe und Gewebe zu fördern1,5,6. Die in Gerüsten verwendeten Biomaterialien ahmen das native ECM nach und liefern die physikalischen, chemischen und biologischen Hinweise für den geführten zellulären Umbau7. Kollagen ist eines der am häufigsten vorkommenden Proteine, die aus der Dermis, der Sehne, dem Darm und dem Perikard gewonnen werden8,9. Weiterhin kann Kollagen als Biopolymer erhalten werden, um durch Bioprinting oder Elektrospinnen zwei- und dreidimensionale Gerüste herzustellen10,11. Diese Gruppe ist die erste, die über die Verwendung von Kollagen aus einer Knochenquelle für die Regeneration von Lebergewebe berichtet. Eine andere Studie berichtet über die Verwendung von Gerüsten, die aus Rinderkollagen synthetisiert wurden, das aus der Haut gewonnen wurde, mit homogenen und eng gelegenen Poren, ohne jegliche Kommunikation zwischen ihnen12.
Die Dezellularisation bewahrt das native ECM und ermöglicht den anschließenden Einbau von Zellen mit Stammzellpotential13,14. Dieses Verfahren befindet sich jedoch noch in der experimentellen Phase in Leber, Herz, Niere, Dünndarm und Harnblase von Mäusen, Ratten, Kaninchen, Schweinen, Schafen, Rindern undPferden3,14. Derzeit wird das resezierte Lebermassenvolumen in keinem der tierexperimentellen Hepatektomiemodelle ersetzt. Die Verwendung zusätzlicher Unterstützung oder eines Netzwerks (Biomaterialien), das die Zellproliferation und Angiogenese ermöglicht, könnte jedoch für die sofortige Wiederherstellung der Leberparenchymfunktionen unerlässlich sein. So könnten Gerüste als alternative Ansätze zur Regeneration oder Reparatur von Gewebe bei chronischen Lebererkrankungen eingesetzt werden, wodurch Wiederum Einschränkungen aufgrund von Spenden und klinischen Komplikationen der Lebertransplantation beseitigt werden.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Anionic detergent</td>
			<td>Alconox</td>
			<td>Z273228</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy cassettes</td>
			<td>Leica</td>
			<td>3802453</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera DMX</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>DXM1200F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidine gluconate 4%</td>
			<td>BD</td>
			<td>372412</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover glasses 25 mm x 40 mm</td>
			<td>Corning</td>
			<td>2980-224</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eosin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>200-M</td>
			<td>CAS 17372-87-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol, pure</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>459836</td>
			<td>CAS 64-17-5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flunixine meglumide</td>
			<td>MSD</td>
			<td>Q-0273-035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slides 75 mm x 25 mm</td>
			<td>Corning</td>
			<td>101081022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hematoxylin</td>
			<td>Merck</td>
			<td>H9627</td>
			<td>CAS 571-28-2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 37%</td>
			<td>Merck</td>
			<td>339253</td>
			<td>CAS 7647-01-0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Pisa agropecuaria</td>
			<td>Q-7833-028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light microscopy</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Microphoto-FXA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtainer yellow cape</td>
			<td>Beckton Dickinson</td>
			<td>365967</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>RM2125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model animal: Wistar rats</td>
			<td>Universidad Nacional Aut&#243;noma de M&#233;xico</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon 3-0 (Dermalon)</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>1750-41</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene 7-0</td>
			<td>Atramat</td>
			<td>SE867/2-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine10% cutaneous solution</td>
			<td>Diafra SA de CV</td>
			<td>1.37E+86</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scaning electronic microscopy</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>DSM-950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide, pellets</td>
			<td>J. T. Baker</td>
			<td>3722-01</td>
			<td>CAS 1310-73-2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software ACT-1</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Ver 2.70</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereoscopy macroscopy</td>
			<td>Leica</td>
			<td>EZ4Stereo 8X-35X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterrad 100S</td>
			<td>Johnson and Johnson</td>
			<td>99970</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgipath paraplast</td>
			<td>Leica</td>
			<td>39601006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synringe of 1 mL with needle (27G x 13 mm)</td>
			<td>SensiMedical</td>
			<td>LAN-078-077</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Processor (Histokinette)</td>
			<td>Leica</td>
			<td>TP1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue-Tek TEC 5 (Tissue embedder)</td>
			<td>Sakura Finetek USA</td>
			<td>5229</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichrome stain kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>HT15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unicell DxC600 Analyzer</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>BC 200-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Pisa agropecuaria</td>
			<td>Q-7833-099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>534056</td>
			<td>CAS 1330-20-7</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-dimensional collagen matrix scaffold implantation as a liver regeneration strategy

Lebererkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Übermäßiger Alkoholkonsum, eine fettreiche Ernährung und eine Hepatitis-C-Virusinfektion fördern Fibrose, Zirrhose und / oder hepatozelluläres Karzinom. Die Lebertransplantation ist das klinisch empfohlene Verfahren zur Verbesserung und Verlängerung der Lebensdauer von Patienten in fortgeschrittenen Krankheitsstadien. Allerdings sind nur 10% der Transplantationen erfolgreich, wobei die Verfügbarkeit von Organen, prächirurgische und postoperative Eingriffe und erhöhte Kosten direkt mit diesem Ergebnis korrelieren. Extrazelluläre Matrix (ECM) -Gerüste haben sich als Alternative für die Gewebewiederherstellung herausgestellt. Biokompatibilität und Transplantatakzeptanz sind die wichtigsten vorteilhaften Eigenschaften dieser Biomaterialien. Obwohl die Fähigkeit, die Größe und korrekte Funktion der Leber wiederherzustellen, in Leberhepatektomiemodellen bewertet wurde, wurde die Verwendung von Gerüsten oder einer Art Unterstützung, um das Volumen der ausgedienten Lebermasse zu ersetzen, nicht bewertet.
Die partielle Hepatektomie wurde in einer Rattenleber mit der Xenoimplantation eines Kollagenmatrix-Gerüsts (CMS) aus einem Rinderkondylus durchgeführt. Linkes Leberlappengewebe wurde entfernt (ca. 40%), und ein gleicher Anteil von CMS wurde chirurgisch implantiert. Leberfunktionstests wurden vor und nach dem chirurgischen Eingriff ausgewertet. Nach den Tagen 3, 14 und 21 wurden die Tiere eingeschläfert und makroskopische und histologische Auswertungen durchgeführt. An den Tagen 3 und 14 wurde Fettgewebe um das CMS herum beobachtet, ohne klinische Hinweise auf Abstoßung oder Infektion, ebenso wie die Gefäßneubildung und die CMS-Reabsorption an Tag 21. Es gab histologische Hinweise auf einen unbedeutenden Entzündungsprozess und die Migration benachbarter Zellen zum CMS, beobachtet mit dem Hämatoxylin und Eosin (H & E) und der Trichromfärbung von Masson. Es wurde gezeigt, dass das CMS im Lebergewebe gut funktioniert und eine nützliche Alternative für die Untersuchung der Geweberegeneration und -reparatur bei chronischen Lebererkrankungen sein könnte.

Die Knochendemineralisierung beeinflusst die mechanischen Eigenschaften von CMS, ohne die ursprüngliche Form oder Verbindung seiner Poren zuverändern. CMS kann jede Beliebige Form haben und kann daher an die Größe und Form des ausgewählten Organs oder Gewebes angepasst werden19. Im vorliegenden Protokoll haben wir ein dreieckiges CMS verwendet (Abbildung 1A-D). Ein Rattenmodell wurde verwendet, um die Regenerati...

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Three-Dimensional Collagen Matrix Scaffold Implantation as a Liver Regeneration Strategy

Lebererkrankungen werden durch viele Ursachen verursacht, die Fibrose oder Zirrhose fördern. Die Transplantation ist die einzige Option zur Wiederherstellung der Gesundheit. Angesichts des Mangels an transplantierbaren Organen müssen jedoch Alternativen erforscht werden. Unsere Forschung schlägt die Implantation von Kollagengerüsten in Lebergewebe aus einem Tiermodell vor.

Dreidimensionale Kollagenmatrix-Gerüstimplantation als Leberregenerationsstrategie

Liver diseases are the leading cause of death worldwide. Excessive alcohol consumption, a high-fat diet, and hepatitis C virus infection promote fibrosis, ...

Diese Methode beinhaltet die Platzierung eines Implantats aus Kollagenmatrix als Gerüst in der Leber, um die Leberregeneration zu fördern. Diese Implantationsmethode hat die Tür für einen Strategen geöffnet, der die Wiederherstellung der Form und des Ballons der resezierten Gewebe erforscht und dadurch die Anästhesie, die Operationsdauer und die Erholungszeit verkürzt. Diese Methode kann verwendet werden, um die Regeneration mit Modellen der Leberfibrose sowie anderer Säugetierarten zu fördern.Diese Methode basiert auf Tissue Engineering und regenerativer Medizin, um die Wiederherstellung von verletztem Gewebe zu fördern. Beginnen Sie mit der Desinfektion des Arbeitstisches des Operationsbereichs, des Mikrochirurgiemikroskops und des Sitzes mit einer 2% igen Chlorhexidinlösung und hydratisieren Sie dann das kollagenmatrixartige Gerüst, das aus einem Rinderkondylen gewonnen wird, in steriler Kochsalzlösung für 20 Minuten. Als nächstes rasieren Sie mit chirurgischer Seife und einer zweischneidigen Klinge die Bauchhaut einer betäubten sechs bis acht Wochen alten männlichen Wistar-Ratte und desinfizieren Sie dann die Haut dreimal mit einer 10% Povidon-Jodlösung.Legen Sie das Tier auf eine warme Platte in der dorsalen Position des Dekubitus mit überstrecktem Hals, um einen durchlässigen Atemweg aufrechtzuerhalten. Bewerten Sie die Tiefe der Anästhesie durch das Atemmuster und den Verlust des Entzugsreflexes in den Gliedmaßen. Legen Sie dann einen chirurgischen Einwegvorhang um die rasierte Haut und verwenden Sie den Xiphoid-Prozess als Referenzpunkt, machen Sie einen 2,5 Zentimeter langen Schnitt auf der Alpislinie mit einer Dissektionszange, wobei Sie darauf achten, das Blutgefäßen der Bauchwand zu vermeiden, um Blutungen zu vermeiden.Nachdem Sie den Bauchretraktor platziert haben, beobachten Sie die Bauchhöhle. Extrahieren Sie mit der Dissektionszange den linken Leberlappen und legen Sie ihn auf die Metallplatte. Führen Sie mit einer sterilen, nach dem anderen und einem Zentimeter dreieckigen metallischen Schablone eine Hepatektomie durch.Um Blutungen der Leber zu verhindern, halten Sie die chirurgische Kompression mit einem Tupfer am Rand der Leber für fünf Minuten aufrecht. Als nächstes implantieren Sie unter Verwendung von 7-O-nicht resorbierbaren Polypropylennähten das hydratisierte Kollagenmatrix-Gerüst in die Hepatektomiestelle mit vier Stichen zwischen dem Lebergewebe und dem Gerüst, um eine Verschiebung des Biomaterials zu verhindern. Bringen Sie die Leber in die Bauchhöhle zurück und nähen Sie die Bauchdecke und die Haut mit einer 3-O-Nylonnaht.Reinigen Sie den chirurgischen Schnitt zweimal mit einem chirurgischen jodgetränkten Schwamm und überwachen Sie die Vitalfunktionen des Tieres. Dann setzen Sie das Tier in laterale Dekubitusposition. Nach der Verabreichung eines Analgetikums legen Sie das Tier in eine einzelne Polycarbonatbox mit Labortiereinstreu in einem geräuschfreien Bereich mit Temperaturkontrolle.Beobachten Sie die Erholung von der Narkose und überwachen Sie den Wasser- und Nahrungsverbrauch für zwei Stunden. Es gab keinen Unterschied in der Leberfunktion zwischen der SHAM-Gruppe und den experimentellen Gruppen mit und ohne Kollagenmatrixgerüst nach drei, 14 und 21 Tagen, was darauf hindeutet, dass das Kollagenmatrixgerüst die Leberfunktion nicht stört. Die histologische Analyse am dritten Tag zeigt, dass das Vorhandensein des Kollagenmatrix-Gerüsts in der Leber keine Fremdkörperreaktion förderte und das auffällige Vorhandensein von laxem Bindegewebe beobachtet wird.An den Tagen 14 und 21 ist das laxe Bindegewebe häufiger mit dem Kollagenmatrixgerüst Trabeculae umgeben von Hepatozyten, was darauf hindeutet, dass Hepatozyten in das Kollagenmatrixgerüst gewandert sind. Bereiche von Hepatozyten, die von einem Gefäß bewässert werden, sind zu sehen und die Hepatozyten, die an dem Kollagenmatrixgerüst Trabeculae haften, sind manchmal von laxem Bindegewebe umgeben. Verwenden Sie während der Durchführung der Hepatektomie eine aseptische Technik, um eine Infektion zu vermeiden, und wenden Sie anschließend eine Kompression an, um Blutungen aus der Leber zu verhindern.Verwenden Sie auch 7-O-Nähte für die Implantation von Kollagenmatrix-Gerüsten, um ein Reißen zu vermeiden. Nach Implantation des Kollagenmatrix-Gerüsts in ein fibrotisches Tiermodell können die Vorteile der sinogenen Implantation für die Leberregeneration bewertet werden. Die Verwendung von Kollagenmatrixgerüsten als Ersatz für die von der Leber extubierte Masse wurde bisher nicht untersucht.Diese genogenen Materialien ebnen den Weg als weitere Therapieoption im Bereich der chronischen Lebererkrankungen.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Strategy to Identify de Novo Mutations in Common Disorders such as Autism and Schizophrenia

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There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, ...

Forschung

Medizin

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Menschliche neuroendokrinen Tumor-Zelllinien als dreidimensionales Modell für das Studium der menschlichen neuroendokrinen Tumor-Therapie

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human ...

Quantification of Breast Cancer Cell Invasiveness Using a Three-dimensional (3D) Model

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Quantifizierung der Brustkrebs-Zelle Invasivität Mit einem Drei-dimensionale (3D) Modell

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Isolated Hepatic Perfusion as a Treatment for Liver Metastases of Uveal Melanoma

Isolierte Leberperfusion als Behandlung für Lebermetastasen von Aderhautmelanom

Isolated hepatic perfusion (IHP) is a procedure where the liver is surgically isolated and perfused with a high concentration of the chemotherapeutic ...

Three-Dimensional (3D) Tumor Spheroid Invasion Assay

Three-Dimensional 3D Tumor Spheroid Invasion Assay

Dreidimensionale (3D) Tumor Spheroid Invasionsassay

Invasion of surrounding normal tissues is generally considered to be a key hallmark of malignant (as opposed to benign) tumors. For some cancers in ...

Three-dimensional Alginate-bead Culture of Human Pituitary Adenoma Cells

Dreidimensionale Alginat-Perle Kultur der Menschen Hypophysenadenom Cells

A three-dimensional culture method is described in which primary pituitary adenoma cells are grown in alginate beads. Alginate is a polymer derived from ...

Method of Direct Segmental Intra-hepatic Delivery Using a Rat Liver Hilar Clamp Model

Methode der direkten segmentale Intra-Leber-Lieferung Mit einer Rattenleber Hilar Clamp Modell

Major hepatic surgery with inflow occlusion, and liver transplantation, necessitate a period of warm ischemia, and a period of reperfusion leading to ...

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Drei-dimensionale Druck einer komplexen Aorten Anomalie

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal ...

Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty (PVP)

Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty PVP

Dreidimensionale Druckanleitung Vorlage Assistierte Perkutane Vertebropplastik (PVP)

Percutaneous vertebroplasty (PVP) is considered an effective treatment for the back pain caused by osteoporotic vertebral compression fracture. The ...