SCI 干细胞国际 1687 - 9678 1687 - 966 x Hindawi 10.1155 / 2021/8854479 8854479 研究文章 梗塞部位长尿道缺陷的非细胞动脉重建犬模型 1 亚美 2 Danhui 3 杨ydF4y2Ba 提供关于 3 Chengai 3 Guanglin 4 Zhizhong 1 https://orcid.org/0000 - 0002 - 5817 - 7285 Jianpo 4 Petrenko 看门人尤里 https://orcid.org/0000 - 0002 - 7317 - 0823 2 1 部门的泌尿学 内蒙古宝钢医院 014010年包头 中国 2 中国医学科学院基础医学科学研究所 北京协和医科大学基础医学院 北京协和医科大学医院 在组织工程卓越中心的中国医学科学院 北京重点实验室(No.BZO381) 北京100010年 中国 pumch.cn 3 北京研究所创伤学和整形外科 北京100035年 中国 4 部门的泌尿学 北京积水潭医院 北京100096年 中国 jst-hosp.com.cn 2021年 7 6 2021年 2021年 15 7 2020年 25 3 2021年 16 5 2021年 7 6 2021年 2021年 版权©2021中et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

尿道狭窄的管理仍然是一个主要在诊所治疗挑战。在此,我们研究了重建的可行性相对较长段尿道的梗塞部位非细胞动脉在犬模型。非细胞动脉矩阵得到捐赠者切除颈动脉的狗。自体脂肪干细胞(ADSCs)从6男狗种植和播种到预制非细胞动脉矩阵。一个3厘米长段尿道切除12公狗。尿道成形术与非细胞动脉进行矩阵与ADSCs播种6动物没有细胞和6。串行造影表现在术后1和3个月。宽尿道管径没有任何束缚的迹象被证实在所有6实验组动物。相比之下,尿道狭窄3中演示了动物的对照组。贪污是高度epithelialized实验组和平滑,而贪污挛缩和疤痕形成显示对照组。 Histologic analysis of the cell-seeded arterial matrix at 1 month confirmed the presence of multilayered urothelium and muscle. The levels of tissue formation developed over time with a progressive increase in muscle content. In contrast, extensive fibrosis and sparse smooth muscle were seen in animals treated with matrix without ADSCs. This study provides preclinical evidence that the ADSC-seeded arterial matrix can be used as a tubularized scaffold in the reconstruction of 3 cm long urethral defect in a male canine model. The ADSC-seeded arterial matrix remodels and regenerates normal-appearing urethral tissue layers over time.

北京医院管理局青年项目 QML20170405 北京积水潭医院新星计划 XKXX201616
1。介绍

尿道狭窄的管理仍然是一个主要在诊所治疗挑战。男性,医源性损伤是最常见的导致尿道狭窄其次是自发病、创伤、炎症( 1- - - - - - 4]。系统性疾病,如地衣sclerosus,也会导致尿道狭窄( 5, 6]。尿道疤痕的组织是致病过程导致的替代尿道海绵体的维管组织,导致缺血性spongiofibrosis尿道( 7, 8]。尿道狭窄呈现出严重的健康状况,显著影响生活质量和可能导致重要器官的失败如果不及时治疗( 9]。

前尿道的修复是一种最苛刻的泌尿外科手术问题。提出了几个自体组织为自由移植或皮瓣尿道成形术,据成功率在85%到75之间。然而,它并非没有并发症,如施主能级发病率和长期住院治疗( 10- - - - - - 13]。再生医学和组织工程研究的发展导致了新的尿道修复生物材料( 14- - - - - - 17]。选择合适的细胞类型一起支持矩阵是一个至关重要的步骤,尿道组织工程( 18]。非细胞矩阵组织工程的发展代表了一个非凡的阶段整形外科手术领域的( 19]。一些研究报道成功的结果当非细胞矩阵被用来取代部分尿道缺陷对时尚。西韦特等人使用管状非细胞矩阵来代替一个压痕的兔尿道切除部分长0.8 - -1.1厘米,报道令人满意的结果 20.]。然而,它是不确定的非细胞动脉是否可以作为移植材料尿道狭窄疾病。在目前的研究中,我们调查了使用非细胞动脉的可行性工程师狗长段尿道。

2。材料和方法

本研究进行的北京积水潭医院伦理委员会的批准。所有动物实验遵守指导方针和到达是依照英国动物(科学过程)法案,1986年和相关的指导方针。共有12个男小猎犬狗1 y的平均年龄和平均体重为8.7公斤,购自北京马歇尔生物科技有限公司,是包括在这项研究。非细胞动脉切除颈动脉的矩阵得到男性捐赠者的狗,并不包括在这项研究。自体脂肪干细胞(ADSCs)从6男狗种植和播种到预制非细胞动脉矩阵(3厘米长)。长段尿道切除12公狗。尿道成形术与非细胞动脉进行矩阵与ADSCs播种6动物没有细胞和其他6。串行造影表现在术后1和3个月。对动物是为了分析按预定时间点(每组三种动物在1个月和3个月,分别)。

2.1。制备动脉矩阵

颈动脉从捐赠者通过手术切除的动物。颈动脉被冲洗和磷酸盐在4°C,接着用0.03%胰蛋白酶在室温下2 h。然后矩阵处理的溶液Triton x - 100(0.5%)和氢氧化铵(0.05%)在蒸馏水24小时在4°C细胞脱水。最后,10 L Tris-HCl更易清洗解决方案包含50 U /毫升DNase我和1 U /毫升核糖核酸酶添加和洗24小时在室温下用颤抖的消化细胞核和去除DNA和RNA组件在颈动脉。组织被冻结,冻干,与环氧乙烷灭菌后,密封储存在4°C。

2.2。细胞隔离和扩张

动物与乙酰丙嗪镇静(0.05毫克/公斤肌肉),麻醉诱导使用氯胺酮的组合(5毫克/公斤静脉)和安定(0.25毫克/公斤静脉)。动物被插管和维护在异氟烷麻醉(1 - 2%)。盐水(10 mL / kg / h)通过静脉导管被替换下场。米格鲁猎犬的皮毛的小腹被移除,用碘载体进行消毒。腹部正中切口是紧随其后的是曝光的皮下脂肪组织。皮下脂肪组织被无菌钳和保留。脂肪组织是与PBS冲洗,碎成小块,在800 rpm剧烈摇晃,然后孵化在溶液中含有0.2%胶原酶在37°C IA型20分钟用颤抖的200 rpm。悬架是透过70 μm细胞过滤器,脂质层顶部被和离心机在室温下1500 rpm 8分钟。剩余的细胞悬浮在10毫升杜尔贝科修改鹰介质与链霉素(DMEM)补充,二性霉素b、青霉素、和10%胎牛血清的边后卫,镀的密度 1 × 10 6 细胞在10厘米菜和培养在37°C公司5%2。24小时后,细胞与PBS冲洗。通过特定的检测表面抗原和细胞多向分化的能力,我们决定,他们脂肪间充质干细胞。

2.3。支架制备和细胞播种

准备acellularized动脉矩阵是孵化24 h与10%胎牛血清的DMEM补充(的边后卫)植入前。第三代脂肪间充质干细胞被播种到动脉矩阵的浓度 5 × 10 6 细胞/厘米2和15毫升离心管充满DMEM / 10%的边后卫。有间歇性摇晃有限公司5%2,37°C孵化器旋转瓶;媒介是搅拌10 rpm允许细胞均匀分布在24小时内。它动摇了30分钟,然后站住30分钟。重复3周期后,这是培养24小时。的coculture cell-scaffold复杂荧光显微镜和共聚焦显微镜下观察。

2.4。外科手术

总共有12种动物在这项研究中,使用6动物收到梗塞部位非细胞动脉矩阵和其他6收到种子。手术麻醉,膀胱耻骨弓上的导管插入膀胱,以确保适当的引流尿液的疗愈和6 f导管留置尿道尿道支持2周。随后,会阴被正中纵切口,和皮肤和皮下组织分离暴露尿道。整个尿道长度约18厘米,和一个3厘米长段尿道(大约17%的整个尿道长度)开始球状尿道远端是切断和删除。梗塞部位非细胞动脉矩阵插嘴说,结束与本机的网状尿道组织使用5 vicryl缝合线在实验组(图 1),而非细胞动脉矩阵被用来替代尿道缺损的对照组。伤口被关闭在层以常规的方式。所有动物皮下注射meloxicam疼痛和皮下注射enrofloxacin 0.1毫升/公斤消炎症状直到导管移除。

尿道成形术的手术。3厘米长段尿道(大约17%的整个长度的尿道)开始球状尿道远端是切断和删除(A - c)。梗塞部位非细胞动脉矩阵被用来替代尿道缺陷(d)。

2.5。术后评估

动物( n = 12 )被划分在两个时间点。逆行urethrograms和贪污收获在植入1和3个月后进行。使用麻醉药物动物安乐死,整个尿道与锋利的解剖限制。时的缝合线被确定划分贪污的利润率。部分移植获得的组织学和免疫组织化学分析。所有组织都formalin-fixed,石蜡包埋,切片(8毫米)。苏木精和伊红和马森的三色的染色。使用单克隆抗体进行免疫组织化学染色对泌尿道上皮细胞层(pancytokeratins AE1 / AE3),平滑肌细胞层( αsma)和CD34。

3所示。结果 3.1。梗塞部位非细胞动脉矩阵

犬腹部皮下脂肪组织细胞的特点是他们的能力来表达干细胞向脂肪形成的标记和区分和成骨的血统在媒体培养包含lineage-specific因素。已知的MSC标记如CD29, CD90高表达的细胞。消极的标记,如CD45和HLA-DR并不表示(图 2 (e))。ADSCs multilineage可塑性的证实了特定的染色方法:油红O染色和茜素红染色,分别为(数字 2(一个)- - - - - - 2 (d))。

形态和ADSCs的识别。(一)ADSCs在光学显微镜下的形态。(b)油红O染色结果的第11天脂肪形成的分化。(c)高山染色结果成骨分化的第六天。(d)茜素红染色结果成骨分化的第12天。流式细胞仪(e)确定其表型。

组织学分析体外颈动脉矩阵处理证实了他们的acellularity。机械和化学处理后,非细胞动脉矩阵变得半透明膜,乳白色表现出弹性和韧性(图 3)。ADSCs都与一个非细胞动脉矩阵cocultured 24 h,然后,这些细胞共焦显微镜下观察(图 4)。

制备的非细胞动脉矩阵。颈动脉从供体动物和脱细胞通过手术切除。

cell-scaffold复杂透射电子显微镜下观察。

3.2。手术的结果

两只动物在对照组植入非细胞矩阵后尿失禁早期切除尿道导管,这是由于瘘形成吻合的网站。3中演示的尿道狭窄是动物对照组3莫植入后通过造影(图所示 5(一个))。相比之下,串行造影确诊尿道宽口径的维护没有任何束缚的迹象6动物植入梗塞部位tubularized矩阵(图 5 (b))。移植显然是划定的区域时,被缝合。总检查梗塞部位动脉矩阵表明,移植高度epithelialized和平滑(图 6 (b)),而贪污挛缩疤痕形成和对照组(图中显示 6(一))。梗塞部位动脉的组织学分析矩阵在1个月确认多层尿道上皮和肌肉的存在。组织形成发达的水平随着时间的进步增加肌肉(图的内容 7(b))。相比之下,广泛纤维化和稀疏的平滑肌被认为动物没有细胞(图矩阵处理的 7(a))。使用anti-CD-34抗体,血管梗塞部位上支架在组织seromuscular层(图 7(a))。然而,不结果实的移植血管组织表现出稀缺性播种同行相比(图 7(a))。

术后造影。(a)尿道狭窄,尿漏被证实在对照组。(b)宽尿道管径在实验组。

总值重建尿道的考试。贪污挛缩和疤痕形成显示对照组(a),贪污是高度epithelialized和光滑的实验组(b)。

重建尿道组织学分析:(一)对照组;(b)实验组;(c)正常尿道组织(他×100,免疫组织化学×400)。

4所示。讨论

广泛在各种尿道尿道重建经常被推荐条件,包括炎症和创伤后狭窄、先天性缺陷、恶性肿瘤( 21- - - - - - 23]。大部分的移植用于尿道重建来源于自体组织,如生殖器和extragenital皮瓣,膀胱和颊粘膜,鞘膜,肠粘膜( 24- - - - - - 27]。因为它的高成功率,颊粘膜仍是使用最广泛的组织来源尿道替代,特别是在复杂的情况下尿道重建( 28, 29日]。然而,施主能级与颊粘膜相关并发症已报告收集,如口腔疼痛,肿胀,唾管损伤,疾病,口腔闷、味觉障碍,疤痕畸形。这限制了应用自体组织在尿道修复( 30.]。

组织工程和再生医学研究的发展导致了各种生物材料支架可用于尿道修复,如合成材料,胶原蛋白和非细胞矩阵( 15, 17, 31日, 32]。bruno Dorin等人证明了非细胞矩阵可以成功地用于tubularized尿道重建,但正常的最大潜在距离本地组织再生有限当使用tubularized种子矩阵( 33]。德菲利波等人的研究结果和Orabi等人表明,胶原蛋白支架的细胞可以用于长tubularized尿道替代,而支架没有细胞导致组织发育不良和狭窄。这些结果证实在尿道组织工程种子细胞的重要性( 34, 35]。

在本研究实验结果表明,组织工程动脉矩阵非细胞播种与ADSCs可以成功地用于尿道替代。皮下脂肪组织,我们能够孤立ADSCs,流式细胞术分析为特征的积极表达CD29, CD90、CD44和CD45的负面言论。然后,我们扩大ADSCs直到足够数量达到了用荧光标记,标记他们之前脚手架播种。不连续coculture颤抖后,ADSCs住好,提供了一个良好的细胞粘附ADSC-scaffold复杂,经荧光显微镜和共聚焦显微镜。

ADSC-seeded动脉矩阵似乎作为支架改造和再生达到狗尿道。动物收到ADSC-seeded对照组动脉矩阵显示改进所有组织学和功能方面。我们证明一个多层柱状上皮再生腔的一侧的支架在一个完整的肌肉层上形成相应的外表面。所有的动物都有尿道宽口径实验组没有任何束缚的迹象。相比之下,控制动物发达最多一层复层上皮有尿道狭窄术后和3动物。此外,瘘管形成和早期尿液渗漏在2指出动物对照组。

为什么ADSCs可以减少尿道狭窄的发生如下:(1)快速发展的上皮细胞沿着尿道支架表面作为屏障,防止尿液渗漏到suburothelial组织和纤维化有关,(2)快速发展的肌肉细胞区别于尿道ADSCs给支持再生和防止尿道崩溃 36, 37),(3)ADSCs也引发旁分泌伊诺表达起到抗氧化作用,并增强microhemodynamics有利于组织修复和antifibrotic行为( 38, 39),(4)ADSCs可能减少fibrosis-associated基因的表达和抵消尿道狭窄形成( 40, 41]。然而,这些机制将不会出现在非种子的动脉矩阵。

本研究提供的证据表明,ADSC-seeded tubularized动脉矩阵可用于长期的重建尿道缺陷。然而,仍有一些局限性。首先,当前的研究是进行模型与一个正常健康的尿道,不可能完全模拟纤维在临床情况下尿道的床上。其次,实验动物的数量进行评估每个时间点很小。需要更大样本大小来验证这些结果。最后,后续持续时间只有3个月,可能无法赶上所有移植失败或发展的束缚。因此,进一步的研究需要在一个更大的系列中有更长的随访前将这一技术引入到临床实践。

5。结论

本研究提供临床证据表明ADSC-seeded动脉矩阵可以用作tubularized脚手架的重建3厘米长尿道缺陷在雄性犬模型。ADSC-seeded动脉矩阵重建和恢复正常尿道组织层。然而,其临床应用始终是非常有限的,更多的研究需要将这一技术引入到临床实践之前。

数据可用性

在生成的数据集和/或分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。

附加分

语句的意义。本研究提供临床前证据表明ADSC-seeded动脉矩阵可以用作tubularized支架3厘米长尿道重建的缺陷在雄性犬模型。ADSC-seeded动脉矩阵重建和恢复正常尿道组织层。

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。

作者的贡献

郝钟和亚美沈了同样工作。

确认

这项研究受到了北京积水潭医院新星计划(Grant /奖号:XKXX201616)和北京医院权威青年项目(Grant /奖号:QML20170405)。

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