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留下的瓦莱丽,Kalodimou Vassiliki, Messini Irini, Psychalakis Nikolaos, Eleftheria Karampela, Papalois Apostolos, ”脂肪间充质干细胞再生的声带:研究慢性声襞疤痕”,干细胞国际, 卷。2016年, 文章的ID9010279, 12 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/9010279
脂肪间充质干细胞再生的声带:研究慢性声襞疤痕
文摘
背景。这项研究的目的是评估的组织学影响自体脂肪干细胞注入(ADSC)慢性声襞疤痕在一只兔子模型比未经处理的疤痕以及注射透明质酸。研究设计。动物实验。方法。我们使用74年新西兰兔子。16人被用作控制/正常组。我们创建了一个双边声襞伤口在剩余的58个兔子。18个月后我们分离人口分成三组。第一组担任控制/伤痕累累。第二个是声带注射透明质酸,和第三收到了自体脂肪干细胞注入在满目疮痍的声带(ADSC组)。我们测量的变化声带固有层的厚度和分析每组三个月后组织病理变化。结果。固有层的厚度显著降低在收到ADSC的注入,而正常/伤痕累累。胶原蛋白沉积,透明质酸,弹性蛋白的水平,和弹性纤维组织倾向于注入ADSC后恢复正常。结论。注射自体脂肪干细胞的声襞慢性疤痕增强声带的愈合,减少疤痕组织,即使与其他治疗方法相比。
1。介绍
人类的声襞由三层组成:上皮、固有层,直言不讳的肌肉。声襞的上皮细胞是一个复层鳞状细胞上皮(1]。在上皮细胞之间的边界和底层固有层有一个薄的支持结构形成的胶原蛋白,称为基板。人类声带固有层由三层组成。固有层的表面层由myofibroblasts和巨噬细胞,但细胞外基质是由胶原蛋白、弹性蛋白、透明质酸、纤连蛋白。中间层还巨噬细胞和myofibroblasts但细胞外基质的主要成分是透明质酸和弹性纤维。深层的固有层主要是由胶原蛋白、巨噬细胞和成纤维细胞。这个3 - layer结构和特定的组织提供了独特的人类的声带振动特性(2- - - - - -5]。
声襞创伤由于炎症、损伤、放疗或手术可能导致疤痕组织的形成。固有层的微观结构变化大大失去了独特的3 - layer结构。增加胶原蛋白形成的全面深度的伤痕累累声带固有层似乎形成厚,有组织的包。弹性纤维在三层,但混乱,虽然透明质酸具有相同的密度比正常声襞,其分布是均匀的在所有三层固有层和更强调在深厚层(6- - - - - -8]。这造成疤痕组织愈合过程导致刚度和修改声襞的独特的生物力学性能。粘膜波在发声与言语障碍改变病人的礼物。
众多phonosurgical程序一直试图恢复伤痕累累声带的振动特性。这包括注射胶原蛋白(9),透明质酸(10,11),羟磷灰石(12),非细胞异种的矩阵(13)、自体脂肪(14),甚至thyroplasty类型III和疤痕切除。所有这些手术治疗并不免除等并发症的形成肉芽或其余声襞的刚度。声音疗法更保守治疗与不同的结果。没有人曾试图用一个最优的结果。
最近,一些研究已在动物模型开展了关于细胞疗法的效果在伤痕累累声带,人类胚胎干细胞(15),人类从骨髓间充质干细胞16),或自体脂肪干细胞在伤痕累累声带17,18),非常有前途的结果。在绝大多数的实验模型的研究是基于创建一个创伤声襞,七日内最大,有植入的干细胞。我们的协议是基于创建一个创伤的声带实验模型(兔子)和脂肪中提取干细胞(ADSC)注入在18个月后疤痕。我们比较我们的结果与对照组没有收到任何治疗和一群实验模型中,我们在满目疮痍的声襞注入透明质酸(计划1)。
2。材料和方法
2.1。实验模型
研究设计原则被几个调查人员。我们的实验模型是三个月大的白人男性新西兰兔的体重2.900公斤和3.950公斤之间。兔子被选为他们的相对较小的规模和低成本作为实验模型但足够大的声带。兔子的声带也出现在人类的三层结构。所有动物保健和实验程序按照指南进行了动物实验和实验协议已经通过实验研究中心科学委员会ELPEN阿提卡地区东部和兽医管理局(pd 160/1991,欧盟指令609/1986)。
我们使用74年新西兰白兔子的协议。16人作为对照组(正常/对照组)来比较我们的结果正常,未受伤害的声带。这些兔子是牺牲了过量的苯巴比妥钠静脉注射。
2.2。声襞疤痕
术前用药法后胃长宁(0.1毫克/公斤肌肉)和安定(2毫克/公斤肌肉),所有的动物进行麻醉与甲苯噻嗪溶液(Rompun 35毫克/公斤肌肉)和氯胺酮(5毫克/公斤肌肉)。剩余的58动物穿上特制的坡道和使用视频监控和刚性内窥镜(4毫米直径,0度,兆)我们进行直接喉镜检查声带和可视化。如果任何解剖异常显示,动物被排除。哈特曼的疤痕手术治疗耳钳,切割前的上皮和固有层和声襞的中间部分,创建一个大缺陷(数字1- - - - - -3)。我们立即管理术后地塞米松(地塞米松0.6毫克/公斤)和头孢呋辛(Zetagal 30毫克/公斤肌肉每天3天,分为两个剂量)。七个动物术后立即死亡,术后13死后二十天内。其余的38个动物转移到保证了18个月。18个月后我们进行了直接喉镜检查评估的伤疤,并排除任何实验模型,肉芽肿或息肉的形成(图4)。从剩下的人口,我们牺牲了8只兔子使用过量的苯巴比妥钠和使用作为对照组(控制/伤痕累累声乐组)。
2.3。脂肪间充质干细胞的制备和表征
18个月后15兔子收到与50毫克/公斤的氯胺酮麻醉,局部麻醉(利多卡因)在右腹股沟区。我们分离出脂肪组织(max 0.2克)。切口缝合的层。
隔离ADSC,我们消化脂肪组织在37°C 40分钟使用0,2%胶原酶I型,2%牛血清白蛋白和中和酶活性与杜尔贝科的修改鹰的介质(DMEM)含10%胎牛血清的边后卫。然后,离心机在430 g(1400)×10分钟没有刹车和我们在100年resuspended颗粒μL (PBS(缓冲),添加10μL(货代阻塞试剂和10μL CD271-APC (107细胞),混合好,孵化它们10分钟的冰箱(2 - 8°C),洗细胞通过增加500μL / 1毫升PBS(每107在300×g细胞)和离心10分钟,吸气上层清液完全和resuspended细胞颗粒在100年μL PBS(每107细胞),添加10μL(货代阻塞试剂和20μ每10 L (Anti-APC微7细胞,培养他们15分钟在冰箱里(2 - 8°C),洗细胞通过增加500μL / 1毫升PBS(每107在300×g细胞)和离心10分钟,吸气上层清液完全和resuspended颗粒在500年μ每10 L (PBS7细胞。
2.4。磁选与LS列和流式细胞术分析
我们选择了25 LS mac分离器列为了得到108细胞标记细胞的最大数量最大数量总细胞的分隔符。列放在磁场中,准备通过冲洗毫升的PBS每一列。那么细胞悬液应用到列。我们收集的标记细胞,通过和列洗了毫升的缓冲区。总污水收集(这是标记细胞分数)。我们反复洗涤步骤通过添加缓冲区的三倍。清洗步骤完成后我们删除列,把它放在一个25毫升猎鹰管。5毫升缓冲用移液器吸取到的列,马上我们冲出去的磁性标记细胞坚定地推动柱塞到列。
5毫升的总量ADSC(图5)收集25毫升猎鹰管,并放置在冰前灌注动物模型。
一个Cytomics FC500通过贝克曼库尔特与级软件用于Cytomics FC500流式细胞仪系统2.2版本。我们使用500μL总量的5毫升ADSC为了计数细胞的总数及其可行性,通过添加10μL的7-AAD可行的细胞,用流式细胞术。总共有100000个细胞/毫升孤立。样品分析通常在10分钟内完成。
2.5。声襞注射
三小时后(时间所需的脂肪干细胞的隔离),我们进行术前用药法和麻醉的兔子,根据先前的协议。所有的动物都被安排在一个定制的斜坡和使用视频监控和严格的内窥镜(4毫米直径,0度,兆)我们进行直接喉镜检查声带和可视化。如果任何解剖异常显示,动物被排除。15的兔子我们孤立的脂肪干细胞,我们继续在声带注射0.1毫升的解决方案的干细胞,大约10000干细胞(图6)。中间注入了第三声襞,0.1厘米的深度。我们使用一个长针的27 G,标记为0.1厘米。我们小心翼翼,确保每个注射自体移植干细胞(集团)。在剩下的15个兔子我们两声带注射(透明质酸)0.1毫升的透明质酸(稳定,无动物起源的透明质酸25毫克/毫升,疾驰生物制品、中国)。我们立即管理术后地塞米松(地塞米松0.6毫克/公斤)和头孢呋辛(Zetagal 30毫克/公斤肌肉每天3天,分为两个剂量)。我们失去了六兔子术后立即。
2.6。解剖
三个月后我们进行直接喉镜检查声带评估形态变化(图7)。兔子牺牲了过量的苯巴比妥钠静脉注射。每个喉部解剖的甲状软骨第三气管环和10%甲醛溶液。喉终于嵌入在石蜡,切成5μ米厚的水平部分,覆盖整个声带的厚度。
2.7。组织学染色和测量
与苏木精和伊红染色是在10 x和图像分析,20 x, x 40倍的放大(Axiolab蔡司显微镜)。固有层厚度被苏木精和伊红染色评估×10放大和被测量的距离评估上皮的基底层thyroarytenoid肌肉。测量了三个点每一声襞,固有层的中间三分之一的受伤声带,疤痕组织的现场治疗声带。我们测量最厚的部分,最薄的部分,和一个中间我们(图中值计算8)。胶原蛋白沉积的三层固有层评估与马森的三色的染色(Bio-Optica、米兰)。透明质酸是一种阴离子,nonsulfated粘多糖中出现大量的表层正常声带固有层,但在数量在深层。对于评估我们使用阿尔新蓝染色(西格玛奥德里奇),污渍粘多糖包括透明质酸成蓝绿色的颜色。弹性纤维主要集中在中间层中发现大量的固有层的人类。我们使用网状染色(网状和地衣红装备、Dako、丹麦)评估弹性纤维。这些评估进行双盲的方式由两个考官,考官并不知情的每个幻灯片所属集团并记录结果的主观量表1 - 3,从轻微到重要。弹性蛋白也研究了纤维和分级的基础设施的主观量表1 - 3,从轻微到重要的瓦解和分裂的纤维。
2.8。统计分析
我们使用SPSS统计分析的数据,20.0版。不同群体之间的固有层厚度测试的1路的方差分析(方差分析)。结构的弹性蛋白和胶原蛋白的密度和弹性蛋白,透明质酸,我们开始考虑到变量对数转换并不是正态分布(Kolmogorov-Smirnov控制,)。然后我们表演团体使用Bonferroni方法之间的比较。结果中描述的数据13- - - - - -23,使用箱线图。中位数的结果(密度)是由粗线强调的。数字描述是离群值,观测数据集这从其他数据集的价值。他们非常大或比别人更有异常小的价值。
3所示。结果
3.1。喉形态的变化
治疗组(B)控制,100%声带表面不规则,疤痕和刚度。收到ADSC植入组中,声襞往往是光滑的表面,用更少的违规行为(图7)。组收到的透明质酸注射声襞表面仍不规则,僵硬。
3.2。喉部病变
3.2.1之上。固有层的厚度
正态总体均值的固有层0.1毫米(最高:0.35毫米,最小值:0.03毫米,人物9(一个))。在对照组中,我们可以观察到,18个月后病变的创建和疤痕组织的形成,固有层的平均厚度大大增加,平均值0.3毫米(最高:0.55毫米,最小值:0.09毫米,人物9 (b))()。的组织干细胞输注,固有层的厚度恢复正常的价值观和往往是相同的值作为正常组,平均的0.1毫米(,与对照组相比)(最高:0.45毫米,最小值:0.03毫米,人物9 (c))。组中我们注射透明质酸,我们可以观察到固有层的厚度也降低,趋于恢复正常(图9 (d))。之间不存在统计上的显著差异固有层的厚度在干细胞组,透明质酸组。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2.2。胶原蛋白
正常声带的胶原蛋白主要分布在中间的深层固有层(图10 ())。在对照组中,我们创建了一个伤疤,我们可以观察到的胶原蛋白量显著增加的表面的层固有层()相比,正常声带(图10 (b))。在中间和深海层,我们可以看到增加密度,但并不显著。我们注射脂肪干细胞组中我们可以观察到显著减少的胶原蛋白的三层固有层控制(比较肤浅值= 0.003,中间值= 0.002,深值= 0.02,图10 (c))。事实上,胶原蛋白水平似乎是相同的正常组和干细胞组之间,在浅和深层,只有在中间层干细胞组减少(值= 0.009)。相比我们注入透明质酸,胶原蛋白的数量似乎仍在对照组增加(数据14- - - - - -16和10 (d))。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2.3。弹性蛋白
弹性蛋白位于主要的过渡层固有层所看到的(图中值(11日))。在对照组中,我们观察到当我们有疤痕组织的形成,弹性蛋白的数量降低了表面(在中间值< 0.001)和(值= 0.012)层,相比正常声襞(图11 (b))。在我们集团注入干细胞,虽然有增加弹性蛋白通过固有层的三层,这种差异不显著(图11 (c))。同样也适用于我们注射透明质酸(图11 (d))。有一种倾向,将增加弹性纤维与对照组相比,但它不具有统计学意义。我们还观察到弹性蛋白的结构。组的正常声带,弹性蛋白的结构是线性的,不打扰包。在对照组,我们观察到弹性纤维更混乱,支离破碎,短()。我们注入干细胞组中的弹性纤维的结构恢复正常。在我们集团注入透明质酸,弹性纤维也倾向于有一个更为正常的结构,在正常组和干细胞组。没有正常组之间统计上的显著差异,干细胞群,和透明质酸组,尽管当我们看看之间的均值和中位数干细胞组和透明质酸组、干细胞组弹性纤维往往是紊乱(数字17- - - - - -20.)。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2.4。透明质酸
在正常声带透明质酸也主要分布在中间的深层固有层(图12(一个))。在对照组,在疤痕组织的存在,我们发现我们有一个显著减少表层的透明质酸()和过渡层(),相比正常声带(图12 (b))。当我们比较注入脂肪干细胞组对照组增加的透明质酸的三层固有层不显著(图12 (c))。同样,当我们比较透明质酸的含量正常组和干细胞组之间没有统计上的显著差异。组中,我们注入透明质酸到伤痕累累声带,声带中透明质酸的数量减少,在满目疮痍的声带,在中间层更减少(,图12 (d))。相比正常声带,透明质酸的量减少肤浅和固有层(中间层的数据21- - - - - -23)。
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。讨论
声带有高度特定的结构,基于一个特定的人口分布不同的细胞和细胞外基质的不同成分。当有创伤声襞,高强度的炎症过程,为了恢复声襞的结构和功能。对于巨大的创伤,因此一个强烈的炎症反应,治疗过程会导致疤痕组织的形成。这个疤痕组织大多位于声襞的固有层增加了伟大的刚度和干扰正常的振动声襞的属性失去固有层的三层结构。临床上患者出现发声困难,声音沙哑,音域,压力。应用了许多治疗方法和注射材料为了治疗声门的不足引起的瘢痕组织或声带麻痹。并没有导致一个最优的结果。
据阿诺(19),注射材料包括最小的要求组织反应,没有致肿瘤性,易于注入,nonabsorbability,没有迁移。注射自体脂肪已被用于过去30年。这种方法的缺点是,必须小心使用的脂肪组织与生理盐水冲洗,删除任何凝块。然后它必须收获很小块,使用特殊并压力注射器注射,由于其粘度升高。多年来,外科医生观察到注射脂肪可以吸收或迁移在干预后的几个月(20.]。透明质酸的抗酸注射材料粘弹性性质,很像人类的声带,呈现出良好的安全性21]。主要缺点是声音改进一般持续4 - 6个月,由于透明质酸的降解。
在过去的几年,人们一直十分重视直接的细胞疗法和再生医学的研究。再生细胞疗法包括自体的交付或nonautologous间充质干细胞,与组织和器官再生和重建的目的。证据级别在多年来进步。汉森et al。22]证明了人类声襞成纤维细胞有相同的immunophenotypic特点和细胞表面标记骨髓和脂肪组织间充质干细胞。在另一项研究中,分离、培养人脂肪干细胞与生长因子补充纤维蛋白水凝胶和尸体相比人类声带(23]。
这项研究提供了大量的信息关于脂肪干细胞移植后的病理变化在慢性声襞伤口。在我们的研究中胶原蛋白的密度脂肪干细胞移植后在同一水平显著降低正常,未受伤害的声带。在脂肪干细胞的研究已经使用,梁等。24和胡锦涛et al。25)有相同的结果在一个伤痕累累声襞的急性模型。香港et al。18)也减少胶原蛋白的水平,尽管没有自体脂肪干细胞。相反Cedervall et al。15]未能证明伤痕累累声带之间关于胶原蛋白水平差异和治疗的,在细胞疗法是基于人类胚胎干细胞在急性伤痕累累声带模型。
当我们想要比较影响quasi-mature疤痕不管间充质干细胞注射的类型,我们看到Svensson et al。26),在一项研究中,他们注射人类间充质干细胞在成熟的疤痕,没有观察到任何伤痕累累和治疗声带之间的统计上的显著差异。Thibeault et al。27),而注射自体成纤维细胞在一个成熟的疤痕已经培养在一个细胞外基质环境中,观察到胶原蛋白在治疗更大的密度比正常声带。这可以解释为,成熟的成纤维细胞可能没有可能调节的伤疤,他们植入正如任何另外的外科干预重新启动愈合的炎症过程。
在我们的研究中我们未能证明增加弹性纤维的动物群体治疗脂肪干细胞,虽然有一个明确的趋势。事实是,我们展示一个更好的结构和重排弹性蛋白纤维,伤痕累累/治疗组相比。我们观察到的相同的结果与透明质酸治疗声带。这个结果可以解释的基础上,研究透明质酸抗炎剖面如图所示的汉森et al。28]。在炎症过程中透明质酸的存在(注入任何材料在声襞导致创伤最小,因此最低炎症过程)可能改变巨噬细胞的表型招募,促进巨噬细胞的抗炎表型的损害炎性表型。Svensson et al。16),在他们的研究中,在那里他们注入人类间充质干细胞在急性模型伤痕累累声带,没有观察到任何统计上的显著差异。
没有大量的文学细胞疗法在透明质酸水平的影响声带的疤痕组织。在我们的研究中,透明质酸的水平显著降低慢性疤痕的声带,回到相同的水平在正常声带。当我们想要比较的研究功能注入ADSC,不管疤痕组织的成熟度,胡锦涛et al。(25)有相同的结果在急性模型声襞疤痕。在一项研究中,老鼠骨骨髓来源克隆间充质干细胞在急性声襞注入伤口在一只兔子模型中,透明质酸水平改善相比,伤痕累累(治疗)组(29日]。组中的透明质酸处理,透明质酸的水平相比仍下降到正常声带。这可以解释为,透明质酸是一种活性材料本身没有任何潜在的扩散。研究表明,它是吸收和填充效应持续几个月。
之间的主要区别与间充质干细胞治疗组,透明质酸是重要的胶原纤维溶解多余的干细胞组通过的所有三层固有层()。透明质酸会增加干细胞治疗组相比,透明质酸治疗组;这种差异在统计上显著的中间固有层。
在我们的研究中我们使用间充质干细胞来源于最少的自体脂肪在所有其他研究间充质细胞来源于骨髓或胎盘,nonautologous源。使用脂肪中提取干细胞,但存在一些研究文献增长(17,18,24- - - - - -26]。我们的方法的优点是舒适、无痛的准备,和更大的稳定性。我们的方法不需要特殊储存条件的准备,直到分离间充质干细胞,且不涉及伦理问题与胚胎干细胞进行比较。这是唯一的研究,每只兔子收到自体脂肪干细胞。
喉镜检查是执行的帮助下口扩张器和刚性内窥镜0°/ 4毫米与儿科抗起球的使用内窥镜的大多数研究中使用。这让我们更好地接触的最重要的领域。
在过去研究间充质干细胞的植入后几天(5 - 7)的创建声带损伤(14,16,24,30.,31日)之前,甚至病变(32]。Quinchia Johnson et al。33]更进一步研究自体骨髓间充质干细胞的影响声带的创伤后一个月。这意味着植入是在强烈的炎症反应。我们目前的研究中,植入了18个月后声带损伤。过去的研究已经发现,6个月后疤痕组织稳定的声带损伤(34]。Hiwatashi et al。17和Svensson et al。26]研究间充质干细胞的影响,两个月后,受伤。Thibeault等人移植间充质干细胞经过三个月的划痕(27]。在此基础上,研究我们现在研究首次植入自体间充质慢性疤痕组织经过这么长时间(18个月)。
在目前的研究中我们创建三组(治疗慢性疤痕组织,脂肪干细胞群,和透明质酸组)和我们比较病理结果(密度胶原蛋白、弹性蛋白、透明质酸和固有层的厚度)两种治疗方法和一个对照组。在先前的研究15,16),注射间充质干细胞的影响相比,注射生理盐水。这是唯一的研究,比较了间充质干细胞的影响慢性声襞疤痕透明质酸的影响,为治疗慢性疤痕。
最后,在病理部分分化间充质细胞从脂肪组织中被确认。使用7-AAD进行识别。
尽管许多有趣的观点已经在这个研究中,它证实了改进的微观结构声襞与振动特性的改进也共存。恢复ADSC的慢性伤口声乐注入改善声带的可塑性和流变学。
5。结论
恢复一种慢性伤口仍然是一个巨大的挑战。提供的数据表明,脂肪中提取间充质干细胞的移植慢性疤痕会导致声襞的解剖再生的解散过度胶原纤维形成的瘢痕组织和恢复正常结构的弹性纤维。进一步的研究需要进行以评估粘弹性性能的改善。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
承认
这项研究是由奖学金由实验研究中心ELPEN制药(ERCE)。
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