We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Buvo keletas bandymų, pvz., {1,2} sukurti 3D bioprinto sausgysles. Kuo 3D biospausdintų sausgyslių stiprumas lyginamas su originaliomis sausgyslėmis? Mane labiausiai domina žmogaus sausgyslės.
Nuorodos:
- {1} Ede, David, Nikki Davidoff, Alejandro Blitch, Niloofar Farhang ir Robby D. Bowlesas. „Mikrofluidinis srauto ląstelių masyvas kontroliuojamam ląstelių nusėdimui inžineriniuose skeleto ir raumenų audiniuose“. Audinių inžinerija C dalis: 24 metodai, Nr. 9 (2018): 546-556. https://doi.org/10.1089/ten.tec.2018.0184
- {2} Rimannas, Markusas, Sandra Laternser, Hansjörgas Kelleris, Olivier Leupinas ir Ursula Graf-Hausner. "3D bioprinted raumenų ir sausgyslių audiniai vaistų kūrimui." CHIMIA International Journal for Chemistry 69, Nr. 1 (2015): 65-67. https://doi.org/10.2533/chimia.2015.65 (atvira prieiga)
Kelių sąnarių modelių kelių spalvų ir kelių medžiagų 3D spausdinimas
Šiame tyrime pasakojama apie naują metodą, skirtą kelių spalvų ir įvairių medžiagų realistiniams kelio sąnario anatominiams modeliams su unikaliomis savybėmis sukurti. Visų pirma, skaidulų matricos struktūros dizainas, imituojantis minkštųjų audinių anatomiją.
Metodai
Įvairios kompiuterinio projektavimo (CAD) sistemos ir „PolyJet“ 3D spausdinimas buvo naudojamos gaminant tris anatominius modelius, kuriuose imituojama skaidulų matricos struktūra: (i) Anterior kryžminio raiščio rekonstrukcijos (ACL-R) modelis, naudotas ankstesniame tyrime. (ii) ACL-R modelis, apimantis tunelių orientacijas, kryptis, vietas ir matmenis, taip pat pagal užsakymą pagamintą chirurginį vadovą (SG), kad būtų išvengta transplantato tunelio ilgio neatitikimo. iii) viso kelio sąnario endoprotezavimo (TKA) modelis, įskaitant pagal užsakymą pagamintus implantus. Prieš spausdinant modelius 3D, buvo atlikti vienaašio tempimo bandymai, siekiant nustatyti 1 (A60-A50), 2 (A50-A50), 3 (A50-A40) ir 4 mechanines savybes. (A70-A60) minkštuosius audinius imituojantys polimerai. Kiekvienas medžiagų derinys atitinkamai atitinka skirtingas pluošto ir matricos kietumo reikšmes.
Rezultatai
Mes koreliavome siūlomų derinių įtempių ir deformacijų kreivių modelį elastinėje srityje, standumą ir tamprumo modulį su paskelbta literatūra. Atitinkamai, minkštųjų audinių 3D spausdinimui buvo pasirinkti medžiagų deriniai Nr.1 ir Nr.4 su 0,76-1,82 MPa elastingumo moduliais. Galiausiai, 3D spausdinimo kelio sąnario modeliai buvo išbandyti rankiniu būdu imituojant 50 flekso pratęsimo ciklų be plyšimų.
Išvada
Siūlomi anatominiai modeliai siūlo įvairias pritaikymo galimybes. Tai gali būti laikoma alternatyva pakeisti lavonų mėginius medicininio mokymo, priešoperacinio planavimo, tyrimų ir švietimo tikslais bei nuspėjamųjų modelių patvirtinimo tikslais. Minkštųjų audinių anatomiją imituojančios medžiagos yra pakankamai tvirtos, kad atlaikytų tempimą flekso pratęsimo metu. Skaidulinės matricos struktūros projektavimo metodika gali būti laikoma pradžia kuriant naujus modelius ir tipologijas, kurios gali imituoti minkštuosius audinius.
Didelės įtampos sausgyslės taisomos rečiau
Atradimas, kuris atrodo priešingas, gegužės 21 d Biologinės chemijos žurnalas nustatė, kad sausgyslės didelio streso ir įtempimo vietose, pavyzdžiui, Achilo sausgyslės, iš tikrųjų atsitaiso rečiau nei sausgyslės, kurių įtempimas yra mažas. Šis tyrimas atskleidžia padidėjusį tam tikrų sausgyslių jautrumą sužalojimui senėjimo metu.
Sausgyslės, sudarytos iš kolageno ir kitų baltymų, padeda sujungti raumenis su kaulu, todėl yra gyvybiškai svarbios judėjimui. Atsižvelgiant į jų įtemptą veiklą, sausgyslės turi nuolat taisyti kolageno pažeidimus, kad būtų išvengta suirusių baltymų, galinčių sukelti rimtų komplikacijų, kaupimosi. Ne visos sausgyslės yra vienodos, nors kai kurios sausgyslės, pavyzdžiui, plaštakos, pirmiausia naudojamos palaikyti tinkamą galūnių padėtį, o kitos, pavyzdžiui, žmonių Achilo sausgyslė ir arklių paviršinė skaitmeninio lenkiamojo sausgyslė (SDFT), turi atlaikyti daug svoris ir įtampa.
Tikimasi, kad didelės įtampos sausgyslės atsinaujins dažniau, tačiau daktarė Helen Birch iš Londono universiteto koledžo ir jo kolegos ištyrė baltymų apykaitą įvairaus amžiaus arklių sausgyslėse ir nustatė, kad didelės įtampos SDFT (esanti arklio gale). galūnė) taisoma daug rečiau nei mažo įtempimo bendroji skaitmeninio tiesiamoji sausgyslė (CDET, esanti galūnės priekyje). Birchas ir jo kolegos naudojo metodą, vadinamą aminorūgščių racemizavimu, kad nustatytų baltymų amžių arklio sausgyslėse. Aminorūgštys visada įtraukiamos į baltymus tam tikra orientacija, vadinama L forma, tačiau vėliau gali spontaniškai virsti veidrodiniu vaizdu, vadinamu D forma. Todėl išmatavus L ir D aminorūgščių santykį laikui bėgant, galima įvertinti baltymo pusinės eliminacijos laiką.
Taikydami šį metodą mokslininkai nustatė, kad sausgyslių ne kolageno baltymų pusinės eliminacijos laikas yra 2,2 metų SDFT ir 3,5 metų CDET, ko tikimasi. Tačiau SDFT kolageno pusinės eliminacijos laikas buvo 198 metai, o CDET kolageno – 34 metai. Tai reiškia, kad kiekvienais metais SDFT audinyje pakeičiama tik 0,25% į traumą linkusio kolageno. Laikui bėgant, suskaidytas baltymas ir kiti mechaniškai sukeltas mikropažeidimas gali sumažinti bendrą sausgyslės vientisumą, o tai gali sukelti didelio masto sužalojimus. Tyrėjai teigia, kad tai gali būti kompromisas dėl to, kodėl organizmas, atrodo, keltų didesnį pavojų svarbesnėms sausgyslėms, gali pakenkti šių intensyviai naudojamų sausgyslių stiprumui ir standumui, todėl organizmas stengiasi jas išsaugoti. struktūrinis vientisumas dėl padidėjusios traumų rizikos vėliau gyvenime.
In vivo matavimo metodai
Sausgyslių matmenys dažnai naudojami kaip traumos ir degeneracijos rodiklis [47], taip pat planuojant sausgyslių nuėmimą [61, 62, 63]. Todėl kliniškai prieinami in vivo matavimo metodai yra svarbūs. Tokie metodai kaip ultragarsas (JAV), kompiuterinė tomografija (KT) ir magnetinio rezonanso tomografija (MRT) yra paplitę klinikinėje aplinkoje (1 lentelė). Visų pirma, MRT ir US yra naudingi vaizdavimo būdai sausgyslių morfologijai vizualizuoti [65, 66].
Kompiuterizuota tomografija
KT yra įprastas diagnostikos ir priešoperacinio planavimo vaizdo gavimo metodas, todėl tai patraukli galimybė stebėti sausgyslių matmenis. Tačiau dėl mažo minkštųjų audinių susilpnėjimo rentgeno spinduliais gali būti sunku juos atskirti. Yasumoto ir kt. [63] parodė, kad KT gali būti veiksminga priemonė matuojant puskaulio ilgį, bet ne plotą, planuojant priekinio kryžminio raiščio (ACL) transplantaciją, o Schepull ir kt. [67] naudojo KT Achilo sausgyslės plotui išmatuoti. Tikėtina, kad taip yra dėl minkštųjų audinių, supančių kiekvieną sausgyslę, tūrio skirtumo, todėl Achilo sausgyslė lengviau diferencijuojama, palyginti su pusgalvio sausgysle. Vienas iš būdų, kaip pagerinti audinių kontrastą, yra dažymo agento naudojimas [68, 69]. Gerinant gautų vaizdų kokybę ir informaciją, šis metodas apsiriboja ex vivo vertinimu, o ilgalaikis audinio dažymas buvo susijęs su audinio susitraukimu ir deformacija [68]. Dėl difuzijos laiko, reikalingo agentams, mažai tikėtina, kad šis metodas būtų pritaikytas klinikinei aplinkai.
Magnetinio rezonanso tomografija
MRT buvo naudojamas matuoti Achilo sausgysles [70, 71, 72] ir girnelės sausgysles [73, 74, 75, 76]. Nepaisant to, kad MRT yra įprastas metodas, keli tyrimai pranešė apie patikimas sausgyslių matmenų matavimo metodikas. Daugelis aprašytų metodų buvo skirti koreliacijai tarp antropomorfinių matavimų, ypač aukščio, ir transplantato sausgyslių matmenų prieš operaciją planuojant [62, 74, 75]. Panašiai buvo įrodyta, kad sausgyslių transplantato CSA matavimai naudojant MRT koreliuoja su galutine transplantato CSA ACL rekonstrukcijoje [61, 62, 77, 78, 79, 80, 81]. Taip pat buvo įrodyta, kad tik sausgyslių ilgis koreliuoja su intraoperaciniu gracilis ir pusgyslių sausgyslių ilgiu [82], tuo tarpu nebuvo pranešta apie koreliaciją tarp priešoperacinio skersmens matavimų ir galutinio skersmens [80]. Daugumoje tyrimų CSA buvo apskaičiuota naudojant transplantato dydžio nustatymo bloką ir „apskaičiavimo“ metodą, taip apribojant intraoperacinių sausgyslių matavimų tikslumą.
Chang ir kt. [76] atliko intraoperacinius girnelės sausgyslių matavimus naudojant liniuotę, rodantį didelį matavimų tikslumą ir patikimumą. Hamada ir kt. [83] pranešė apie glaudų teigiamą koreliaciją tarp priešoperacinio MRT ir intraoperacinių CSA matavimų naudojant ploto mikrometrą. Tačiau buvo įrodyta, kad MRT matavimai beveik 10% neįvertina intraoperacinių matavimų. Tai taip pat matė Couppe ir kt. [84], arklio lavono modelyje, lyginant pilkos spalvos MRT matavimus su ex vivo liejimo matavimais. Tikslumo pagerėjimas buvo įrodytas pakoregavus MRT vaizdų spalvų skalę, kad sausgyslė būtų geriau atskirta nuo aplinkinių audinių [84]. Apibrėžiant sausgyslės ribą, reikia atsižvelgti į paratenono storį [72], kurio riba gali būti neaiški atliekant pilkos spalvos vaizdą.
Ultragarsas
US yra nebrangus, saugus, greitas ir patikimas neinvazinis sausgyslių vaizdavimo metodas, įskaitant patologiją ir geometriją [39, 45, 85, 86, 87, 88, 89]. Įrodyta, kad US yra tinkama MRT alternatyva sausgyslių matavimams [79] ir pigesnis metodas [90]. US buvo naudojamas matuoti sausgyslių matmenis, įskaitant storį, ilgį ir plotą, ir yra ypač tinkamas didelėms paviršinėms sausgyslėms, tokioms kaip Achilas [91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104] ir girnelės. sausgyslės [39, 45, 89, 105, 106].
Panašiai kaip MRT, US buvo naudojamas sausgyslių dydžio koreliacijai su antropomorfiniais matavimais nagrinėti. Patel ir Labib [85] ištyrė įvairius Achilo sausgyslės parametrus (ilgį, plotį, storį ir CSA) ir nustatė, kad jie teigiamai koreliuoja su tiriamojo aukščiu, svoriu, blauzdikaulio ilgiu ir pėdos dydžiu. Achilo sausgyslės CSA reikšmingai koreliavo su aktyvumo lygiu.
JAV tikslumo ir patikimumo rezultatai literatūroje buvo prieštaringi. Kai kuriose ataskaitose JAV buvo aprašyta kaip nepatikima kaip sausgyslių matavimo in vivo metodas, o kitose jis apibūdinamas kaip patikimas ir tikslus [85, 107, 108]. Pavyzdžiui, buvo įrodyta, kad JAV atlikti gracilis ir semitendinosus matavimai yra koreliuojami [78, 79] ir nesusiję [109] su priešoperaciniais skaičiavimais dėl šlaunies transplantato atliekant priekinio kryžmens taisymą. Priklausomybė nuo operatoriaus yra žinomas veiksnys JAV [66, 90] ir yra žinomas technikos tikslumo ir patikimumo apribojimas [86], o padėtis ir matavimo vieta yra labai svarbūs patikimumui [110].
Tokie autoriai kaip Ying ir kt. [96] ir Barfod et al. [111] pasiūlė kliniškai taikomus, standartizuotus sausgyslių geometrijos matavimo metodus, siekdami pagerinti nuo operatoriaus nepriklausomų JAV matavimų patikimumą ir tikslumą. Skou ir Aalkjaer [86] darbe nustatyta, kad didesnius nei 0,7 mm girnelės sausgyslės pokyčius gali aptikti tas pats operatorius, o 1 mm pakitimus gali aptikti skirtingi operatoriai. Jie pabrėžė standartizuotų metodų svarbą gerinant JAV matavimus. Neseniai atlikta straipsnių, kuriuose analizuojami sausgyslių dydžio diagnostiniai matavimai, apžvalga parodė, kad matavimo paklaida, susijusi su patikimumu, yra mažesnė nei simptominių ir besimptomių sausgyslių dydžio skirtumas [108]. Naujausi tyrimai, naudojant MRT pradiniams matavimams, parodė US tikslumą ir patikimumą matuojant Achilo sausgyslės sausgyslės ilgį. Reeves ir kt. [88] išmatavo girnelės sausgyslės CSA naudojant US, o to paties operatoriaus atskiromis dienomis atliktus matavimus sutapo. Tolesnis Reeves ir kt. tyrimas. [87] parodė glaudų metodų suderinimą su MRT ir apėmė morfometrinę fantomo analizę naudojant MRT tikslumui nustatyti.
Priešingai, Ekizos ir kt. [73] ir Bohm et al. [112] nustatė, kad JAV nėra tinkamos tiksliam matavimui in vivo. Bohm ir kt. [112] ir Kruse et al. [110] pranešė, kad JAV nepakankamai įvertino Achilo sausgyslės CSA, o Ekizos ir kt. [73] nustatė, kad JAV patikimumas buvo mažas, įskaitant laiko, padėties ir stebėtojų skirtumus. Kai kurie apribojimai buvo prastas matomumas ir neryškios JAV vaizdų ribos. Taip pat įrodyta, kad keitiklio slėgis turi įtakos sausgyslių matavimui [91, 95, 110, 113].
Reikšmingas daugelio tyrimų trūkumas yra kokybiškų sausgyslių fizinių matavimų trūkumas. Kruse ir kt. [110] pažymėjo, kad be fizinių matavimų gali būti, kad MRT pervertina matavimą, o ne paskelbta išvada, kad JAV nepakankamai įvertina sausgyslių CSA.
JAV tikslumas buvo įrodytas ex vivo bandymais. Noguchi ir kt. [114] parodė, kad JAV matavimai yra tokie pat veiksmingi matuojant sausgyslių ir raiščių mėginius, kaip ir „apskaičiavimo“ metodais, naudojant skaitmenines slankmačius, išsaugant audinio morfologiją. Reikšmingas tyrimo apribojimas buvo stačiakampės sausgyslės prielaida, siekiant įvertinti CSA. Antrasis apribojimas yra rizika pervertinti CSA dėl skysčių absorbcijos, nes audinys turi būti vaizduojamas fiziologinio tirpalo vonioje, kuri gali turėti įtakos fiziologinei audinio hidratacijai. Du ir kt. [115] naudojo US ir lazerinę mikrometriją pritaikytoje įrangoje sausgyslių matmenims matuoti mechaninės apkrovos metu. Nustatyta, kad JAV storio matavimai labai koreliuoja su lazerio matavimais didėjant apkrovai. Palyginimui nebuvo pranešta apie CSA matavimą naudojant JAV.
Trimatis ultragarsas rankiniu būdu (3DUS) naudoja dviejų dimensijų US (2DUS) ir 3D judesio fiksavimo derinį, kad sukurtų 3D audinių rekonstrukciją. Įrodyta, kad šis metodas yra tikslus ir patikimas prieš MRT ir fantomus [116, 117] ir gali įveikti keletą 2DUS apribojimų, įskaitant zondo padėtį ir orientaciją. 3DUS daugiausia buvo naudojamas Achilo sausgyslėms [116,117,118,119,120,121,122], pasižymintis dideliu patikimumu [118, 121] ir pakartojamumu [116].
Ventiliatorius [122] demonstravo laisvos rankos techniką, naudodamas judesio jutiklį, kad sukurtų 3D Achilo sausgyslės rekonstrukciją. Taikant šį metodą buvo naudojamas tik vienas dalykas, nebuvo įvertintas patikimumas ar tikslumas. Obst ir kt. [117] parodė technikos tikslumą naudojant fantomus, taip pat Achilo sausgyslės tūrio, ilgio ir vidutinės CSA matavimų in vivo patikimumą. Šio metodo apribojimas yra nesugebėjimas aptikti sausgyslės paratenono, epitenono ir peritendinės erdvės storio [118], kuris anksčiau buvo nustatytas kaip matavimo klaidos šaltinis [72].
Apribojimai
Nors yra įvairių sausgyslių matavimo in vivo būdų, matavimo technikos pasirinkimas turi būti įvertintas pagal jo tinkamumą eksperimentui. Tikslaus matavimo svarba buvo gerai aprašyta [58]. Be patobulintų sausgyslių įtempių ir deformacijų skaičiavimo, įrodyta, kad žinios apie sausgyslių matmenis padeda planuoti sausgyslių skiepijimą [61, 62, 76,77,78,79,80,81,82,83] ir identifikuoti. sausgyslių sutrikimų [47].
Sutarimo trūkumas literatūroje yra sudėtingas veiksnys sprendžiant, kurią techniką naudoti. Pavyzdžiui, buvo pranešta, kad UG ir MRT sausgyslių matmenys skiriasi [110, 113], todėl jų negalima pakeisti [110], išskyrus tam tikras sąlygas [123]. Taip pat buvo pranešta, kad abu metodai yra nepriklausomai patikimi [110] ir, atvirkščiai, MRT ir US atkuriamumas yra apribojimas [113]. Dėl šių prieštaringų išvadų gali būti sunku nustatyti, kuris metodas yra tinkamiausias konkrečiam tyrimui. Daugelio šių tyrimų trūkumas yra fizinių matavimų palyginimui trūkumas [123].
Šis apribojimas yra pasikartojanti tema literatūroje. Vertinant in vivo matavimo metodų tikslumą, trūksta aukštos kokybės kontrolinių matavimų, todėl sunku tinkamai palyginti tyrimus ir metodus. Šis apribojimas iš dalies atsiranda dėl sunkumų atliekant fizinius matavimus in vivo. Didelė galimybė gauti šiuos fizinius matavimus yra intraoperaciniai matavimai. Tačiau šie matavimai dažniausiai atliekami naudojant transplantato dydžio blokus ir liniuotes, kurios neužtikrina pakankamo tikslumo, kad būtų galima nustatyti „tikruosius“ sausgyslės matmenis. Hamada ir kt. tyrimai. [83] ir Couppe ir kt. [84] parodė šių „tikrųjų“ matavimų svarbą nustatant in vivo matavimo metodų tikslumą.
Daugelis pažangių matavimo metodų yra nesuderinami su in vivo aplinka. Tačiau jie gali būti naudingi atliekant kontrolinius fantominių ar operacijos metu atliekamų matavimų matavimus.
Išvados ir ateities kryptys
Didelis ląstelių tankis, mažas kolageno kiekis, augimo faktoriai ir mechaninė embrioninių sausgyslių vystymosi aplinka buvo įtraukti į inžinerines modelių sistemas. Embrioninė sausgyslė tampa mechaniškai stipresnė, tačiau diferenciacija ir audinių formavimasis tęsiasi po gimdymo, prieš subrendant į suaugusiųjų sausgyslę. Tebėra nuolatinis iššūkis įvertinti pokyčius, kuriuos patiria postnatalinės sausgyslės naudojant in vitro modelius. Be to, daugelis biocheminių ir mechaninių užuominų neišvengiamai kyla iš aplinkinių audinių. Reikia ištirti gretimų audinių (raumenų ir kaulų) formavimosi poveikį tenogenezei, nes šių audinių modeliavimas in vitro gali palengvinti realistiškesnius sausgyslių modelius. Yra keletas kelių audinių vystymosi modelių, tačiau vienas tyrimas parodė, kad 3D in vitro skeleto raumenų ir sausgyslių konstrukcijos sukūrė ultrastruktūrines charakteristikas, panašias į raumenų ir sausgyslių sąsajas in vivo, kai skeleto raumenų konstrukcijos buvo auginamos kartu su savaime besiorganizuojančiomis sausgyslių konstrukcijomis ir išsodinta žiurkės vaisiaus uodegos sausgyslė [182]. Tokios konstrukcijos gali būti papildytos biocheminiais arba mechaniniais veiksniais, kad būtų geriau imituojamas vystymosi procesas. Be to, visos raumenų ir kaulų sistemos vystymosi tyrimas padės suprasti, kaip sausgyslių formavimasis reguliuojamas derinant su gretimais audiniais, įskaitant raumenis ir kaulus.
Papildomas iššūkis, susijęs su vystymosi modeliais, yra tas, kad vien tik embrioninių ar postnatalinių biocheminių signalų erdvinės ir laiko sekos atkūrimas gali būti nepakankamas funkciniam audiniui sukurti [183]. Keli modeliai tiria specifinius tenogeninius veiksnius atskirai, o tai suprantamas apribojimas, atsižvelgiant į sausgyslių vystymosi sudėtingumą. Būsimi modeliai turės įvertinti sąveiką tarp ląstelių lygio ženklų, mechaninės apkrovos, mechaninių savybių vystymosi ir biocheminių veiksnių, susijusių su sausgyslių formavimu.
Abe S, Kurosaka M, Iguchi T, Yoshiya S, Hirohata K (1993) Šviesos ir elektronų mikroskopinis autogeninio transplantato remodeliavimo ir brendimo proceso tyrimas, skirtas priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijai. Artroskopija 9:394–405
Ahn JH, Lee YS, Ha HC (2008) Revizijos operacijos palyginimas su pirminiu priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija ir revizinės operacijos rezultatais tarp skirtingų transplantatų medžiagų. Am J Sports Med 36:1889–1895
Andriolo L, Filardo G, Kon E, Ricci M, Della Villa F, Della Villa S, Zaffagnini S, Marcacci M (2015) Priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: klinikiniai rezultatai ir įrodymai, kad sugrįžta į sportą. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 23:2825–2845
Arianjam A, Inacio MCS, Funahashi TT, Maletis GB (2017 m.) 2019 m. pacientų, kuriems atliekama priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija iš bendruomenės registro, analizė. Am J Sports Med 45(7):1574–1580
Arnoczky SP, Warren RF, Ashlock MA (1986) Priekinio kryžminio raiščio pakeitimas naudojant girnelės sausgyslės transplantatą. Eksperimentinis tyrimas. J Bone Jt Surg Am 68(3):376–385
Bachy M, Sherifi I, Zadegan F, Petite H, Vialle R, Hannouche D (2016) Allograftų integracija triušio transgeniniame modelyje, skirta priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijai. Orthop Traumatol Surg Res 102(2):189–195
Bansal A, Lamplot JD, VandenBerg J, Brophy RH (2018) Infekcijų rizikos metaanalizė po priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos pagal transplantato tipą. Am J Sports Med 46(6):1500–1508
Barker JU, Drakos MC, Maak TG, Warren RF, Williams RJ IIIrd, Allen AA (2010) Transplantato atrankos įtaka pooperacinės infekcijos paplitimui atliekant priekinio kryžminio raiščio rekonstrukciją. Am J Sports Med 38:281–286
Battaglia TC, Miller MD (2005) Kaulų trūkumo valdymas atliekant revizijos priekinio kryžminio raiščio rekonstrukciją naudojant allografo kaulo kaiščius: chirurginė technika. Artroskopija 21(6):767
Cerulli G, Placella G, Sebastiani E, Tei MM, Speziali A, Manfreda F (2013) ACL rekonstrukcija: transplantato pasirinkimas. Jungtys 1(1):18–24
Chahla J, Dean CS, Cram TR, Civitarese D, O'Brien L, Moulton SG, LaPrade RF (2016) Dviejų etapų peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: kaulų persodinimo technika naudojant alotransplantato kaulo matricą. Arthrosc Tech 5(1):e189–e195
Coats AC, Johnson DL (2012) Dviejų etapų peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: indikacijos, apžvalga ir technikos demonstravimas. Ortopedija 35:11:958–960
Cote MP (2018) Redakcinis komentaras: kelio priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: gedimų dažnis sumažėjo, tačiau skirtingi tyrimo metodai gali parodyti skirtingus rezultatus. Artroskopija 34:1:301–302
Crawford SN, Waterman BR, Lubowitz JH (2013) Ilgalaikis priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos sutrikimas. Artroskopija 29:1566–1571
Cvetanovich GL, Mascarenhas R, Saccomanno MF, Verma NN, Cole BJ, Bush-Joseph CA, Bach BR (2014) Šlaunies sąnario autotransplantacija ir minkštųjų audinių transplantatas priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijoje: sisteminė atsitiktinių imčių peržiūra ir kontroliuojama trianalizė. Artroskopija 30:1616–1624
Denti M, Lo Vetere D, Bait C, Schonhuber H, Melegatti G, Volpi P (2008) Priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: gedimo priežastys, chirurginė technika ir klinikiniai rezultatai. Am J Sports Med 36(10):1896–1902
Eagan MJ, McAllister DR (2009) Allograftų įtraukimo biologija. Clin Sports Med 28(2):203–214
Engelman GH, Carry PM, Hitt KG, Polousky JD, Vidal AF (2014) Alografo ir autotransplantato priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos transplantato išgyvenamumo palyginimas aktyvioje paauglių grupėje. Am J Sports Med 42:2311–2318
Erickson BJ, Cvetanovich G, Waliullah K, Khair M, Smith P, Bach B Jr, Sherman S (2016) Dviejų etapų peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija. Ortopedija 39(3):e456–e464
Foster TE, Wolfe BL, Ryan S, Silvestri L, Kaye EK (2010) Ar transplantato šaltinis tikrai turi įtakos pacientų, kuriems atliekama priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija, rezultatams? Autografto ir alotransplantato rekonstrukcijos rezultatų įvertinimas: sisteminė apžvalga. Am J Sports Med 38:189–199
Fox JA, Pierce M, Bojchuk J, Hayden J, Bush-Joseph CA, Bach BR Jr (2004) Revizinė priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija su nešvitintu šviežiai šaldytu girnelės sausgyslės transplantatu. Artroskopija 20:787–794
George MS, Dunn WR, Spindler KP (2006) Dabartinių koncepcijų apžvalga: peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija. Am J Sports Med 34:2026–2037
Gibbons MJ, Butler DL, Grood ES, Bylski-Austrow DI, Levy MS, Noyes FR (1991) Gama švitinimo poveikis pradinėms ožkos kaulo-girnelės sausgyslių-kaulo transplantatų mechaninėms ir medžiaginėms savybėms. J Orthop Res 9:209–218
Grassi A, Nitri M, Moulton SG, Marcheggiani Muccioli GM, Bondi A, Romagnoli M, Zaffagnini S (2017) Ar transplantato tipas turi įtakos peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos rezultatams? 32 tyrimų metaanalizė. Bone Jt J 99-B(6): 714–723
Grassi A, Zaffagnini S, Marcheggiani Muccioli GM, Neri MP, Della Villa S, Marcacci M (2015) Po peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos, kas grįžta į sportą? Sisteminė apžvalga ir metaanalizė. Br J Sports Med 49(20):1295–1304
Greenberg DD, Robertson M, Vallurupalli S, White RA, Allen WC (2010) Allenografas, palyginti su autotransplantato infekcijos dažniu pirminėje priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijoje. J Bone Jt Surg Am 92:2402–2408
Grossman MG, ElAttrache NS, Shields CL, Glousman RE (2005) Revizinė priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: stebėjimas nuo trejų iki devynerių metų. Artroskopija 21:418–423
Guo L, Yang L, Duan XJ ir kt. (2012) Priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija su kaulo-girnelės sausgyslės-kaulo transplantatu: autotransplantato, šviežiai šaldyto allografto ir gama apšvitinto allografto palyginimas. Artroskopija 28:211–217
Harrell CR, Djonov V, Fellabaum C, Volarevic V (2018) Rizika naudojant sterilizaciją gama spinduliuote: kita monetos pusė. Int J Med Sci 15 (3): 274–279
Hettrich CM, Dunn WR, Reinke EK, M grupė, Spindler KP (2013) Vėlesnių operacijų dažnis ir prognozės po priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos: dvejų ir 6 metų stebėjimo rezultatai iš daugiacentrės kohortos. Am J Sports Med 41:1534–1540
Indelli PF, Dillingham M, Fanton G, Schurman DJ (2002) Septinis artritas pooperacinėje priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijoje. Clin Orthop Relat Res 398:182–188
Johnson WR, Makani A, Wall AJ, Hosseini A, Hampilos P, Li G et al (2015) Pacientų rezultatai ir sėkmės prognozės po peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos. Orthop J Sports Med 3: 2325967115611660
Kaeding CC, Aros B, Pedroza A ir kt. (2011) Allograftas ir autotransplantuotas priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija: nesėkmės prognozės iš MOON perspektyvios išilginės kohortos. Sporto sveikata 3:73–81
Katz LM, Battaglia TC, Patino P, Reichmann W, Hunter DJ, Richmond JC (2008) Retrospektyvus bakterinės infekcijos dažnio palyginimas po priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos naudojant autotransplantaciją ir alotransplantaciją. Artroskopija 24:1330–1335
Kay J, Naji L, de Sa D, Simunovic N, Peterson D, Samuelsson K ir kt ir metaanalizė. J ISAKOS 2:21–30
Kleiner JB, Amiel D, Roux RD, Akeson WH (1986) Pakaitinių ląstelių, skirtų priekinio kryžminio raiščio autotransplantacijai, kilmė. J Orthop Res 4:466–474
Koga H, Engebretsen L, Fu FH, Muneta T (2016) Revizinė priekinio kryžminio raiščio operacija: naujausia technika. J ISAKOS 2:36–46
Kuhn MA, Ross G (2007) Transplantai gydant priekinių kryžminių raiščių pažeidimus. Sports Med Arthrosc Rev 15(3):133–138
Leask A, Holmes A, Abraham DJ (2002) Jungiamojo audinio augimo faktorius: naujas ir svarbus veikėjas fibrozės patogenezėje. Curr Rheumatol Rep 4:136–142
Legnani C, Zini S, Borgo E, Ventura A (2016) Ar transplantato pasirinkimas gali turėti įtakos sugrįžimui į sportą po peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos operacijos? Arch Orthop Trauma Surg 136:527–531
Leroux T, Wasserstein D, Dwyer T, Ogilvie-Harris DJ, Marks PH, Bach BR Jr et al (2014) The epidemiology of anterior anterior cruciate construction Ontario, Canada. Am J Sports Med 42:2666–2672
Mae T, Shino K, Maeda A, Toritsuka Y, Horibe S, Ochi T (2003) Gama švitinimo poveikis sausgyslių alotransplantacijos remodeliavimo procesui. Clin Orthop Relat Res. 305–314
Maletis GB, Chen J, Inacio MCS ir kt. (2017) Padidėjusi peržiūros rizika po priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos naudojant kaulo – girnelės sausgyslės – kaulo allograftus, palyginti su autotransplantatais. Am J Sport Med 45(8):1837–1844
Maletis GB, Inacio MC, Funahashi TT (2013) 16 192 priekinių kryžminių raiščių rekonstrukcijų iš bendruomenės registro analizė. Am J Sports Med 41:2090–2098
Maletis GB, Inacio MC, Reynolds S, Desmond JL, Maletis MM, Funahashi TT (2013) Pooperacinių priekinių kryžminių raiščių rekonstrukcijos infekcijų dažnis: transplantato pasirinkimas daro skirtumą. Am J Sports Med 41:1780–1785
MARS grupė (2014) Transplantato pasirinkimo įtaka revizinės priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos rezultatams daugiacentrio ACL peržiūros tyrimo (MARS) kohortoje. Am J Sport Med 42:2301–2310
MARS grupė (2016) Veiksniai, įtakojantys transplantato pasirinkimą atliekant revizinę priekinio kryžminio raiščio rekonstrukciją grupėje. J Knee Surg 29(6):458–463
MARS grupė (2016) Daugiacentrio priekinio kryžminio raiščio tyrimo raida ir ankstyvosios bei vidutinės trukmės išvados. J Knee Surg 29(7):528–532
Mirouse G, Klouche S, Herman S, Gerometta A, Bohu Y, Lefèvre N (2016) Retour au sport habituel après reconstruction itérative du ligament croisé antérieur: étude prospective comparative versus ligamentoplastie de première intent. J Traumatol Sport 33(3):127–133
Mohan R, Webster KE, Johnson NR, Stuart MJ, Hewett TE, Krych AJ (2018) Klinikiniai priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos rezultatai: metaanalizė. Artroskopija 34:289–300
Muller B, Bowman KF Jr, Bedi A (2013) ACL transplantato gydymas ir biologija. Clin Sports Med 32(1):93–109
Musahl V, Zaffagnini S, LaPrade R, Hirschmann MT, Karlsson J (2015) Sudėtingo kelio nestabilumo gydymo iššūkis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 23 (10): 2769–2770
Pascual-Garrido C, Carbo L, Makino A (2014) Jaunesnių nei 40 metų pacientų priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos su alotransplantatais peržiūra: 2–4 metų rezultatai. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 22(5):1106–1111
Pinczewski LA, Salmon LJ, Jackson WF, von Bormann RB, Haslam PG, Tashiro S (2008) Radiologiniai orientyrai, skirti tunelių išdėstymui vieno pluošto priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijoje. J Bone Jt Surg Br 90:172–179
Ra HJ, Ha JK, Kim JG (2013) Vieno etapo peržiūros priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija su paveiktu kaulo transplantatu po nesėkmingos pirminės rekonstrukcijos. Ortopedija 36(11):860–863
Rizer M, Foremmy GB, Rush AIII, Singer AD, Baraga M, Kaplan LD, Jose J (2017) Priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos tunelio dydis: tunelio išsiplėtimo priežastys ir pasekmės vieno ir dviejų etapų peržiūros rekonstrukcijai. Skeletas Radiol 46(2):161–169
Roberson TA, Abildgaard JT, Wyland DJ ir kt. (2017) „Patentuoti apdoroti“ allograftai: klinikiniai rezultatai ir biomechaninės savybės priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijoje. Am J Sports Med 45(13):3158–3167
Samuelsen BT, Webster KE, Johnson NR, Hewett TE, Krych AJ (2017) Šlaunies ir girnelės sausgyslės autotransplantacija ACL rekonstrukcijai: ar skiriasi transplantato nepakankamumo dažnis? 47 613 pacientų metaanalizė. Clin Orthop Relat Res 475(10):2459–2468
Scheffler SU, Unterhauser FN, Weiler A (2008) Transplantato remodeliavimas ir raiščių pakeitimas po kryžminių raiščių rekonstrukcijos. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 16:834–842
Smith AH, Bach BR jaunesnysis, Bush-Joseph CA (2005) Allograftas, skirtas peržiūrėti ACL rekonstrukciją: Rush patirtis. Sports Med Arthrosc Rev 13:86–92
Sun K, Tian S, Zhang J, Xia C, Zhang C, Yu T (2009) Priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija naudojant BPTB autotransplantaciją, apšvitintas ir nešvitintas allografas: perspektyvus atsitiktinių imčių klinikinis tyrimas. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 17:464–474
Tejwani SG, Chen J, Funahashi TT, Love R, Maletis GB (2015) Peržiūros rizika po transplantato priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos: ryšys su transplantato apdorojimo metodais, paciento charakteristikomis ir transplantato tipu. Am J Sports Med 43:2696–2705
Tian S, Ha C, Wang B, Wang Y, Liu L, Li Q, Yang X, Sun K (2017) Artroskopinė anatominė dvigubo pluošto ACL rekonstrukcija naudojant apšvitintą ir nešvitintą pakaušio sausgyslės transplantatą. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 25(1):251–259
Uribe JW, Hechtman KS, Zvijac JE, Tjin-A-Tsoi EW (1996) Revizinė priekinių kryžminių raiščių operacija: patirtis iš Majamio. Clin Orthop Relat Res 325:91–99
Van de Pol GJ, Arnold MP, Verdonschot N, van Kampen A (2009) Varus išlyginimas padidina priekinio kryžminio raiščio jėgas. Am J Sports Med 37(3):481–487
Van Eck CF, van den Bekerom MP, Fu FH, Poolman RW, Kerkhoffs GM (2013) Metodai diagnozuoti ūminį priekinio kryžminio raiščio plyšimą: fizinių tyrimų su anestezija ir be jos metaanalizė. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 21(8):1895–1903
Vorlat P, Verdonk R, Arnauw G (1999) Ilgalaikiai sausgyslių transplantatų, skirtų priekinio kryžminio raiščio pakeitimui, rezultatai revizijos chirurgijoje ir kombinuotų kompleksinių traumų atvejais. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 7(5):318–322
Wang HD, Zhang H, Wang TR, Zhang WF, Wang FS, Zhang YZ (2018) Klinikinių rezultatų palyginimas po priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos su šlaunies sausgyslės autotransplantatu ir minkštųjų audinių transplantatu: atsitiktinių imčių kontroliuojamų tyrimų metaanalizė. Int J Surg. 56:174–183
Yoo SH, Song EK, Shin YR, Kim SK, Seon JK (2017) Klinikinių rezultatų ir antrojo žvilgsnio artroskopinių radinių palyginimas po ACL rekonstrukcijos naudojant šlaunies stuburo autotransplantaciją arba blauzdikaulio alograftą. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 25(4):1290–1297
Yoshikawa T, Tohyama H, Katsura T (2006) Kraujagyslių endotelio augimo faktoriaus vietinio vartojimo įtaka pusmečio sausgyslės transplantato mechaninėms savybėms po avių priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos. Am J Sports Med 34:1918–1925
Yu A, Prentice HA, Burfeind WE, Funahashi T, Maletis GB (2018) Infekcijos rizika po alotransplantato priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijos: ar neperdirbti alotransplantatai yra labiau linkę užsikrėsti? Daugiau nei 10 000 allograftų kohortinis tyrimas. Am J Sports Med 46(4):846–851
Duomenų prieinamumo pareiškimas
Duomenys pateikiami pagrįstu prašymu. Dabartinio tyrimo metu sugeneruotus ir (arba) analizuotus duomenų rinkinius pagrįstu prašymu gali gauti atitinkamas autorius.
Tai yra atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal „Creative Commons Attribution Non Commercial“ (CC BY-NC 4.0) licenciją, leidžiančią kitiems platinti, remiksuoti, pritaikyti, kurti šį kūrinį nekomerciniais tikslais ir licencijuoti savo išvestinius darbus skirtingose srityse. sąlygos, su sąlyga, kad originalus kūrinys yra tinkamai cituojamas, tinkamai įvertinamas, nurodomi visi atlikti pakeitimai ir naudojimas yra nekomercinis. Žr.: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.
Patofiziologija
Sausgyslės yra biologiškai sudėtingos struktūros, sudarytos iš kelių sluoksnių sandariai supakuotų kolageno skaidulų, kurias gamina tenocitai ir tenoblastai5, 8 (1 1 pav.). Tenocitai yra mechaniškai imlios ląstelės, kurios, reaguodamos į poreikį, gali pakeisti savo genų ekspresiją.9 Unikalus sausgyslių stiprumo, lankstumo ir elastingumo derinys leidžia joms nešti apkrovas ir išlaikyti tempimo stiprumą ilgą laiką. Kadangi jie sunaudoja mažiau deguonies nei skeleto raumenys, jie taip pat lėtai gyja. Sausgyslės kraują aprūpina iš įvairių šaltinių, o patologija dažniausiai pasireiškia hipovaskulinėse arba vandens telkinių srityse tarp dviejų kraujo tiekimo šaltinių 1, 2, 10 (2 11 pav.). Tinkamos sausgyslės apkrovos yra anabolinės, tačiau sausgyslės perkrovimas gali būti katabolinis ir katastrofiškas. Sutrikus homeostazei tarp sausgyslių įtempimo ir atstatymo, sausgyslė pažeidžiama8, 12 (3 1 pav.).
Normalios sausgyslės histologija.
Renee L. Cannon iliustracija
Perspausdinta gavus Wilson JJ, Best TM leidimą. Dažnos sausgyslių pervargimo problemos: apžvalga ir gydymo rekomendacijos. Esu šeimos gydytojas. 200572(5):813.
Normalios sausgyslės histologija.
Renee L. Cannon iliustracija
Perspausdinta gavus Wilson JJ, Best TM leidimą. Dažnos sausgyslių pervargimo problemos: apžvalga ir gydymo rekomendacijos. Esu šeimos gydytojas. 200572(5):813.
Šoninis epikondilis ir bendrosios tiesiamosios sausgyslės kilmė.
Myriam Kirkman-Oh iliustracija
Perspausdinta gavus Kane SF, Lynch JH, Taylor JC leidimą. Suaugusiųjų alkūnės skausmo įvertinimas. Esu šeimos gydytojas. 201489(8):653.
Šoninis epikondilis ir bendrosios tiesiamosios sausgyslės kilmė.
Myriam Kirkman-Oh iliustracija
Perspausdinta gavus Kane SF, Lynch JH, Taylor JC leidimą. Suaugusiųjų alkūnės skausmo įvertinimas. Esu šeimos gydytojas. 201489(8):653.
Pažeistos sausgyslės histologija. Atkreipkite dėmesį į kolageno dezorientaciją ir skaidulų atsiskyrimą.
Renee L. Cannon iliustracija
Perspausdinta gavus Wilson JJ, Best TM leidimą. Dažnos sausgyslių pervargimo problemos: apžvalga ir gydymo rekomendacijos. Esu šeimos gydytojas. 200572(5):813.
Pažeistos sausgyslės histologija. Atkreipkite dėmesį į kolageno dezorientaciją ir skaidulų atsiskyrimą.
Renee L. Cannon iliustracija
Perspausdinta gavus Wilson JJ, Best TM leidimą. Dažnos sausgyslių pervargimo problemos: apžvalga ir gydymo rekomendacijos. Esu šeimos gydytojas. 200572(5):813.
Skausmo, susijusio su lėtine tendinopatija, etiologija neaiški, tačiau ji buvo siejama su neovaskuliarizacija, neurocheminėmis medžiagomis ir mechaniniu gedimu. Pacientai paprastai pasireiškia lokalizuotu skausmu, kuris dažnai būna susijęs su naujos veiklos pradžia arba įprastos veiklos intensyvumo didėjimu.2, 8, 13 Be aktyvumo pokyčių, yra ir kitų keičiamų ir nekeičiamų rizikos veiksnių, kuriuos reikėtų įvertinti ( 2 lentelė) .14 – 16 Idealiu atveju tendinopatijos galima išvengti laipsniškai keičiant veiklos ar judesių modelius. Jei prevencija neįmanoma, anksti nustatant ir gydant netinkamą sausgyslių reakciją į apkrovą, sumažėja galimybė progresuoti iki lėtinės traumos.
Tendinopatijos rizikos veiksniai
Paviršiaus tipas (pvz., kietas, slidus, nuožulnus)
Informacija iš nuorodų 14 – 16 .
Tendinopatijos rizikos veiksniai
Paviršiaus tipas (pvz., kietas, slidus, nuožulnus)
Informacija iš nuorodų 14 – 16 .
Išnykusios ir sukurtos sausgyslės kaip biologiniai pakaitalai: kritinė apžvalga
Sausgyslių plyšimai yra didelė našta klinikose. Tinkamos transplantato medžiagos, kaip sausgyslių atstatymo pakaitalo, radimas yra vienas iš pagrindinių iššūkių ortopedijoje, kuriam biologinio pastolių reikalavimas kiekvienam klinikiniam pritaikymui būtų skirtingas. Tarp biologinių pastolių iš deląstelinės sausgyslės gautos matricos naudojimas vis dažniau yra įdomus būdas gydyti sausgyslių plyšimus. Mes analizavome in vitro ir in vivo tyrimai buvo skirti veiksmingų sausgyslių matricos ląstelių pašalinimo ir ląstelių persodinimo protokolų kūrimui, siekiant gauti medicinos prietaisus sausgyslių pakeitimui. Mūsų apžvalgoje taip pat buvo atsižvelgta į tinkamą sausgyslių šaltinį ir ikiklinikinius gyvūnų modelius, siekiant pradėti klinikinius tyrimus. Rezultatai išryškina platų alogeninių arba ksenogeninių sausgyslių šaltinių, mėginių matmenų, fizinių ar cheminių ląstelių pašalinimo metodų ir ląstelių tipų įvairovę, skirtą persodinti iš galutinai diferencijuotų į nediferencijuotas mezenchimines kamienines ląsteles, ir jų statinę arba dinaminę kultūrą, naudojamą implantuojamoms konstrukcijoms generuoti. išbandyta įvairiuose gyvūnų modeliuose. Stengiamės nustatyti veiksmingiausią būdą, kaip pasiekti optimalų biologinį pagrindą biomechanikai ir būdingoms savybėms, primenančius gimtąją sausgyslę ir artimiausiu metu pritaikytus klinikose, ypatingą dėmesį skiriant Achilo sausgyslės pakeitimui.
1. Įvadas
Sausgyslių plyšimai, dažnai susiję su tendinopatija, ir sausgyslių atsitraukimai, ir didelis praradimas po traumos yra didelė chirurginės rekonstrukcijos našta. Dažniausiai pažeidžiamos pirštų ir plaštakos lenkiamosios ir tiesiamieji raumenys [1, 2], sukamoji manžetė [3] ir Achilo sausgyslė [4]. Visų pirma, ūminių Achilo sausgyslių plyšimų dažnis didėja – 18 atvejų iš 100 000 [5]. Apskritai šie sužalojimai yra tiesiogiai derinami su didelėmis sveikatos ir socialinėmis ir ekonominėmis išlaidomis bei ilgalaike pooperacine reabilitacija ir netiesiogiai su produktyvumo praradimu.
Sausgyslių atstatymas yra lėtas procesas, siekiant atkurti sausgyslių skaidulų tęstinumą ir funkcinį fiziologinį mechanizmą. Jų prastas gijimo gebėjimas dažniausiai atsiranda dėl mažo ląstelių tankio (5%), nepakankamo deguonies ir maistinių medžiagų tiekimo ir nenormalaus kolageno nusėdimo [6], dėl kurių susidaro randų audinys ir sukimba, taip pabloginant normalią audinių funkciją. Iš tiesų, sausgyslių biomechanikos funkcionalumas pirmiausia yra susijęs su jų sudėtinga matricos architektūra. Remiantis šiomis prielaidomis, rasti tinkamą transplantato medžiagą, kuri pakeistų sausgyslių rekonstrukciją, yra vienas pagrindinių ortopedijos iššūkių. Kad būtų atkurtos biomechaninės ir biocheminės savybės, panašios į natūralią audinių struktūrą, sausgyslių pakaitalas turi turėti specifinių biologinių savybių, įskaitant biologinį suderinamumą, uždegiminio ar imuninio atsako nebuvimą ir glaudžią sąveiką su sausgyslių ląstelėmis, taip pat atitinkamas mechanines savybes [7]. . Platus sausgyslių pažeidimas turi būti atitaisomas dideliais kiekiais sintetinių ar biologinių audinių pakaitalų. Atsižvelgiant į tai, neseniai buvo pasiūlyti ir parduoti klinikiniam naudojimui nauji sausgyslių pakeitimo metodai, įskaitant sintetines biomedžiagas arba biologinius transplantatus [8]. Nepaisant to, sintetinės medžiagos, skirtos sausgyslių defektams gydyti, davė prastus rezultatus dėl gydomųjų ir mechaninių savybių [7]. Taigi, biologiniai transplantatai, įskaitant auto-, allo- ir ksenografus, buvo plačiai tiriami, siekiant patenkinti pirmiau minėtas reikiamas savybes, reikalingas tinkamam sausgyslių taisymui, ir šiais laikais jie yra auksinis sausgyslių taisymo standartas [7]. Autotransplantatai yra riboto dydžio ir derliaus nuėmimo vietų, pasižymi dideliu sergamumu donoro vietomis ir ilgesniu operacijos laiku [9]. Alotransplantatai iš lavonų turi didesnę ligų perdavimo riziką ir gali sukelti lėtinį imuninį atsaką, kuriam reikia imunosupresinių metodų [9]. Per pastaruosius dvidešimt metų buvo tiriami alotransplantatų ir ksenografų deceliuliarizacijos protokolai, siekiant pašalinti su ląstelėmis susijusį imunogeniškumą, išsaugant kolageno struktūros vientisumą ir sausgyslių matricos biologines savybes. Visų pirma, naudojant gyvūninės kilmės ksenografus, gaunami dideli kiekiai surenkamų audinių ir galimybė gaminti komercinius pastolius iš skirtingų kolageno struktūrų [7, 8].
Buvo aprašyti keli ląstelių pašalinimo metodai, įskaitant fizinius, cheminius ir fermentinius bei šių metodų derinius [10]. Daugumoje paskelbtų tyrimų aprašomas deląstelinių audinių karkasų, gautų iš nehomologinių anatominių vietų (pvz., žarnyno poodinės gleivinės, odos lopinio ir perikardo), gamyba. Tačiau deląstelinė matrica, gauta iš konkrečios vietos homologinio audinio, gali būti tinkamesnė nei ne vietai būdingas šaltinis, ypač kalbant apie raumenų ir kaulų audinius dėl jų struktūrinių ir biomechaninių savybių [11]. Tiesą sakant, homologiniai šaltiniai geriau suteikia vietai specifinę ekstraląstelinę matricą (ECM), kuri suteikia tinkamą pagrindą šeimininko ląstelių įaugimui ir labai reaguoti į tempimo apkrovą, būdingą natūraliai sausgyslei [9]. Nors sausgyslė yra sudėtinga trimatė struktūra, susidedanti iš gerai organizuotų kolageno skaidulų, audiniams būdinga deląstelinė matrica gali sudaryti tinkamą ir natūralų karkasą su ta pačia natūralia kolageno skaidulų orientacija, kuri dar nebuvo sintetiškai sukurta laboratorijoje [ 9]. Dabartinis iššūkis yra sukurti ksenogenines biologines matricas, kurios turėtų akivaizdžių pranašumų, palyginti su sintetiniais ir žmogaus kilmės pastoliais, atsižvelgiant į minimalų sergamumą ir tinkamas mechanines savybes.
Šioje apžvalgoje pateikiama apžvalga in vitro ir in vivo sausgyslių audinių, gautų iš gyvūnų arba žmonių, deceliuliarizacijos procedūrų tyrimai. Visų pirma, mes išanalizavome ląstelių pašalinimo metodų, po kurių buvo atliktas ląstelių persodinimas, veiksmingumą, kad nustatytume tinkamiausią būdą gauti funkcinį natūralų sausgyslių pakaitalą, kurį galima iš ikiklinikinių modelių paversti sausgyslių pakeitimo klinikomis.
2. Metodai: įtraukimo kriterijai
Literatūros paieška buvo atlikta PubMed duomenų bazėje, atsižvelgiant į straipsnius, publikuotus anglų kalba nuo 2000 m. iki 2015 m. balandžio mėn., kaip parodyta 1 paveiksle. Paieškos strategija buvo atlikta ieškant „decellularization, decellularized, acellularization, acellularized“ kartu su raktiniu žodžiu „tendon“. (2 pav.). Apžvalgos straipsniai buvo naudojami mūsų tyrimui užbaigti, įtraukiant publikacijas, kurių nebuvo PubMed duomenų bazėje pagal mūsų paieškos kriterijus. Mūsų paieška buvo sutelkta tiek į deceliuliarizacijos protokolus, kad gautume gryną matricą iš sausgyslių audinio, galiausiai iš naujo pasėto su ląstelių šaltiniu, tiek į biologinio karkaso funkcionalumą po to. in vivo implantacija. Taikydami šią strategiją radome 77 tyrimus. Dvylika tyrimų buvo atmesti dėl kitų audinių, išskyrus sausgysles, deceliuliarizacijos. Iš likusių šešiasdešimt penkių tyrimų šešiolika tyrimų buvo atmesti dėl sausgyslių ir kaulų transplantatų deceliuliarizacijos, sausgyslių deceliuliarizacijos iki matricos miltelių arba hidrogeliacijos ir komercinių produktų, kurių ląstelių pašalinimo metodai nėra aprašyti. Galiausiai, penki tyrimai nebuvo įtraukti, nes buvo aprašyti allograftai, in vitro ląstelių kultūra, nesusijusi su deceliuliarizuota matrica, ir bioaktyvūs siūlai, susiję su sausgyslių taisymu, bet ne su sausgyslės pakeitimu ar padidinimu. Galiausiai, apžvalginiai straipsniai taip pat buvo neįtraukti. Apibendrinant, iš viso 40 tyrimų, 28 in vitro ir 12 in vivo, buvo įtraukti į šią literatūros apžvalgą. Peržiūros rezultatai pateikti 1 ir 2 lentelėse in vitro ir in vivo paskelbtus tyrimus, atitinkamai. Norėdami pateikti visuotinę dažniausiai naudojamų reagentų, ląstelių šaltinių ir konstrukcijų analizių apžvalgą, 3 skyriuje pateikiame skritulines diagramas. Skritulinės diagramos procentai buvo apskaičiuoti atsižvelgiant į straipsnių, kuriuose naudojami pirmiau minėti parametrai, skaičių.
3. Rezultatai ir aptarimas
3.1. Sausgyslių šaltiniai ir mėginių matmenys
Šioje apžvalgoje mes apsvarstėme tyrimus, kuriuose kaip biologiniai pastoliai buvo naudojamos sausgyslės, gautos iš skirtingų žinduolių. Daugumoje analizuotų straipsnių buvo aprašyti ląstelienos pašalinimo protokolai lenkiamųjų, girnelės ar Achilo sausgyslių, paimtų iš triušių [11–22], žiurkių [23, 24] arba evoliuciškai mažiau išsivysčiusių rūšių, tokių kaip vištos [25], prieš žmogaus [26–32]. ] arba kitų gyvūnų audinių, pvz., šunų [33–39], kiaulių [40–44], arklių [45–48] ir galvijų sausgyslių [49]. 3 paveiksle parodytas skirtingų rūšių sausgyslių šaltinių pasiskirstymas. Daugeliu atvejų natūralaus sausgyslių audinio matmenys deceliuliarizacijos metu nurodomi kaip paviršiaus plotas, svyruojantis nuo 0,45 iki 12 cm 2 (vidurkis
cm 2 ), audinio ilgis svyruoja nuo 1 iki 8 cm (vid
cm) arba audinio storis, kurio reikšmės svyruoja nuo 0,08 iki 5 mm (vid
mm). Kai kurie autoriai neapibrėžė pastolių dydžių [15, 16, 24, 33, 42] arba storio [11, 12, 17, 18, 21–24, 26–32, 34, 41]. Daugelis šių tyrimų nėra skirti žmonėms naudoti skirtų pastolių gamybai. Nepaisant to, tinkamų matmenų pastolių, skirtų žmonėms pakeisti sausgysles, gamyba yra laikoma sudėtinga ir svarbia klinikiniam taikymui, ypač atsižvelgiant į Achilo sausgyslės rekonstrukciją.
3.1.1. Stebėjimas dėl sausgyslių šaltinių ir matmenų
Klinikiniam deląstelinių biologinių pastolių naudojimui būtinai reikalingas bet koks neigiamas šeimininko atsakas, saugumas, tinkami matmenys ir pakankamas prieinamumas. Svarbu tai, kad pagrindinės rūšys, teikiančios organus ksenotransplantacijai, turėtų atsižvelgti į anatominius-fiziologinius ir etinius klausimus, taip pat į prieinamumą, susijusį su veisimu ir skerdimu. Tyrimai, kuriuose naudojamos žmonių sausgyslės [26–32], turėtų būti vertinami atsargiai dėl pirmiau minėtų problemų, pvz., riboto prieinamumo nuo lavonų ir ligų perdavimo rizikos. Be to, sausgyslių matricos kokybei ir struktūrinei organizacijai gali turėti įtakos donoro amžius, anatominė vieta ir pakrovimo istorija [50], todėl pradinės medžiagos kokybės kontrolė gali atlikti svarbų vaidmenį transplantato sėkmei. Sausgyslės, gautos iš prastesnių rūšių, įskaitant viščiukus [25], žiurkes [23, 24] ir triušius [11–22], turi ribotus matmenis ir kiekius, kurie gali būti naudojami kaip klinikiniai pakaitalai, nors šie gyvūnai yra naudingi tiriant ląstelių mažinimo veiksmingumą. protokolai. Be to, pagal įprastą vištų ir triušių skerdimo tvarką sausgyslių nuėmimas neįmanomas dėl skerdimo atliekų trūkumo. Taigi tam skirtus dalykus reikia susieti su susijusiomis etikos problemomis. Šunų sausgyslės yra tinkamų matmenų, tačiau šunų [33–39] vietinių audinių naudojimas dideliu mastu nėra praktiškas ir gali būti susijęs su etiniais klausimais. Dėl šių pirmiau minėtų priežasčių gali būti tinkamas pasirinkimas, atsižvelgiant į dažniausiai skerdžiamų gyvūnų, tokių kaip kiaulės [40–44], arkliai [45–48] ir galvijai [49], sausgyslių šaltinių kiekį ir matmenis. Nepaisant akivaizdžių pranašumų naudojant kiaules kaip donorines rūšis, ji išlaiko daugybę žmonėms perduodamų patogenų [51]. Remiantis tuo, arklių ksenografai vis dažniau naudojami rekonstrukcinėms operacijoms [7, 8] dėl žymiai mažesnio jų buvimo ir dažnai geografiškai ribotų zoonozinių ligų [52].
Tarp kelių žmonių sausgyslių tipų, kuriuos reikia taisyti, Achilo sausgyslė yra viena didžiausių kolageno struktūrų, kuri patiria rimtų sužalojimų. Be to, ji taip pat yra labiausiai ištirta sausgyslė pagal biomechanines ir struktūrines savybes [53–56]. Taigi dėl pirmiau minėtų savybių Achilo sausgyslė yra sudėtinga pakeisti struktūra, todėl ją galima laikyti etalonu kuriant sausgyslės pakaitalą. Taigi, norint gauti veikiančią deląstelinę sausgyslių matricą jos pakeitimui, reikia įdėti daug pastangų, kad priartėtų prie natūralių matmenų, išsaugant funkcines biomechanines ir struktūrines savybes. Dauguma į šią apžvalgą įtrauktų tyrimų buvo skirti mažų sausgyslių dalių deceliuliarizacijos procesams, nes jais buvo siekiama optimizuoti deceliuliarizacijos protokolus. Nors šie metodai davė įdomių rezultatų, susijusių su ląstelių komponentų pašalinimu, jie nebūtinai gali būti tinkami didesnio dydžio mėginiams. Tik keli tyrimai buvo atlikti su tinkamais sausgyslių matmenimis [28, 41, 43], kad būtų galima naudoti klinikose. Padidėjęs atsparumas detergentų įsiskverbimui į ląsteles arba ląstelių kolonizavimas ląstelių susidarymo metu yra du apribojimai apdorojant didelius sausgyslių mėginius. Šias problemas plačiai aprašė autoriai, atlikę statinius metodus tiek ląstelių pašalinimo, tiek pakartotinio sėjimo procesams, ypač atsižvelgdami į audinio storį [25, 43]. Siekiant įveikti šias kliūtis, dviejuose tyrimuose buvo įgyvendintos naujoviškos strategijos, tokios kaip dinaminiai metodai [41], audinių paviršiaus balinimas arba paviršinis pjovimas [28]. Tiksliau, Lee ir kt. [41] aprašė įtempimo ir sukimo dirgiklius, kad pagerintų ploviklio įsiskverbimą, taip pat pagerindami biomechanines deląstelinės matricos savybes. Tuo pačiu tikslu Woon ir kt. [28] pasiūlė sausgyslės paviršiaus įbrėžimą, kad būtų pažeista ląstelių prasiskverbimas ir prisitvirtinimas, o tai rodo gydymo efektyvumą. Tačiau visi šie metodai turi tam tikrų apribojimų, susijusių su deląstelinės sausgyslės matricos susilpnėjimu.
3.2. Ląstelių pašalinimo protokolų ir sausgyslių audinių persodinimo strategijų panorama
Buvo aprašyti keli fiziniai ar cheminiai sausgyslių deceliuliarizacijos gydymo būdai, siekiant gauti antigenų neturintį ECM, kuris galėtų palaikyti biomechaninę apkrovą, panašią į natūralias sveikas sausgysles. Fizinis gydymas yra dažniausiai naudojamas sustabdyti nuolatinių ląstelių prisijungimą prie kolageno matricos ir sutrikdyti ląstelės membraną. Šie gydymo būdai apima mechanines jėgas, pvz., ultragarsą [43] ir pakartotinius užšaldymo-atšildymo ciklus esant –20/80 °C [10, 11, 13–21, 26, 27, 29–39, 44–46, 48]. Šie naujausi gydymo būdai yra dažniausiai naudojami ir gali būti siejami su užšaldymo ir atšildymo ciklais skystame azote arba po jų [20, 35, 36, 39, 44, 45, 57]. Cheminis apdorojimas gali prasidėti tiesiogiai šviežiuose mėginiuose be jokių ankstesnių užšaldymo ir atšildymo ciklų [11, 13, 25, 26, 29, 42, 43, 45] ir dažniausiai naudojamas ląstelių komponentams, liekanoms ir antigenams skaidyti. Visų pirma, cheminės medžiagos veikia ląstelės citoplazmą, branduolio membraną ir lipidų/baltymų sąveiką. Nejoninis (Triton X100) [11–14, 17, 18, 21–24, 31, 33, 34, 40, 42, 45], joninis (natrio dodecilsulfatas, SDS) [11, 13, 15, 16, 19, 23, 26, 31, 42, 43, 45, 46, 48, 49] ir cviterioniniai (tributilo fosfatas, TBP) [13, 19, 23, 31, 42, 46] plovikliai yra labiausiai naudojamos priemonės, norint gauti visapusišką sausgyslių deceliuliacija. Šie reagentai gali būti naudojami atskirai arba kartu, siekiant padidinti jų poveikį [11, 13, 23, 42, 46]. Hipotoniniai ir hipertoniniai tirpalai arba EDTA buferiai dažnai naudojami su fiziniu [13, 27, 28, 31, 32, 49] arba cheminiu apdorojimu, siekiant geriau lizuoti ląsteles [27–30, 32, 40]. EDTA taip pat gali būti derinamas su specifiniais inhibitoriais (aprotininu ir leupeptinu), kad būtų sumažintas proteazės išsiskyrimas, kuris pažeidžia ECM struktūrą [26, 43]. Kadangi sausgyslės turi gerai organizuotą, kompaktišką struktūrą, kolageno matricos pralaidumą plovikliams ir persodinamoms ląstelėms reikia pagerinti rūgščių tirpalais (pvz., peracto, acto, vandenilio chlorido ir sieros rūgštimis) [25, 27–30, 32 , 42] arba įbrėžiant ar perforuojant sausgyslės paviršių keliais plyšiais [28, 34]. Be to, norėdami leisti išorinėms ląstelėms migruoti į neląstelinį karkasą, kai kurie autoriai atliko įvairaus intensyvumo ultragarsą, siekdami sukurti mikroskopiškai atviresnę porėtą matricą, nepažeidžiant bendros pastolių architektūros [43]. Dažnai fermentinis gydymas buvo susijęs su fiziniais ir cheminiais protokolais. Fermentinės medžiagos, tokios kaip tripsinas, dažnai buvo derinamos su EDTA [11, 14, 17, 18, 21, 22, 24, 25, 33, 34, 40, 46, 48], su I tipo kolagenaze [12, 41] arba su chemine medžiaga. apdorojimas [11] peptidiniams ryšiams nutraukti 37°C temperatūroje. Svarbu tai, kad norint išvengti šeimininko imuninio atsako, endonukleazės (RNRazė ir DNRazė) dažniausiai naudojamos užbaigti deceliuliarizacijos procesą, skaidant RNR ir DNR liekanas [13, 25, 26, 35–39, 43, 44, 46, 48, 57]. Tik 27,5 % analizuotų tyrimų buvo lyginami skirtingi ląstelių pašalinimo protokolai, leidžiantys giliau suprasti cheminio apdorojimo veiksmingumą [11, 13, 19, 23, 27, 31, 40, 42, 43, 45, 46]. 4 paveiksle pateikiami dažniausiai naudojami reagentai ir plovikliai, kad būtų lengviau suprasti.
Maždaug 80 % šioje apžvalgoje analizuotų tyrimų buvo atliktas neląstelinio sausgyslių audinio persodinimas naudojant įvairių rūšių ląsteles, priklausančias mezenchiminei linijai (kaulų čiulpai [21, 34–36, 39, 46–48, 57], riebalinis audinys). [17, 18, 21, 26, 28, 30, 32, 45] arba iš sausgyslių gautas stromos ląsteles [44, 57]) arba fibroblastinę liniją (tenocitus [11, 12, 14, 18, 20–22, 24). , 30, 40, 43, 47] ir odos [15, 16, 19, 27, 30, 31, 37] ir sausgyslių apvalkalo fibroblastus [11, 17, 21]), kaip parodyta 5 paveiksle. Naudotų ląstelių skaičius pakartotiniam sėjimui buvo skirtingai pranešta kaip ląstelės/cm 2 arba ląstelės/mL ir svyravo nuo 2 × 10 4 iki 4 × 10 6 (vidurkis 8 × 10 5 ± 1,3 × 10 6 ) ir nuo 1 × 10 5 iki 2 × 10 7 ( vidurkis atitinkamai 2,6 × 10 6 ± 4 × 10 6 ).Ląstelių persodinimas buvo atliktas naudojant statines (72 %) arba dinamines kultūras (28 %), naudojant paprastą besisukančią [16, 21, 26, 27, 29, 30, 39] ir ciklines padermės kultūras [39, 48] arba specialius komercinius bioreaktorius [ 14, 17] kultivavimo trukmei nuo 24 valandų iki 8 dienų (dienų vidurkis).
3.2.1. Tyrimai, skirti įvertinti sausgyslių matricos deceliuliarizaciją ir atsinaujinimą
Paprastai atliekami specialūs analitiniai tyrimai, siekiant patikrinti ląstelių pašalinimo protokolų veiksmingumą arba audinių, iš kurių pašalintos ląstelės, gebėjimą efektyviai kolonizuoti ląsteles. Tarp įvairių analizių, kurios dažniausiai buvo atliekamos arba in vitro arba po in vivo Implantacijos metu dažniausiai naudojami metodai, skirti patikrinti vidines ir biomechanines konstrukcijos savybes, buvo pateikti histologijoje (hematoksilinas ir eozinas [11–14, 16–19, 21–29, 31–51], Massono trichromas [26, 44, 46] ], Alcian Blue [26, 40], Prūsijos mėlyna [45], Nuclear Fast Red [40], SYTO žalia [17, 27, 28, 30–32] ir DAPI [24, 25, 37, 40, 41, 43, 45]) ir mechaniniai bandymai (galutinis tempiamasis stipris ir tamprumo modulis [12–14, 17, 18, 20, 23, 27, 28, 31–34, 38, 39, 42, 43, 46, 48, 49, 57], standumą [16, 19, 25, 29, 35, 37, 41, 44] ir pailgėjimą [16]), atitinkamai. Be to, norint aptikti likusių ląstelių buvimą audiniuose, kuriuose buvo pašalintos ląstelės arba iš naujo įsėtos konstrukcijos, buvo nustatytas DNR kiekis [12, 14, 17, 19, 25–28, 30–32, 34, 37, 40, 41, 44–48, 57]. buvo atliktas kaip pagrindinis tyrimas kartu su kitomis įdomiomis analizėmis, tokiomis kaip elektronų mikroskopija (SEM [25, 33, 37, 39, 41, 42, 44, 46, 49, 57] ir TEM [28, 44, 45]) ir ženklinimu. pagrįsti vaizdiniai tyrimai, skirti atskirti gyvybingas ląsteles [11, 20, 27, 28, 31, 32, 34–36, 39, 40, 42, 43, 45, 46, 57]. Proteoglikanai ir kolageno skaidulos yra pagrindiniai sausgyslių ECM komponentai, todėl jų išsaugojimas deceliuliarizuotame / reląsteliniame karkase yra privalomas. Dėl šios priežasties biocheminiai tyrimai [19, 27, 31, 37, 40–44, 46–48] arba genų ekspresijos analizės [35, 36, 44, 47] (I ir III tipo kolagenas, tenomodulinas, skleraksė ir kremzlės oligomerinis). matricos baltymai), dažnai susiję su imunohistocheminiais tyrimais [20, 26, 28, 30, 32, 43], buvo atlikti siekiant išanalizuoti jų kiekį apdorotose konstrukcijose. Gyvūnų modeliai buvo naudojami siekiant apibrėžti uždegiminį ir imuninį atsaką implantuojant pastolius, atliekant specifines imunohistochemines analizes [29], taip pat aptinkant uždegimines matricos metaloproteinazes (MMP2, MMP3 ir MMP13) [35, 36]. Tiesiogiai analizuotas tik vienas tyrimas in vivo konstrukcijos integravimas į gimtąjį audinį po implantacijos naudojant magnetinį rezonansą [38]. 6 paveiksle atnaujintas tipiškų deląstelinių/atnaujintų konstrukcijų analizių pasiskirstymas.
3.2.2. Decellularization ir Reseeding protokolų stebėjimas
Galutinis deceliarizacijos proceso tikslas yra gauti pastolius, kuriuose visiškai nėra ląstelių komponentų, taip išvengiant bet kokios šeimininko imuninės reakcijos. Be to, norint sustabdyti uždegiminį atsaką po transplantacijos, būtina pašalinti likusius reagentus. Taigi, vienas iš naudingiausių ir labiausiai naudojamų būdų, kaip suvaldyti uždegiminę reakciją į biologinius pastolius, yra endonukleazių (DNRazės ir RNRazės), galinčių pašalinti potencialias ląsteles, likusias iš deląstelinės matricos, naudojimas. Bet kokiu atveju, siekiant kontroliuoti šiuos nepalankius šeimininko atsakus, dažnai buvo atliekami agresyvūs ląstelių pašalinimo protokolai, keliantys didelę riziką, kad būtų pažeista natūrali kolageno struktūra ir pastolių mechaninės savybės. Nė vienas iš in vitro analizuoti tyrimai tyrė gautų karkasų uždegimines ir imunogenines savybes. Remiantis šia prielaida, įdomus požiūris gali būti in vitro uždegiminių citokinų (TNF) analizėα ir interleukinai) ir citotoksiškumas arba imuninis atsakas atliekant periferinio kraujo mononuklearinių ląstelių tyrimus. Tik nedaugelis in vivo Tyrimai teisingai įvertino uždegiminį atsaką histologijos [20, 21, 25, 30, 36] arba imunohistochemijos (B ląstelės, makrofagai) [30] metodu, patvirtindami lengvą ar vidutinio sunkumo reakciją į implantuotą karkasą ortotopinėje srityje [16, 21 , 36], bet ne heterotopinės [25, 30] svetainės. Tischer ir kt. [16] priskyrė dalinę nekrozę ir gausų mononuklearinių ląstelių įsiskverbimą į fibroblastų persodintą matricą su joniniu plovikliu (SDS), naudojamu sausgyslės ląstelėms pašalinti. Kryger ir kt. [21] parodė, kad neląstelinės sausgyslės, iš naujo pasėtos įvairiomis autologinėmis ląstelėmis, imunologiškai elgiasi kaip natūralios sausgyslių transplantacijos be uždegiminio atsako, kuris atsirado alogeninėse sausgyslėse. Omae ir jo kolegos [35, 36] įvertino MMP3 ir MMP13 genų ekspresiją po in vitro pakartotinis sėjimas ir ortotopinis implantavimas in vivo, rodantis didesnę ekspresiją persodintoje sausgyslėje, palyginti su išląstelėjusiomis sausgyslėmis. Nepaisant to, histologinė analizė neparodė jokio uždegiminių ląstelių infiltracijos nei pasėtuose, nei nesėtuose konstruktuose 14 dieną po ortotopinės implantacijos.
Svarbus apribojimas kuriant biologinius gyvybiškai svarbius pastolius yra susijęs su laiku, reikalingu atkurti išląstelėjusią matricą tinkamomis ląstelėmis, ypač pirminėmis ląstelių linijomis. Iš tiesų, pagrindinė problema, susijusi su pakartotinai pasėta matrica, yra vėlavimo laikas, reikalingas transplantato paruošimui prieš implantavimą, pradedant nuo biologinės medžiagos surinkimo iki ląstelių išskyrimo ir išplėtimo iki galutinės funkcinės transplantato kolonizacijos. Šis laiko apribojimas dažniausiai suvokiamas esant trauminiam ūminiam audinių pažeidimui, o ne lėtiniams sužalojimams. Ląstelėmis pagrįstas sausgyslių atkūrimo metodas persodinant transplantatus buvo plačiai įrodytas kaip veiksminga strategija [5]. Šiame kontekste vyksta neišspręstos diskusijos dėl veiksmingiausio, bet mažiau laiko reikalaujančio ląstelių tipo funkciniam sausgyslių transplantato vystymuisi, kuris bus naudojamas klinikose. Tiesą sakant, tarp kelių ląstelių tipų, naudojamų sausgyslėms persodinti, populiariausios yra mezenchiminės kamieninės ląstelės (MSC), susijusios su ilgalaike kultūra, arba ląstelės, gautos iš galutinai diferencijuotų audinių (tenocitų, fibroblastų ir kt.), kurių proliferacijos greitis yra greitesnis. Nepaisant tariamų privalumų naudojant didelės proliferacijos ląsteles, naudojant autologinius tenocitus ar fibroblastus, reikia invazinio surinkimo su dideliu pacientų sergamumu, nepasinaudojant imunomoduliaciniu poveikiu. Be to, lengvesnis didelio mezenchiminių kamieninių ląstelių kiekio surinkimas iš kaulų čiulpų ar riebalinio audinio ir patvirtintos standartinės jų išskyrimo procedūros padeda geriau naudoti šias ląsteles. Be to, mezenchiminių kamieninių ląstelių imunomoduliacinės savybės yra gerai žinomos ir naudojamos gydant terapijai atsparią transplantato prieš šeimininką ligą [58]. Šis ypatingas MSC bruožas gali turėti įtakos palaikant implantuotų pastolių toleranciją ir kontroliuoti tiek autoimuninį, tiek uždegiminį atsaką.
Kitas svarbus klausimas po transplantato pakartotinio pasėjimo yra pasėtų ląstelių gyvybingumas ir jų gebėjimas kolonizuoti pastolius po implantacijos. Dauguma analizuotų tyrimų parodė gerą ląstelių repopuliaciją daugiausia implantuoto karkaso paviršiuje po 2–8 savaičių [21, 22, 28, 32, 36, 44]. Tik vienas autorius teigė, kad ląstelė gerai įsiskverbia į šerdies transplantatą iki 20 savaičių po implantacijos [11].
Visų stuburinių sausgyslių tamprumo modulis (EM) yra gana panašus, nors pranešta, kad EM labai skiriasi nuo labai mažų verčių (160 MPa) iki didesnių verčių (2000 MPa) [59]. Taigi analizuojamų tyrimų duomenų interpretavimas tampa sudėtingas dėl skirtingų metodikų ir atliekamų matavimų. Reikia išlaikyti panašias biomechanines sausgyslių matricos, iš kurios pašalintos ląstelės arba iš naujo sėklos, savybes. Atsižvelgiant į pagrindines žmogaus sausgyslių mechanines savybes, tai gali būti naudingas etalonas įvertinant pastolių kokybę. Literatūroje žmogaus sausgyslių biomechaninės vertės plačiai aprašomos su kintamu EM nuo MPa iki 1673 MPa Achilo [60] ir lenkiamųjų raumenų atžvilgiu. digitorum profundus sausgyslės [61], atitinkamai. Kitu atveju UTS nuolat svyruoja nuo 40 iki 100 MPa [62] arba skirtingai pranešama kaip
N [63]. Siekdami sukurti tinkamus biologinius pastolius, gautus iš sausgyslių pakaitalų žmogaus medicinoje, ksenografai yra daug žadančios medžiagos. Remiantis tuo, dauguma tyrimų sutelkė dėmesį į įvairių gyvūnų gautų sausgyslių protokolo optimizavimą, neatsižvelgiant į galutinio konstrukto verčiamumą. Visų pirma, iš laboratorinių [12–24] arba mažų gyvūnų [33–39, 57] gautos sausgyslės, gautos iš ląstelių, gali būti nenaudingos žmonėms, nes šių rūšių audiniai nėra parduodami kaip komerciniai produktai, nors jie yra tinkamas metodas. tyrimai ir šių tyrimų rezultatai vis dar labai aktualūs. Skirtingai, sausgyslės, gautos iš didelių gyvūnų, tokių kaip kiaulės [40–44], arkliai [45–48], galvijai [49] ar žmonės [26–32], geriau tinka šiam tikslui. Ši koncepcija ypač aktuali, kai atsižvelgiama į galutinius išląstelėjusių arba iš naujo pasėtų pastolių matmenis ir biomechanines ypatybes. Tyrimai, kuriuose buvo apdorotos kiaulių sausgyslės, parodė blogas natūralių audinių biomechanines savybes, palyginti su žmogaus bazinėmis vertėmis [41–44], nepaisant to, kad jie yra tinkami pagal matmenis. Iš kelių tyrimų, atliktų su arklių sausgyslėmis, tik Youngstrom ir jo kolegos [46, 48] atliko biomechaninius natūralaus ir beląstelinio audinio tyrimus, įrodančius prastesnes savybes, susijusias su EM ir gedimo stresu. Tik dviejų panašių tyrimų analizė neleidžia daryti tvirtos išvados dėl arklių sausgyslių tinkamumo. Tyrimai, atlikti su žmogaus sukurtomis lenkimo skaitmeninėmis sausgyslėmis, parodė, kad šis audinys gali būti tinkamas kaip ksenografas tiek EM, tiek UTS atžvilgiu, atitinkančių normalių verčių parametrus [27, 28, 30, 31], išskyrus vertes. pranešė Schmitt ir jo kolegų atliktas tyrimas [32]. Kai kurie tyrimai su triušių sausgyslėmis [12–14, 17, 18] patvirtino, kad šios rūšies UTS ir EM bazinės vertės yra tinkamos, palyginti su žmonėmis. Taigi, triušių sausgyslės yra tinkami kandidatai tirti naujoviškas strategijas, kaip gauti iš sausgyslių gautą matricą tyrimų srityje, net jei jos negali būti implantuojami ksenografai.
Ląstelių pašalinimo ir (arba) persodinimo protokolai, naudojami kuriant sausgyslių matricinius transplantatus, literatūroje labai skiriasi, todėl skirtingų metodų veiksmingumo palyginimas yra sudėtingas. Tiesa, tik kai kurie in vitro tyrimuose buvo lyginami daugiau nei du protokolai [11, 13, 19, 23, 27, 31, 40, 42, 43, 45, 46], tačiau jie labai skyrėsi gydymo pradžios (šviežio ar šaldyto), cheminių ar fermentinių veiksnių požiūriu. , ir deceliuliarizacijos protokolų koncentracijas. Be to, matricos pakartotinio pasėjimo strategija paprastai atliekama naudojant skirtingus ląstelių šaltinius, tipus ir auginimo dienas. Iš šių tyrimų paaiškėjo, kad TBP [23, 42] ir SDS yra veiksmingiausi reagentai norint gauti efektyvią deląstelinę sausgyslių matricą. Įdomus būdas pagerinti cheminių ploviklių veikimą kompaktiškoje sausgyslių kolageno struktūroje yra peracto rūgšties (PAA), kuri veikia matricos pralaidumą, leidžianti geriau prasiskverbti reagentams, naudojimas [25, 27–30, 32 ]. Dėka PAA veiklos, bendras ploviklių kiekis ir koncentracija gali būti drastiškai sumažinti. Tiesą sakant, atšiaurių ląstelių mažinimo metodų naudojimas gali nustatyti kolageno ultrastruktūros pažeidimą, pablogindamas deląstelinės matricos biomechanines savybes. Atvirkščiai, taikant švelnų ląstelių pašalinimą nepavyko visiškai pašalinti ląstelės komponento. Todėl keliuose tyrimuose jonų ir cviterioninių ploviklių naudojimas buvo derinamas su proteazės inhibitoriais, tokiais kaip aprotininas ir leupeptinas [26, 43], kad būtų išvengta proteazių matricos ardymo.
Norint pašalinti endotoksinus ir bakterijų, virusų ar prionų buvimą [64], išsaugant struktūrines, biochemines ir mechanines ECM savybes, būtina atlikti tinkamą biologinių pastolių sterilizaciją. Remiantis literatūra, tinkamas sterilizavimo metodas yra hibridinių metodų naudojimas pastoliams sterilizuoti ir biomechanikai išsaugoti [65]. Daugumoje sterilizavimo būdų naudojamos rūgštys (pvz., PAA) arba tirpikliai in vitro tyrimai, nors jų nepakanka klinikiniam pritaikymui, nes medicinos prietaisams reikalinga sterilizacija turi pasiekti 10–6 sterilumo draudimo lygį (SAL6) [66]. Klinikiniam naudojimui patvirtinti kiti sterilizavimo metodai, ty etileno oksidas [39, 57], gama ir elektronų pluošto švitinimas, nors kai kurie autoriai į šiuos procesus įrodė nepageidaujamą šeimininko imuninį atsaką [67–69]. Per pastaruosius kelerius metus alternatyvus ir neseniai patvirtintas biologinių skiepų sterilizavimo metodas klinikiniam naudojimui yra superkritinis anglies dioksidas [66, 70]. Dėl esminių įvairių audinių ECM sudėties skirtumų reikėtų nuodugniai ištirti ląsteles mažinančius agentus, poveikio laiką ir galutinio sterilizavimo metodus.
3.3. Gyvūnų modeliai, skirti sausgyslėms taisyti su decellularized matrica
Tik 12 tyrimų patvirtino išląstelėjusių konstrukcijų veikimą, nesėtą arba iš naujo pasėtą ląstelę gyvūnų modeliuose. Defektų dydis ir chirurginiai metodai, naudojami skiepų paskirstymui, atnaujinami 2 lentelėje. Visų pirma, dauguma jų (67 %) aprašė ortotopinį implantavimą triušiams [16, 18, 21, 22, 36, 38] ir tik du tyrimus. aprašė ortotopinę implantaciją žiurkės Achilo sausgyslės defektams [24, 44]. Be to, kai kurie autoriai atliko konstrukcijų poodinį implantavimą pelėms ir žiurkėms, kad ištirtų tiek šeimininko uždegiminį, tiek ląstelių sukeltą imuninį atsaką į detergentų likučius, atsiradusius deceliarizacijos proceso metu [25, 28, 29, 32, 44]. Analizuodami nustatėme didelį laiko taškai po implantacijos kintamumą, kurie ortotopiniuose modeliuose paprastai buvo ilgesni ir svyravo nuo 2 iki 30 savaičių (vidurkis
) nei heterotopinėse vietose, kurių poodinė implantacija užsitęsė 1–4 savaites (vidurkis). Nors tyrimai skirtingais laiko momentais kenkia sausgyslių ir sausgyslių integracijai ir šeimininko imuniniam atsakui įvertinti, dėl minėtų kintamumo sunku palyginti įvairių tyrimų rezultatus.
3.3.1. Ikiklinikinių gyvūnų modelių stebėjimas
Literatūroje įvairios rūšys apibūdinamos kaip tinkami modeliai sausgyslių plyšimams ir plyšimams tirti fiziopatologijos ir audinių regeneracijos požiūriu. Iš jų anksčiau šiam tikslui dažnai buvo naudojami nežmoginiai primatai ir šunys, tačiau etikos problemos ir visuomenės nuomonė sumažino jų užimtumą ikiklinikiniuose tyrimuose [71–73]. Skirtingai, arkliai, ožkos ir avys yra pasirenkamieji modeliai dėl tinkamų lenkimo sausgyslių struktūros matmenų, savybių ir biomechanikos [74–77]. Šiaip ar taip, ypatingas šių modelių valdymas, tvarkymas ir didelės sąnaudos riboja jų naudojimą. Laboratoriniai gyvūnai, kaip pelės ir žiurkės, turi keletą privalumų kaip ikiklinikiniai modeliai. Jie yra labai vaisingi, sulaukę daug eksperimentinių tyrimų, juos galima lengvai atlikti ir jų ekonominis poveikis yra mažesnis. Be to, jų genomas buvo visiškai sekvenuotas, rodantis didelę genetinę homologiją su žmonėmis (80–90%), todėl buvo galima sukurti transgeninius tendinopatijos modelius, kad būtų galima ištirti jos patogenezę [78]. Nepaisant to, maži jų matmenys, ypač pelių [79], yra pagrindinis apribojimas bandant naujus terapinius sausgyslių padidinimo ir (arba) plyšimo metodus. Didžiausią sausgyslių struktūros, fiziologijos, ląstelių komponento ir biomechanikos pusiausvyrą, palyginti su žmonėmis, galima rasti triušiuose [80–82]. Ši rūšis sujungia tinkamą sausgyslės dydį su lengvu valdymu ir kontroliuojamomis išlaidomis, todėl triušiai yra tinkamiausi gyvūnų modeliai, skirti ištirti biologines sausgyslių transplantato ypatybes prieš naudojant žmonėms [11–22]. Dar svarbiau, kad gyvūnų modeliai yra plačiai naudojami norint patikrinti, ar deląstelinė matrica yra integruota į ortotopinę implantacijos vietą. Daugumoje analizuotų tyrimų buvo įvertintas audinių inžinerijos būdu sukurtų sausgyslių transplantatų integravimas priekinio kryžminio raiščio [16] arba sausgyslių defekto pakeitimo [18, 21, 22, 36, 38] triušio modelyje histologiniais, biomechaniniais ar molekuliniais tyrimais. . Tik viename tyrime buvo įvertinta transplantato integracija žiurkės Achilo sausgyslės defekto modelyje [24]. Apskritai šie tyrimai parodė silpnesnes biomechanines savybes po 8–10 implantavimo savaičių, palyginti su natūraliu audiniu [16, 18, 38]. Histologiškai po persodintos sausgyslės matricos implantacijos buvo nustatytas lengvas ar sunkus uždegiminis atsakas [16, 21, 24, 38]. Viena grupė įvertino tenogeninių genų ekspresiją po implantacijos, pranešdama apie didesnę ekspresiją persodintoje sausgyslės matricoje, palyginti su deceliuliarizuota matrica [36].
4. Išvados
Šios apžvalgos tikslas yra kritiškai išanalizuoti naujausią literatūrą apie sausgyslių kilmės biologinius pastolius, išryškinant pagrindines funkcinio sausgyslių įrenginio kūrimo ypatybes, nes galutinis regeneracinės medicinos ir audinių inžinerijos tikslas yra sausgyslių atstatymą perkelti į klinikas. Visų pirma, mes sutelkėme dėmesį į tinkamą sausgyslių šaltinį ir matmenis, įrenginio saugą, atsižvelgiant į pagrindinio kompiuterio integraciją, atsaką ir biologinį skaidomumą, susijusius su bendrais taikomais deceliuliarizacijos protokolais. Be to, buvo aptarti pakartotinio sėjimo ir sterilizavimo būdai bei tinkamos mechaninės biologinio produkto savybės.Dar svarbiau, kad prieš įrodymais pagrįstus klinikinius tyrimus įvertinome ikiklinikinių gyvūnų modelių, susijusių su sausgyslių pažeidimo tipu ir vieta, svarbą ir tinkamumą.
Biologiniai karkasai vis dažniau įtraukiami į regeneracinę mediciną ir audinių inžineriją, nes nėra geresnio būdo pakeisti audinį su jo homologine struktūra. Šiuo metu deląstelinės sausgyslės naudojimas yra įdomus būdas gydyti sausgyslių plyšimus ir plyšimus, nes tai yra tinkamiausia struktūra, padedanti atkurti pažeistą audinį išsaugant sudėtingą matricos architektūrą. Kolageninė deląstelinių sausgyslių struktūra yra ideali aplinka, skatinanti ląstelių įsijungimą, metabolizmą ir matricų sintezę. Bet kurio deceliuliarizacijos protokolo tikslas yra sėkmingai pašalinti ląstelių komponentus ir nukleino likučius, taip sumažinant matricos išdėstymo, biologinio aktyvumo ir mechaninių savybių pakeitimus. Todėl idealus sausgyslės transplantatas yra neimunogeninis, lengvai įgyjamas ECM, kurio mechaninės savybės panašios į natūralias sausgyslės savybes. Iki šiol sintetinės biomedžiagos neparodė tinkamų mechaninių savybių, tinkamų ortotopiniam implantavimui. Ir atvirkščiai, atrodo, kad biologiniai skiepai turi tinkamesnę struktūrą ir savybes, kurios gali būti naudojamos sausgyslių taisymui. Iš tiesų, ksenogeniniai audiniai, tokie kaip derma, plonosios žarnos poodinė gleivinė ir perikardas, tapo populiariais komerciniais pastoliais šiam tikslui, kaip plačiai parodyta literatūroje [7, 8, 83–86]. Nepaisant optimalios integracijos, biologinio suderinamumo su šeimininko audiniais ir komercinių biologinių pastolių padidinimo funkcijos, šie produktai pasižymi žemomis mechaninėmis savybėmis, negalinčiomis palaikyti fiziologinės apkrovos, kad būtų galima naudoti kaip sausgyslių pakaitalus. Be to, komercinių biologinių pastolių pašalinimo procedūros paprastai yra apsaugotos pramoninėmis žiniomis, kurios trukdo atkurti ir tiesiogiai palyginti protokolus.
Taip pat yra keletas apribojimų lyginant literatūroje pateiktus metodus ir metodus, net jei jų tyrimo tikslas yra tas pats. Tiesą sakant, padaryti išvadą yra beveik neįmanomas iššūkis, jei atsižvelgsime į kelių rūšių sausgyslių naudojimą, skirtingus audinių matmenis, apdorotus mechaniniais metodais arba skirtingomis koncentracijomis cheminiais plovikliais, ir įvairių kultūrinių ląstelių tipų naudojimą. statinėmis arba dinaminėmis sąlygomis, kad būtų atkurtos implantuojamos konstrukcijos, išbandytos skirtingais gyvūnų modeliais. Tai gali kelti susirūpinimą dėl šios analizės poveikio tolesniam metodologijos kūrimui.
Galutinė gyvūnų rūšis, teikianti audinį ksenotransplantacijai, turėtų turėti tam tikrų savybių, atitinkančių klinikinį naudojimą. Ribota ligų perdavimo rizika, atitinkami matmenys ir didelis prieinamumas, neatsižvelgiant į etinį susirūpinimą, yra privalomi. Arklių sausgyslių ksenografai galėtų atitikti reikalavimus dėl prastesnės ir geografiškai ribotos zoonozės, tinkamo dydžio ir biomechaninių savybių, panašių į žmogaus sausgysles ir yra audinių derlius, susijęs su skerdimo atliekomis. Be to, audinių pakaitalų, gautų iš arklių, kūrimas taip pat gali būti naudojamas atkuriant sausgyslių pažeidimus, dažniausiai pasitaikančius sportuojantiems arkliams ar naminiams gyvūnėliams, taip sukuriant komercinį produktą, kuris taip pat gali būti parduodamas veterinarijos rinkoje. Kaip paaiškėjo iš mūsų apžvalgos, tik keli tyrimai tyrė arklių sausgyslę kaip šaltinį ir nė vienas iš jų neparodo tinkamo DNR pašalinimo. Taigi, norint paremti šios rūšies naudojimą, reikia papildomų įrodymų.
Kaip paaiškėjo iš mūsų analizės, veiksmingiems ląstelių pašalinimo protokolams reikia fizinio, fermentinio ir cheminio apdorojimo derinio, kad būtų pašalinta kuo daugiau ląstelių likučių, kad konstrukcija būtų saugi transplantacijai. Iš šių tyrimų paaiškėjo, kad TBP ir SDS yra veiksmingiausi reagentai norint gauti efektyvią deląstelinę sausgyslės matricą, išsaugant natūralios sausgyslės mechanines savybes. Įdomus būdas pagerinti galutinio produkto charakteristikas yra šių reagentų susiejimas su endonukleazėmis (RNRaze arba DNRaze), kad būtų išvengta imunogeniškumo, kurį sukelia ląstelių likučiai, ir proteazės inhibitorių (aprotinino ir leupeptino) naudojimas siekiant užkirsti kelią matricos ardymui arba susilpnėjimui dėl proteazių. . Taip pat būtina pašalinti likusį reagentą, kad būtų sustabdytas uždegiminis atsakas, todėl galima atlikti papildomus tyrimus, siekiant patikrinti konstrukcijos biologinį suderinamumą, pavyzdžiui, įvertinti citotoksiškumą arba priešuždegiminį citokinų išsiskyrimą.
ECM struktūra gali tapti kompaktiškesnė arba nehomogeniškesnė, reaguodama į ląstelienos pašalinimą, todėl tokių ploviklių kaip PAA naudojimas gali paskatinti ląstelių įsiskverbimą ir migraciją per matricą, pagerinant pastolių pralaidumą. PAA taip pat dažnai naudojamas kaip sterilizuojantis ploviklis, nors tai nėra patvirtintas klinikinio pritaikymo metodas. Klinikiniu požiūriu bus svarbu toliau tirti sterilizavimo metodą, leidžiantį pasiekti sterilumo draudimo lygį, nepažeidžiant biomechaninių ir biologiškai suderinamų pastolių savybių.
Biologiniai karkasai, gauti iš deląstelinės sausgyslės, dažnai persodinami į skirtingus ląstelių tipus, kad būtų atkurtos implantuojamos konstrukcijos statinėmis arba dinamiškomis auginimo sąlygomis. Tenocitai, fibroblastai, kaulų čiulpų (BMSC), riebalų (ASC) ir sausgyslių (TSPC) stromos ląstelės yra visi galimi audinių inžinerijos metodai. Nepaisant to, BMSC naudojimas yra skatinamas dėl jų naudingų savybių, reikalaujančių mažiau invazinių derliaus nuėmimo procedūrų, o jų imunomoduliacinės savybės yra palankios transplantacijai iš kitų audinių išskirtų ląstelių atžvilgiu. Kadangi sausgyslių ląstelienos pašalinimo tikslas, matyt, yra prieš implantavimą jas persodinti šeimininko ląstelėmis, vienas sudėtingiausių aspektų yra optimizuoti ląstelių invaziją į tokį tankų audinį kaip sausgyslė. Taigi, naudojant bioreaktorius palaikomas ląstelių įsiskverbimas ir pasiskirstymas matricos struktūroje, siekiant pagreitinti in vitro biologinių konstrukcijų, galinčių geriau palaikyti šeimininko integraciją ir funkcionalumą po implantacijos, gamyba, kartu išlaikant gyvybingas iš naujo pasėtas ląsteles.
Gauti implantuojami sausgyslių prietaisai buvo sėkmingai implantuoti ikiklinikiniuose gyvūnų modeliuose, siekiant atkurti eksperimentiniu būdu sukeltą sausgyslių pažeidimą ar audinių praradimą. Literatūroje skirtingos rūšys apibūdinamos kaip tinkami modeliai tirti šio audinio fiziopatologiją ir regeneracijos kelią, tačiau didžiausią pusiausvyrą, palyginti su žmogaus savybėmis, galima rasti triušiuose, sujungiant atitinkamą sausgyslės dydį su ribotomis išlaidomis ir lengvu valdymu. Tačiau geriausias gyvūnų modelio pasirinkimas priklauso nuo tyrimo klausimo ir laukiamų rezultatų, susijusių su sausgyslių plyšimu ir remontu bei pastolių integravimu.
Apibendrinant galima pasakyti, kad tinkamos tarpląstelinės matricos, kaip audinių pakaitalo, galinčio pristatyti gyvybingas autologines ląsteles ir galiausiai biologinius agentus, aptikimas gali būti perspektyvus būdas atkurti pažeistą sausgyslę. Tačiau norint gauti atkuriamus produktus, kurie galėtų tapti artimiausiu metu klinikine realybe, bus labai svarbu standartizuoti ląstelių pašalinimo arba pakartotinio sėjimo protokolus.
Interesų konfliktas
Autoriai pareiškia, kad dėl šio straipsnio publikavimo nėra interesų konflikto.
Autorių indėlis
Prie šio darbo vienodai prisidėjo Arianna B. Lovati ir Marta Bottagisio.
Pripažinimas
Šį tyrimą finansavo Italijos sveikatos ministerija (RF-GR-2011-02348899).
Nuorodos
- J. P. de Jong, J. T. Nguyen, A. J. M. Sonnema, E. C. Nguyen, P. C. Amadio ir S. L. Moran, „Ūminių trauminių sausgyslių sužalojimų dažnis plaštakos ir riešo srityje: 10 metų populiacijos tyrimas“, Ortopedinės chirurgijos klinikos, t. 6, Nr. 2, p. 196–202, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- M. E. O'Sullivan ir J. Colville, „Rankų traumų ekonominis poveikis“, Rankų chirurgijos žurnalas, t. 18, Nr. 3, p. 395–398, 1993. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- N. Andarawis-Puri, E. T. Ricchetti ir L. J. Soslowsky, „Supraspinatus ir infraspinatus sausgyslių sąveika: priekinio supraspinatus sausgyslės viso storio plyšimų poveikis infraspinatus sausgyslių patempimui“, Amerikos sporto medicinos žurnalas, t. 37, Nr. 9, p. 1831–1839, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. Holm, M. Kjaer ir P. Eliasson, „Achilo sausgyslės plyšimas ir 2014 m. gydymas ir komplikacijos: sisteminė apžvalga“, Skandinavijos medicinos ir mokslo sporto žurnalas, t. 25, Nr. 1, p. e1–e10, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- E. Shapiro, D. Grande ir M. Drakos, „Biologija Achilo sausgyslės gijimui ir taisymui: apžvalga“, Dabartinės skeleto ir raumenų medicinos apžvalgos, t. 8, Nr. 1, p. 9–17, 2015. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | Google Scholar
- R. James, G. Kesturu, G. Balian ir A. B. Chhabra, „Sausgyslės: biologija, biomechanika, taisymas, augimo faktoriai ir besivystančios gydymo galimybės“, Rankų chirurgijos žurnalas, t. 33, Nr. 1, p. 102–112, 2008. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Chen, J. Xu, A. Wang ir M. Zheng, „Pastoliai sausgyslių ir raiščių taisymui: komercinių produktų veiksmingumo apžvalga“, Medicinos prietaisų ekspertų apžvalga, t. 6, Nr. 1, p. 61–73, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- U. G. Longo, A. Lamberti, N. Maffulli ir V. Denaro, „Sausgyslių augmentacijos transplantatai: sisteminė apžvalga“, Britų medicinos biuletenis, t. 94, Nr. 1, p. 165–188, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. W. Cheng, L. D. Solorio ir E. Alsberg, „Išląsteliniai audiniai ir ląstelių kilmės ekstraląstelinės matricos kaip karkasai ortopedinei audinių inžinerijai“, Biotechnologijų pažanga, t. 32, Nr. 2, p. 462–484, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. W. Gilbert, T. L. Sellaro ir S. F. Badylak, „Audinių ir organų deląstelinis pašalinimas“, Biomedžiagos, t. 27, Nr. 19, p. 3675–3683, 2006. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Y. Zhang, S. J. Bates, E. Morrow, H. Pham, B. Pham ir J. Chang, „Tissue-engineered intrasinovialinės sausgyslės: aceliuliarizacijos ir sėjimo optimizavimas“, Reabilitacijos tyrimų ir plėtros žurnalas, t. 46, Nr. 4, p. 489–498, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. K. S. Chong, J. Riboh, R. L. Smith, D. P. Lindsey, H. M. Pham ir J. Chang, „Flexor tendon tissue engineering: acellularized and reseeded tendon constructions“, Plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija, t. 123, Nr. 6, p. 1759–1766, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. Xing, C. Liu, B. Xu, J. Chen, D. Yin ir C. Zhang, „Įvairių ląstelių pašalinimo metodų poveikis histologinėms ir biomechaninėms triušių sausgyslių savybėms“, Eksperimentinė ir terapinė medicina, t. 8, Nr. 2, p. 628–634, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. Saberas, A. Y. Zhangas, S. H. Ki ir kt., „Flexor sausgyslių audinių inžinerija: bioreaktoriaus ciklinė deformacija padidina konstrukcijos stiprumą“, Audinių inžinerija A dalis, t. 16, Nr. 6, p. 2085–2090, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. Tischer, S. Vogt, S. Aryee ir kt., „Priekinio kryžminio raiščio audinių inžinerija: naujas metodas, naudojant neląstelinius sausgyslių transplantatus ir autologinius fibroblastus“, Ortopedinės ir traumų chirurgijos archyvas, t. 127, Nr. 9, p. 735–741, 2007. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. Tischer, S. Aryee, G. Wexel ir kt., „Priekinių kryžminių raiščių audinių inžinerija – natrio dodecilsulfatas aceliarizuotos ir atgaivintos sausgyslės yra prastesnės nei vietinės sausgyslės“, Audinių inžinerija𠅊 dalis, t. 16, Nr. 3, p. 1031–1040, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- I. K. Angelidis, J. Thorfinn, I. D. Connolly, D. Lindsey, H. M. Pham ir J. Chang, „Tissue engineering of lenkiamųjų sausgyslių: audinių bioreaktoriaus poveikis adipoderived kamieninių ląstelių sėkloms ir fibroblastų sėklų sausgyslių konstrukcijoms“. Rankos chirurgijos žurnalas, t. 35, Nr. 9, p. 1466–1472, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Y. Zhang, J. Thorfinn, S. Saber ir kt., „Tissue engineered intrasinovinės sausgyslės: transplantato išlikimas in vivo ir atsparumas tempimui“, Europos plastinės chirurgijos žurnalas, t. 33, Nr. 5, p. 283–289, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. S. Cartmell ir M. G. Dunn, „Ląstelinių girnelės sausgyslių allograftų kūrimas priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcijai Audinių inžinerija, t. 10, Nr. 7-8, p. 1065-1075, 2004. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. Azuma, H. Tohyama, H. Nakamura, F. Kanaya ir K. Yasuda: „TGF-beta antikūnų neutralizavimas padidina kolageno raiščių pablogėjimą audiniuose auginamoje sausgyslių matricoje su ex vivo fibroblastų infiltracija“, Biomechanikos žurnalas, t. 40, Nr. 10, p. 2184–2190, 2007. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- G. S. Kryger, A. K. S. Chong, M. Costa, H. Pham, S. J. Bates ir J. Chang, „Tenocitų ir mezenchiminių kamieninių ląstelių palyginimas, skirtas naudoti lenkiamųjų sausgyslių audinių inžinerijoje“, Rankų chirurgijos žurnalas, t. 32, Nr. 5, p. 597–605, 2007. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Thorfinn, S. Saber, I. K. Angelidis ir kt., „Flexor tendon audinių inžinerija: donoro tenocitų laiko pasiskirstymas, palyginti su recipiento ląstelėmis“, Plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija, t. 124, Nr. 6, p. 2019–2026, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. S. Cartmell ir M. G. Dunn, „Cheminio apdorojimo poveikis sausgyslių ląstelėms ir mechaninėms savybėms“, Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas, t. 49, Nr. 1, p. 134–140, 2000. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. Güngörmüş, D. Kolankaya ir E. Aydin, „Histocitų sėklų alograftų histopatologinis ir biomechaninis įvertinimas žiurkės Achilo sausgyslės regeneracijoje“, Biomedžiagos, t. 51, p. 108–118, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- P. W. Whitlockas, T. L. Smithas, G. G. Poehlingas, J. S. Shiltas ir M. Van Dyke'as, „Natūraliai gauti, su citoterapija suderinami ir architektūriškai optimizuoti pastoliai, skirti sausgyslių ir raiščių regeneracijai“. Biomedžiagos, t. 28, Nr. 29, p. 4321–4329, 2007. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. Martinello, I. Bronzini, A. Volpin ir kt., „Sėkmingas žmogaus sausgyslių karkasų atkūrimas naudojant riebalines mezenchimines kamienines ląsteles ir kolageno gelį“, Audinių inžinerijos ir regeneracinės medicinos žurnalas, t. 8, Nr. 8, p. 612–619, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. Y. L. Woon, B. C. Pridgen, A. Kraus, S. Bari, H. Pham ir J. Chang, „Žmogaus sausgyslių audinių inžinerijos optimizavimas: peracto rūgšties oksidacija siekiant pagerinti neląstelinės intrasinovinės sausgyslės pakartotinį sėjimą“. Plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija, t. 127, Nr. 3, p. 1107–1117, 2011. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. Y. L. Woon, S. Farnebo, T. Schmitt ir kt., „Žmogaus lenkimo sausgyslių audinių inžinerija: biostatinių allograftų pastolių atgaivinimas“, Audinių inžinerija𠅊 dalis, t. 18, Nr. 23–24, p. 2406–2417, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. S. Raghavan, C. Y. L. Woon, A. Kraus, K. Megerle, H. Pham ir J. Chang, „Žmogaus sausgyslių audinių inžinerijos optimizavimas: augimo faktorių sinerginis poveikis, naudojamas sausgyslių pastoliams atkurti“, Plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija, t. 129, Nr. 2, p. 479–489, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. S. Raghavan, C. Y. L. Woon, A. Kraus ir kt., „Žmogaus lenkiamųjų sausgyslių audinių inžinerija: žmogaus lenkiamųjų sausgyslių deceliuliarizmas sumažina imunogeniškumą in vivo“, Audinių inžinerija A dalis, t. 18, Nr. 7–8, p. 796–805, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- B. C. Pridgen, C. Y. L. Woon, M. Y. Kim ir kt., „Fleksoriaus sausgyslių audinių inžinerija: žmogaus lenkimo sausgyslių aceliuliacija išsaugant biomechanines savybes ir biologinį suderinamumą“, Audinių inžinerija C dalis: Metodai, t. 17, Nr. 8, p. 819–828, 2011. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. Schmitt, P. M. Fox, C. Y. Woon ir kt., „Žmogaus lenkimo sausgyslės audinių inžinerija: kamieninių ląstelių pakartotinio sėjimo in vivo poveikis“, Plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija, t. 132, Nr. 4, p. 567–576, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- Y. Ozasa, P. C. Amadio, A. R. Thoresonas, K.-N. An ir C. Zhao, "Paviršiaus modifikacijos poveikis deląstelinės lenkimo sausgyslės slydimo gebėjimui šunų modelyje in vitro" Rankos chirurgijos žurnalas, t. 38, Nr. 9, p. 1698–1704, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- Y. Ozasa, P. C. Amadio, A. R. Thoresonas, K.-N. An ir C. Zhao, „Intrasinovinio lenkimo sausgyslės transplantato atkūrimas su kaulų čiulpų stromos ląstelėmis: ex vivo modelis“, Audinių inžinerija A dalis, t. 20, Nr. 3-4, p. 566–574, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- H. Omae, C. Zhao, Y. L. Sun, K.-N. An ir P. C. Amadio, „Daugiasluoksnės sausgyslių griežinėliai su kaulų čiulpų stromos ląstelėmis: naujas kompozitas sausgyslių inžinerijai“, Ortopedinių tyrimų žurnalas, t. 27, Nr. 7, p. 937–942, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- H. Omae, Y. L. Sun, K.-N. An, P. C. Amadio ir C. Zhao, „Sukurta sausgyslė su deląstelinėmis ksenotendonų skiltelėmis ir kaulų čiulpų stromos ląstelėmis: an in vivo gyvūnų tyrimas“, Audinių inžinerijos ir regeneracinės medicinos žurnalas, t. 6, Nr. 3, 238–244 p., 2012 m.Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- L.-J. Ningas, Y. Zhang, X.-H. Chen ir kt., „Išląstelėjusių sausgyslių pjūvių paruošimas ir apibūdinimas sausgyslių audinių inžinerijai“, Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas𠅊 dalis, t. 100, ne. 6, p. 1448–1456, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Pan, G. M. Liu, L. J. Ning ir kt., „Rotatoriaus manžetės taisymas naudojant deląstelinių sausgyslių skiltelių transplantatą: in vivo tyrimas su triušio modeliu“ Kelių chirurgija, sporto traumatologija, artroskopija, t. 23, Nr. 5, p. 1524–1535, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. W. Qin, Y. L. Sun, A. R. Thoreson ir kt., „Mechaninės stimuliacijos poveikis kaulų čiulpų stromos ląstelėms pasėtos sausgyslės pjūvio konstrukcijoms: galimas inžinerinis sausgyslių pleistras rotatoriaus manžetės taisymui“, Biomedžiagos, t. 51, p. 43–50, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Lohan, C. Stoll, M. Albrecht ir kt., „Žmogaus šlaunies tenocitai išgyvena, kai jie pasėjami į kiaulės Achilo sausgyslės tarpląstelinę matricą“, Jungiamojo audinio tyrimai, t. 54, Nr. 4–5, p. 305–312, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K.-I. Lee, J.-S. Lee, J.-G. Kim ir kt., „Ciklinio įtempimo bioreaktoriuje kultivuojamos deląstelinės sausgyslės mechaninės savybės“, Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas A dalis, t. 101, Nr. 11, p. 3152–3158, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- C. R. Deeken, A. K. White, S. L. Bachman ir kt., „Išląstelėjusios kiaulės sausgyslės paruošimo metodas naudojant tributilo fosfatą“, Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas𠅋 dalis: taikomosios biomedžiagos, t. 96, Nr. 2, p. 199–206, 2011. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. H. Ingramas, S. Korossis, G. Howlingas, J. Fisheris ir E. Inghamas, „Ultragarso naudojimas siekiant padėti atkurti neląstelinių natūralių audinių karkasus, skirtus naudoti priekinių kryžminių raiščių rekonstrukcijai“, Audinių inžinerija, t. 13, Nr. 7, p. 1561–1572, 2007. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- Z. Yin, X. Chen, T. Zhu ir kt., „Decellularized matrices poveikis žmogaus sausgyslių kamieninių / pirmtakų ląstelių diferenciacijai ir sausgyslių atstatymui“, Acta Biomaterial, t. 9, Nr. 12, p. 9317–9329, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Burk, I. Erbe, D. Berner ir kt., „Užšalimo ir atšildymo ciklai pagerina didelių sausgyslių deceliuliaciją“, Audinių inžinerija𠅌 dalis: metodai, t. 20, Nr. 4, p. 276–284, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- D. W. Youngstrom, J. G. Barrett, R. R. Jose ir D. L. Kaplan, „Funkcinis detergentų pašalintos arklių sausgyslių ekstraląstelinės matricos apibūdinimas audinių inžinerijos reikmėms“ PLoS ONE, t. 8, Nr. 5, Straipsnio ID e64151, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. S. Durgam, A. A. Stewart, H. C. Pondenis, S. M. Gutierrez-Nibeyro, R. B. Evans ir M. C. Stewart, „Arklio sausgyslių ir kaulų čiulpų kilmės ląstelių, auginamų ant sausgyslių matricos, palyginimas su insulino tipo augimo faktoriumi-I arba be jo. Amerikos veterinarinių tyrimų žurnalas, t. 73, Nr. 1, p. 153–161, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- D. W. Youngstrom, I. Rajpar, D. L. Kaplan ir J. G. Barrett, „Bioreaktorių sistema, skirta sausgyslių diferenciacijai in vitro ir sausgyslių audinių inžinerijai“, Ortopedinių tyrimų žurnalas, t. 33, Nr. 6, p. 911–918, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K. A. Alberti, J.-Y. Sun, W. R. Illeperuma, Z. Suo ir Q. Xu, „Laminar Tendon Compositions with pagerintos mechaninės savybės“, Medžiagų mokslo žurnalas, t. 50, Nr. 6, p. 2616–2625, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K. Legerlotzas, J. Dornas, J. Richteris, M. Rauschas ir O. Leupinas, „Nuo amžiaus priklausomas sausgyslių suspaudimo struktūros, ląstelių ilgio ir tarpo pločio reguliavimas su deformacija“, Acta Biomaterial, t. 10, Nr. 10, p. 4447–4455, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- D. C. Borie, D. V. Cramer, L. Phan-Thanh ir kt., „Mikrobiologiniai pavojai, susiję su kiaulių organų ksenotransplantacija į žmogų“, Infekcijų kontrolė ir ligoninių epidemiologija, t. 19, Nr. 5, p. 355–365, 1998. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Weese, „Arklių zoonozinių ligų apžvalga: rizika veterinarinėje medicinoje“, AAEP metinės konvencijos darbai, t. 48, p. 362–369, 2002. Žiūrėti: Google Scholar
- P. V. Komi, S. Fukashiro ir M. Jarvinen, „Biomechaninė Achilo sausgyslės apkrova normalios judėjimo metu“, Sporto medicinos klinikos, t. 11, Nr. 3, p. 521–531, 1992. Žiūrėti: Google Scholar
- B. S. F. Pang ir M. Ying, „Sonografinis Achilo sausgyslių matavimas besimptomiams subjektams: amžiaus, kūno aukščio ir kulkšnies dominavimo pokyčiai“, Ultragarso medicinos žurnalas, t. 25, Nr. 10, p. 1291–1296, 2006. Žiūrėti: Google Scholar
- S. J. Obstas, J.-B. Renault, R. Newsham-West ir R. S. Barrett, „Trimatė žmogaus laisvosios Achilo sausgyslės deformacija ir skersinis sukimasis in vivo izometrinio padų lenkimo susitraukimo metu“, Taikomosios fiziologijos žurnalas, t. 116, Nr. 4, p. 376–384, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. J. Obst, R. Newsham-West ir R. S. Barrett, „Žmogaus achilo sausgyslės morfologijos matavimas in vivo naudojant laisvos rankos 3-D ultragarsą“, Ultragarsas medicinoje ir biologijoje, t. 40, Nr. 1, p. 62–70, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- L. J. Ning, Y. J. Zhang, Y. Zhang ir kt., „Išląstelėjusių sausgyslių pjūvių panaudojimas siekiant sukurti indukcinę mikroaplinką kamieninių ląstelių proliferacijai ir tenogeninei diferenciacijai“, Biomedžiagos, t. 52, p. 539–550, 2015. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K. Le Blanc, F. Frassoni, L. Ball ir kt., „Mezenchiminės kamieninės ląstelės, skirtos steroidams atsparios, sunkios, ūmios transplantato prieš šeimininką ligos gydymui: II fazės tyrimas“, Lancetas, t. 371, Nr. 9624, p. 1579–1586, 2008. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Matson, N. Konow, S. Miller, P. P. Konow ir T. J. Roberts: „Sausgyslių medžiagos savybės skiriasi ir yra tarpusavyje susijusios kalakutų užpakalinių galūnių raumenų“. Eksperimentinės biologijos žurnalas, t. 215, Nr. 20, p. 3552–3558, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. A. L. Wren, S. A. Yerby, G. S. Beaupré ir D. R. Carteris, „Žmogaus achilo sausgyslės mechaninės savybės“, Klinikinė biomechanika, t. 16, Nr. 3, p. 245–251, 2001. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- G. D. Carlson, M. J. Botte, M. S. Josephs, P. O. Newton, J. L. W. Davis ir S. L.-Y. Woo, „Morfologinis ir biomechaninis sausgyslių, naudojamų kaip laisvieji skiepai, palyginimas“, Rankų chirurgijos žurnalas, t. 18, Nr. 1, p. 76–82, 1993. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- R. F. Ker, X. T. Wang ir A. V. L. Pike, „Žinduolių sausgyslių nuovargio kokybė“, Eksperimentinės biologijos žurnalas, t. 203, Nr. 8, p. 1317–1327, 2000. Žiūrėti: Google Scholar
- J. Louis-Ugbo, B. Leeson ir W. C. Hutton, „Šviežių žmogaus kulkšnies (Achilo) sausgyslių tempimo savybės“, Klinikinė anatomija, t. 17, Nr. 1, p. 30–35, 2004. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Robertsonas, R. W. Nuttonas ir J. F. Keatingas, „Dabartinės sausgyslių transplantatų naudojimo ortopedinėje chirurgijoje tendencijos“, The Journal of Bone & Joint Surgery𠅋ritish Volume, t. 88, Nr. 8, p. 988–992, 2006. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- ESU. Kajbafzadeh, N. Javan-Farazmand, M. Monajemzadeh ir A. Baghayee, „Optimalaus ląstelių pašalinimo ir sterilizavimo protokolo nustatymas žmogaus dydžio kepenų audinio audinio karkasui paruošti“, Audinių inžinerija𠅌 dalis: metodai, t. 19, Nr. 8, p. 642–651, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- A. Nicholsas, D. C. Burnsas ir R. Christopheris „Žmogaus kaulų ir sausgyslių raumenų ir kaulų transplantato audinio sterilizavimo naudojant superkritinį anglies dioksidą tyrimai“, Ortopedijos žurnalas, t. 6, Nr. 2, p. e9, 2009. Žiūrėti: Google Scholar
- D. W. Jacksonas, G. E. Windleris ir T. M. Simonas, „Intraartikulinė reakcija, susijusi su liofilizuotų, etileno oksidu sterilizuotų kaulo-girnelės sausgyslės-kaulo transplantatų naudojimu atkuriant priekinį kryžminį raištį“, Amerikos sporto medicinos žurnalas, t. 18, Nr. 1, p. 1–11, 1990. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- M. F. Moreau, Y. Gallois, M.-F. Baslé ir D. Chappard: „Žmogaus kaulo transplantatų gama apšvitinimas pakeičia meduliarinius lipidus ir išskiria toksiškus junginius į osteoblastus panašioms ląstelėms“, Biomedžiagos, t. 21, Nr. 4, p. 369–376, 2000. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S.-S. Goukas, T.-M. Limas, S.-H. Teoh ir W. Q. Sun, „Žmogaus ląstelinio audinio matricos pokyčiai gama spinduliuote: histologija, biomechaninės savybės, stabilumas, ląstelių atkūrimas in vitro ir remodeliavimas“ Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas𠅋 dalis: taikomosios biomedžiagos, t. 84, Nr. 1, p. 205–217, 2008. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- Q.-Q. Qiu, P. Leamy, J. Brittingham, J. Pomerleau, N. Kabaria ir J. Connor, „Bakterijų sporų ir virusų inaktyvavimas biologinėje medžiagoje naudojant superkritinį anglies dioksidą su sterilizatoriumi“, Biomedicininių medžiagų tyrimų žurnalas B dalis: taikomosios biomedžiagos, t. 91, Nr. 2, p. 572–578, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K. A. Derwin, M. J. Codsi, R. A. Milks, A. R. Baker, J. A. McCarron ir J. P. Iannotti, „Rotatoriaus manžetės taisymas šunų modelyje naudojant austinį poli-L-laktido įtaisą“, The Journal of Bone & Joint Surgery𠅊merican Volume, t. 91, Nr. 5, p. 1159–1171, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- M. J. Smith, J. L. Cook, K. Kuroki ir kt., „Naujojo kaulo ir sausgyslės transplantato palyginimas su iš žmogaus dermos gautu pleistru, skirtu lėtinėms didelėms rotacinės manžetės plyšimams taisyti naudojant šunų modelį“. Artroskopija, t. 28, Nr. 2, p. 169–177, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- D. H. Sonnabend, C. R. Howlett ir A. A. Young, „Primatų modelio rotatoriaus manžetės taisymo histologinis įvertinimas“, The Journal of Bone & Joint Surgery𠅋ritish Volume, t. 92, Nr. 4, p. 586–594, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. F. Schlegelis, R. J. Hawkinsas, C. W. Lewisas, T. Motta ir A. S. Turneris, „Kiaulių plonosios žarnos poodinės gleivinės padidėjimo poveikis sausgyslių gijimui esant įtampai: histologiniai ir mechaniniai avių įvertinimai“. Amerikos sporto medicinos žurnalas, t. 34, Nr. 2, p. 275–280, 2006. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- T. L. Sarrafianas, H. Wangas, E. S. Hackettas ir kt., „Achilo sausgyslių atstatymo metodų palyginimas avies modelyje, naudojant kryžminiu ryšiu susietą kiaulių odos pleistrą ir trombocitais turtingą plazmos fibrino matricą didinimui“, The Journal of Foot & Ankle Surgery, t. 49, Nr. 2, p. 128–134, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- E. Everett, J. G. Barrett, J. Morelli ir R. Devita, „Naujojo siūlų modelio biomechaninis bandymas arklių sausgyslių plyšimų taisymui“, Veterinarinė chirurgija, t. 41, Nr. 2, p. 278–285, 2012. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- S. H. Franklin, S. Z. Barakzai, A. Couroucé-Malblanc ir kt., „Sužalojimų, susijusių su didelio greičio bėgimo takelio pratimų testavimu, dažnumo ir tipo tyrimas“, Arklių veterinarijos žurnalas, t. 42, Nr. 38, p. 70–75, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- W. Xia, Y. Wang, R. C. Appleyard, G. A. Smythe ir G. A. C. Murrell, „Spontaniškas sužeistų Achilo sausgyslių atsigavimas indukuojamose azoto oksido sintazės genų išjungimo pelėse“ Uždegimo tyrimas, t. 55, Nr. 1, p. 40–45, 2006. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- L. A. Solchaga, A. Bendele, V. Shah ir kt., „Rekombinantinio žmogaus trombocitų kilmės augimo faktoriaus-BB, trombocitais turtingos plazmos, steroidų naudojimo sausgyslėse poveikio palyginimas žiurkės achilo sausgyslės kolagenazės modelyje“ Ortopedinių tyrimų žurnalas, t. 32, Nr. 1, p. 145–150, 2014. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- R. R. Fox, „Triušis kaip tyrimo objektas“, Fiziologas, t. 27, Nr. 6, p. 393–402, 1984. Žiūrėti: Google Scholar
- L. H. Nakama, K. B. King, S. Abrahamsson ir D. M. Rempel, „Sausgyslių mikroplyšimų dėl ciklinės apkrovos įrodymai in vivo tendinopatijos modelyje“, Ortopedinių tyrimų žurnalas, t. 23, Nr. 5, p. 1199–1205, 2005. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- K. Rowshan, S. Hadley, K. Pham, V. Caiozzo, T. Q. Lee ir R. Gupta, „Riebalinės atrofijos vystymasis po neurologinių ir sukamųjų rankogalių sužalojimų gyvūnų modelio rotatoriaus manžetės patologijos modelyje“. The Journal of Bone & Joint Surgery𠅊merican Volume, t. 92, Nr. 13, p. 2270–2278, 2010. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- U. G. Longo, A. Lamberti, S. Petrillo, N. Maffulli ir V. Denaro, „Pastoliai sausgyslių audinių inžinerijoje“, Stem Cells International, t. 2012, Straipsnio ID 517165, 8 puslapiai, 2012. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | Google Scholar
- M. Broese, I. Toma, C. Haasper ir kt., „Žmogaus sausgyslių matricos sėjimas su kaulų čiulpų aspiracijomis, palyginti su anksčiau išskirtomis hBMSC— in vitro tyrimu“, Technologijos ir sveikatos priežiūra, t. 19, Nr. 6, p. 469–479, 2011. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- M. Petri, C. Kruppa, C. Haasper ir kt., „Nuolatinės perfuzijos poveikis žmogaus kaulų čiulpų stromos ląstelėms, pasėtoms ant deląstelinės galvijų Achilo sausgyslės matricos“, Technologijos ir sveikatos priežiūra, t. 19, Nr. 4, p. 223–231, 2011. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
- J. Nylandas, N. Larsenas, R. Burdenas, H. Changas ir D. N. M. Cabornas, „Biomechaninis ir audinių tvarkymo savybių palyginimas iš deląstelinių ir užšaldytų blauzdikaulio priekinių sausgyslių po ekstremalios inkubacijos ir rehidratacijos“, Kelio chirurgija, sporto traumatologija, artroskopija, t. 17, Nr. 1, p. 83–91, 2009. Žiūrėti: leidėjo svetainė | Google Scholar
Autorių teisės
Autorių teisės © 2016 Arianna B. Lovati ir kt. Tai yra atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal Creative Commons Attribution License, kuris leidžia neribotai naudoti, platinti ir atkurti bet kokioje laikmenoje, jei originalus darbas yra tinkamai cituojamas.
Mechaninių stimuliacijų taikymas sausgyslių audinių inžinerijoje
Sausgyslių pažeidimas yra labiausiai paplitusi raumenų ir kaulų sistemos liga. Dabartiniai gydymo metodai turi daug apribojimų, tokių kaip silpnas terapinis poveikis, funkcinis donoro vietos praradimas ir imuninis atmetimas. Sausgyslių audinių inžinerija suteikia naują gydymo strategiją sausgyslių taisymui ir regeneracijai. Šioje apžvalgoje atlikome mechaninės stimuliacijos taikymo sausgyslių audinių inžinerijoje retrospektyvinę analizę ir jos potencialą kaip būsimų klinikinio gydymo strategijų vystymosi kryptį. Šiuo tikslu aptariamos šios temos (1) sausgyslių audinių inžinerijos ir mechaninės stimuliacijos kontekstas (2) įvairių mechaninių stimuliacijų taikymas sausgyslių audinių inžinerijoje, taip pat joms būdingi mechanizmai (3) magnetinės jėgos taikymas ir mechaninės ir biocheminės stimuliacijos sinergija. Šiuo tikslu siekiame išsiaiškinti kai kuriuos pagrindinius klausimus, kurie šiuo metu egzistuoja sausgyslių audinių inžinerijos srityje, ir įgyti naujų žinių, kurios gali padėti plėtoti audinių inžinerijos klinikinį taikymą esant sausgyslių pažeidimams.
1. Įvadas
Mechaninis dirgiklis turi didžiulę įtaką gyvybės veiklai, o tai akivaizdu genų ekspresijoje, ląstelių gyvybės veikloje, gyvųjų sistemų funkcijoms, individo augimui ir vystymuisi. Nesvarumo sąlygomis persiskirstant kūno skysčiams ir mažėjant skeleto apkrovai, kaulams retėja ir padidėja kalcio sekrecija, o tai rimtai veikia raumenų ir kaulų sistemos funkciją [1, 2]. Atsižvelgiant į sukeltą kamieninių ląstelių diferenciaciją, skirtingų tipų mechaninės stimuliacijos gali atlikti skirtingus vaidmenis. Pavyzdžiui, mechaninis tempimas buvo plačiai naudojamas sausgyslių audinių inžinerijoje, siekiant sukelti tenogeninę diferenciaciją, o mechaninis suspaudimas yra naudingas osteogeninei diferenciacijai ir chondrogeninei diferenciacijai [3–5].
Mechaninė stimuliacija atlieka svarbų vaidmenį daugelyje sausgyslių audinių inžinerijos aspektų. Inžinerinių sausgyslių mechaninis tempimas gali paskatinti ląstelių infiltraciją ir proliferaciją [6, 7], paskatinti ekstraląstelinės matricos (ECM) nusėdimą ir kolageno skaidulų išlyginimą [6, 8, 9], taip pat suaktyvinti mechaniškai jautrius receptorius, kurie vėliau skatina tenogeninę diferenciaciją. [10–12]. Be to, magnetinė jėga galėtų būti naudojama kaip mechaninis stimulas, siekiant sumažinti pluoštinio rando audinio susidarymą ir reguliuoti uždegiminius atsakus [13]. Šiais laikais mechaninė stimuliacija buvo plačiai naudojama sausgyslių audinių inžinerijoje. Tačiau optimalūs skirtingų kamieninių ląstelių mechaninio stimuliavimo režimai sausgyslių audinių inžinerijai dar nėra išaiškinti, nei jiems būdingi mechaninio transdukcijos mechanizmai.
Šioje apžvalgoje atliksime retrospektyvią pastarųjų dešimtmečių mechaninės stimuliacijos taikymo sausgyslių audinių inžinerijoje bei būdingų mechanizmų analizę. Taip pat pasiūlysime keletą perspektyviausių mechaninės stimuliacijos krypčių sausgyslių audinių inžinerijoje. Dėl didelio struktūros ir funkcijų panašumo sausgyslės ir raiščiai dažnai aptariami nedalydami. Todėl šioje apžvalgoje terminas sausgyslė yra susijęs ir su sausgysle, ir su raiščiais.
2. Sausgyslių ir sausgyslių taisymas
2.1. Sausgyslių struktūra
Kaip labai specializuota laikančioji struktūra, sausgyslė atlieka nepakeičiamą vaidmenį perduodant jėgą tarp raumenų ir kaulų, todėl sausgyslė yra gyvybiškai svarbi raumenų funkcijai ir toleruoja daug didesnę apkrovą, palyginti su pilvo raumeniu [14, 15] . Sausgysles sudaro tankūs taisyklingi jungiamieji audiniai, sudaryti iš daugybės kolageno skaidulų, sudarančių kolageno skaidulas lygiagrečiai išilgai padermės [13]. Sausgyslių audinio ECM daugiausia susideda iš kolageno (60–85 % sausos masės), iš kurio maždaug 90 % sudaro kolagenas I (COL I) ir 10 % yra kolagenas III (COL III), o likusį ECM sudaro proteoglikanai (1 -5% sauso svorio). Tarp kolageno fibrilių yra tik keli tenocitai, progenitorinės ląstelės. Retai kraujagyslės tiekiamos iš susijusių raumenų ar kaulų arba iš sausgyslę supančio audinio, o nervų inervacija daugiausia randama aplinkiniuose audiniuose [15–17]. Hipoceliulinis ir hipovaskulinis sausgyslių pobūdis lemia prastą jų savigydos gebėjimą po traumos [18–20].
2.2. Sausgyslių remontas
Sausgyslių pažeidimas yra labiausiai paplitusi raumenų ir kaulų sistemos liga, ypač Achilo, girnelės ir sukamosios manžetės sausgyslės [20, 21]. Šių sausgyslių sužalojimas sudaro daugiau nei 30 % visų raumenų ir kaulų sistemos ligų, dėl kurių žmonės kreipiasi pagalbos pirminės sveikatos priežiūros sistemoje, o visame pasaulyje kasmet atliekama 30 milijonų chirurginių procedūrų [22, 23]. Deja, sausgyslių tobulai atstatyti beveik neįmanoma dėl prasto savarankiško gijimo gebėjimo, dėl kurio dažnai pasireiškia nuolatiniai simptomai ir pakartotinis sužalojimas. Šiuo metu sausgyslių pažeidimai dažniausiai gydomi konservatyviais arba chirurginiais metodais. Konservatyvus gydymas apima vaistų, tokių kaip kortikosteroidai ir nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo (NVNU), injekcijas, mažo intensyvumo smūgio bangą, ultragarsą ir mechaninę apkrovą, įskaitant ekscentrinį mokymą. Visoms šioms gydymo strategijoms reikia ilgo laiko, kad sausgyslė atsigautų, o rezultatai dažnai būna nepatenkinami dėl simptomų, kurie dažnai pasikartoja [18, 22, 23]. Chirurginiai gydymo būdai, tokie kaip siūlai, autotransplantatas, alotransplantatas ir ksenografas, taip pat turi tam tikrų trūkumų, įskaitant mažą transplantatų prieinamumą, donoro vietos sergamumą, infekcijos riziką ir uždegiminį atsaką [18, 23, 24]. Kai kurios biologinės terapijos, tokios kaip genų terapija, augimo faktorių terapija ir kamieninių ląstelių terapija, mokslininkų padarė didelę pažangą, tačiau dauguma jų vis dar yra vystymosi stadijoje. in vitro arba bandymai su gyvūnais, todėl tolesniems klinikiniams tyrimams reikalingi tolesni tyrimai [19, 25]. Apibendrinant galima pasakyti, kad šiuo metu nėra optimalios sausgyslių pažeidimo gydymo strategijos. Reikia skubiai sukurti naujus ir veiksmingus gydymo būdus.
2.3. Sausgyslių audinių inžinerija
Sausgyslių audinių inžinerija siekiama sukurti inžinerines sausgysles, kurių savybės panašios į natūralias sausgysles, ir galiausiai pakeisti pažeistas sausgysles chirurginiu būdu. Paprastai kamieninės ląstelės sėjamos į pastolius ir tada kultivuojamos aplinkoje su atitinkamais augimo faktoriais ir (arba) biomechanine stimuliacija, siekiant sukurti idealią audinių inžinerijos būdu sukurtą sausgyslę. Remiantis audinių inžinerijos principais, yra trys strategijos, skirtos optimizuoti sukurtą sausgyslę: idealių ląstelių parinkimas, karkaso savybių gerinimas ir tinkamų augimo faktorių ir (arba) biomechaninės stimuliacijos užtikrinimas [26]. Įvairios kamieninės ląstelės buvo pritaikytos sausgyslių audinių inžinerijai. Pavyzdžiui, kaulų čiulpų mezenchiminės kamieninės ląstelės (BMSC) [27, 28], riebalinės kamieninės ląstelės (ASC) [29] ir sausgyslių kamieninės ląstelės (TDSC) [6, 10, 15]. Ląstelių tipas, dažniausiai taikomas audinių inžinerijai, yra BMSC, kurios yra daugiapotentės kamieninės ląstelės, išskirtos iš kaulų čiulpų, turinčios savaiminio atsinaujinimo, daugialypės diferenciacijos potencialo ir imuninės sistemos toleravimo [30, 31]. ASC yra kamieninės ląstelės, gautos iš riebalinio audinio, pasižyminčios fantastiškomis diferenciacijos ir migracijos galimybėmis, ir atrodo, kad jos yra gana tinkamos sausgyslių gydymui [32]. TDSC buvo išskirti iš skirtingų organizmų sausgyslių ir turi panašias savaiminio atsinaujinimo ir daugialypės diferenciacijos galimybes kaip ir BMSC, tačiau turi aukštesnį su sausgyslėmis susijusių genų ekspresijos lygį [6]. Todėl TDSC yra potencialiai idealios ląstelės, naudojamos sausgyslių audinių inžinerijai. Šiais laikais sintetinės medžiagos, tokios kaip polipieno rūgštis ir poliglikolio rūgštis, buvo naudojamos kuriant pastolius sausgyslių audinių inžinerijai [6, 33, 34]. Tačiau mokslininkai taip pat nori išsiaiškinti puikias biomedžiagas, tokias kaip kolagenas [35, 36], šilko fibroinas [36], alginatas ir želatina [23]. Be to, svarbu optimizuoti pastolių struktūrą. Yra žinoma, kad kelių šimtų mikronų porų dydis ir didesnis nei 90% poringumas pastolių medžiagoje palengvina ląstelių infiltraciją [37]. Pastoliai, pagaminti iš išlygintų banguotos morfologijos pluoštų, pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis ir skatina ląstelių proliferaciją, ląstelių infiltraciją tarp pluoštų ir skatina tenogeninę diferenciaciją [38–41]. Be to, įrodyta, kad įvairūs augimo faktoriai skatina tenogeninę diferenciaciją ir sausgyslių regeneraciją, pavyzdžiui, jungiamojo audinio augimo faktoriai (CTGF), transformuojantys augimo faktoriai. β (TGF-β), ir augimo diferenciacijos faktorius (GDF) [42]. Nors per pastaruosius dešimtmečius buvo atlikta daug sausgyslių audinių inžinerijos tyrimų, vis dar yra tam tikrų didelių iššūkių, tokių kaip visapusiškas pastolių mechaninių savybių įvertinimas ir jo integracija su ląstelėmis. Optimali biomechaninė stimuliacija sausgyslių audinių inžinerijos metu gali pagerinti konstrukciją reguliuodama ECM remodeliavimą ir skatindama ląstelių infiltraciją [7], išlyginimą [6], proliferaciją [7] ir diferenciaciją [35].
3. Pagrindinė mechaninio apkrovimo strategija sausgyslių audinių inžinerijoje
Biomechaniniai signalai dalyvauja organizmų augime ir vystymesi, kurie gali stimuliuoti ir paskatinti audinių formavimąsi. Biomechanika yra biofizikos šaka, taikanti mechanikos principus ir metodus kiekybiniams biomechaninių problemų, pavyzdžiui, kraujo, kūno skysčių, organų ir kaulų, tyrimams. Fiziologinis mechaninis sausgyslės dirgiklis susideda iš tempimo įtempimo, šlyties jėgos ir suspaudimo (1 pav.) [10]. Dėl pagrindinės sausgyslės funkcijos mechaninis tempimas, kurį sukelia įtampa, yra pagrindinis mechaninis stimulas per visą sausgyslių augimą ir vystymąsi. Todėl, siekiant imituoti natūralią sausgyslių mikroaplinką, inžinerinių sausgyslių konstrukcijai tikslinga numatyti mechaninį tempimą. Sausgyslių audinių inžinerijoje dinaminis ir statinis tempimas šiuo metu yra plačiausiai naudojama mechaninė stimuliacija in vitro[11, 20, 43]. Natūrali mechaninė stimuliacija in vivo taip pat buvo labai reikšmingai pritaikytas sausgyslių audinių inžinerijai.
3.1. Dinaminis ir statinis stimuliavimas In vitro
Mechaninis tempimas yra pagrindinė strategija mechaniniam apkrovimui pasiekti sausgyslių audinių inžinerijoje, kurią būtų galima suskirstyti į dinaminį ir statinį mechaninį tempimą [11, 20, 43]. Tinkamas mechaninis tempimas yra naudingas inžinerinių sausgyslių formavimuisi, nes reguliuoja ląstelių elgesį ir audinių remodeliavimąsi [6, 7, 24, 35]. Tačiau mechaninis tempimas taip pat gali turėti neigiamą poveikį. Pavyzdžiui, mechaninis tempimas gali padidinti pastolių skersmenį, pailginti juos ir sumažinti jo Youngo modulius [23, 35], t. y. sumažinti pastolių mechanines savybes. Be to, per didelis mechaninis tempimas sukels ankstyvą kamieninių ląstelių diferenciaciją ir apoptozę [23, 43]. Pastarųjų dešimtmečių mechaninio tempimo taikymai apibendrinti 1 lentelėje.
Dinaminis tempimas yra dažniausiai naudojamas mechaninio tempimo stimulo tipas ir gali būti reguliuojamas trimis pagrindiniais parametrais, kurie yra (1) įtempimas, (2) dažnis ir (3) poilsio intervalas [11]. Skirtingi protokolai paprastai sukelia skirtingą ir net priešingą poveikį tenogeninei diferenciacijai ir sausgyslių audinių inžinerijai. (1) Įtempkite. Buvo pranešta, kad mechaninis tempimas gali ne tik sukelti tenogeninę diferenciaciją, bet ir skatinti osteogenezę, adipogenezę ir chondrogenezę, kuri yra glaudžiai susijusi su deformacijos procentine dalimi [10, 18, 59]. Taigi galima spėti, kad tenogeninę diferenciaciją gali sukelti tik tam tikro diapazono mechaninis tempimas. Tačiau mokslininkai padarė kitokias ar net priešingas išvadas. Pavyzdžiui, Chen ir kt. nustatė, kad žemesnė padermė (3%) skatino osteogeninę diferenciaciją, o aukštesnė padermė (10%) padidino su sausgyslėmis ir raiščiais susijusių genų ekspresiją [18]. Tačiau Patel ir kt. nustatė, kad 4% padermė skatino TDSC sausgyslių diferenciaciją, o 8% padermė gali sukelti osteogenezę, adipogenezę ir chondrogenezę [59]. Tiesą sakant, praneštos padermės, galinčios skatinti sausgyslių diferenciaciją, svyruoja nuo 1% iki 15% (1 lentelė). Pagal sausgyslės fiziologinį įtempimą in vivo, dinaminio tempimo įtampa turėtų būti 4%-8% (daugiausia 10%) [60]. Zhang ir kt. ir Rinoldi ir kt. abu savo tyrimuose taikė dinaminį tempimą su 15% įtempimu. Nors tai skatino su sausgyslėmis susijusių genų, tokių kaip Skleraksija (SCX) ir Tenascin-C (TNC), dėl to sumažėjo COL I ir TNC baltymų ekspresija [23, 35]. Be to, Nam ir kt. nustatė, kad žmogaus BMSC su sausgyslėmis susijusių genų ir baltymų ekspresija buvo didžiausia 8% ir 12% padermės sąlygomis, o pastaroji aukščiausią tašką pasiekė greičiau [27, 28]. Todėl atrodo, kad 1–12% deformacija yra platus diapazonas, kurį būtų galima pritaikyti sausgyslių audinių inžinerijai. Paprastai per didelė padermė gali sukelti ankstyvą ląstelių diferenciaciją ir apoptozę, taip pat gali sumažinti mechanines pastolių savybes, tokias kaip per didelis pailgėjimas arba padidėjęs porų dydis [23, 35]. Kita vertus, per maža įtampa gali neturėti laukiamo stimuliuojančio poveikio. Dėl skirtingų įkrovimo metodų ir pakrovimo sistemų (tokių kaip trukmė, audinių fiksavimo metodai ir kamieninių ląstelių tipai) optimalus padermė skiriasi, todėl turėtų būti optimizuotas kiekvienai konkrečiai būklei [18] (2) Dažnis. Didžioji dalis tempimo dažnio, taikomo sausgyslių audinių inžinerijoje, yra ne didesnis kaip 1 Hz (1 lentelė). Kai kurie tyrimai parodė, kad 1 Hz mechaninis tempimas gali būti geriausia sąlyga sukelti įvairius ląstelių atsakus, įskaitant aukštą ląstelių proliferacijos ir tenogeninės diferenciacijos lygį [11, 27]. Tačiau Engebretson ir kt. parodė, kad žemesni dažniai yra geresni inžinerinių sausgyslių kokybei pagerinti, o teigiamas stimulo poveikis sumažėtų, kai jis yra didesnis nei 1 ciklas/min (0,017 Hz). Jie nustatė, kad mažesnis dažnis ir trumpesnė trukmė (1 ciklas per minutę ir 0,5 arba 1 val. per dieną) labiau skatina COL I skaidulų gamybą ir suderinimą bei ląstelių proliferaciją, palyginti su didesniu dažniu ir ilgesne trukme [43]. Paprastai žemesni dažniai (žemesni nei 1 Hz) yra naudingi ląstelių proliferacijai ir tenogeninei diferenciacijai. Optimalus kiekvieno tyrimo tempimo dažnis yra skirtingas, tikriausiai dėl bioreaktorių, ląstelių tipų ir kitų tempimo parametrų skirtumų. Mechaninis tempimas didesniu dažniu (didesniu nei 1 Hz) daro įtaką ląstelių proliferacijai ir sumažina ECM baltymų ekspresiją sausgyslėse [23, 43], taip pat gali sukelti apoptozę, o tai gali paaiškinti, kodėl ląstelių proliferacija mažėja [43] (3) Poilsis Intervalas. Ląstelės palaipsniui prisitaiko prie dirgiklio, taip sumažindamos taikomo mechaninio dirgiklio poveikį [11]. Pridėjus poilsio intervalą, galima atkurti mechaninį ląstelių jautrumą ir galiausiai pasiekti didesnį teigiamą poveikį [61]. Kaip minėta anksčiau, Engebretson ir kt. nustatė, kad grupės, kurių trukmė trumpesnė ir dažnesnis, turėjo didesnį ląstelių proliferacijos lygį. Didžiausias proliferacija nustatytas grupėje su mechaniniu tempimu 0,5 valandos per dieną ir su 1 ciklu per minutę, todėl 203% padidėjimas, palyginti su statine kontrole. Mechaninis tempimas, trunkantis ilgiau nei 1 valandą per dieną, apribotų jo teigiamą poveikį dėl prisitaikymo prie dirgiklio [43]
Apskritai, įvairių dinaminio tempimo parametrų (įtempimo diapazono, dažnio, poilsio ir trukmės) įtaka tenogeninei diferenciacijai yra reikšminga, tačiau sunku atskirti, kurio poveikis efektyviausias. Norint įvertinti kiekvieno dinaminio tempimo parametro vaidmenį sausgyslių audinių inžinerijoje, būtinas bioreaktorius, galintis vienu metu reguliuoti skirtingus parametrus. Bioreaktorius gali suteikti tinkamą biomechaninį ir biocheminį stimulą sukurtoms sausgyslių konstrukcijoms, imituodamas natūralių sausgyslių mikroaplinką. Aktyvinimo sistema ir kultivavimo kamera yra pagrindiniai bioreaktorių komponentai. Be to, norint užtikrinti cirkuliaciją ir išsamią terpės analizę, galima pridėti kitų sistemų. Šiuo metu LigaGen sistema (http://www.tissuegrowth.com) ir Bose® ElectroForce® BioDynamic® sistema (http://www.bose-electroforce.com) yra gerai išvystytos komerciškai prieinamos bioreaktorių sistemos. Abi sistemos gali užtikrinti tikslų ir užprogramuotą mechaninį tempimą. LigaGen sistema gali aptikti mėginio standumą realiu laiku ir pritaikyti patį instrumentą pagal skirtingus reikalavimus. Bose® ElectroForce® BioDynamic® sistema gali stebėti mėginio deformaciją ir atlikti biomechaninius tyrimus realiuoju laiku [62]. Be to, įvairios tyrimų grupės taip pat kuria įvairius bioreaktorius, kad atitiktų jų individualius specifinius reikalavimus, o kai kurie iš jų gerai veikė statant inžinerines sausgysles (2 pav.) [58, 60, 63].
Kai kurie ankstesni tyrimai taip pat pranešė apie teigiamą statinės mechaninės stimuliacijos poveikį tenogeninei diferenciacijai (2 lentelė). Dinaminis tempimas didesniu dažniu ir ilgesne trukme sumažina ląstelių proliferacijos lygį [43], buvo nustatyta, kad nuolatinis statinio tempimo taikymas sumažins mechaninį jautrumą, taigi ir ląstelių dauginimąsi. Be to, ilgas statinis tempimas sumažins bendrą ląstelių įtampą dėl dviejų priežasčių (1) dėl prisitaikymo prie dirgiklio ir (2) visos naujagimio ląstelės nepajus tempimo [23]. Todėl šiuo metu vis daugiau šios srities tyrimų daugiausia dėmesio skiriama dinaminio tempimo protokolų optimizavimui, o ne statinei mechaninei stimuliacijai.
3.2. 2D ir 3D įkėlimo modeliai In vitro
Šiuo metu dvimačiai (2D) pakrovimo modeliai ir trimačiai (3D) pakrovimo modeliai in vitro buvo pritaikyti sausgyslių mechanobiologijos tyrimams. 2D apkrovos modeliuose ląstelės paprastai yra sėjamos ant lakšto ir netiesiogiai, tempiant lakštą, patiria mechaninį tempimą [10]. Šiame modelyje mechaninis tempimas gali būti tiksliai perduodamas citoskeletui, galima ištirti biologinio atsako ir mechaninės stimuliacijos ryšį [68]. Tiek vienaašis, tiek dviašis tempimas buvo pritaikytas 2D apkrovos modeliams ir, kaip įrodyta, turi įtakos tenogeninės diferenciacijos skatinimui [68]. Tačiau yra tam tikrų nesutarimų dėl kamieninių ląstelių diferenciacijos taikant dviašį tempimą. Wang ir kt. nustatė, kad vienaašė apkrova skatino tenogeninę diferenciaciją, o dviašė apkrova sukėlė chondrogeninę, adipogeninę ir osteogeninę TDSC diferenciaciją [10]. Tačiau kai kurie kiti tyrinėtojai parodė, kad dviašė apkrova taip pat gali paskatinti tenogeninę diferenciaciją [8, 69–71]. Dviašė apkrova suteikia daugiakryptį tempimą, įskaitant išilginę ir skersinę arba apskritimo kryptis, kuri skiriasi nuo sausgyslių ląstelių fiziologinės mechaninės aplinkos [68]. Todėl kamieninės ląstelės vienu metu gali rodyti didesnę kelių audinių genų ekspresiją dviašės stimuliacijos metu, o genų ekspresijos lygių skirtumus gali sukelti skirtingos apkrovos sąlygos ir ląstelių tipai.
Nors 2D apkrovos modelis gali būti naudojamas tiriant mechaninio stimulo poveikį ląstelėms, jis negali pakeisti 3D apkrovos modelių reikšmės, nes mechaninio tempimo poveikį 3D inžinerinėms sausgyslių konstrukcijoms įtakoja daugelis veiksnių, tokių kaip porų dydis, topografija. , ir pastolių medžiaga [68]. 3D pakrovimo modeliai yra sukurti sėjant ląsteles į 3D medžiagą, kuri perkelia tempimą į įterptąsias ląsteles. To paties tempimo protokolo poveikis ir susiję signalizacijos keliai gali labai skirtis tarp 2D įkėlimo sistemos ir 3D įkėlimo sistemos. Pavyzdžiui, Wang ir kt. nustatė, kad osteogenezę ir adipogenezės diferenciaciją skatino 2D vienaašė apkrova, tačiau ją slopino 3D vienaašė apkrova, naudojant tą patį mechaninio tempimo protokolą [10]. Connexin 43 yra tarpo jungties baltymas, kuris tarpininkauja tarpląsteliniam ryšiui. Wang ir kt. atrado, kad 2D apkrautos ląstelės išreiškė daugiau 43 konneksino, kai buvo apkrauta vienaašiai, tačiau priešingi rezultatai buvo gauti 3D apkrautose sausgyslėse. Tai rodo, kad 2D sąlygomis ląstelės suvokia mechaninę stimuliaciją per ląstelių kūno jungtis, o 3D sąlygomis ląstelės suvokia mechaninius dirgiklius per ląstelių ir ECM sąveiką. Nustatyta, kad mechaninė apkrova 3D sąlygomis gali skatinti tenogeninę diferenciaciją ir sausgyslių ECM remodeliavimą, o tai palengvina inžinerinės sausgyslės konstravimą [6, 11, 23, 24]. Palyginti su 2D apkrovos sistema, 3D sistema labiau imituoja fiziologinę mechaninę natūralių sausgyslių apkrovą. Todėl 3D apkrovos modelis labiau tinka sausgyslių audinių inžinerijai.
3.3. Natūralus mechaninis stimuliavimas In Vivo
Ilgalaikis tikslas – kad audinių inžinerijos būdu sukurtos sausgyslės ilgainiui būtų naudojamos kliniškai, todėl jų konstrukcija ir funkcionalumas in vivo turi didelę reikšmę. Kai kurios grupės persodino inžinerines sausgysles į miniatiūrinių kiaulių ar pelių kelių sąnarius [8, 57] ir nugaras [58], kad suteiktų joms fiziologinę mechaninę stimuliaciją (3 pav.), kurią sukelia gyvūnų recipientų judėjimas. Šios natūralios mechaninės stimuliacijos paskatino brandesnio sausgyslės tipo audinio susidarymą, skatindamos tenogeninę kamieninių ląstelių diferenciaciją, sukeldamos fiziologinę ląstelių formą ir išsidėstymą bei skatindamos sausgyslių ECM nusėdimą ir išsidėstymą [6, 57, 58]. Juncosa-Melvin ir kt. parodė, kad maksimalus inžinerinių sausgyslių įtempis buvo auginamas in vivo po 2 savaičių padidėjo 3000 kartų, o to nepavyko padaryti jokiuose dabartiniuose bioreaktoriuose in vitro [62, 72]. Todėl natūrali mechaninė stimuliacija turi didelį potencialą, jei ji taikoma sausgyslių audinių inžinerijai. Įdomu tai, kad Zhang ir kt. ir Xu ir kt. iš anksto ištempta inžinerinė sausgyslė in vitro prieš taikant natūralią mechaninę stimuliaciją in vivo. Nustatyta, kad iš anksto ištemptoje grupėje daugiau išlygintos sausgyslės ECM nusėda, palyginti su neištemptomis grupėmis [6, 35]. Teigiamo poveikio priežastis gali būti dėl išankstinio tempimo in vitro skatina sėklų ląstelių ir karkaso integraciją, todėl po transplantacijos rodomas geresnis stimuliuojantis poveikis. Apibendrinant, natūrali mechaninė stimuliacija ir mechaninio tempimo derinys in vitro ir vivo padėti formuotis subrendusioms inžinerinėms sausgyslėms, kurios turi didelę reikšmę sausgyslių audinių inžinerijai.
4. Mechaninės apkrovos poveikis sausgyslių audinių inžinerijai
Įrodyta, kad mechaninė stimuliacija skatina tenogeninę kamieninių ląstelių diferenciaciją ir sausgyslių ECM nusėdimą, taip pagerindama sukurtų sausgyslių konstrukcijų savybes. Iki šiol buvo pranešta apie skirtingus mechaninės stimuliacijos protokolus sausgyslių audinių inžinerijoje, siekiant imituoti mechaninę sausgyslių aplinką natūraliomis sąlygomis. Kai kurie ankstesni tyrimai parodė, kad mechaniškai stimuliuojamos audinių inžinerijos būdu sukurtos sausgyslės rodo daug žadančius sausgyslių atstatymo ir regeneracijos rezultatus. in vivo. Pavyzdžiui, Xu ir kt. įvertino mechaniškai stimuliuojamų inžinerinių sausgyslių taisomąjį poveikį triušio girnelės sausgyslės defekto modelyje. Jie nustatė, kad eksperimentinėje grupėje suremontuotose sausgyslėse buvo daugiau ir sulygiuotų kolageno skaidulų, sulygiuoti verpstės formos gydomieji tenocitai ir žymiai padidino galutinį stresą bei Youngo modulį, palyginti su kontroline grupe [6]. Lee ir kt. pritaikė mechaniškai stimuliuojamą inžinerinę sausgyslę kiaulės priekinio kryžminio raiščio (ACL) rekonstrukcijai in vivo ir nustatė, kad po trijų mėnesių po operacijos pataisytų sausgyslių galutinė tempimo apkrova žymiai pagerėjo (80 % vietinės kiaulių ACL) su didesne matricos sinteze ir didesniu standumu, palyginti su sausgyslėmis, kurias atstatė nemechaniškai stimuliuota sausgyslė [ 8]. Be to, kai kurie tyrimai atskleidė, kad inžinerijos sausgyslės su mechanine apkrova in vivo buvo brandesnės kolageno fibrilės, geriau išlygintos kolageno skaidulos ir didesnis audinių tūris su patobulintomis mechaninėmis savybėmis, palyginti su apkrova. in vitro ir nepakrovimas in vivo[6, 73, 74]. Apskritai, yra du paaiškinimai, kaip mechaninė stimuliacija skatina sausgyslių atstatymą ir regeneraciją. (1) Mechaninė stimuliacija skatina tenogeninę kamieninių ląstelių diferenciaciją. Sausgyslių žymenų genų ekspresija ir sausgyslių ECM sintezė yra du svarbūs tenogeninės diferenciacijos matavimo rezultatai. Kadangi sausgyslės neturi specifinių žymenų, dažniausiai aptinkamos kelių svarbių su sausgyslėmis susijusių žymenų išraiškos, pvz., skleraksija (SCX), Mohawk (MKX) ir tenomodulinas (TNMD) [9, 23]. SCX yra žinomas ankstyvas transkripcijos faktorius, išreikštas sausgyslių progenitorinėse ląstelėse ir tenocituose [75, 76]. MKX pripažįstamas kaip transkripcijos faktorius, išreikštas besivystančiose sausgyslėse [76]. O TNMD yra įtampą reguliuojantis baltymas, susijęs su tenocitų fenotipu ir laikomas vėlyvu sausgyslių formavimosi žymekliu [7]. Kaip parodyta 1 ir 2 lentelėse, mechaninė stimuliacija gali paskatinti šių svarbių su sausgyslėmis susijusių žymenų ekspresiją. COL I yra pagrindinis sausgyslių ECM komponentas, todėl COL I ekspresijos skatinimas tam tikru mastu gali būti laikomas kamieninių ląstelių tenogeninės diferenciacijos žymekliu. Be to, kitos ECM molekulės, tokios kaip COL III, dekorinas (DCN), Tenascin-C (TNC), N-kadherinas, elastinas (ELN) ir fibronektinas (FN), yra kiti sausgyslės komponentai, todėl buvo įvertintos jų išraiškos. taip pat daugelyje pranešimų [7, 28, 51]. Tačiau visos šios ECM molekulės taip pat gali būti randamos daugelyje kitų audinių. Pavyzdžiui, COL I išreiškiantys audiniai apima sausgysles, bazines membranas, odą ir kraujagysles [77]. Atsižvelgiant į tai, kad nėra jokios unikalios ECM molekulės, randamos tik sausgyslėse, nepakanka įvertinti tenogeninę diferenciaciją naudojant tik tam tikros ECM molekulės išraišką (2) Mechaninė stimuliacija reguliuoja ląstelių elgesį ir pagerina inžinerinių sausgyslių mechanines savybes. pertvarkant ECM. Nustatyta, kad mechaninė stimuliacija skatina ląstelių proliferaciją [6, 24], migraciją [23], infiltraciją [6, 8] ir išlyginimą [6], taip pat ECM nusėdimą [7, 24], kurie visi yra puikūs. reikšmė sėkmingam inžinerinių sausgyslių statybai. Pavyzdžiui, Xu ir kt. kultivuojamas TDSC pasėtas poli(L-laktido ko-ε-kaprolaktonas)/kolageno konstrukcija dinamiškai tempiant sausgyslių audinių inžineriją. Jie nustatė, kad mechaninė stimuliacija paskatino padidėjusį tenocitų proliferaciją ir panašią morfologiją, o galiausiai padidino su sausgyslėmis susijusių ECM genų ir baltymų ekspresiją, dėl ko žymiai pagerėjo inžinerinės sausgyslės mechaninės savybės (apie 52 % Youngo modulio ir 60 % natūralios sausgyslės ribinio tempimo įtempio) [6]
5. Mechaninės apkrovos signalo perdavimas sausgyslių audinių inžinerijoje
Didelė pažanga padaryta tiriant signalo perdavimą po mechaninės stimuliacijos. Ląstelės jaučia ir suteikia mechaninę stimuliaciją per ląstelių adhezijos molekules (CAM) [78]. CAM yra dinamiškai prijungti prie citoskeleto, reaguodami į mechaninę įtampą ir perduodami stimulą branduolinei membranai, o tai savo ruožtu sukelia ląstelių genų ekspresijos pokyčius [78]. Kadangi tiek natūraliose, tiek inžinerinėse sausgyslėse yra tik kelios ląstelės, mechaninio stimulo perdavimas sausgyslių audinių inžinerijoje labiau priklauso nuo CAM sąveikos tarp ląstelių ir ECM [10], o tai yra mechanizmas, kurį reikėtų toliau tirti. siekiant sėkmingai sukonstruoti inžinerines sausgysles.
Buvo pranešta, kad signalo perdavimo tinklą sudaro židininė adhezijos kinazė (FAK) [11, 12], fosfatidilinozitolio 3-kinazė / baltymų kinazė B (PI3K / AKT) [10, 79], Rho baltymai / su Rho susijusi proteinkinazė. (RhoA/ROCK) [12], su „taip“ susijęs baltymas/transkripcijos koaktyvatorius su PDZ surišimu (YAP/TAZ) [13] ir Smad [10, 80]. Visi šie signalo keitikliai dalyvauja tenogeninėje diferenciacijoje, kurią sukelia mechaninė stimuliacija (4 pav.). Ląstelės membranoje taip pat yra kai kurių mechaniškai jautrių receptorių, tokių kaip integrinai, augimo faktoriaus receptoriai ir tempimo aktyvuojami jonų kanalai [78]. Transmembraniniai integrinai jungia ECM baltymus ir židininius adhezijos baltymus, o pastarieji per citoskeletą (aktino skaidulos) jungiasi su branduoline membrana. Taigi integrinai gali perduoti jėgas per branduolio membraną ir tarpininkauti mechaniškai apkrautų ląstelių atsakui [13]. Be to, integrinai taip pat gali aptikti matricos standumą (elastumą), topografiją ir paviršiaus chemiją [81]. Šie integrinų aptikimai gali suaktyvinti FAK ir RhoA ir taip sukelti tolesnių signalų molekulių pokyčius [81]. Įrodyta, kad PI3K / AKT kelias dalyvauja tenogeninės diferenciacijos reguliavime kaip FAK pasroviui [10, 79, 81]. Pavyzdžiui, Wang ir kt. ir Cong ir kt. nustatė, kad kai buvo slopinamas PI3K/AKT kelias, tenogeninė diferenciacija ir inžinerinių sausgyslių formavimasis susilpnėja [10, 79]. Todėl, nors buvo pranešta, kad PI3K / AKT kelias taip pat yra susijęs su osteogenine kamieninių ląstelių diferenciacija, jis atlieka svarbų vaidmenį tenogeninėje diferenciacijoje, kurią sukelia mechaninė stimuliacija. RhoA / ROCK kelias yra kitas mechaninės apkrovos signalizacijos kelias. RhoA yra mažos G baltymų superšeimos narys ir gali aktyvuoti pasroviui ROCK. RhoA/ROCK yra pasroviui esanti integrinų molekulė, kuri kartu su FAK reguliuoja mechaninį tempimo sukeltą citoskeleto pertvarkymą [81]. Xu ir kt. atrado, kad RhoA / ROCK paveikė FAK aktyvaciją ir kartu reguliavo aktino skaidulų susidarymą ir pertvarkymą, taip sukeldamas tenogeninę diferenciaciją. Tuo pačiu metu atrodė, kad citoskeletas reguliuoja savo pokyčius per grįžtamąjį ryšį [12]. Be to, Tomas ir kt. parodė, kad citoskeleto įtampos pokyčiai po mechaninio stimulo gali suaktyvinti YAP / TAZ citoplazmoje, kad jis būtų perkeltas į branduolį ir paskatinti sausgyslių žymenų ekspresiją. SCX ir TNMD [13]. TGF-β/Smad kelias yra pripažintas svarbiausiu sausgyslių diferenciacijos keliu [82, 83]. Buvo pranešta, kad mechaninis stimuliavimas ir augimo faktoriai, tokie kaip TGF-β ir BMP-12 (GDF-7) gali aktyvuoti augimo faktoriaus receptorius, tokius kaip TGF-β I/II tipo receptorius. Šie receptoriai gali padėti aktyvuoti pasroviui esantį Smad 2/3/8 kelią, kuris skatina sausgyslių susidarymą [10, 80]. Be to, mechaninė stimuliacija gali suaktyvinti mechaniškai jautrius jonų kanalus, sukeldamas katijonų (pvz., Ca 2+ ) antplūdį, taip sukeldamas kai kuriuos ląstelių atsakus, įskaitant tarpląstelinio signalo perdavimą, aktino polimerizaciją ir citoskeleto remodeliavimąsi [11, 78, 84 ].
6. Perspektyvios mechaninio stimuliavimo kryptys sausgyslių audinių inžinerijoje
6.1. Magnetinės jėgos stimuliavimas
Ankstesnis tyrimas parodė, kad magnetinė stimuliacija pagerino biologines savybes, palyginti su lygiaverte nemagnetine mechanine stimuliacija sausgyslių audinių inžinerijoje [13]. Magnetinė stimuliacija paprastai apima du aspektus: magnetinio lauko veikimą ir netiesioginę mechaninę jėgą, kurią magnetinis laukas sukuria magnetinėms dalelėms (MNP).
Gydant sausgysles uždegiminiam atsakui reguliuoti buvo pritaikytas žemo dažnio magnetinis laukas [84]. Be to, Pesqueira ir kt. parodė, kad žemo dažnio statinis magnetinis laukas skatina su sausgyslėmis susijusių genų ekspresiją (SCX, COL1A1, COLA3, TNC, ir DCN) reguliuojant tarpląstelinę kalcio jonų koncentraciją ir aktyvinant deguonies išsiskyrimą, o poveikis buvo susijęs su poveikio trukme [84]. Taigi, magnetinio lauko taikymas sausgyslių audinių inžinerijoje turi didelį potencialą.
Įdomu tai, kad MNP magnetinės jėgos tyrimai taip pat parodė daug žadančių sausgyslių audinių inžinerijos rezultatų [13, 80, 85, 86]. Biomedicinoje MNP buvo naudojami kamieninių ląstelių gyvybinei veiklai, tokiai kaip proliferacija, migracija ir diferenciacija, pažymėti, sekti ir skatinti [86]. MNP turi du pritaikymus sausgyslių audinių inžinerijoje. (1) Tiesioginis MNP taikymas. MNP gali būti auginami kartu su kamieninėmis ląstelėmis. Magnetinio lauko sukuriama mechaninė jėga bus perduota kamieninėms ląstelėms, taip skatinant jų tenogeninę diferenciaciją. Gonçalves ir kt. pažymėjo žmogaus ASC su chitozanu įkapsuliuotais MNP, kad sukurtų magnetiškai funkcionalizuotas ląsteles, kurios gali būti netiesiogiai ir reguliuojamos mechaninės stimuliacijos naudojant magnetinį lauką [85]. Kitame tyrime jie prijungė MNP prie antikūnų (aktyvino), dėl kurių MNP specifiškai prisijungė prie RctRIIA (mechaniškai jautraus receptoriaus). Kai RctRIIA buvo aprūpintas tinkamu magnetiniu lauku, jis buvo suaktyvintas nuotoliniu būdu, dėl kurio suaktyvėjo Smad 2/3 kelias ir suaktyvėjo su sausgysle susijusi transkripcijos reakcija [80]. Abu šie bandymai gali veiksmingai suteikti mechaninę stimuliaciją ląstelėms ir sukelti tenogeninę diferenciaciją nepasikliaujant pastoliais, todėl išvengiama galimo neigiamo mechaninės stimuliacijos poveikio pastolių savybėms, tokioms kaip padidėjęs porų dydis, pailgėjimas ir sumažėjęs elastingumas. Be to, jis gali reguliariai mechaniniu būdu stimuliuoti sukurtą sausgyslę po transplantacijos, o tai gali turėti teigiamą vaidmenį skatinant sausgyslių atstatymą ir regeneraciją. (2) MNP įkomponuotų pastolių taikymas. MNP gali būti naudojami magnetiškai reaguojantiems pastoliams gaminti. MNP pastoliuose gali vibruoti reaguodami į išorinį magnetinį lauką, kuris nukreipia medžiagą, kad sukurtų trumpalaikę fizinę jėgą. Ši jėga gali būti perkelta į pastoliuose įterptas ląsteles, skatinant tenogeninę kamieninių ląstelių diferenciaciją [13, 86]. Tomas ir kt. taikė šią strategiją inžinerinėms sausgyslėms auginti 1,5 mT magnetiniame lauke ir pastebėjo aukštą SCX ir TNMD o kitų giminių genai buvo slopinami [13]. Proceso metu taip pat buvo nustatytas priešuždegiminių žymenų reguliavimas [13].
Apibendrinant galima teigti, kad magnetinės jėgos stimuliavimas turi keletą privalumų, palyginti su kitų tipų mechanine stimuliacija. (1) Magnetinės jėgos stimuliavimas gali reguliuoti uždegiminį atsaką ir taip gauti geresnes biologines sausgysles. (2) Magnetinės jėgos stimuliavimą galima nuotoliniu būdu ir lengvai reguliuoti keičiant magnetinį lauką in vivo. (3) Naudojant MNP arba tikslinius aktyvuotus receptorius, magnetinės jėgos stimuliavimas gali veiksmingiau suteikti mechaninę stimuliaciją pasėtoms ląstelėms.
6.2. Mechaninių ir cheminių stimuliacijų derinys
Įvairūs augimo faktoriai buvo plačiai taikomi sausgyslių audinių inžinerijai, o kai kurie iš jų skatina tenogeninę diferenciaciją ir sausgyslių regeneraciją. Pavyzdžiui, signalo kelias, perduodamas TGF-β1 yra laikomas svarbiausiu signalo perdavimo keliu, sukeliančiu tenogeninę diferenciaciją. CTGF prisideda prie struktūrinio sausgyslių audinio vientisumo [42]. Be to, buvo pranešta, kad GDF-5/6/7 skatina su sausgyslėmis susijusių genų ekspresiją [87–89]. Tyrėjai dažniausiai atskirai aptaria mechaninių stimuliacijų ir augimo faktorių poveikį tenogeninei diferenciacijai, tačiau kiekvieno iš jų nepakanka norint gauti patenkinamą inžinerinę sausgyslę. Kai kurie augimo faktoriai yra svarbūs sausgyslių atstatymui ir regeneracijai net viso proceso metu, pvz., TGF-β [15]. Negalime garantuoti, kad mechaninis stimuliavimas pakeis augimo faktorių poveikį arba kad mechaninis stimuliavimas sukels panašų poveikį kaip augimo faktorius. Tačiau mechaninė stimuliacija gali būti geras augimo faktorių papildymas, ypač skatinant sausgyslių susidarymą. Taip pat gali būti, kad mechaninė stimuliacija paveiks receptorių ekspresijos modelį ląstelėse, taip padidindama arba sumažindama tam tikrų augimo faktorių atsaką. Pavyzdžiui, sumažėjusi mechaninė apkrova sumažina TGF ekspresiją.β receptorius ir taip slopina TGF-β/ Smad signalizacijos kelias, reikšmingas tenogeninei diferenciacijai [90]. Todėl labai svarbu ištirti sinerginį mechaninės stimuliacijos ir augimo faktorių derinį.
Yra keletas tyrimų, kurie įrodė sinerginį mechaninės stimuliacijos ir augimo faktorių, tokių kaip TGF-β1 ir BMP-12 (GDF-7) sausgyslių audinių inžinerijoje (3 lentelė). Zhang ir kt. atrado, kad dinaminis tempimas ir TGF-β1 sinergiškai padidino ląstelių gyvybingumą ir su sausgyslėmis susijusių genų ekspresiją (1a1 kolona, Col 3a1, TNC, SCX, ir TNMD), taip pat juos atitinkančius baltymus [35]. Įdomu tai, kad jų sinergetinis poveikis nepasireiškia bendroje reklamoje, o kompensuoja vienas kito neigiamą poveikį. Pavyzdžiui, Zhang ir kt. nustatė, kad dinaminis tempimas gali slopinti ląstelių mirtį, kurią sukelia TGF-β1 ir šis augimo faktorius slopino vidutinio poringumo ir porų dydžio padidėjimą, kurį sukėlė ciklinis tempimas, o tai pagerino mechanines inžinerinės sausgyslės savybes [35]. Testa ir kt. parodė, kad biocheminės ir mechaninės stimuliacijos derinys gali sinergiškai skatinti tenogeninę diferenciaciją, todėl susidaro gausus ir suderintas I tipo kolagenas [15]. Be to, Rinoldi ir kt. sukonstravo ląstelių apkrautus labai suderintus hidrogelio siūlus ir kultivavo juos 15% statiniu tempimu tuo pačiu metu veikiant BMP-12 7 dienas. Jie nustatė, kad sinergetiniai veiksmai paskatino reguliavimą SCX ir TNMD, sukeldami tenogeninę žmogaus BMSC diferenciaciją. Nepaisant to, jie taip pat nustatė, kad COL I ir III ekspresija buvo slopinama, o tai, atrodo, yra susiję su ankstyva diferenciacija ir apoptoze, kurią sukelia per didelė įtampa [23]. Tačiau ne visi mechaninės stimuliacijos ir augimo faktorių deriniai gali sinergiškai skatinti sausgyslių diferenciaciją. Farng ir kt. kultivavo sukurtą sausgyslę statiniu arba cikliniu tempimu (10% įtempimas, 0, 33 Hz), tuo pačiu metu veikiant GDF-5 48 valandas. Jie nustatė, kad padidėjo ir mechaninis tempimas, ir vien GDF-5 I pulkininkas ir SCX raiška, o papildomo sinerginio jų poveikio nepastebėta [53]. Gali būti, kad viena iš stimuliacijų buvo dominuojanti ir apėmė kitos poveikį tenogeninei diferenciacijai [18]. Be to, mechaninės stimuliacijos tipai ir parametrai, taip pat augimo faktorių koncentracija ir pristatymo laikas gali turėti įtakos sinergetinio poveikio, skatinančio sausgyslių diferenciaciją, veikimui. Sausgyslių atstatymo ar regeneracijos metu augimo faktoriai gali turėti įtakos tik tam tikru laiku ar fazėse, todėl dinaminis augimo faktorių išsiskyrimas arba laipsniškas gydymas gali turėti geresnį poveikį [18]. Reikia toliau suprasti mechanizmus, kaip augimo faktoriai reguliuoja sausgyslių diferenciaciją. Apibendrinant galima pasakyti, kad skirtingų mechaninių ir biocheminių stimulų derinys yra potenciali strategija, leidžianti geriau sukurti inžinerinę sausgyslę, tačiau reikia toliau tirti optimalią sąranką.
7. IšvadaMechaninė stimuliacija yra svarbus reguliavimo veiksnys sausgyslių audinių inžinerijoje, galintis paskatinti kamieninių ląstelių diferenciaciją į tenocitus ir pagerinti sukurtų sausgyslių konstrukcijų veikimą. Dinaminis vienaašis tempimas imituoja natūralių sausgyslių biomechanines sąlygas, skatindamas tenogeninę diferenciaciją, ląstelių ir ECM išlyginimą bei skatina sausgyslių atstatymą ir regeneraciją. Veiksmingo protokolo dažnis bioreaktoriuose paprastai yra ne didesnis kaip 1 Hz ir nuo 1% iki 12% deformacijos su pakankamais poilsio intervalais. Tačiau optimalus protokolas taip pat priklauso nuo kitų sąlygų, tokių kaip ląstelių tipai ir pakrovimo sistemos. Natūrali mechaninė stimuliacija in vivo palengvina labiau subrendusio sausgyslių audinio susidarymą inžinerinėje sausgyslės konstrukcijoje. Nors buvo padaryta tam tikra pažanga tiriant mechaninės stimuliacijos mechanizmus, siekiant suaktyvinti tenogeninę diferenciaciją, šis procesas vis dar nėra iki galo išaiškintas ir jį reikia toliau tirti. Be to, ateities potencialas sausgyslių audinių inžinerijos srityje galėtų būti magnetinės jėgos vystymas, taip pat mechaninės ir biocheminės stimuliacijos derinimas, kad būtų pasiektas sinerginis efektas, palengvinantis idealių inžinerinių sausgyslių vystymąsi. Interesų konfliktaiAutoriai pareiškia, kad neturi konkuruojančių interesų. PadėkosŠį darbą finansiškai rėmė Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas (31900962, 81901903), Dziangsu provincijos gamtos mokslų fondas (BK20190354, BK20190356), Centrinių universitetų Fundamentinių tyrimų fondai, Zhishan Young Scholars universiteto fondai (Southe). ), ir Mokslinių tyrimų fondas sugrįžusiems mokslininkams (1124007113). Nuorodos
Autorių teisėsAutorių teisės ©, 2020 m. Renwang Sheng ir kt. Tai yra atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal Creative Commons Attribution License, kuris leidžia neribotai naudoti, platinti ir atkurti bet kokioje laikmenoje, jei originalus darbas yra tinkamai cituojamas. |