Histološka analiza tkiva brazgotine po intraoperativnem injiciranju celic stromalne žilne frakcije v predel kirurške rane

Živec, Katarina (author), Švajger, Urban (mentor)

Izhodišče Injiciranje celične terapije predstavlja nov pristop k izboljšanju celjenja kirurških ali travmatskih ran. Stromalna žilna frakcija je heterogena skupina celic, ki poleg pericitov in endotelijskih celic vsebuje tudi iz maščobe pridobljene matične celice. Po pregledu literature je naša klinična študija prva, ki je na histološkem nivoju opisala vpliv intraoperativnega intradermalnega injiciranja encimsko pripravljene stromalne žilne frakcije v področje kirurško zašite rane takoj ob pričetku celjenja. Hipoteza V histološki analizi izrezanega dela tkiva brazgotine, kjer smo intradermalno injicirali celice iz stromalne žilne frakcije, v primerjavi s kontrolo, kjer je bila rana le kirurško zašita, obstajajo statistično značilne razlike v histoloških lastnostih tkiva brazgotine. Metode V študijo smo vključili 20 bolnic, ki so bile primerne za rekonstrukcijo dojke s prostim prebodničnim režnjem iz trebuha in liposukcijo bokov. Stromalno žilno frakcijo smo intradermalno injicirali v zunanji del kirurško zaščite rane na trebuhu na eni strani, medtem ko je druga stran služila za kontrolo. Sestavo celic v stromalni žilni frakciji smo analizirali s pretočno citometrijo. Po desetih mesecih smo zunanji del tkiva brazgotine na testni in kontrolni strani izrezali in s pomočjo različnih histoloških barvanj in programa Image J analizirali histološke lastnosti ter rezultate statistično ovrednotili. Prikazali smo tudi vpliv števila posameznih populacij celic iz stromalne žilne frakcije na histološko lastnost ter vpliv indeksa telesne mase in starosti bolnic na število posameznih populacij celic v stromalni žilni frakciji. Opravili smo tudi medicinsko fotodokumentacijo tkiva brazgotine. Rezultati Povprečna starost bolnic je bila 54 ± 7,2 leti. Povprečen indeks telesne mase je bil 27 ± 4,1 kg/m$^2$. Povprečno število celic za aplikacijo je bilo 52,3 ± 27,27 x 10$^6$ celic. Viabilnost vseh jedrnih celic je bila 74,2 ± 14,2 %. Povprečne vrednosti analiziranih histoloških lastnosti (gostota žilja, indeks brazgotine, količina elastičnih vlaken, število epidermalnih podaljškov, debelina epidermisa) so bile na testni strani višje kot na kontrolni. Statistično značilna razlika med testno in kontrolno stranjo tkiva brazgotine je bila prisotna v gostoti žilja in v indeksu brazgotine. V multivariantni analizi vpliva starosti in indeksa telesne mase na število posameznih populacij celic v stromalni žilni frakciji se je izkazalo, da vpliv samo starosti ni značilen, indeks telesne mase pa je ohranil značilen vpliv na število celic za aplikacijo. Prisoten je bil tudi statistično značilen pozitiven vpliv nekrvotvornih celic in pericitov na gostoto žilja. Sklepi Naša raziskava je po intradermalnem injiciranju stromalne žilne frakcije prikazala pozitiven učinek na celjenje na histološkem nivoju. Dokazali smo višje povprečne vrednosti gostote žilja, večjo zrelost kolagenskih vlaken, večjo količino elastičnih vlaken, več epidermalnih podaljškov in debelejši epidermis. Statistično značilna razlika med testno in kontrolno stranjo je bila prisotna v gostoti žilja in indeksu brazgotine, zato lahko našo delno hipotezo potrdimo. Našteto govori v smer obsežnejše regeneracije tkiva in manjšega nastanka tkiva brazgotine. Menimo, da lahko največji učinek celične terapije s stromalno žilno frakcijo dosežemo z intradermalnim injiciranjem ob začetku procesa celjenja.

• Language: Slovenian
• Keywords: celjenje, brazgotina, stromalna žilna frakcija
• Work type: Doctoral dissertation
• Organization: MF - Faculty of Medicine
• Year: 2023
• PID: 20.500.12556/RUL-148941
• COBISS.SI-ID: 146686211
• Publication date in RUL: 01.09.2023

Secondary language

• Language: English
• Title: Histological scar tissue analysis after intraoperative application of stromal vascular fraction cells into suture line

Abstract

Background Stem cell therapy is a promising new approach to wound healing. Stromal vascular fraction is a heterogeneous collection of cells, including adipose-derived stem cells, which are traditionally isolated using a manual collagenase-based technique. To our knowledge, this is the first human study that histologically assesses the potential of intraoperative intradermal injection of stromal vascular fraction on skin regeneration. Hypothesis We hypothesized there is statistically significant difference in histological characteristics of the scar tissue of the tested side where we intradermally injected SVF in comparison to control side scar. Methods In this controlled study, 20 patients undergoing deep inferior epigastric perforator flap breast reconstruction and bilateral flank liposuction were included. Stromal vascular fraction was injected intradermally into one side of the abdominal suture line, while the other side served as a control. Outcome measures included analysis of stromal vascular fraction by flow cytometry, histological analysis of scar tissue, and scar photography. Histological analyses of test and control side were compared and analysed with program Image J. Additionally, we showed the correlation between the specific cell type in the stromal vascular fraction and the histological characteristic of scar tissue. The influence of patients' age and body mass index on the stromal vascular fraction cells were statistically analysed. Results Patients' average age and body mass index were 54 ± 7,2 years and 27 ± 4,1 kg/m$^2$, respectively. Cell yield for application and cell viability were 52,3 ± 27,27 x 10$^6$ and 74,2 ± 14,2 %, respectively. Mean vascular density, elastic fiber content, collagen maturity (scar index), number of rete ridges and epidermal thickness all showed higher values on the treated side. The statistically significant difference was present in vascular density and scar index. Age and body mass index were positively correlated with many cell populations in stromal vascular fraction, however in multivariant statistical analysis only body mass index had a significant influence on the number of cells for application. Furthermore, the injected number of adipose derived stem cells and pericytes positively correlated with the vascular density. Conclusions It is safe to speculate that intradermal stromal vascular fraction injection at the beginning of the healing process increases vascular density, collagen maturity, elastic fiber content, epidermal-dermal anchoring of the scarring skin, epidermal thickness, and is therefore responsible for improved skin regeneration. We believe the cell therapy with stromal vascular fraction is most effective when injected intradermally at the beginning of the wound healing process.

• Keywords: wound healing, scar tissue, stromal vascular fraction