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Bibliographic Metadata

Title
Decellularized matrix grafts from human placental tissue. Evaluation of macrophage polarization in in-vitro and in-vivo models. / eingereicht von Gabriel Zebic
Additional Titles
Decellularisierte Matrixgrafts aus humanem Plazentagewebe. Auswertung der Makrophagenpolarisation in In-vitro und In-vivo Modellen.
AuthorZebic, Gabriel
Thesis advisorBergmeister, Helga ; Schneider, Karl
Published2018
Description101 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionJune 2018
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Herz-Kreislauf-Erkrankungen / Gefäßtransplantate / autolog / allogen / xenogen / Synthetische Transplantate / Revaskularisierung / Plazenta / Dezellularisierung / Matrixtransplantate / In-vivo / In-vitro / Makrophagen / Triton-X100 / extrazellulären Matrix / SDS
Keywords (EN)Cardiovascular disease / vascular grafts / autologous / allogeneic / xenogeneic / Synthetic grafts / revascularization / placenta / decellularization / matrix transplants / In vivo / In vitro / macrophages / Triton-X100 / extracellular matrix / SDS
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14299 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Decellularized matrix grafts from human placental tissue. Evaluation of macrophage polarization in in-vitro and in-vivo models. [2.46 mb]
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Classification
Abstract (German)

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Daher gibt es für ihre Behandlung eine große Nachfrage an kleinlumigen Gefäßtransplantaten (<6 mm). Um einer limitierten Verfügbarkeit von autologen Transplantaten entgegenzuwirken, werden heutzutage Gefäße biologischen Ursprungs (allogene, xenogene) oder synthetische Transplantate zur Revaskularisierung verwendet. Diese Transplantate besitzen jedoch unterschiedliche negative Eigenschaften, weshalb ihre klinische Anwendung als kleinlumiger Gefäßersatz begrenzt ist. Ein optimales Transplantat sollte in der Lage sein durch Zellen umgebaut zu werden und sich dem Gebiet anzupassen, in welches es verwendet wird. Des Weiteren sollte das Transplantat antithrombotische Eigenschaften und eine verminderte Immunreaktion aufweisen. Die menschliche Plazenta, ein Abfallprodukt nach der Geburt, stellt eine ausgezeichnete Quelle für die Transplantatgewinnung dar. Der menschliche Ursprung des Gewebes, deren Verfügbarkeit und die ausgezeichneten biomechanischen Eigenschaften weisen auf das Potential für den Ersatz als klein-vaskuläre Implantate hin.

In dieser Studie wurde versucht, kleinlumige dezellularisierte Matrixtransplantate aus Gefäßen der menschlichen Plazenta unter Verwendung von zwei Decellulariezirungsprotokollen herzustellen (Triton-X100 and SDS). Die Biokompatibilität der hergestellten Transplantate wurde in-vitro und in-vivo getestet. In-vitro wurden periphere Blutzellen auf dezellularisierte Transplantate ausgesät. Die Proliferation und Polarisierung von peripheren Blutzellen in entzündungsfördernde (M1) und entzündungshemmende (M2) Makrophagen wurde mittels der Polymerase-Kettenreaktion in Echtzeit an Tag 1, 3, 7 und 21 ausgewertet. In-vivo wurden 28 dezellularisierte Transplantate (nTriton=14, nSDS=14) subkutan in die Flanken von RNU-Nackt-Ratten implantiert (n=14). Transplantate wurden am Tag 7 und 28 (n=14/Zeitpunkt) entnommen. Zellmigration und Infiltration wurden durch konventionelle Histologie und Immunhistochemie analysiert.

Der Dezellularisierungsprozess führte zu einer erfolgreichen Zellentfernung in beiden Transplantaten. Die Triton-X100-Gruppe zeigte einen höheren Grad an konservierten Glykosaminoglykanen (GAG) (n=4, P<0,0001) der extrazellulären Matrix, in welcher eine Hochregulierung von M2-Makrophagen im Vergleich zu den SDS-behandelten Transplantaten beobachtet wurde. Beide Materialien induzierten am Tag 1 in-vitro eine anfänglich entzündungsfördernde Reaktion. Später wurde in beiden Transplantaten eine Polarisation zu entzündungshemmenden Makrophagen beobachtet (p<0,0001). Die subkutanen Implantate beider Gruppen zeigten eine Infiltration mit M2-Makrophagen und einen fortschreitenden Abbau der Transplantate ohne Anzeichen einer Fremdkörperreaktion.

Abstract (English)

Cardiovascular diseases (CVDs) are the number one cause of death worldwide. Therefore, for their treatment a huge demand for small-vascular grafts (<6mm) exist. Due to the limited availability of autologous grafts, vessels of biological origin (allogenic, xenogeneic) or synthetic grafts are in use for revascularization procedures. However, these grafts elicit different negative characteristics why their clinical application as small-diameter vascular substitutes is limited. An optimal graft should have the same biomechanical properties as a native vessel. Moreover, it should be capable of remodeling and adapting to the environment its exposed, without inducing any immune reaction or rejection. Furthermore, the graft should have antithrombotic properties preventing the possibility of obstruction. In order to create a small-diameter conduit with improved characteristics, decellularized grafts of biological origin have been investigated. The human placenta, a waste product after birth, represents an excellent source for graft harvesting. The human origin, availability, and excellent characteristics with regard to biomechanical properties are indicating the potential for small-vascular graft replacements.

In this study we tried to fabricate small-diameter decellularized matrix grafts from vessels of the human placenta using two decellularization protocols (Triton-X100 and SDS). The biocompatibility of the decellularized grafts was tested in-vitro and in-vivo. In-vitro, peripheral blood cells (PBMCs) were seeded on decellularized grafts. Proliferation and polarization of PBMCs into pro-inflammatory (M1) and anti-inflammatory (M2) macrophages, were evaluated with real-time PCR on day 1, 3, 7, and 21. In-vivo, 28 decellularized grafts (nTriton=14, nSDS=14) have been implanted subcutaneously into the flanks of RNU nude rats (n=14). Grafts were retrieved on day 7 and 28 (n=14/time point). Cell migration and infiltration have been analyzed by conventional histology and immunohistochemistry.

The decellularization process accomplished successful cell removal in both grafts. The Triton-X100 group showed a higher degree of preserved glycosaminoglycans (GAG) (n=4, p<0.0001) of the extracellular matrix (ECM) and a higher up-regulation of M2 macrophages compared to the SDS treated grafts was observed. Both materials induced an initially pro-inflammatory reaction at day 1 in-vitro. Later, in both grafts a transition of macrophages to anti-inflammatory, “wound-healing” macrophages, was observed (p<0.0001). The subcutaneous implants of both groups showed infiltration with M2 macrophages and progressive degradation of the grafts with no signs of foreign body reaction.

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