Impianto di menisco collagenico (CMI): risultati preliminari ed analisi ultrastrutturale, biochimica e dell’espressione genica dell'impianto

MARIO RONGA, A. Manelli, A. Passi, G. Porta, P. Cherubino

Risultato della ricerca: Contributo alla conferenzaAbstract

Abstract

[Machine translation] Introduction: Collagenic meniscus implantation (CMI) is a tissue engineering technique for the treatment of non-suturable medial meniscus injuries and for the painful outcomes of previous partial meniscectomies. The purpose of the study is to analyze the structural and molecular evolution of the CMI after implantation. To define the phenotype of the cells that invade the scaffold, gene expression evaluation techniques were used. Materials and Methods: Morphological analysis was performed on 5 biopsy samples, taken from 5 different patients at different times (min. 6, max. 16 months after implantation), using light microscopy, immunohistochemistry (collagen type I and II), SEM and TEM methods. For the biochemical evaluation, Flurophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE) was used, for the analysis of gene expression, Real Time PCR (RT-PCR). RNAASe-P gene expression has been used as a housekeeping gene. With these methods, 2 samples taken 6 and 16 months after implantation were analyzed respectively. The same study was carried out for comparison on the scaffold before implantation. Results: The scaffold is composed of parallel connective sheets of 10-30 m in diameter, connected by smaller fibers (5-10 m) to delimit gaps of 40-60 m. In the biopsy samples, these gaps were filled by a connective tissue characterized by the presence of fibroblast-like cells and neovases. The newly produced collagenic fibrils had a more uniform diameter. The original structure of the CMI was still recognizable and there were no inflammatory cells present. A greater three-dimensional organization of the collagenic network was observed in the samples with greater follow-up. In immunohistochemistry, only type I collagen was present in the scaffold, while type II appeared and was predominant in the newly formed tissue. FACE found no glycosaminoglycans in the scaffold. On the contrary, a high concentration of disaccharides (chondroitin-4 and —6 sulfate) were present, together with hyaluronic acid, in the implants. In the latter, RT-PCR recorded only the expression of the type I alpha-1 collagen gene. On the other hand, in the scaffolds, the signal of any gene was not appreciable. Conclusions: Morphological observations show that the CMI is a biocompatible structure that stimulates cell colonization and the production of new tissue. Biochemical data show an active and specific production of extracellular matrix. The absence in biopsies of the expression of the type II collagen gene is due to a different evolutionary stage of the newly formed tissue.
Introduzione: L’impianto di menisco collagenico (CMI) è una tecnica di ingegneria tissutale per il trattamento delle lesioni meniscali mediali non suturabili e per gli esiti dolorosi di pregresse meniscectomie parziali. Scopo dello studio è analizzare l’evoluzione strutturale e molecolare del CMI dopo l’impianto. Per definire il fenotipo delle cellule che invadono lo scaffold, sono state utilizzate tecniche di valutazione dell’espressione genica. Materiali e Metodi: L’analisi morfologica è stata eseguita su 5 campioni bioptici, prelevati da 5 differenti pazienti a tempi diversi (min. 6, max. 16 mesi dall’impianto), utilizzando metodiche di microscopia luce, immunoistochimica (collagene tipo I e II), SEM e TEM. Per la valutazione biochimica è stata utilizzata la Flurophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE), per l’analisi dell’espressione genica la Real Time PCR (RT-PCR). L’espressione del gene dell’RNAasi-P è stata utilizzata come housekeeping gene. Con tali metodiche sono stati analizzati 2 campioni prelevati rispettivamente a 6 e 16 mesi dall’impianto. Lo stesso studio è stato eseguito per confronto sullo scaffold prima dell’impianto. Risultati: Lo scaffold è composto da lamine connettivali parallele tra loro di 10-30 m di diametro, connesse da fibre minori (5-10 m) a delimitare lacune di 40-60 m. Nei campioni bioptici, tali lacune erano riempite da un tessuto connettivo caratterizzato dalla presenza di cellule simil fibroblasti e da neovasi. Le fibrille collageniche neoprodotte presentavano un diametro più uniforme. La struttura originaria del CMI era ancora riconoscibile e non erano presenti cellule infiammatorie. Si è osservata una maggiore organizzazione tridimensionale del network collagenico nei campioni con maggiore follow-up. All’immunoistochimica era presente esclusivamente il collagene tipo I nello scaffold, mentre il tipo II appariva ed era predominate nel tessuto neoformato. La FACE non ha evidenziato glicosaminoglicani nello scaffold. Al contrario, un’alta concentrazione di disaccaridi (condroitin-4 e –6 solfato) erano presenti, unitamente ad acido ialuronico, negli impianti. In questi ultimi, la RT-PCR ha registrato soltanto l’espressione del gene collagene tipo I alfa-1. Di contro, negli scaffolds, non era apprezzabile il segnale di nessun gene. Conclusioni: Le osservazioni morfologiche dimostrano che il CMI è una struttura biocompatibile che stimola la colonizzazione cellulare e la produzione di un nuovo tessuto. I dati biochimici mostrano una attiva e specifica produzione di matrice extracellulare. L’assenza nelle biopsie dell’espressione del gene collagene tipo II è da imputare ad un differente stadio evolutivo del tessuto neoformato.
Titolo tradotto del contributo[Machine translation] Collagenic meniscus implant (CMI): preliminary results and ultrastructural, biochemical and gene expression analysis of the implant
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Stato di pubblicazionePubblicato - 2004
Evento6° Congresso Nazionale IORS - Bologna
Durata: 1 gen 2004 → …

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CittàBologna
Periodo1/01/04 → …

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