Sustitutos traqueales generados por ingeniería tisular

Resumen

La estenosis traqueal es una situación de gran importancia clínica. Se calcula que se produce aproximadamente en el 5-20% de los pacientes intubados o traqueostomizados. La estenosis postintubación y los tumores traqueales son las indicaciones más frecuentes para la resección y reconstrucción de la tráquea. El tratamiento definitivo de la estenosis traqueal es la resección con anastomosis termino-terminal, sin embargo la tráquea no permite una resección mayor al 50% de su longitud y esto ha llevado a la experimentación con diferentes materiales protésicos e incluso el trasplante de vía aérea. Hasta la fecha, no existe una opción terapéutica exitosa para éste problema, una posible alternativa podría estar en la construcción de sustitutos traqueales mediante técnicas de Ingeniería Tisular. Las matrices traqueales descelularizadas deberían suponer la mejor opción para la generación de un sustituto traqueal ideal que sea biocompatible, no inmunogénico, con rigidez lateral y flexibilidad, hermético, epitelizable y vascularizable. El objetivo general de esta tesis consiste en la puesta a punto de un protocolo de descelularización de tráqueas porcinas efectivo para su posterior aplicación en tráqueas humanas. Para ello nos propusimos los siguientes objetivos concretos: 1. Ensayar diferentes detergentes incluyendo SDS, SDC y Tritón X-100 a diferentes concentraciones y combinaciones en un modelo de descelularización de tráquea porcina. Evaluaremos la eficacia de los mismos mediante el estudio histológico utilizando DAPI, hematoxilina eosina (H-E), tricrómico de Masson y orceína. 2. Optimizar las condiciones del detergente o combinación de detergentes que resulte más eficaz para la descelularización de la tráquea porcina, desde el punto de vista histomorfométrico, biomecánico y de biocompatibilidad de las matrices descelularizadas. 3. Determinar la biocompatibilidad in vitro de las tráqueas descelularizadas. 4. Poner a punto un protocolo de criogenización válido para generar un banco de tejidos descelularizados para su uso posterior. 5. Extrapolar los parámetros optimizados en el modelo porcino al modelo de tráquea humana. En base a los resultados obtenidos en este trabajo, podemos establecer las siguientes conclusiones: 1. El modelo porcino supone una buena alternativa a la tráquea humana a la hora de establecer un modelo de estudio de diferentes factores relevantes en el procedimiento de descelularización de las mismas, no solo por sus características anatómicas, compatibles con la humana, sino por sus características histológicas. Así, el estudio microscópico de los especímenes incluidos demuestra una organización tisular similar a la humana con mínimas diferencias que atienden sobre todo a una mayor organización de las fibras elásticas que forman parte del estroma de dicho órgano. 2. Todos los detergentes utilizados en el proceso de descelularización han demostrado una gran eficacia para la descelularización de las capas mucosa, submucosa y adventicia de las tráqueas estudiadas. Con respecto a la túnica cartilaginosa, únicamente el SDC y el SDS, han demostrado cierta eficacia a la hora de descelularizar dicha capa. El mayor rendimiento en lo referente a la eliminación de células de la capa cartilaginosa unido a un menor efecto lesivo sobre el contenido en colágeno de la matriz extracelular, convierte al SDS en el detergente más adecuado para la descelularización de tráquea porcina. 3. De las diferentes concentraciones de SDS testadas, la del 2% ha demostrado una mejor remoción de células del tejido y de ADN con mínimo impacto en la composición y organización de la matriz extracelular. La utilización de varios choques osmóticos con agua destilada consiguió disminuir la citotoxicidad del detergente y, por tanto, un menor efecto deletéreo sobre la supervivencia celular tanto en el cartílago como en la capa mucosa de las tráqueas. 4. Con respecto a la biocompatibilidad, las tráqueas descelularizadas con SDS al 2% permitieron la adhesión y proliferación de células epiteliales y la anidación de condrocitos en la capa cartilaginosa in vitro. 5. El protocolo de criopreservación propuesto en esta tesis no ha tenido efectos sobre la composición de la matriz extracelular en lo referente al contenido en fibras colágenas o elásticas. Todas las tráqueas criopreservadas demostraron una mejor respuesta biomecánica que las no preservadas, lo que podría deberse al aumento de la rigidez de las mismas como efecto de la congelación. 6. En lo referente a la extrapolación a la vía aérea humana, hemos observado una gran variación entre individuos. No obstante, en general, el efecto del protocolo de descelularización estandarizado en modelo porcino, no produjo grandes alteraciones en el contenido en fibras colágenas o elásticas, por lo que podría ser adecuado para descelularizar tráqueas humanas.