Tissue engineering for compensating short bowel syndrome


Cite item

Full Text

Abstract

Short bowel syndrome is an important clinical problem characterized by a high incidence of serious complications, deaths and socioeconomic consequences. Parenteral nutrition provides only a temporary solution without reducing the risk of complications. This applies equally to surgical treatment, in particular to small intestine transplantation and related concomitant interventions, which only facilitate the adaptation of the intestine to new conditions. Potential approaches have been analyzed in the treatment of the syndrome of the small intestine, which can be offered by dynamically developing tissue engineering. Various types of carriers and cell types that are used in experiments for obtaining tissue engineering designs of the intestine are discussed. A wide range of variants of such constructions is analyzed that can lead to obtaining an organ prosthesis with a cellular organization and mechanical stability similar to those of the native small intestine, which will ensure the necessary biocompatibility. It is established that one of the optimal carriers for today are extracellular matrices obtained by decellularization of the native small intestine. This process allows to preserve the microarchitecture of the small intestine, which greatly facilitates the process of filling the matrix with cells both in vitro and in vivo. It has also been established that mesenchymal stromal multipotent cells and organoid units obtained from the tissue of the native small intestine are particularly prominent among the most promising participants in the cellular ensemble.

About the authors

A V Kosulin

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Санкт-Петербург

L N Beldiman

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Санкт-Петербург

S V Kromsky

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Санкт-Петербург

A A Kokorina

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Санкт-Петербург

E V Mikhailova

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет; Институт цитологии Российской академии наук

Санкт-Петербург

M O Sokolova

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

A V Kriventsov

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

V N Aleksandrov

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет; Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: vnaleks9@yandex.ru
Санкт-Петербург

References

  1. Александров, В.Н. Тканеинженерные сосудистые трансплан- таты / В.Н. Александров, Г.Г. Хубулава, В.В. Леванович // Педиатр. - 2015. - Т. 6, № 1. - С. 87-96.
  2. Хасанов, Р.Р. Методики аутогенной хирургической рекон- струкции тонкой кишки при синдроме короткой кишки / Р.Р. Хасанов [и др.] // Пермский медицинский журн. - 2015. - № 32 (4). - С. 104-115.
  3. Baimakhanov, Z. Generation tissue-engineered intestinal epitelium from cultured Lgr5 stem cells in vivo / Z. Baimakhanov [et al.] // Regenerative Therapy. - 2016. - № 5. - P. 46-48.
  4. Bianchi, A. Intestinal loop lengthening - a technique for increasing small intestinal length / A. Bianchi // J. Pediatric surgery. - 1980. - № 15. - P. 145-151.
  5. Chen, M.K. Small bowel tissue engineering using small intestinal submucosa as a scaffold / M.K. Chen, S.F. Badylak // Journal of surgical research. - 2001. - № 99. - P. 352-358.
  6. Choi, R.S. Preliminary studies of tissue-engineered intestine using isolated epithelial organoid units on tubular synthetic biodegradable scaffolds / R.S. Choi, J. P. Vacanti // Transplantation proceedings. - 1997. - № 29. - Р. 848- 851.
  7. Evans, G.S. The development of a method for the preparation of rat intestinal epithelial cell primary cultures / G.S. Evans [et al.] // Journal of cell science. - 1992. - № 101. - P. 219-231.
  8. Finkbeiner, S.R. Generation of tissue-engineered small intestine using embryonic stem cell-derived human intestinal organoids / S.R. Finkbeiner [et al.] // Biology open. - 2015. - № 4. - Р. 1462-1472.
  9. Fishman, J.A. Infections in immunocompromised hosts and organ transplant recipients: essentials / J.A. Fishman // Liver transpl. - 2011. - Suppl 3. - P. 34-37.
  10. Grikscheit, T.C. Tissue-engineered small intestine mproves recovery after massive small bowel resection / T.C. Grikscheit [et al.] // Annals of Surgery. - 2004. - № 240. - P. 748-754.
  11. Hori, Y. Experimental study on tissue engineering of the small intestine by mesenchymal stem cell seeding / Y. Hori [et al.] // Journal of surgical research. - 2002. - № 102. - Р. 156-160.
  12. Kim, E.S. Teduglutide: a review in short bowel syndrome / E.S. Kim, S.J. Keam // Drugs. - 2017. - № 77. - Р. 345-352.
  13. Kim, H.B. Serial transverse enteroplasty for short bowel syndrome: a case report / H.B. Kim [et al.] // Journal of pediatric surgery. - 2003. - № 38. - Р. 881-885.
  14. Levin, D.E. Human tissue-engineered small intestine forms from postnatal progenitor cells / D.E. Levin [et al.] // Journal of pediatric surgery. - 2013. - № 48. - Р. 129-137.
  15. Mohamed, M.S. Intestinal stem cells and stem cell-based therapy for intestinal diseases / M.S. Mohamed, Y. Chen, C-L Yao // Cytotechnology. - 2015. - № 67. - Р. 177-189.
  16. Nakao, M. Proposal of intestinal tissue engineering combined with Bianchi’s procedure / M. Nakao [et al.] // Journal of pediatric surgery. - 2015. - № 50. - Р. 573-580.
  17. Perez, A. Tissue-engineered small intestine / A. Perez, [et al.] // Transplantation. -2002. - № 74. - Р. 619-623.
  18. Sala, F.G. Tissue-engineered small intestine and stomach form from autologous tissue in preclinical large animal model / F.G. Sala [et al.] // Journal of surgical research. - 2009. - № 156. - Р. 205-212.
  19. Sala, F.G. A multicellular approach forms a significant amount of tissue-engineered small intestine in the mouse / F.G. Sala [et al.] // Tissue engineering. - 2011. - № 17. - Р. 1841-1850.
  20. Sigalet, D.L. Short bowel syndrome in infants and children: an overview / D.L. Sigalet // Seminars in pediatric surgery. - 2001. - № 10. - Р. 49-55.
  21. Spencer, A.U. Pediatric short-bowel syndrome: the cost of comprehensive care / A.U. Spencer [et al.] // Am. J. Clin. Nutr. - 2008. - № 88. - Р. 1552-1559.
  22. Spencer, A.U. Pediatric short bowel syndrome. Redefining predictors of success / A.U. Spencer [et al.] // Annals of surgery. - 2005. - № 242. - Р. 403-412.
  23. Spurrier, R.G. Tissue engineering the small intestine / R.G. Spurrier, T.C. Grikscheit // Clinical gastroenterology and hepatology. - 2013. - № 11. - Р. 354-358.
  24. Thompson, J.S. Surgical approach to short-bowel syndrome: experience in a population of 160 patients / J.S. Thompson [et al.] // Annals of surgery. - 1995. - № 222. - Р. 600-607.
  25. Totonelli, G. A rat decellularized small bowel scaffold that preserves villus-crypt architecture for intestinal regeneration / G. Totonelli [et al.] // Biomaterials. - 2012. - № 33. - Р. 3401-3410.
  26. Vanderhoof, J. A. Short-bowel syndrome in children and adults / J.A. Vanderhoof, A. N. Langnas // Gastroenterology. - 1997. - № 113. - Р. 1767- 1778.
  27. Wales, P.W. Short bowel syndrome: epidemiology and etiology / P.W. Wales, E.R. Christison-Lagay // Seminars in pediatric surgery. - 2010. - № 19. - Р. 3-9.
  28. Wang, Z.Q. Experimental assessment of small intestinal submucosa as a small bowel graft in a rat model / Z.Q. Wang, Y. Watanabe, A. Toki // Journal of pediatric surgery. - 2003. - № 38. - Р. 1596-1601.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2018 Kosulin A.V., Beldiman L.N., Kromsky S.V., Kokorina A.A., Mikhailova E.V., Sokolova M.O., Kriventsov A.V., Aleksandrov V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».