Characterization of Decellularized Human Pericardium for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Applications / Caracterização do Pericárdio Humano Descelularizado para Engenharia de Tecidos e Aplicações de Medicina Regenerativa

Abstract Background: Pericardium tissue allograft can be used for surgical repair in several procedures. One of the tissue engineering strategies is the process of decellularization. This process decreases immunogenic response, but it may modify the natural extracellular matrix composition and behavior. Objective: The aim of this study was to evaluate the effectiveness of cell removal, maintenance of extracellular matrix properties and mechanical integrity of decellularized human pericardium using a low concentration solution of sodium dodecyl sulfate. Methods: Decellularization was performed with sodium dodecyl sulfate and ethylenediaminetetraacetic acid. Histological analysis, DNA quantification, evaluation of glycosaminoglycans and collagen were performed. Biomechanical assay was performed using tensile test to compare the decellularization effects on tissue properties of tensile strength, elongation and elastic modulus. P < 0.05 was considered significant. Results: There was reduction in visible nuclei present in pericardium tissue after decellularization, but it retained collagen and elastin bundles similar to fresh pericardium. The DNA contents of the decellularized pericardium were significantly reduced to less than 511.23 ± 120.4 ng per mg of dry weight (p < 0.001). The biomechanical assay showed no significant difference for fresh or decellularized tissue. Conclusion: The decellularization process reduces cell content as well as extracellular matrix components without changing its biomechanical properties.

Resumo Fundameto: O enxerto de pericárdio pode ser usado em muitos procedimentos de correção cirúrgica. Uma das estratégias da engenharia tecidual é o processo de descelularização. No entanto, embora esse processo diminua a resposta imunogênica, a descelularização pode modificar tanto o comportamento como a composição da matriz extracelular natural. Objetivos: Avaliar a eficácia da descelularização usando baixa concentração de dodecil sulfato de sódio na remoção celular, na manutenção das propriedades da matriz extracelular e na integridade mecânica do pericárdio humano descelularizado. Métodos: A descelularização foi realizada com dodecil sulfato de sódio e ácido etilenodiamino tetra-acético. Foi realizada análise histológica, quantificação de DNA, e avaliação de glicosaminoglicanos e colágeno. O estudo biomecânico foi conduzido pelo teste de tração para comparar os efeitos da descelularização sobre as propriedades teciduais de resistência à tração, alongamento e módulo de elasticidade. Foi considerado um valor de p < 0,05 como estatisticamente significativo. Resultados: Observou-se uma redução na quantidade de núcleos presentes no pericárdio após a descelularização, apesar de manter quantidades similares de feixes de elastina e de colágeno. As concentrações de DNA do pericárdio descelularizado foram significativamente reduzidas para menos que 511,23 ± 120,4 ng por mg de peso seco (p < 0,001). O teste biomecânico não apontou diferenças entre os tecidos fresco e descelularizado. Conclusão: A descelularização reduziu a concentração de células bem como os componentes da matriz extracelular sem afetar suas propriedades biomecânicas.

Efeito da descelularização com SDS na prevenção da calcificação em pericárdio bovino fixado em glutaraldeído: estudo em ratos / Effect of SDS-based decelullarization in the prevention of calcification in glutaraldehyde-preserved bovine pericardium: study in rats

OBJETIVO: Avaliar a descelularização com SDS como tratamento anticalcificante em pericárdio bovino fixado em glutaraldeído. MÉTODOS: Peças de 0,5 cm² foram implantadas em modelo subcutâneo de 18 ratos por até 90 dias. Foram formados quatro grupos: grupo GDA: pericárdio fixado em glutaraldeído 0,5% (GDA), grupo GDA-GL: pericárdio fixado em GDA + ácido glutâmico (GL) 0,2%, grupo D-GDA: pericárdio descelularizado (D) com SDS 0,1% e fixado em GDA e grupo D-GDA-GL: pericárdio descelularizado + GDA + ácido glutâmico 0,2%. Cada animal recebeu enxertos dos quatro grupos. Os explantes foram realizados com 45 e 90 dias. As avaliações foram: análise histológica com as colorações hematoxilina-eosina e alizarina-red, análise morfométrica e quantificação de cálcio por espectrometria de absorção atômica. RESULTADOS: O padrão de infiltrado inflamatório foi o mesmo nos quatro grupos, sendo mais intenso nos grupos GDA e GDA-GL aos 45 dias, ficando mais evidente aos 90 dias. O conteúdo de cálcio aos 45 dias foi de 32,52 ± 3,19 µg/ mg no grupo GDA; 22,12 ± 3,87 µg/mg no grupo GDA-GL; 1,06 ± 0,38 µg/mg no grupo D-GDA e 3,99 ± 5,78 µg/mg no grupo D-GDA-GL (P< 0,001). Aos 90 dias, foi de 65,91 ± 24,67 µg/mg no grupo GDA; 38,37 ± 13,79 µg/mg no grupo GDA-GL; 1,24 ± 0,99 µg/mg no grupo D-GDA e 30,54 ± 8,21 µg/mg no grupo D-GDA-GL (P< 0,001). O grupo D-GDA foi o único que não apresentou progressão da calcificação de 45 para 90 dias (P=0,314). CONCLUSÃO: A descelularização com SDS reduziu o processo inflamatório e inibiu a calcificação em pericárdio bovino implantado em modelo subcutâneo de ratos até 90 dias.

OBJECTIVE: The aim of study was to investigate the SDS-based decellularization process as an anticalcification method in glutaraldehyde-preserved bovine pericardium in subcutaneous rat model. METHODS: Pericardium samples with 0.5 cm² area were divide in four groups: group GDA: 0.5% glutaraldehydepreserved pericardium (GDA); group GDA-GL: GDA + 0.2% glutamic acid (GL); group D-GDA: decellularized (D) pericardium with 0.1% SDS + GDA and group D-GDA-GL: decellularized pericardium + GDA + 0.2% glutamic acid. After this samples were implanted in 18 rats in subcutaneous position till 90 days. Each animal received samples of the four groups. The explants were performed at 45 and 90 days. The explants were subjected to histology in glass slides stained with hematoxilin-eosin and alizarin red, morphometry evaluation and the calcium content was measured by flame atomic absorption spectrometry. RESULTS: The inflammatory infiltrate was the same in all groups, however more intense in GDA and GDA-GL groups in 45 days, increasing at 90 days. The calcium contents for 45 days were: 32.52 ± 3.19 µg/mg in GDA group; 22.12 ± 3.87 µg/ mg in GDA-GL group; 1.06 ± 0.38 µg/mg in D-GDA group and 3.99 ± 5.78 µg/mg in D-GDA-GL (P< 0.001). For 90 days were 65.91 ± 24.67 µg/mg in GDA group; 38.37 ± 13.79 µg/mg in GDA-GL group; 1.24 ± 0.99 µg/mg in D-GDA group and 30.54 ± 8.21 µg/mg in D-GDA-GL (P< 0.001). Only D-GDA did not show increase rates of calcium at 45 to 90 days (P=0.314). CONCLUSION: SDS-based decellularization process reduced the inflammatory intensity and calcification in bovine pericardium in subcutaneous rat model for 90 days.

Análise do comportamento hemodinâmico de conduto valvado de pericárdio bovino, implantado em posição aórtica de ovinos / Analysis of hemodynamic performance of the bovine pericardium valved conduit, implanted in the aortic position in ovines

OBJETIVOS: A necessidade de substituição da valva, aorta ascendente e reimplante coronariano em pacientes onde a anticoagulação é indesejável, é crescente. Avaliamos em animais o comportamento hemodinâmico de um conduto valvado aórtico feito com pericárdio bovino tratado pelo glutaraldeído (CVAP). MÉTODOS: Para isto, implantamos CVAPs em oito ovinos e os explantamos após 150 dias de pós-operatório. Realizouse estudo angiográfico e hemodinâmico no pré-operatório e antes do explante. EcoDopplercardiogramas foram realizados nos dias 30 e 150 de pós-operatório (teste) e também em cinco ovinos não operados. Após explantados, submetemos os CVAPs à avaliação macroscópica, radiológica e histológica por microscopia óptica. RESULTADOS: Na análise hemodinâmica, as pressões arterial e capilar pulmonar aumentaram (P<0,05) entre os dias 0 e 150. Na análise ecoDopplercardiográfica, o grupo teste apresentou incremento dos diâmetros diastólicos e sistólicos do ventrículo esquerdo (P<0,05). O grupo teste entre os dias 30 e 150 aumentou: peso, espessura das paredes do ventrículo esquerdo, gradiente transvalvar máximo, gradiente transvalvar médio, diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo e decréscimo da fração de ejeção (P<0,05). Dois animais com endocardite explicam essas diferenças, tal como demonstrado na análise estatística realizada sem a presença desses animais. A macroscopia demonstrou calcificação de grau variável. A microscopia óptica demonstrou similaridade com a literatura quanto ao uso do pericárdio bovino tratado pelo glutaraldeído. CONCLUSÕES: Estes dados indicam que o CVAP permite a realização desse tipo de experimento no modelo proposto e que os resultados hemodinâmicos encontrados se assemelham aos parâmetros fisiológicos.

OBJECTIVE: The necessity for replacement of the valve, ascending aorta and aortic with coronary reimplantation in patients where anti-coagulation is undesirable, is increasing. We evaluated the hemodynamic performance of an aortic valved conduit made with glutaraldehyde treated bovine pericardium (AVCP) in animals. METHODS: Therefore, AVCPs were implanted in eight young ovine and explanted after 150 days. Angiographic and hemodynamic study was performed at pre-operative and prior the explant. EchoDopplercardiograms were performed at day 30 and 150 of post-operative (test) and also in five nonoperated ovines. After explanted, AVCPs were submitted to a macroscopical, radiological and histological evaluation by optic microscopy. RESULTS: In the hemodynamic analysis the arterial and pulmonary capillary pressure increased (P<0.05) between day 0 and 150. In the echoDoppercardiographic analysis, the test group presented higher values in the diastolic and systolic diameters of the left ventricle (P<0.05). In the test group, between day 30 and 150, occurred an increase of weight, thickness of the left ventricle walls, maximum transvalvar gradient, medium transvalvar gradient, left ventricle diastolic diameter and a decrease in the ejection function (P<0.05). Two animals with endocarditis explain those differences, how we can see with the statistycal analysis without this sample. Macroscopy showed calcification in variable degrees. Optic microscopy revealed data similar to literature with the use of glutaraldehyde treated bovine pericadium. CONCLUSIONS: These data indicate that the AVCPs allows the performance of this kind of experiment in the proposed model and that the hemodynamic outcomes found are similar to physiological parameters.

Efeito da vasopressina em artérias coronárias epicárdicas caninas. Experimentos sobre a produção de óxido nítrico mediante a estimulação de receptores V1 / Effect of arginine vasopressin on the canine epicardial coronary artery. Experiments on V1-receptor-mediated production of nitric oxide

OBJECTIVE: To determine whether arginine vasopressin releases endothelium-derived nitric oxide (EDNO) from the epicardial coronary artery. METHODS: We studied segments of canine left circumflex coronary arteries suspended in organ chambers to measure isometric force. The coronary artery segments were contracted with prostaglandin F2alpha (2 x 10-6M) and exposed to a unique, strong arginine vasopressin concentration (10-6M) or titrated concentrations (10-9 a 10-5 M). RESULTS: The unique dose of arginine vasopressin concentration (10-6M) induced transient, but significant (p<0.05), relaxation in arterial segments with endothelium, and an increase, not significant, in tension in arteries without endothelium. Endothelium-dependent relaxation to arginine vasopressin was inhibited by Ng-monomethyl-L-arginine (L-NMMA, 10-5M) or N G-nitro-L-arginine (L-NOARG) (10-4M), 2 inhibitors of nitric oxide synthesis from L-arginine. Exogenous L-arginine (10-4M), but not D-arginine (10-4M), reversed the inhibitory effect of L-NMMA on vasopressin-mediated vasorelaxation. Endothelium dependent relaxation to vasopressin was also reversibly inhibited by the vasopressin V1-receptor blocker d(CH2)5Try(Me) arginine vasopressin (10-6M) (n=6, P<0.05). CONCLUSION: Vasopressin acts through V1 endothelial receptors to stimulate nitric oxide release from L-arginine

Agenesia de pericardio izquierdo: A propósito de 1 caso / Impotence of left pericardium. On purpose of 1 case

Se presenta el caso de un paciente que, diagnosticado clínica y radiológicamente como un cáncer broncopulmonar, se interviene quirúrgicamente y se encuentra sólo una rara anomalía del desarrollo: agenesia de pericardio izquierdo. Se realiza revisión de la literatura médica sobre esta afección(AU)

The case of a patient with a clinical and radiological diagnosis of bronchopulmonary cancer that was operated on is presented. Only a rare abnormality of development was found: agenesia of the left pericardium. A review of the medical literature on this affection is made(AU)

Cardiac nociception induced rectal response: relation with haemodynamic changes.

Epicardial application of nicotine (200 micrograms/ml) over the left ventricle or occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD) in lightly anaesthetised cats resulted a biphasic change in rectal motility-initial relaxation followed by contraction along with biphasic changes of blood pressure (B.P.) with epicardial nicotine and only hypotension with LAD occlusion. Desensitisation of ventricular receptors by epicardial application of 2% lignocaine abolished the rectal response and the biphasic blood pressure response but not the LAD occlusion induced hypotension. Sectioning of left inferior cardiac nerve (LICN) abolished such cardiorectal reflex but not the B.P. changes. Stimulation of central cut end of LICN elicited similar cardiorectal reflex keeping the B.P. unaltered. Atropinization (1 mg/kg) abolished only the contractile phase of the cardiorectal reflex and also the hypotension induced by epicardial nicotine. Intra-arterial NG-nitro-L-Arginine (LNNA) at a dose of 2 mg/kg abolished the relaxation phase of such cardiorectal reflex keeping the B.P. changes unaltered. LAD occlusion induced hypotension was neither counteracted by atropine nor by LNNA pretreatment. These indicate that though the cardio-rectal reflexes are associated with B.P. changes, they do not have any direct correlation.

Cardioplegia cristalóide, barotrauma e funçäo endotelial: consideraçöes experimentais / Crystalloid cardioplegia, barotrauma and endothelium function: experimental considerations

O presente ensaio experimental estudou o efeito da infusao de soluçao cardioplégica cristalóide a altas pressoes sobre a funçao endotelial de artérias epicárdicas de caes. Nao se encontraram alteraçoes a nível de receptores (curvas dose-respostas à ACH e ADP; da transduçao do sinal iniciado nos receptores/sitema de G-proteínas (fluoreto de sódio) e nos processos intracelulares da produçao de EDRF/NO (fosfolipase C e ionóforo do cálcio A23187). A funçao da musculatura lisa vascular nao foi afetada quando se analisaram as respostas relaxantes (nitroprussiato de sódio e isoproterenol) e contráteis (KCI e prostaglandina 2alfa). Estes achados permitem as seguintes consideraçoes especulativas: a) O barotrauma produzido pela infusao da cardioplegia cristalóide a altas pressoes ocorreria apenas em circulaçoes coronarianas previamente doentes? b) Uma vez que as infusoes duraram de 2 a 3 minutos, seria o barotrauma coronariano um fenômeno dependente do tempo de infusao? c) Para que ocorra o barotrauma seriam necessários níveis mais elevados de Potássio? d) Questionara existência do fenômeno do barotrauma coronariano produzido pela infusao de soluçoes cadioplégicas pelo menos nas condiçoes experimentais utilizadas. e) A metodologia empregada estuda apenas as reatividades vasculares de artérias coronarias epicárdicas. estas artérias seriam menos sensíveis aos efeitos da pressao de infusao da cardioplegia do que a microcirculaçao coronariana? f) Seria a circulaçao coronária do cao menos sensível a altas pressoes do que do homem? Estas observaçoes experimentais sugerem que a infusao de cardioplegia cristalóide, moderadamente hipocalêmica, a altas pressoes em um tempo de 2 a 3 minutos, nao interfere com a produçao de EDRF/NO pelo endotélio de coronárias epicárdicas do cao.