Inducción de tolerancia inmunológica: alotrasplantes compuestos vascularizados y trasplantes de órgano sólido / Immune tolerance induction: vascularized composite allografts and solid organ transplants

Resumen Introducción. La inducción de tolerancia inmunológica solucionaría los problemas asociados con la inmunosupresión de por vida, necesaria para evitar el rechazo de aloinjertos. Objetivos. Revisar aspectos inmunológicos, modelos clínicos utilizados y resultados obtenidos en la tolerancia y comparar los resultados obtenidos con trasplante de órgano sólido y alotrasplante compuesto vascularizado. Materiales y métodos. Se realizó una búsqueda en la base de datos PubMed que arrojó 299 resultados; se revisaron las bibliografías de los artículos y se consultaron las referencias pertinentes. Al final se seleccionaron 83 artículos. Resultados. Existen mecanismos centrales y periféricos para mantener la tolerancia a antígenos propios; en la práctica clínica, la tolerancia central ha sido más utilizada, esto se ha hecho mediante estrategias que utilizan trasplante conjunto de medula ósea. Varios ensayos clínicos, la mayoría en pacientes con trasplante renal, han mostrado resultados prometedores pero inconsistentes. Conclusiones. En trasplantes renales fue posible suspender de forma exitosa la inmunosupresión, mientras que en trasplantes de mano se logró disminuirla considerablemente. El quimerismo inmunológico parece ser indispensable para el desarrollo de tolerancia a aloinjertos, por lo que es necesario desarrollar protocolos para inducir quimerismo mixto persistente.

Abstract Introduction: Immune tolerance induction could solve problems associated with lifelong immunosuppression, necessary to avoid allograft rejection. Objectives: To review immunological aspects, clinical models used and results achieved and to compare the results with solid organ transplantation and vascularized composite allotransplants. Materials and methods: A literature review was made in the PubMed database, yielding 299 results. The bibliography of the articles was reviewed and the pertinent documents were consulted. Finally, 83 articles were selected. Results: There are central and peripheral mechanisms to maintain tolerance to self-produced antigens. In clinical practice, central tolerance has been widely used through strategies that involve bone marrow transplantation. Several clinical trials, mostly in kidney transplant patients, have shown promising but inconsistent results. Conclusions: Immunosuppression was successfully suspended in renal transplantation patients, while its use was reduced considerably in hand transplantation patients. Immunological chimerism seems to be essential to develop tolerance to allografts, so it is necessary to elaborate protocols to induce persistent mixed chimerism.

Hand Transplantation: Current concepts and management algorithm / Trasplante de mano: conceptos actuales y algoritmo de manejo

Abstract Introduction: Hand transplantation was first reported in 1964, and is currently one of the challenges that the 21st century poses to Medicine. Several related studies and advances have been achieved, thus allowing to explore new alternatives for patient management. Many reference centers have performed their own analyzes based on their experience, which has led to increase the viability of this type of transplant. Objective: This review seeks to provide an overview of hand transplantation and to propose a management algorithm. Materials and methods: Several criteria must be met to select candidates, including clinical, paraclinical and psychosocial assessment performed by a multidisciplinary team. Immunosuppression seeks to avoid rejection, while immunosuppressants must have appropriate serum levels to reduce adverse effects. Classical and atypical acute rejection cases have been reported, where the skin is the main target tissue. Chronic rejection cases are related to the blood vessels that become affected. Monitoring is performed using several tests, considering skin biopsy as the gold standard. Results: Drug therapy complications derive from drug toxicity, which are manifested as metabolic disorders, development of opportunistic infections and neoplasms. Rehabilitation and social aspects, such as patient satisfaction, should be evaluated during recovery to ensure adherence to immunosuppressive therapy. In 2011, the international registry of hand and composite tissue transplantation reported 39 cases of upper limb transplantation with multiple results. All this proves that to achieve optimal and viable results, a multidisciplinary team must conduct proper follow-up, and that the patient should have a support and motivation network, and comply with pharmacological management. Conclusion: Further research is expected to create strategies to develop tolerance and, thus, reduce management by immunosuppression.

Resumen Introducción. El trasplante de mano ha sido uno de los retos del siglo XXI, cuyo primer caso reportado ocurrió en 1964. En este campo se han hecho estudios y avances que permitieron explorar nuevas alternativas para el manejo del paciente con trasplante de mano, por lo que diversos centros de referencia han realizado análisis basados en sus experiencias, las cuales permitieron lograr la viabilidad de este tipo de trasplante. Objetivo. Esta revisión busca dar una visión general sobre el trasplante de mano y proponer un algoritmo de manejo. Materiales y métodos. La selección de candidatos requiere una serie de criterios, tales como evaluación clínica, paraclínica y psicosocial, desarrollados por un equipo multidisciplinario. La inmunosupresión busca evitar el rechazo y los inmunosupresores deben tener los niveles séricos apropiados para reducir sus efectos adversos. Se han reportado casos de rechazo agudo clásico y atípico, donde la piel es el principal tejido blanco, y rechazo crónico, en el cual se afectan los vasos sanguíneos. El seguimiento se realiza con varias pruebas, de modo que la de oro es la biopsia de piel. Resultados. Las complicaciones del tratamiento farmacológico derivan de la toxicidad de los medicamentos y se manifiestan como alteraciones metabólicas, infecciones oportunistas y neoplasias. La rehabilitación y los aspectos sociales, como el grado de satisfacción del paciente, deben ser evaluados durante la recuperación para asegurar adherencia al tratamiento. En 2011 el registro internacional de alotransplante compuesto de mano reportó 39 casos de trasplante de extremidades superiores con resultados variables; todo esto evidencia que para lograr un resultado óptimo y viable del trasplante debe realizarse seguimiento por un equipo multidisciplinario, red de apoyo del paciente y motivación del mismo, junto con el cumplimiento del manejo farmacológico. Conclusión. Se espera que nuevas investigaciones puedan crear estrategias para desarrollar tolerancia y, de esta forma, reducir el manejo mediante inmunosupresión.

Inducción de tolerancia en modelo de autotrasplante / Induction of tolerance in allogeneic transplant model

Introduction: Vascularized composite allotransplantation (VCA) involves the transplantation of complex anatomical structures including different kinds of tissue. The aim was to study the effect of a treatment with immature dendritic cells in a model of VCA. Materials and Methods: The rat hind limb allotransplantation model was used. Due to the high antigenic mistmatch Brown Norway rats were used as donors and Lewis rats as recipients. The bone marrow derived immature dendritic cells were cultured under GM-CSF stimuli and donor tissue. The rejection grade and the survival of the graft were assessed. Experimental groups: group I (n = 3): no treatment; Group II (n = 6): tacrolimus 10 mg/kg one day before the transplantation (day -1); Group III (n = 3): tacrolimus 10 mg/kg on day -1 and 6 mg/kg from day 0 to 14, plus intravenous saline infusion on days 7 and 14; Group IV (n = 3): tacrolimus 10 mg/kg on day -1 and 6 mg/kg from day 0 to 14, plus intravenous immature dendritic cells on days 7 and 14. Results: All 15 allografts developed rejection. The mean allograft survival was 14 days in group I, 15 days in group II, 34 days in group III and 58 days in groups IV (p < 0.05). Conclusions: In the rat hind limb allotransplantation model under tacrolimus monotherapy, the treatment with immature bone marrow derived dendritic cells pulsed with alloantigens increases the survival of the graft.

Introducción: El alotrasplante compuesto vascularizado (ACV) involucra el trasplante de estructuras anatómicas complejas que pueden contener distintos tipos de tejidos. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del tratamiento con células dendríticas inmaduras derivadas de médula ósea del receptor y cargadas con aloantígenos como potencial inductor de tolerancia en un modelo de ACV. Animales y Métodos: Para realizar el modelo de alotrasplante de extremidad posterior de la rata, se utilizaron como donantes ratas Brown Norway y como receptoras ratas Lewis. Las células dendríticas se diferenciaron a partir de precursores de médula ósea que se cargaron con lisado de tejido del donante. Grupos experimentales: Grupo I (n = 3): sin tratamiento; Grupo II (n = 6): tacrolimus 10 mg/kg vía oral el día previo al trasplante (día -1); Grupo III (n = 3): tacrolimus 10 mg/kg el día -1 y 6 mg/kg desde el día 0 al 14 post operatorio como mantención; Grupo IV (n = 3): mismo esquema de tacrolimus que grupo III, pero además infusión intravenosa de células dendríticas los días 7 y 14. Se evaluó la sobrevida de los implantes y el grado de rechazo. Resultados: Los 15 animales trasplantados presentaron rechazo. La sobrevida media del ACV fue de 14 días en el grupo I, 15 días en el grupo II, 34 días en el grupo III y 58 días en el grupo IV (p < 0,05). Conclusión: En un modelo de ACV bajo tratamiento con tacrolimus, la infusión de células dendríticas inmaduras derivadas de médula ósea y pulsadas con aloantígeno aumentan la sobrevida del implante.

Entrenamiento microquirúrgico básico para realizar un modelo animal de alotrasplante compuesto vascularizado / Basic microsurgical training for a vascularized composite allotransplantation animal model

Introduction: rat hind limb transplantation is a complex animal model of vascularized composite allo-transplantation (VCA). A basic microsurgical training is required prior to the implementation of this model. Aim: to propose a training program for the acquisition of basic skills to perform a microsurgical VCA model. Animals and Methods: the training program was conducted in two stages. First, at the dry lab, basic suturing skills with 9-0 to 11-0 nylon sutures were practiced, reproduced from surgical videos performed by experts. In a second stage, at the wet lab using 13 Lewis rats, 6 hind limb microsurgical dissections were performed and the important steps for transplantation were identified: 10 end to end femoral artery anastomoses with 10-0 nylon interrupted suture; 10 end to end femoral vein anastomoses with 10-0 nylon suture; 3 femoral vein interposition in the femoral artery; 6 end to end sciatic nerve neurorrhaphy; 4 femur osteosynthesis with 21g needle and wire cerclage. Anastomotic patency rate and anastomotic surgical time were recorded. Results: arterial and venous patency rate was 100 and 90 percent respectively. Surgical time decreased from 49 to 24 minutes on arterial anastomoses and from 55 to 25 minutes on venous anastomoses after completion of the training program. When a vein interposition was performed, an immediate patency rate of 100 percent was obtained. Conclusion: a successful staged training model of basic microsurgical skills was performed, in order to perform a VCA model.

Introducción: el trasplante de extremidad posterior de la rata es un modelo microquirúrgico de alotras-plante compuesto vascularizado (ACV), que requiere para su implementación de un entrenamiento microquirúrgico básico sistematizado. Objetivo: comunicar un modelo de entrenamiento microquirúrgico básico para adquirir las habilidades y destrezas que permitan realizar un modelo microquirúrgico de ACV Animales y Métodos: el entrenamiento se realizó en 2 etapas: la primera, en laboratorio en seco. A partir de vídeos de microcirugía, se practicó las destrezas para maniobrar suturas de nylon de 9-0 a 11-0. En la segunda etapa in vivo con animales, (13 ratas Lewis), se realizaron: 6 disecciones microquirúrgicas de extremidad posterior para reconocimiento de estructuras anatómicas; 10 anastomosis término-terminal (T-T) de arteria femoral con sutura interrumpida 10-0; 10 anastomosis T-T de vena femoral; 3 interposiciones de vena femoral en arteria femoral; 6 neurorrafias T-T de nervio ciático; 4 fijaciones óseas de fémur con aguja 21 g y cerclaje con alambre. Se evaluó la permeabilidad de las anastomosis y los tiempos quirúrgicos. Resultados: anastomosis arteriales: la permeabilidad inmediata fue de un 100 por ciento. Los tiempos de anastomosis disminuyeron de 49 a 24 min con el entrenamiento. Anastomosis venosas: la permeabilidad inmediata fue de un 90 por ciento. Los tiempos de anastomosis disminuyeron paulatinamente de 55 a 25 min. Interposiciones venosas: se logró una permeabilidad de 100 por ciento. Conclusión: una estrategia de entrenamiento por etapas, es una forma factible de entrenamiento en microcirugía. Este entrenamiento permite obtener una aceptable permeabilidad anastomótica, paso crítico para realizar modelos de ACV.

Trasplante experimental de tráquea cervical combinado con la aplicación de factor de crecimiento de fibroblastos / Experimental cervical trachea transplant combined with application of basic fibroblast growth factor

Antecedentes: El trasplante traqueal de longitudes mayores a 6 cm de longitud ha fallado por complicaciones isquémicas del injerto. Experimenta/mente se han utilizado factores de crecimiento y diferentes técnicas quirúrgicas, como la de trasplante traqueal dividido para favorecer la neoformación de vasos sanguíneos. Objetivo: Evaluar la viabilidad, cambios tráquea cervical, macroscópicos y microscópicos del trasplante de tráquea cervical en perros al utilizar la técnica quirúrgica de trasplante traqueal dividido, combinando la aplicación del factor básico de crecimiento para fibroblastos en los sitios de las anastomosis. Material y métodos: Se operaron 24 perros que fueron divididos en 4 grupos de estudio: Grupo I (n = 6): Trasplante de 9 anillos de tráquea cervical con la técnica convencional (TTCC); Grupo II (n = 6): TTCC e instilación tópica de factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF) en los sitios de anastomosis; Grupo III (n = 6): Trasplante con la técnica de trasplante dividido (TTCD) y Grupo IV (n = 6): TTCD y aplicación de bFGF. Los animales recibieron triple inmunosupresión (azatioprina, metilprednisolona, ciclos-porína). Se planearon evaluaciones clínica, radiológica y traqueoscópica durante 4 semanas. Al final del estudio los injertos trasplantados se evaluaron macroscópica y microscópicamente. Resultados: Ningún animal concluyó su tiempo de estudio por disnea grave durante la primera semana del estudio. Macroscópicamente todos los injertos desarrollaron fístulas y necrosis. Microscópicamente mostraron necrosis, inflamación, vasculitis, hemorragia y destrucción del cartílago. Conclusión: En este estudio encontramos que el trasplante de tráquea cervical mayor a 6 cm, tiene malos resultados con la técnica quirúrgica convencional o dividida e inmunosupresión, así como con y sin la aplicación de bFGF en los sitios de anastomosis.

Background: Tracheal transplantation of lesions larger than 6 cm fails due to ischemic complications. Growth factors and different surgical techniques, including the divided tracheal graft technique, have been used experimentally to stimulate the neoformation of blood vessels. Objective: Assessment of the viability and macroscopic and microscopic changes of the cervical transplanted trachea in dogs, using the divided tracheal graft technique, combined with the application of basic fibroblast growth factor (bFGF) on the anastomotic site. Material and methods: Twenty four mongrel dogs were divided in 4 study groups: Group I (n = 6): Transplantation of 9 cervical tracheal rings with the conventional surgical technique (TCTC). Group II (n = 6): TCTC combined with topical instillation of bFGF at on the anastomotic line. Group III (n = 6): Transplantation of cervical trachea using the divided tracheal graft technique (TCTD), and Group IV (n = 6): TCTD with topical application of bFGF. The animals received triple immunotherapy (azathioprine, methylprednisolone, cyclosporine) and were to have clinical, radiological and endoscopical evaluation during 4 weeks. At the end of the study, macroscopic and microscopic evaluations of the transplanted grafts were done. Results: No animal completed the study time due to severe dyspnea during the first postoperative week. Macroscopically all grafts showed necrosis and fistulae formation. Microscopically we observed necrosis, inflammation, vasculitis, hemorrhage and destruction of cartilage in all the grafts. Conclusion: In this study, tracheal allotransplanta-tion longer than 6 cm with either surgical technique, with immunosuppression, with or without bFGF, is unsuccessful.

Tratamiento de la diabetes mellitus insulinodependiente con alo y xenotrasplante de islotes de Langerhans encapsulados y sin inmunosupresión: modelo en roedores: comunicación preliminar / Diabetes mellitus insulin-dependient with alo and islands Langerhans of xenotransplantation encapsulate and non immunosupresion: rondent model: preliminary communication

Demostrar que es posible revertir la diabetes mellitus insulino-dependiente en ratas diabéticas inducidas químicamente con estreptozotocina, utilizando islotes de Langerhans encapsulados sin la necesidad de terapia inmunosupresora, en forma de alo y xenotrasplante. Se utilizaron ratones (NMRI) y ratas (Sprage Dawley) como donantes y receptores respectivamente para senotrasplante y ratas de la misma cepa para alotrasplante. Se realizó inducción química de la diabetes con estreptozotocina (dosis de 6 mg/100 g de peso vía IV), y estudios metabólicos pre, pos-inducción y pos-trasplante a los animales experimentales; fueron divididos en tres grupos de 9 animales: Grupo I control (trasplante de cápsulas vacías), grupo II alotrasplante, grupo III xenotrasplante. Para el aislamiento de islote se utilizó digestión de colagenasa con gradiente de ficoll. Las cápsulas fueron realizadas con alginato-L-lisina y se mantuvo un grupo de islotes encapsulados para control in vitro. Las cápsulas fueron colocadas libres en la cavidad peritoneal. El aislamiento, purificación y cultivo de islotes de Langerhans fue realizado en el laboratorio de Diabetología de la Escuela de Medicina José María Vargas, UCV. Los animales provenían del Bioterio de la Escuela de Medicina José María Vargas, UCV, y fueron trasplantados en el área quirurgica y permanecieron en el mismo durante el tiempo de estudio. El procedimiento de elaboración de las cápsulas vacías y el encapsulamiento de los islotes fue realizado en la Unidad de Cirugía Experimental, Hospital Vargas-UCV. Aislamiento: 350 islotes/ratón y 700 islotes/rata. Estudios in vitro: secreción de insulina glucosa 2 mM 3,57 µU/cáp/hora (ratón), 8.9 µU/cáp/hora y 305 µU/cáp/hora (ratón), 250 µU/cáp/hora (rata); glucosa 20 nM (p 0,0001). Grupo I: Sin cambios en las curvas pos-inducción, pos-trasplante ni en glicemia en ayunas (X=302 mg/ml), Grupo II: 77 por ciento se mantuvo normoglicémico pos-trasplante con estudios metabólicos normales; 11 por ciento glicemia normal por 14 días, 11 por ciento restante, glicemia menor a 200 mg/ml y curva de tolerancia glucosada intravenosa anormal al mes pos-trasplante con estudios metabólicos normales; Grupo III; 77 por ciento pos-trasplante normoglicémicos con estudios metabólicos normales; 11 por ciento glicemia normal por 4 semanas y el 11 por ciento falleció al día siguiente del trasplante