Inginerie citotisulara Inginerie citotisulara si organe artificialesi organe artificiale

An IVCURS 3

Ingineria tisulara a ficatului

- Organ complex din punct de vedere

structural si metabolic

- Lista actuala de asteptare: aprox. 19000 pacienti

- actual - dispozitive extracorporale care functioneaza ca o ‘punte pana la transplant’

Ficatul are forma unui semiovoid, asezat transversal in abdomen, cu lungimea de aproximativ 28 cm, diametrul antero-posterior de 18 cm, inaltimea de 8 cm si greutatea de aproximativ 1400 grame, are culoare rosie-caramizie, datorita cantitatii mari de sange pe care o conţine.

Ficatul prezinta trei fete :

a) Faţa superioară (diafragmatica) este convexă în sus şi vine în raport cu diafragmul şi cu peretele anterior al abdomenului.

b) Faţa inferioară (viscerala) este concavă şi vine în raport cu : stomacul, duodenul, colonul, mezocolonul transvers, rinichiul drept şi glanda suprarenala dreaptă.

Adăposteşte în porţiunea anterioară vezicula biliară, iar în cea posterioară vena cavă inferioară. Conţine hilul ficatului format din elementele pediculului hepatic : artera hepatică, vena portă, ductul hepatic, limfaticele şi nervii.

c) Faţa posterioară o continuă pe cea superioară şi vine în raport cu peretele posterior al cavităţii abdominale la nivelul vertebrelor T7-T11.

Structura :

Lobulul hepatic reprezintă unitatea anatomică şi funcţională a ficatului.

Are forma unei piramide aşezate cu baza spre suprafaţa ficatului şi vârful spre interior.

In secţiunea transversală are aspectul unui poligon cu 5-6 laturi.

Structura : În structura lui distingem: capilare sanguine, celule hepatice, canalicule biliare şi filete nervoase vegetative. În centru are o venă centroloculară, iar la periferie prin alăturarea a minim trei lobuli hepatici se formează spaţiile portale (Kiernan). Aceste spaţii conţin: ţesut conjunctiv, o ramură a venei porte, o ramură a arterei hepatice, unul sau două canale biliare, limfatice şi filete nervoase.

Celulele hepatice sunt aşezate în cordoane Remark, dispuse radiar în ochiurile reţelei capilare. Între celulele hepatice şi peretele capilarelor se află spaţiul de trecere Disse. Între celulele endoteliului vascular se situează celulele Kupffer, fagocite ce participă la degradarea hemoglobinei. Între cordoane se formează, prin simpla lor alăturare, spaţii înguste numite canalicule biliare, care nu au pereţi proprii.

Spre periferia lobului, canaliculele biliare îşi constituie un perete propriu, numit colangiola. Colangiolele din lobulii învecinaţi se unesc între ele şi formează la nivelul spaţiilor Kiernan, canalele biliare perilobulare.

Canalele biliare periboluare se unesc între ele şi dau naştere la două canale hepatice – drept şi stâng – corespunzătoare celor doi lobi ai ficatului, care părăsind ficatul, la nivelul hilului, se unesc şi formează canalul hepatic comun.

După un traiect de 3-4 cm, canalul hepatic comun se uneşte cu canalul cistic şi alcătuiesc împreună canalul coledoc, care se deschide în duoden.

Canaliculele biliare şi canalele biliare perilobulare formează căile biliare intrahepatice, iar canalul hepatic comun şi canalul coledoc alcătuiesc căile biliare extrahepatice.

Acinul hepatic reprezintă subunitatea morfofuncţională a lobului hepatic. Este constituit din totalitatea celulelor irigate de acelaşi vas şi care îşi varsă bila în acelaşi canalicul biliar.

Vascularizaţia ficatului este realizată de :

a)Artera hepatică ia naştere din trunchiul celiac. La început continuă direcţia acestuia şi când întâlneşte vena portă se divide în două ramuri terminale: hepatică proprie şi artera gastroduodenală.• Artera hepatică proprie se divide la nivelul hilului hepatic în ramura dreaptă şi stângă. Dă o serie de colaterale: artera pilorică, artera cistica, ramuri terminale.• Artera gastroduodenală se bifurcă în artera gastroepiploică dreaptă şi arterele pancreatico-duodenale anterioară şi posterioară.

b) Vena portă este trunchiul venos colector al sângelui din tractul digestiv subdiafragmatic, pe care-l aduce la ficat. Ia naştere din vena mezenterică inferioară care drenează colonul stâng. Acesta se varsă în vena splenică, care se uneşte in continuare cu vena mezenterica superioară (care drenează intestinal subţire, pancreasul şi colonul drept) şi care este continuată cu direcţia spre ficat de vena portă.

Sange

Sange

Hepatocite

Celule – duct bila

Bila Vezica SangeInima

Functiile ficatuluiFunctie principala a ficatului este sa stocheze energie in forma glicogenica, care este compusa din glucoza. Ficatul inlatura glucoza din sange atunci cand nivelul acesteia este crescut printr-un proces numit glicogeneza, ficatul combina moleculele de glucoza in lanturi lungi pentru a creea glicogenul, un carbohidrat care asigura o forma de energie depozitata. Cand nivelul glucozei din sange scade sub nivelul normal de care organismul are nevoie pentru indeplinirea functiilor specifice, ficatul reverseaza aceasta reactie transformand glicogenul in glucoza.

Alta functie cruciala a ficatului este productia bilei, un lichid de culoare galben-maro ce contine saruri necesare pentru digestia lipidelor sau a grasimilor. Aceste saruri sunt produse de lobuli. Bila paraseste ficatul printr-o retea de ducte si este transportata in colecist, care concentreaza bila si o elibereaza in duoden (numai pe perioada digestiei)

Vitaminele se gasesc de asemenea depozitate in ficat. Prin vena portala trece sangele bogat in agenti nutritivi, ficatul colecteaza si depoziteaza vitamina A, D, E si K, raman depozitate de asemenea si vitaminele B.

Ficatul functioneaza ca o fabrica chimica. Cateva proteine importante gasite in sange, se sintetizeaza in ficat. Una dintre acste proteine – albumina ajuta in retentia de Ca2+ si altor substante in circuitul sangvin. Albumina ajuta de asemenea la reglarea miscarii apei din sange in tesuturi. Ficatul produce si globina – una din cele 2 componente ce formeaza hemoglobina. Mai produce si alte grupuri de proteine ce includ anticorpi.

Multe alte substante sunt produse de ficat: fibrinogen, protrombina – care ajuta in vindecarea ranilor, in cicatrizare si colesterol – o componenta cheie a membranelor celulare care transporta grasimi din sange in tesuturi.

Aditional fabricarii produsilor chimici, ficatul ajuta la neutralizarea, inactivarea si eliminarea substantelor toxice ca: medicamente si alcool din circuitul sangvin. Functia antitoxica este practicata de ficat prin absorbtia de toxine, le altereaza chimic apoi le excreta in bila.

Chiar daca este expus la multe substante daunatoare, ficatul este capabil sa se regenereze, sa se autorepare sau sa poata inlocui tesutul lezat. Constructia lui in care micii lobuli performa aceasi functie, arata ca in momentul in care o sectiune este lezata – alta sectiune va prelua functia zonei lezate pana cand acesta va putea functiona din nou, va fi reparata. Ficatul este subiectul multor boli care ii pot coplesi functiile regeneratoare.

Cauze ale lezarii ficatuluiCauze ale lezarii ficatului

Obezitate Alcool Hepatite B/C si alte virusuri Toxine Boli autoimune Acetaminophen (Tylenol) Medicamente- antibiotice, antiinflamatoare nesteroidiene Ingestia de otravuri Boli metabolice Cancer

SOLUTIITransplantul de ficat constituie o metoda de tratament in bolile hepatice. Problemele fundamentale pe care le ridica transplantul de ficat le constituie: -alegerea severa a donatorilor;-inexistenta unei variante terapeutice care sa stopeze amplificarea deficientei hepatice.

Directii de cercetare:

-preluarea temporara a functiei ficatului: bioreactoare extracorporale si dispozitivele de hemoperfuzie;

-transplantul de sisteme hepatocitare ca alternativa permanenta.

SISTEME DE ASISTARE A FICATULUI

Bioreactoare cu fibre cu lumen •HepatAssist (Circuit Biomedical), celule porcine pe purtatori tip fibra

• Live Rx (Algenix Inc), celule porcine pe gel colagenic cu fibre cu lumen in interior

•ELAD (VitaGen), hepatocite umane cultivate pe fibre cu lumen din polisulfone

• Excorp Medical BAL, hepatocite porcine suspendate in colagen, inafara unor fibre

prin care curge sangele

Alte configuratii:• sferoizi

•sisteme de tip sandwiches pe baza de colagen

•sferoizi microincapsulati

•culturi suprapuse

HEPATASSIST

Stadiu: testare clinica - faza III, in SUA si EU

Utilizeaza hepatocite de porcine intr-un circuit de detoxificare si sinteza de componente

Hepatocitele sunt criogenate si apoi reincalzite dupa o perioada de timp.Procedeul elimina celulele antigenice si pastreaza doar celulele functionale.

- Pompa asigura miscarea lenta a plasmei prin intreg sistemul, toxinele fiind eliminate in hemoperfuzor. O coloana cu membrana celulozica asigura aceasta functie.

Etape- Sangele este preluat de la pacient cu ajutorul unui cateter cu dublu lumen inserat in vena femurala superficiala

- Separatorul de plasma - separa plasma din sange, previne afectarea eritrocitelor si leucocitelor, permitant intoarcerea acestora in circulatia pacientului

Incalzitorul + oxigenatorul - au rolul de a pastra hepatocitele intr-o stare de functionare adecvata

Bioreactorul - consta din module de fibre cu lumen care contin hepatocite. Fibrele sunt din acetat de celuloza, sunt poroase, cu o suprafata interna de 6000cm2.

In aceste module exista 5bilioane hepatocite porcine care permit plasmei sa circule cu un debit de 400mL/minut.Se produce un transfer liber intre plasma si hepatocite, sistemul actionand in acelasi mod ca un ficat normal.

Sisteme hepatocitare pentru transplantAceste sisteme ofera posibilitatea de a crea multe functii echivalente ficatului, fie depozitand hepatocite prin conservare crioscopica fie utilizarea celulelor analoage pentru terapia genetica.

1.Modelul de injectare hepatocitarHepatocitele necesita, pentru crestere si diferentiere, o matrice extracelulara si de aceea se poate pleca de la tesutul ca matrice extracelulara. Hepatocitele izolate au fost injectate direct in splina sau ficat. Studiile efectuate au aratat o corectie importanta, insa temporara a defectelor metabolice ale ficatului.Caracteristici:-tehnica clasica;-localizare corecta;-durata de injumatatire scurta;-timp redus de raspuns tisular;-utilizeaza molecule mari;-posibila toxicitate;-conjugare cu proteine purtatoare inerte.

2.Transplantul hepatocitelor pe matrici polimerice

Deoarece aplicarea practica a implanturilor de hepatocite care sa prolifereze si sa preia functiile ficatului nu a fost inca posibila, constructia unui schelet hepatocitar utilizand polimeri are drept scop transplantul unui mare numar de hepatocite care sa permita supravietuirea unei parti din acestea.

Interfata polimer – hepatocite poate fi manevrata prin intermediul proteinelor (laminina, fibronectina) precum si factori de crestere pentru a imprima aderenta, viabilitatea, functia si cresterea celulelor.

A – Dispozitiv rezervor B – Matrice polimerica solidaA – Dispozitiv rezervor B – Matrice polimerica solida C – Microsfere polimerice C – Microsfere polimerice D – Hidrogeluri– Hidrogeluri

(i) inglobare; (ii) degradabile(i) inglobare; (ii) degradabile (iii) umflare(iii) umflare

TERAPIA CU CELULE STEM