Apoptosis-Like Cell Death Induction and Aberrant Fibroblast Properties in Human Incisional Hernia Fascia
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Incisional hernia often occurs following laparotomy and can be a source of serious problems. Although there is evidence that a biological cause may underlie its development, the mechanistic link between the local tissue microenvironment and tissue rupture is lacking. In this study, we used matched tissue-based and in vitro primary cell culture systems to examine the possible involvement of fascia fibroblasts in incisional hernia pathogenesis. Fascia biopsies were collected at surgery from incisional hernia patients and non-incisional hernia controls. Tissue samples were analyzed by histology and immunoblotting methods. Fascia primary fibroblast cultures were assessed at morphological, ultrastructural, and functional levels. We document tissue and fibroblast loss coupled to caspase-3 activation and induction of apoptosis-like cell-death mechanisms in incisional hernia fascia. Alterations in cytoskeleton organization and solubility were also observed. Incisional hernia fibroblasts showed a consistent phenotype throughout early passages in vitro, which was characterized by significantly enhanced cell proliferation and migration, reduced adhesion, and altered cytoskeleton properties, as compared to non-incisional hernia fibroblasts. Moreover, incisional hernia fibroblasts displayed morphological and ultrastructural alterations compatible with autophagic processes or lysosomal dysfunction, together with enhanced sensitivity to proapoptotic challenges. Overall, these data suggest an ongoing complex interplay of cell death induction, aberrant fibroblast function, and tissue loss in incisional hernia fascia, which may significantly contribute to altered matrix maintenance and tissue rupture in vivo.
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El estudio de las hernias incisionales abre la puerta a nuevas aplicaciones en ingeniería de tejidos
JANO.es · 27 Junio 2011 15:51
Las disfunciones de las células de los músculos se hallan en la base de las hernias incisionales, una de las complicaciones más habituales en la cicatrización de la herida quirúrgica.
Las doctoras Maria Teresa Quiles y Maria Antònia Arbós, dos de las responsables del estudio.
Un estudio publicado en The American Journal of Patology ha determinado cómo y por qué se producen las hernias incisionales, es decir, aquellas que tienen lugar cuando, después de una cirugía abdominal, la pared del abdomen no se cierra de manera adecuada.
Los expertos habían considerado la posibilidad de que, en la génesis de esta clase de hernias, se produjeran alteraciones del colágeno, material que da plasticidad a los tejidos. Ahora, este trabajo, llevado a cabo a partir de muestras de pacientes, cultivos celulares y ex vivo, constata que se producen disfunciones en los fibroblastos, esto es, las células del tejido conectivo (músculos, tendones, fascias) encargadas de organizar la cicatrización.
Concretamente, y según apunta la doctora María Antonia Arbós, una de las responsables del estudio, se observa una “interrelación compleja entre la inducción de muerte celular, las propiedades funcionales aberrantes de los fibroblastos, y una pérdida de tejido que condiciona la mala cicatrización y, en consecuencia, la quiebra de la reparación de la pared abdominal post cirugía”.
El conocimiento del mecanismo por el que se producen estas hernias, explica la Dra. Arbós, “puede tener un impacto en el área terapéutica, a la hora de optimizar el diseño de nuevos materiales inteligentes (mallas, suturas, etc.) Con capacidad instructiva, mejorando la biocompatibilidad y las aplicaciones y estableciendo las bases de una eventual biología regenerativa con aplicaciones en la ingeniería de tejidos”.
El 40% de las cirugías
Se calcula que un tercio de todas las cirugías que se realizan en un hospital de gran volumen (Nivel III) son reparaciones de hernias. En hospitales más pequeños (Nivel I y / o II) pueden suponer hasta un 40% de las cirugías. De las incisiones abdominales (laparotomías) que se realizan, por el motivo que sea, casi un 20% terminará complicándose con una deficiencia en el cierre de la herida quirúrgica de la pared abdominal, es decir, acabará con una hernia incisional o eventración. En relación con otros países industrializados, en España se realizan unas 300.000 laparotomías cada año y se intervienen unas 40.000 hernias de todo tipo.
La investigación ha sido fruto de la colaboración entre el grupo de Bioingeniería e Interacciones Celulares de la Unidad de Investigación Biomédica y Oncología Translacional y Pediátrica del Vall d'Hebron Institut de Recerca (VHIR), y la Unidad de Pared Abdominal del Servicio de Cirugía General y Digestiva del Hospital Universitario Vall d'Hebron.
The American Journal of Pathology (2011); doi:10.1016/j.ajpath.2011.02.044
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