Comparison of healing of full-thickness skin wounds grafted with multidirectional or unidirectional autologous artificial dermis: differential delivery of healing biomarkers

Abstract

Cytokines, chemokines, and growth and remodeling factors orchestrate wound healing when skin damage occurs. During early stages, when the wound is still open, detection and quantification of these compounds might provide biomarkers of skin wound healing, which could aid to complete the scenario provided by clinical follow-up data and histological and histomorphometric analyses. This work assessed and compared the healing of full-thickness skin wounds grafted with artificial dermis made with autologous skin fibroblasts and unidirectional or multidirectional type I collagen scaffolds to test this hypothesis. Biomarkers of healing were detected and quantified in the culture medium of artificial dermis and exudates from the grafted wounds. Clinical follow-up of animals and histological and histomorphometric analysis showed differences in graft integration, wound closure, and histological and histomorphometric parameters. Surface plasmon resonance quantification of 13 healing biomarkers indicated differential secretion of most of the quantified factors in culture medium by the multidirectional and unidirectional artificial dermis. Also, there were significant differences between the concentration of some of the factors analyzed in the exudates of wounds grafted with the evaluated artificial dermis. These findings suggest that differential delivery of healing biomarkers induced by the directionality of the scaffold used to produce the multidirectional and unidirectional dermis was sufficient to create two skin wound microenvironments that determined a different outcome of healing. Overall, data indicate that healing of wounds grafted with multidirectional autologous artificial dermis is better than that of the wounds grafted with the unidirectional one.

Las citocinas, quimiocinas y factores de crecimiento y remodelación organizan la cicatrización de heridas cuando se produce daño en la piel. Durante las primeras etapas, cuando la herida aún está abierta, la detección y cuantificación de estos compuestos podría proporcionar biomarcadores de cicatrización de heridas cutáneas, lo que podría ayudar a completar el escenario proporcionado por los datos de seguimiento clínico y los análisis histológicos e histomorfométricos. Este trabajo evaluó y comparó la curación de heridas cutáneas de espesor total injertadas con dermis artificial hecha con fibroblastos de piel autólogos y andamios de colágeno tipo I unidireccionales o multidireccionales para probar esta hipótesis. Se detectaron y cuantificaron biomarcadores de cicatrización en el medio de cultivo de dermis artificial y exudados de las heridas injertadas. El seguimiento clínico de los animales y los análisis histológicos e histomorfométricos mostraron diferencias en la integración del injerto, el cierre de la herida y los parámetros histológicos e histomorfométricos. La cuantificación por resonancia de plasmón superficial de 13 biomarcadores de curación indicó una secreción diferencial de la mayoría de los factores cuantificados en el medio de cultivo por parte de la dermis artificial multidireccional y unidireccional. También hubo diferencias significativas entre la concentración de algunos de los factores analizados en los exudados de heridas injertadas con la dermis artificial evaluada. Estos hallazgos sugieren que la administración diferencial de biomarcadores de curación inducida por la direccionalidad del andamio utilizado para producir la dermis multidireccional y unidireccional fue suficiente para crear dos microambientes de heridas en la piel que determinaron un resultado diferente de la curación. En general, los datos indican que la curación de las heridas injertadas con dermis artificial autóloga multidireccional es mejor que la de las heridas injertadas con dermis unidireccional.