Published Articles

Joint Diseases & Related Surgery

Vol 30 • No 3 • 2019: 201-211
« Go Back
Mesenchymal stem cells have significant anti-infective effect on methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis vascular graft infections
Mezenkimal kök hücreler metisiline dirençli Stafilokokus epidermidis vasküler greft enfeksiyonları üzerinde önemli anti-enfektif etkiye sahiptir

İbrahim Deniz Canbeyli1, Mehmet Kabalcı2, Meriç Çırpar1, Meral Tiryaki2, Birhan Oktaş1
1Department of Orthopedics and Traumatology, Kırıkkale University, School of Medicine, Kırıkkale, Turkey

2Department of Cardiovascular Surgery, Kırıkkale University, School of Medicine, Kırıkkale, Turkey

Objectives: This study aims to evaluate the effects of mesenchymal stem cell (MSC) implantation on vascular graft infections caused by methicillinresistant Staphylococcus epidermidis (MRSE) and compare with antibiotic treatment. Materials and methods: Healthy adult 56 Wistar rats (age, over 5 months; weighing, 300-350 g) were divided into eight groups. Group 1 was defined as the control group and group 2 was defined as the infected control group. Groups 3 and 4 were defined as Dacron grafted and MRSE infected groups, treated with tigecycline and MSCs, respectively. Groups 5 and 6 were performed polytetrafluoroethylene (PTFE) graft and infected with MRSE. These groups were also administered tigecycline and MSC treatment, respectively. Groups 7 and 8 were infected with MRSE without graft administration and were also performed tigecycline and MSC treatment, respectively. Grafts and soft tissue specimens were collected at 13 days postoperatively. Colony counts of peri-graft tissue were performed. All samples were evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the markers that determine stem cell activity.
Results: The overall success of the treatments was assessed by the number of rats with MRSE recurrence, regardless of graft used. The difference between the untreated group 2, tigecycline groups (3, 5 and 7) and MSCs groups (4, 6 and 8) were statistically significant. Success of MSC and tigecycline treatments was similar in Dacron, PTFE, and non-grafted groups. There was a resistance of MRSE infection in Dacron groups to MSC and tigecycline treatments. This was considered to be indicative of the susceptibility of the Dacron grafts to infection. However, there was no significant difference between group 2 and Dacron groups in terms of bacterial colonization. ELISA results were significant in three cytokines.
Conclusion: Mesenchymal stem cells can be considered as an alternative treatment option on its own or part of a combination therapy for control of vascular graft infections.

Key words: Dacron, mesenchymal stem cells, polytetrafluoroethylene, tigecycline, vascular graft infections.

Amaç: Bu çalışmada, mezenkimal kök hücre (MKH) implantasyonunun metisiline dirençli Stafilokokus epidermidis (MDSE)’in neden olduğu vasküler greft enfeksiyonları üzerindeki etkileri değerlendirildi ve antibiyotik tedavisi ile karşılaştırıldı. Gereç ve yöntemler: Sağlıklı erişkin 56 Wistar sıçanı (yaş, 5 ay üzeri; ağırlık, 300-350 g) sekiz gruba ayrıldı. Grup 1 kontrol grubu, grup 2 enfekte kontrol grubu olarak tanımlandı. Grup 3 ve 4 Dakron grefti uygulanan, MDSE ile enfekte olan, sırasıyla tigesiklin ve MKH tedavisi uygulanan gruplar olarak tanımlandı. Grup 5 ve 6 politetrafloroetilen (PTFE) greft uygulanarak MDSE ile enfekte edildi. Bu gruplara da sırasıyla tigesiklin ve MKH tedavisi uygulandı. Grup 7 ve 8 greft uygulanmadan, MDSE ile enfekte edildi ve sırasıyla bu gruplara da tigesiklin ve MKH tedavisi uygulandı. Greftler ve yumuşak doku örnekleri ameliyattan 13 gün sonra alındı. Greft çevresi dokuda koloni sayımı yapıldı. Tüm numuneler, kök hücre aktivitesini gösteren belirteçler açısından enzime bağlı bağışıklık deneyi (ELISA) ile değerlendirildi.
Bulgular: Tedavilerin genel başarısı, kullanılan greftten bağımsız olarak, MDSE rekürrensi olan sıçanların sayısı ile değerlendirildi. Tedavi edilmeyen grup 2, tigesiklin grupları (3, 5 ve 7) ile MKH grupları (4, 6 ve 8) arasındaki farklılık istatistiksel olarak anlamlıydı. Mezenkimal kök hücre ve tigesiklin tedavilerinin başarısı Dakron, PTFE ve greft uygulanmayan gruplarda benzerdi. Dakron gruplarında MDSE enfeksiyonunun hem MKH hem de tigesiklin tedavisine karşı bir direnci vardı. Bu, Dakron greftlerinin enfeksiyona duyarlılığının bir göstergesi olarak kabul edildi. Ancak, grup 2 ve Dakron grupları arasında bakteriyel kolonizasyon açısından anlamlı farklılık yoktu. ELISA sonuçları üç sitokinde anlamlıydı.
Sonuç: Mezenkimal kök hücreler, tek başına alternatif bir tedavi seçeneği veya vasküler greft enfeksiyonlarının kontrolü için kombine terapinin bir parçası olarak kabul edilebilir.

Anahtar kelimeler: Dakron, mezenkimal kök hücreler, politetrafloroetilen, tigesiklin, vasküler greft enfeksiyonları.

Canbeyli İ D, Kabalcı M, Çırpar M, Tiryaki M, Oktaş B. Mesenchymal stem cells have significant anti-infective effect on methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis vascular graft infections. Joint Dis Rel Surg 2019; 30(3):201-211