Effects of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells and/or sildenafil citrate in experimental colon anastomosis model

Abstract

[LANGUAGE= "English"] BACKGROUND: This study aimed to evaluate the healing effects of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSC) and sildenafil citrate alone or in combination of colon anastomosis experimental model.

METHODS: A total of 40 female Wistar rats were randomly distributed to four groups: Control (without any intervention post-anas-tomosis), stem cell (AT-MSC injection on the anastomosis site), SIL (oral gavage of 10 mg/kg sildenafil citrate), and stem cell + SIL (AT-MSC injection and oral administration of sildenafil citrate) groups. Rats were euthanized 5 days post-anastomosis. Intra-abdominal adhesion status and anastomotic burst pressure were measured to assess anastomotic healing. Hydroxyproline and TNF-α level, neu-trophil leukocyte infiltration, epithelial regeneration, and necrosis in the anastomosis tissue were examined.

RESULTS: Anastomosis leakage and anastomosis burst pressure were not different among the groups. Treatment with sildenafil, stem cell, and stem cell + SIL reduced the degree of perianastomotic adhesions compared to control (p<0.05). A significant increase was noted in hydroxyproline in the stem cell and stem cell + SIL groups (p=0.001). AT-MSC injection alone or in combination with sildenafil citrate reduced the TNF-α concentration at the anastomosis site (p=0.001). Histopathological examination revealed that all treatments enhanced the clearance of the necrotic debris, reduced leukocytes infiltration, and accelerated the retraction of anastomo-sed ends except control (p=0.001). Epithelial regeneration was more pronounced in the stem cell group than other groups (p=0.001). Macrophage density was lower in groups treated with the SIL or stem cell groups than the control and stem cell + SIL groups (p=0.001).

CONCLUSION: Sildenafil citrate and/or AT-MSC in the anastomosed rats promoted the anastomosis healing that was more pro-nounced in groups receiving stem cell injections.

[LANGUAGE= "Turkish"] AMAÇ: Bu çalışmada, adipoz kökenli mezenkimal kök hücrelerin (AT-MSC) ve sildenafil sitratın tek başına veya kombine edilerek deneysel kolon anastomozu modeline iyileştirici etkilerinin değerlendirilmesi amaçlandı.

GEREÇ VE YÖNTEM: Toplam 40 dişi Wistar cinsi sıçan rastgele dört gruba dağıtıldı: Kontrol grubu (anastomoz esnasında ve sonrasında herhangi bir müdahale olmayan), kök hücre (anastomoz bölgesine AT-MSC enjeksiyonu yapılan), sildenafil sitrat (10 mg/kg sildenafil sitratın oral gavajı uygulanan) ve kök hücre + sildenafil sitrat (AT-MSC enjeksiyonu ve sildenafil sitratın oral uygulaması) grubu. Tüm sıçanlar anastomoz sonrası beşinci gün sakrifiye edildi. Anastomoz iyileşmesini değerlendirmek için, karın içi yapışıklık durumu ve anastomoz patlama basıncı ölçüldü. Doku örneklerinde hidroksiprolin ve TNF-α düzeyi, nötrofil lökosit infiltrasyonu, epitel rejenerasyonu ve nekroz miktarı incelendi.

BULGULAR: Gruplar arasında anastomoz kaçağı ve anastomoz patlama basıncı ölçümlerinde anlamlı fark yoktu. Sildenafil, kök hücre ve kök hücre + sildenafil ile tedavi, kontrol ile karşılaştırıldığında perianastomotik adezyonların derecesini azaltmıştır (p<0.05). Kök hücre ve kök hücre + sildenafil gruplarında hidroksiprolin düzeyinde önemli bir artış kaydedildi (p=0.001). AT-MSC enjeksiyonu tek başına veya sildenafil sitrat ile kombinasyon halinde anastomoz bölgesinde TNF-α konsantrasyonunu düşürmüştür (p=0.001). Histopatolojik inceleme, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında sildenafil ve kök hücre uygulamalarının nekrotik dokuların temizlenmesini arttırdığını, lökosit infiltrasyonunu azalttığını ve anastomoz uçlarının bir-leşimini hızlandırdığını ortaya koydu (p=0.001). Epitel rejenerasyonu, kök hücre grubunda diğer gruplara göre daha belirgindi (p=0.001). Makrofaj yoğunluğu, sildenafil veya kök hücre grupları ile tedavi edilen gruplarda kontrol ve kök hücre + sildenafil gruplarına göre daha düşüktü (p=0.001). TARTIŞMA: Kolon anastomozu yapılan sıçanlarda sildenafil sitrat ve/veya AT-MSC uygulamaları, özellikle kök hücre uygulanan gruplarda daha be-lirgin olacak şekilde anastomoz iyileşmesine katkı sağladı.

Alternate abstract:

BACKGROUND: This study aimed to evaluate the healing effects of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (AT-MSC) and sildenafil citrate alone or in combination of colon anastomosis experimental model.

METHODS: A total of 40 female Wistar rats were randomly distributed to four groups: Control (without any intervention post-anas-tomosis), stem cell (AT-MSC injection on the anastomosis site), SIL (oral gavage of 10 mg/kg sildenafil citrate), and stem cell + SIL (AT-MSC injection and oral administration of sildenafil citrate) groups. Rats were euthanized 5 days post-anastomosis. Intra-abdominal adhesion status and anastomotic burst pressure were measured to assess anastomotic healing. Hydroxyproline and TNF-α level, neu-trophil leukocyte infiltration, epithelial regeneration, and necrosis in the anastomosis tissue were examined.

RESULTS: Anastomosis leakage and anastomosis burst pressure were not different among the groups. Treatment with sildenafil, stem cell, and stem cell + SIL reduced the degree of perianastomotic adhesions compared to control (p<0.05). A significant increase was noted in hydroxyproline in the stem cell and stem cell + SIL groups (p=0.001). AT-MSC injection alone or in combination with sildenafil citrate reduced the TNF-α concentration at the anastomosis site (p=0.001). Histopathological examination revealed that all treatments enhanced the clearance of the necrotic debris, reduced leukocytes infiltration, and accelerated the retraction of anastomo-sed ends except control (p=0.001). Epithelial regeneration was more pronounced in the stem cell group than other groups (p=0.001). Macrophage density was lower in groups treated with the SIL or stem cell groups than the control and stem cell + SIL groups (p=0.001).

CONCLUSION: Sildenafil citrate and/or AT-MSC in the anastomosed rats promoted the anastomosis healing that was more pro-nounced in groups receiving stem cell injections.

Alternate abstract:

AMAÇ: Bu çalışmada, adipoz kökenli mezenkimal kök hücrelerin (AT-MSC) ve sildenafil sitratın tek başına veya kombine edilerek deneysel kolon anastomozu modeline iyileştirici etkilerinin değerlendirilmesi amaçlandı.

GEREÇ VE YÖNTEM: Toplam 40 dişi Wistar cinsi sıçan rastgele dört gruba dağıtıldı: Kontrol grubu (anastomoz esnasında ve sonrasında herhangi bir müdahale olmayan), kök hücre (anastomoz bölgesine AT-MSC enjeksiyonu yapılan), sildenafil sitrat (10 mg/kg sildenafil sitratın oral gavajı uygulanan) ve kök hücre + sildenafil sitrat (AT-MSC enjeksiyonu ve sildenafil sitratın oral uygulaması) grubu. Tüm sıçanlar anastomoz sonrası beşinci gün sakrifiye edildi. Anastomoz iyileşmesini değerlendirmek için, karın içi yapışıklık durumu ve anastomoz patlama basıncı ölçüldü. Doku örneklerinde hidroksiprolin ve TNF-α düzeyi, nötrofil lökosit infiltrasyonu, epitel rejenerasyonu ve nekroz miktarı incelendi.

BULGULAR: Gruplar arasında anastomoz kaçağı ve anastomoz patlama basıncı ölçümlerinde anlamlı fark yoktu. Sildenafil, kök hücre ve kök hücre + sildenafil ile tedavi, kontrol ile karşılaştırıldığında perianastomotik adezyonların derecesini azaltmıştır (p<0.05). Kök hücre ve kök hücre + sildenafil gruplarında hidroksiprolin düzeyinde önemli bir artış kaydedildi (p=0.001). AT-MSC enjeksiyonu tek başına veya sildenafil sitrat ile kombinasyon halinde anastomoz bölgesinde TNF-α konsantrasyonunu düşürmüştür (p=0.001). Histopatolojik inceleme, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında sildenafil ve kök hücre uygulamalarının nekrotik dokuların temizlenmesini arttırdığını, lökosit infiltrasyonunu azalttığını ve anastomoz uçlarının bir-leşimini hızlandırdığını ortaya koydu (p=0.001). Epitel rejenerasyonu, kök hücre grubunda diğer gruplara göre daha belirgindi (p=0.001). Makrofaj yoğunluğu, sildenafil veya kök hücre grupları ile tedavi edilen gruplarda kontrol ve kök hücre + sildenafil gruplarına göre daha düşüktü (p=0.001). TARTIŞMA: Kolon anastomozu yapılan sıçanlarda sildenafil sitrat ve/veya AT-MSC uygulamaları, özellikle kök hücre uygulanan gruplarda daha be-lirgin olacak şekilde anastomoz iyileşmesine katkı sağladı.