Farklı iç yüzeye sahip PTFE greftlerde endotelizasyon, bakteriyel kontaminasyon ve biyofilm oluşumunun araştırılması
Investigation of endotelization, bacterial contamination and biofilm creation in PTFE grafts with different internal surfaces
Yazar: MUHAMMET HÜSEYİN ERKAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET BOĞA
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Kalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2020
Konu: Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisi = Thoracic and Cardiovascular Surgery
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Bakteriyel enfeksiyonlar = Bacterial infections ; Biyofilmler = Biofilms ; Endotelinler = Endothelins ; Enfeksiyon = Infection ; Heparin = Heparin ; Karbon = Carbon ; Protezlere bağlı enfeksiyonlar = Prosthesis related infections ; Transplantlar = Transplants ; Vasküler greftler = Vascular grafts

Özet:
AMAÇ: Genişletilmiş politetrafloroetilen (ePTFE) greftleri, periferik vasküler cerrahide yaygın olarak kullanılmaktadır ve farklı iç yüzey kaplamalarına sahip olabilirler. Greft enfeksiyonu ve greft trombozu, protez greft bypass prosedürlerinin iki ana komplikasyonudur ve yüksek mortalite ve morbiditeye neden olabilir. Çalışmamızın amacı, farklı protez ePTFE greft kaplama yöntemlerinin endotelizasyon, bakteriyel kontaminasyon ve biyofilm oluşumu üzerindeki etkisini araştırmaktır.
YÖNTEM: Biyofilm oluşumu ve endotelizasyon için üç farklı tipte greft incelendi. Herhangi bir kaplaması olmayan ePTFE greftleri ve heparin ya da karbondan oluşan lüminal yüzey kaplamaları olan greftler kullanıldı ve Staphyloccocus Aureus suşu ile kontamine edildi.Biyofilm tespiti için Christiansen yöntemi kullanıldı. Ayrıca biyofilm oluşumu tamamlanmış greftler taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile değerlendirildi. Endotelizasyonun belirlenmesi için insan göbek veni endotel hücreleri (HUVEC) kullanıldı. Endotel hücre kültüründen sonra greftler SEM altında görüntülendi ve ekimden sonraki 3. ve 25. günler arasında altı farklı zamanda endotel hücrelerinin proliferasyonu için incelendi.
BULGULAR: Greftlerde biyofilm oluşumunu belirlemek için spektrofotometrik yöntem kullanıldı ve her greft tipinde biyofilm oluşumunun yoğunluğunu karşılaştırmak için kantitatif değerler kullanıldı. Heparin kaplı greftler için biyofilm oluşumunun diğer iki greft tipinden istatistiksel olarak anlamlı derecede yüksek olduğu bulundu (p <0.05). SEM muayenesi ile heparin kaplı greftlerde mikroorganizma sayısının arttığını gözlemledik. Endotel hücrelerinin karbon kaplı greftlere yapışması, endotel ekiminden 15., 20. ve 25. gün sonra yapılan incelemelerde artmış bulunmuştur. Heparin kaplı greftlerin, yapılan her incelemede diğer greft tiplerine kıyasla daha az endotelyal hücre içerdiği gözlendi.
SONUÇ: İn vitro çalışmamız, ePTFE greftin iç yüzeyi üzerindeki heparin kaplamasının, mikroorganizmalar için bir yapışma faktörü olarak biyofilm oluşumunu arttırdığını ve endotel hücre çoğalmasını ve greft içi endotelizasyonunu engellediğini göstermiştir.

Anahtar kelimeler: ePTFE, heparin kaplı, karbon kaplı, biyofilm, endotelizasyon, greft enfeksiyonu, greft endotelizasyonu, HUVEC

Abstract:
BACKGROUND: The expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) grafts are commonly employed in peripheral vascular surgery have and may have different internal surface coatings. Graft infection and graft thrombosis are two main complications of prosthetic graft bypass procedures and may cause high mortality and morbidity. The aim of our study is to investigate the effect of different prosthetic ePTFE graft coating methods on endothelialization, bacterial contamination, and biofilm formation.
METHODS: Three different types of grafts were examined for biofilm formation and endothelization. ePTFE grafts without any coating and grafts with luminal surface coatings of either heparin or carbon were used and contaminated with Staphyloccocus Aureus strain.Christiansen method was used for biofilm detection. In addition, grafts with completed biofilm formation were assessed by scanning electron microscopy (SEM). Human umbilical vein endothelial cells  (HUVEC) were used for the determination of endothelialization. After endothelial cell cultivation grafts were visualized under SEM and examined at six different times between the 3rd and 25th days after cultivation for the proliferation of endothelial cells.
RESULTS: The spectrophotometric method was used to determine the biofilm formation on grafts and quantitative values were used to compare the intensity of biofilm formation on each graft type. The biofilm formation for heparin-coated grafts was found to be statistically significantly higher than the other two graft types (p <0.05). We observed that the number of microorganisms was increased in heparin-coated grafts under the SEM examination. The adherence of endothelial cells on carbon-coated grafts was found to be increased, in examinations performed at 15th, 20th and 25th days after endothelial seeding.  Heparin-coated grafts were observed to contain fewer endothelial cells in comparison with the other graft types on each examination performed.  
CONCLUSION: Our in-vitro study has shown that heparin coating on the inner surface of the ePTFE graft increases the formation of biofilm as an adhesion factor for microorganisms and hinders endothelial cell proliferation and inner graft endothelialization.
Keywords: ePTFE, heparin coated, carbon coated, biofilm, endothelialization, graft infection, graft endothelialization, HUVEC