Sıçanlarda CSA-131 içeren hidrojelle kaplanmış silikon implant kullanımının biyofilm ve kapsül kontraktürü gelişimi üzerinde etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of CSA-131 - hydrogel coatedsilicone implants on the development of biofilm andcapsular contracture in rats
Yazar: CENGİZ ERTEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGA AKSAN
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Göztepe Prof. Dr. Süleyman Yalçın Şehir Hastanesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery
Dizin: Biyofilmler = Biofilms ; Cerageninler = Ceragenins ; Cerrahi-plastik = Surgery-plastic ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Hidrojeller = Hydrogels ; Kontraktür = Contracture ; Meme = Breast ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Rekonstrüktif cerrahi = Reconstructive surgical ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Kapsül kontraktürü, estetik ve rekonstruktif meme cerrahisi sonrası sık görülen komplikasyonların başında gelmekte ve tedavisi için sıklıkla sekonder operasyonlar gerekmektedir. Günümüzde, birçok teori öne sürülmüş olmasına rağmen kapsül kontraktürü etiyolojisi henüz tamamen anlaşılamamıştır. Öne sürülen teoriler arasında biyofilm tabakasının oluşumuna bağlı subklinik enflamatuvar süreç literatürde öne çıkmaktadır.
Bu çalışmada bir ceragenin alt tipi olan ve in vivo çalışmalarda güçlü antimikrobiyal etki gösteren CSA-131'in implant çevresinde biyofilm ve subklinik enflamasyon gelişimi üzerindeki etkilerini ortaya koyulması ve dolaylı olarak kapsül kontraktürünü önlemede etkinliğinin gösterilmesi amaçlanmıştır. Bakteriyel kontaminasyonun biyofilm oluşumuna etkileri ek olarak araştırılmıştır. 
Çalışmada 34 adet Sprague Dawley türü dişi sıçanlar kullanıldı. Sıçanlar 5 farklı grupta deneye tabi tutuldu. Her bir sıçanın sırt bölgesinde oluşturulan iki subkutanöz pakete 1.2 ml hacimli hidrojel ile kaplanmış implantlardan yerleştirildi. 1. grupta paketlere steril implantlar yerleştirildi. 2. grupta steril ve hidrojel kaplamasında CSA-131 içeren implantlar kullanıldı. 3. grupta 106 cfu/ml Stafilokokus epidermidis ile inokülasyonu sonrası steril ve CSA-131 içeren implantlar paketlere yerleşirildi. 4. grupta bakteri inokülasyonu sonrası steril implantlar kullanıldı. 5. grupta bakteri inokülasyonu sonrası, antibiyotikli solüsyon (sefazolin, gentamisin ve betadin )f ile paket irrigasyonu yapıldı ve ardından steril implantlar yerleştirildi. Tüm gruplardaki sıçanlar 12. haftanın sonunda sakrifiye edildi. Makroskopik değerlendirme Baker evrelemesi ile, biyofilm oluşumları sonikasyon ve koloni sayım yöntemi ile, kapsül histolojisi Hematoksilen Eozin boyama sonrası kapsül kalınlığı ve Jansen evrelemesi ile değerlendirildi.
 
Sonikasyon ve koloni sayımı ile elde edilen verilere göre steril şartlarda yerleştirilen ve CSA-131 içeren hidrojelle kaplanan 2. grupta 12 hafta sonunda hiçbir numunede koloni saptanmamıştır. İnoküle edilmeyen gruplar karşılaştırıldığında CSA-131 biyofilme karşı istatiksel anlamlı etkinlik göstermiştir (p<0,001). Kapsül kalınlıkları karşılaştırılmasında biyofilm sonuçlarıyla paralel olarak Grup 1 ve Grup 2 karşılaştırıldığında, CSA-131 içeren implantların kapsüllerinin anlamlı olarak daha ince olduğu saptanmıştır. Biyofilm ve kapsül kalınlığı ilişkisi değerlendirildiğinde iki parametre arasında kuvvetli ilişki tespit edilmiştir. S.epidermidis ile inoküle edilen gruplar arasında kapsül kalınlığı, biyofilm değerleri ve Jansen total skorları karşılaştırıldığında anlamlı farklılık görülmemiştir. Baker evrelemesine göre alınan skorlar değerlendirildiğinde Grup 2'deki implantların anlamlı olarak daha düşük kontraktür evrelemesine sahip olduğu tespit edilmiştir. Bakteri inokülasyonu uygulanan gruplarda erken dönemde görülen implant kayıplarının, bu gruplar arası yapılan karşılaştırmaların istatistiksel verilerini etkilediği düşünülmüştür.
Sonuç olarak CSA-131 içeren hidrojel kombinasyonu planlı bakteri inokülasyonu yapılmadığında  biyofilm oluşumunu engellemiş ve daha ince kapsül oluşumu ile sonuçlanmıştır. Kapsül kontraktürünün önlenmesinde CSA-131 hidrojel kombinasyonu umut vadedici olup, ileri çalışmalarla bu veriler desteklenerek klinik çalışmaların önü açılabillir.

Abstract:
Capsular contracture is one of the most common complications after aesthetic and reconstructive breast surgery and secondary operations are often required for its treatment. Today, although many theories have been proposed, the etiology of capsular contracture is not yet fully understood. Among the proposed theories, the subclinical inflammatory process related to the formation of the biofilm layer stands out in the literature.
In this study, it was aimed to reveal the effects of CSA-131, a subtype of antimicrobial ceragenin, on the development of biofilm and subclinical inflammation around the implant. Another purpose of the study is to show CSA-131's effectiveness in preventing capsular contracture. The effects of bacterial contamination on biofilm formation were additionally investigated.
34 female Sprague Dawley rats were used in the study. The rats were divided into 5 different groups. Hydrogel-coated 1.2 ml implants were placed in two subcutaneous pockets formed in the dorsal region of each rat. In the 1st group, sterile implants were placed in the pockets without any antimicrobial. In group 2, sterile implants containing CSA-131 with hydrogel coating were used. In group 3, pockets were inoculated with 106 cfu/ml Staphylococcus epidermidis and subsequently CSA-131 coated implants were placed in pockets. In group 4, sterile implants were used after bacterial inoculation. In group 5, after bacterial inoculation, package irrigation was performed with antibiotic solution (cefazolin, gentamicin and betadine) and then sterile implants were placed. Rats in all groups were sacrified at the end of the 12th week. Macroscopic evaluation was evaluated with  Baker scores. Biofilm formations were evaluated by sonication and culturing . Capsule histology was evaluated by Hematoxylin Eosin staining, capsule thickness and Jansen staging.
 
According to the data obtained by sonication and colony counting, after 12 weeks, no colonies were detected in any sample of the second group, which includes sterile implants  coated with hydrogel containing CSA-131. In comparison of Group 1 and 2, CSA-131 (Group 2) showed statistically significant activity against biofilm (p<0.001) . Capsule thicknesses of Group 1 and Group 2 showed correlation with biofilm results. The capsules of the implants containing CSA-131 were found to be significantly thinner. When the relationship between biofilm and capsule thickness was evaluated, a strong relationship was found between the two parameters. There was no significant difference between the groups inoculated with S.epidermidis when the capsule thickness, biofilm values and Jansen total scores were compared. Baker scores were evaluated and it was found that the prostheses in Group 2 had a significantly lower contracture grades. It was thought that the early implant losses in the inoculated groups affected the statistical data of the comparisons between these groups.
As a result, the combination of hydrogel containing CSA-131 prevented biofilm formation under sterile conditions and resulted in thinner capsule formation. The combination of CSA-131 hydrogel is promising in the prevention of capsular contracture  and further studies can support these data and lead to clinical trials.