Locally Transplanted Adipose Stem Cells Reduce Anastomotic Leaks in Ischemic Colorectal Anastomoses: A Rat Model

Anastomotic leakage remains a dreaded complication after colorectal surgery. Stem-cell-based therapies have been shown to increase angiogenesis and cell proliferation.The purpose of this research was to investigate the use of adipose-derived stem cells on the healing of ischemic colonic anastomoses in a rat model.This is an animal research study using xenotransplantation.Male Wistar rats (300-400 g, n = 48) were purchased from a licensed breeder.Adipose stem cells were isolated from the subcutaneous fat of healthy human donors.The rats underwent laparotomy with creation of an ischemic colorectal anastomosis created by ligation of mesenteric vessels. The animals were divided into 3 groups: control group with an ischemic anastomosis, vehicle-only group in which the ischemic anastomosis was treated with an absorbable gelatin sponge, and a treatment group in which the ischemic anastomosis was treated with an absorbable gelatin sponge plus adipose stem cells. Animals were killed at postoperative days 3 and 7.Anastomotic leakage was defined as the finding of feculent peritonitis or perianastomotic abscess on necropsy. Rat mRNA expression was measured using real-time polymerase chain reaction.Adipose-derived stem cells significantly decreased anastomotic leakage when compared with control at both postoperative days 3 (25.0% vs 87.5%; p = 0.02) and 7 (25.0% vs 87.5%; p = 0.02). The use of an absorbable gelatin sponge alone had no effect on anastomotic leakage when compared with control and postoperative days 3 or 7. We found that stem cell-treated animals had a 5.9-fold and 7.4-fold increase in the expression of vascular endothelial growth factor when compared with control at 3 and 7 days; however, this difference was not statistically significant when compared with the absorbable gelatin sponge group.This is a preclinical animal research study using xenotransplantation of cultured stem cells.Locally transplanted adipose stem cells enhance the healing of ischemic colorectal anastomoses and may be a novel strategy for reducing the risk of anastomotic leakage in colorectal surgery. See Video Abstract at http://links.lww.com/DCR/B203. EL TRANSPLANTE LOCAL DE CÉLULAS MADRE ADIPOSAS REDUCE LA FUGA ANASTOMÓTICA EN LAS SUTURAS COLORRECTALES ISQUÉMICAS: MODELO EN RATAS: Las fugas anastomóticas son una complicación pusilánime después de toda cirugía colorrectal. Se ha demostrado que el tratamiento con células madre aumenta la angiogénesis y la proliferación celular.Investigar el uso de células madre derivadas de tejido adiposo en la cicatrización de una anastomosis colónica isquémica basada en ratas como modelo.Estudio de investigación en animales utilizando xenotrasplantes.Adquisición de típicas ratas de laboratorio raza Wistar, todas machos (300-400 g, n = 48) de un criadero autorizado.Aislamiento de células madre de tipo adiposo del tejido celular subcutáneo en donantes humanos sanos.Las ratas se sometieron a laparotomía con la creación de una anastomosis colorrectal isquémica obtenida mediante ligadura controlada de los vasos mesentéricos correspondientes. Los animales se dividieron en tres grupos: grupo de control con anastomosis isquémica, grupo de vehículo único en el que la anastomosis isquémica se trató con una esponja de gelatina absorbible, y un grupo de tratamiento en el que la anastomosis isquémica se trató con una esponja de gelatina absorbible asociada a un vástago adiposo de células madre. Los animales fueron sacrificados el POD3 y el POD7.La fuga anastomótica fué definida como el hallazgo de peritonitis fecaloidea o absceso perianastomótico a la necropsia. La expresión de RNAm de las ratas se midió usando PCR en tiempo real.Las células madre derivadas de tejido adiposo disminuyeron significativamente la fuga anastomótica en comparación con el grupo control tanto en el POD3 (25% frente a 87.5%, p = 0.02) como en el POD7 (25% frente a 87.5%, p = 0.02). El uso de una esponja de gelatina absorbible sola, no tuvo efecto sobre la fuga anastomótica en comparación con los controles el POD3 o el POD7. Descubrimos que los animales tratados con células madre adiposas tenían un aumento de 5,9 y 7,4 veces en la expresión de VEGF en comparación con el control a los 3 y 7 días, respectivamente; sin embargo, esta diferencia no fue estadísticamente significativa en comparación con el grupo de esponja de gelatina absorbible.Este es un estudio preclínico de investigación en animales que utiliza xenotrasplantes de células madre adiposas cultivadas.Las células madre de tipo adiposo trasplantadas localmente mejoran la cicatrisación en casos de anastomosis colorrectales isquémicas, y podrían convertirse en una nueva estrategia para reducir el riesgo de fugas anastomóticas en casos de cirugía colorrectal. Consulte Video Resumen en http://links.lww.com/DCR/B203. (Traducción-Dr Xavier Delgadillo).