Differently charged polypeptides and their impact on peritoneal and pleural postoperative adhesion formation

Abstract

Organization LUND UNIVERSITY

Department of Surgery,

Clinical Sciences

Skånes University Hospital Lund

SE-221 85 Lund Sweden Document name

DOCTORAL DISSERTATION

Date of issue: November 8, 2013

Author(s): Daniel Åkerberg Sponsoring organization

Title and subtitle: Differently charged polypeptides and their impact on peritoneal and pleural postoperative adhesion formation

Abstract: Abdominal adhesions are formed after previous peritoneal traumas where previous surgery poses the most frequent cause. An increasing number of clinical complications due to adhesions have been detected such as small bowel obstructions, female infertility, and pain. Postoperative adhesions also form in pleura and pericardium after thoracic surgery. Complications include risk of bleeding, organ perforation and prolonged surgery, both in the thorax and abdomen, during reoperations. Previous reports have shown increased healthcare expenditures due to complications of abdominal adhesions. Several prophylactic anti-adhesion devices exist on the market, but none of them are sufficient in every aspect, such as being able to be used during abdominal infections, bleeding and in case of an intestinal anastomosis. The use of two differently charged polypeptides covering the peritoneal wounds during surgery has, in previous studies, shown promising anti-adhesion effects. The aim of this study was to investigate whether the polypeptides in any way affected different important healing aspects of the peritoneum and if the polypeptides may be administered as a spray in an animal study (I). Furthermore, the aim was to elucidate if the administered polypeptides affected important aspects of the healing process during an extended time dynamic pattern (II). It was also investigated whether the polypeptides reduced adhesions after adhesiolysis in the abdomen (III) and pleura (IV), and if there was an impact on peritoneal/pleural healing. In order to investigate the impact of polypeptides, an in vitro cell model was set up (V). A significant decrease in adhesions was seen both in the abdomen and pleura using the polypeptides. A significant decrease in adhesion reformation was seen after adhesiolysis and polypeptide administration. Despite some variation, no significant impact on key parameters of peritoneal and pleural resolving processes were seen after administration of the polypeptides. It was feasible to administer the polypeptides with a spray atomizer. Cell proliferation was decreased when higher concentrations of the polypeptides were administered, indicating a dose response relationship relying on the configuration and amount of charges of the polypeptides.

In conclusion, the use of the two differently charged polypeptides to prevent abdominal and pleural adhesions was feasible, reducing adhesions after primary surgery and relaparotomy, without affecting key parameters of the resolving process investigated.

Key words: Abdominal adhesions, small bowel obstructions, pain, female infertility, pleural adhesions, peritoneal, pleural, resolving process and key substances.

Classification system and/or index terms (if any)

Supplementary bibliographical information Language English



ISSN and key title 1652-8220 ISBN978-91-87651-18-2

Recipient’s notes Number of pages 150 Price

Security classification

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Sammanväxningar/ärrbildningar i buken och bröstkorgen efter kirurgiska ingrepp är mycket vanligt. Bland de patienter som opereras kommer cirka 95 % att få någon form av sammanväxningar. Nästan 1 procent av alla inläggningar på kirurgiska avdelningar och tre procent av alla bukoperationer anses i grunden vara orsakade av sammanväxningar i buken. Detta är ett stort antal patienter som årligen drabbas och kostnaden för samhället är betydande. Den årliga kostnaden i Sverige för sammanväxningar har beräknats till mellan 40 och 60 miljoner Euro.

Dessutom finns indikationer på att kostnaden ökar årligen i takt med att allt fler patienter genomgår operation. För den enskilde patienten varierar panoramat av komplikationer.

En av de vanligaste komplikationerna som kan tillstöta, på grund av sammanväxningar efter tidigare kirurgi i buken, är tarmvred. Det som händer då är att tarmen har växt samman med sig själv eller ett annat organ och hamnat i ett så pass ogynnsamt läge att dess innehåll inte kan passera. Symtom som uppstår är smärta, illamående och kräkningar. Tillståndet kräver vård på sjukhus och en del av dessa patienter måste akut opereras. Operationen är inte helt riskfri och kan i värsta fall innebära skada på tarmen med åtföljande livslångt lidande. En annan konsekvens av sammanväxningar efter tidigare operation är att en eventuell ny opertion ofta blir mer komplicerad och utdragen eftersom sammanväxningar gör det svårare för kirurgen att komma in i bukhålan och nå fram till det aktuella organet.

Ytterligare komplikationer är kvinnlig infertilitet, där sammanväxningarna gör att äggstockar, äggledare och ägg kan fastna mot omkringliggande vävnader. Därmed ökar risken för att ägglossningen inte fortgår som normalt alternativt helt uteblir. Man tror numera att upp till 40 % av kvinnors infertilitet kan bero på sammanväxningar.

Sammanväxningar efter kirurgi kan även ge upphov till smärttillstånd i buken. Tillståndet är dock inte helt belagt och sannolikt ett område som är svårt att utforska, delvis på grund av att smärta är en subjektiv upplevelse och att buksmärta kan bero på många orsaker. Därmed ökar risken att man vid dylika studier råkar få med patienter med smärtor av andra orsaker. Trots detta vet man idag att smärta till följd av sammanväxningar efter kirurgi är en realitet och behöver utredas mer.

Kirurgi i bröstkorgens organ har blivit alltmer vanlig, exempelvis kranskärlskirurgi, borttagande av lungvävnad vid spridd men botbar cancer och hjärtklaffskirurgi hos barn och vuxna. Därmed ökar andelen patienter som opereras mer än en gång i bröstkorgen varpå risken att få komplikationer på grund av sammanväxningar efter kirurgi också ökar. Komplikationer som kan tillstöta är framför allt blödningar, organskada och förlängd operationstid vid ny opertion.

Under flera decennier har det forskats kring sammanväxningar efter kirurgi och idag vet vi, både på mikro och makroskopisk nivå, till stor del varför dessa uppkommer. Problemen man framför allt brottas med är hur dessa skall förebyggas för att förhindra framtida komplikationer.

Det finns ett flertal produkter på marknaden som förebygger sammanväxningar men ingen av dessa har visat sig vara utan biverkningar eller helt reducera mängden sammanväxningar. Några har visat sig ha skadliga effekter och dragits in från marknaden.

Tidigare lovande djurförsök har visat att om man applicerar både positivt laddade proteiner och negativt laddade proteiner på skadad bukhinna bildar dessa en matta av en biofilm som hindrar inläkning av sammanväxningar i det skadade området. Tidigare studier har visat att biofilmen inte påverkar immunförsvaret och fungerar trots pågående infektion och blödning i buken.

Denna avhandlings syfte var att ytterligare utreda konceptet med biofilm som profylax mot sammanväxningar. Avhandlingen visar att sammanväxningarna kan minskas efter kirurgi både i bröstkorg och buk. Det har också visats att viktiga mekanismer som har med den normala läkningen efter kirurgi att göra inte påverkas, vare sig i buk eller bröstkorg, vid användandet av biofilmen. Dessutom konstateras att biofilmen kan sprayas på den skadade ytan, vilket ökar möjligheten till användning vid både öppen och titthålskirurgi.

I framtiden kommer studier på människa krävas för att undersöka biofilmens kliniska värde avseende att förebygga utvecklingen av sammanväxningar efter kirurgi.

• author: Åkerberg, Daniel
• supervisor: Bobby Tingstedt; Roland Andersson
• opponent: Associate Professor Hyltander, Anders
• organization: Surgery (Lund)
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Surgery
• keywords: peritoneal, pleural adhesions, female infertility, pain, Abdominal adhesions, small bowel obstructions, pleural, resolving process and key substances
• categories: Higher Education
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:143
• pages: 166 pages
• defense location: F3 Salen Blocket Skånes University Hospital Site Lund
• defense date: 2013-12-14 10:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-87651-18-2
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 31947b29-3963-489b-be49-a0375770d543 (old id 4175114)
• date added to LUP: 2016-04-01 14:32:07
• date last changed: 2019-05-22 04:24:28