Summary

PRP como un nuevo enfoque para prevenir la infección: Preparación y<em> In vitro</em> Propiedades antimicrobianas de PRP

Published: April 09, 2013
doi:

Summary

Implante asociada a la infección es una complicación clínica significativa. Este estudio describe un enfoque utilizando plasma rico en plaquetas (PRP) para prevenir infecciones relacionados con el implante, presenta el protocolo para la preparación de PRP con concentración de plaquetas constante, e informa de las propiedades antimicrobianas de los recientemente identificados PRP y protocolos relacionados para examinar tales propiedades antimicrobianas<em> In vitro.</em

Abstract

Implante infección asociada se está volviendo más y más difícil para la industria de la salud en todo el mundo debido a la creciente resistencia a los antibióticos, la transmisión de bacterias resistentes a antibióticos entre animales y seres humanos, y el alto costo de tratamiento de las infecciones.

En este estudio, se describen una nueva estrategia que puede ser eficaz en la prevención de las infecciones relacionadas con implante basado en las propiedades antimicrobianas potenciales de plasma rico en plaquetas (PRP). Debido a sus propiedades bien estudiados para promover la curación, PRP (un producto biológico) ha sido cada vez más utilizado para aplicaciones clínicas, incluyendo cirugías ortopédicas, cirugía periodontal y oral, cirugías maxilofaciales, cirugías plásticas, medicina deportiva, etc

PRP podría ser una alternativa avanzada a los tratamientos convencionales con antibióticos para prevenir las infecciones asociadas a implantes. El uso de PRP puede ser ventajoso en comparación con los tratamientos convencionales con antibióticos SINCE PRP es menos probable que induzca resistencia a los antibióticos y PRP antimicrobiana y propiedades curativas que promueven puede tener un efecto sinérgico en la prevención de infecciones. Es bien conocido que los agentes patógenos y las células humanas están compitiendo por superficies de los implantes, y PRP propiedades de curación promoción podría mejorar la unión celular humana reduciendo así las probabilidades de infección. Además, el PRP es inherentemente biocompatible, seguro y libre de riesgo de las enfermedades transmisibles.

Para nuestro estudio, hemos seleccionado varias cepas clínicas de bacterias que se encuentran comúnmente en las infecciones ortopédicas y examinó si PRP tiene propiedades in vitro antimicrobianos contra estas bacterias. Hemos preparado PRP utilizando un enfoque de centrifugación dos veces, que permite la concentración de plaquetas mismo que debe obtenerse para todas las muestras. Hemos logrado resultados consistentes antimicrobianos y se ha encontrado que el PRP tiene fuerte propiedades in vitro antimicrobianos contra bacterias como methicillin sensible a la meticilina y resistentes a Staphylococcus aureus, Streptococcus del Grupo A, y Neisseria gonorrhoeae. Por lo tanto, la utilización de PRP puede tener el potencial para prevenir la infección y reducir la necesidad de un costoso tratamiento post-operatorio de infecciones relacionados con el implante.

Introduction

Implante asociada a la infección es una complicación clínica significativa. Staphylococcus aureus (S. aureus) es uno de los microorganismos más comunes aislados de infecciones relacionados con el implante. Es capaz de producir una biopelícula que recubre las superficies de implantes y puede conducir a 1,2 infección resistente a antibióticos. El tratamiento de las infecciones asociadas a implantes con frecuencia requiere hospitalización a largo plazo para desbridamientos repetidos y prolongados de terapia antibiótica parenteral. En los casos resistentes a antibióticos, la extracción del implante puede ser necesario. La creciente resistencia de las bacterias a los antibióticos también se ha referido a los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC) como "uno de los problemas de salud del mundo más urgentes." Con el tiempo, sin el desarrollo de tratamientos antimicrobianos nuevos y eficaces, es posible que los fármacos múltiples patógenos resistentes será intratable con los antibióticos convencionales. Prevención de implante asociadoinfección es por lo tanto importante y nuevos agentes profilácticos o enfoques son necesarios para la prevención de tales infecciones.

Plasma rico en plaquetas (PRP) es una concentración de sangre autóloga que contiene más de 30 factores de crecimiento que pueden ayudar con la curación del hueso y de injerto de hueso 3-5. La aplicación de PRP para la reconstrucción ósea y maduración del tejido blando se ha informa cada vez más en las clínicas debido a su alta concentración de diversos factores de crecimiento liberados por las plaquetas.

Varias características de PRP PRP indican que también pueden tener propiedades antimicrobianas 6-9. PRP contiene un gran número de plaquetas, una alta concentración de leucocitos (que puede poseer defensa del huésped-acciones contra bacterias y hongos), y varios péptidos antimicrobianos 7,8,10. En un estudio reciente de una gran cohorte de pacientes quirúrgicos cardíacos, se reveló que el uso intraoperatorio de PRP-gel durante el cierre de la herida significativamente disminuyó la incidencia de infección esternón superficial y profunda 11. Por estas razones y observaciones, la hipótesis de que el PRP, además de sus bien estudiadas promueven la curación de las propiedades, tiene propiedades antimicrobianas. Las ventajas potenciales de la utilización de PRP para prevenir la infección pueden incluir: (i) PRP es menos probable que induzca resistencia en comparación con los tratamientos convencionales con antibióticos. (Ii) PRP también tiene propiedades que favorecen la cicatrización que puede tener un efecto sinérgico en la prevención de infecciones; curación promotoras de PRP de propiedades podrían proporcionar un sello para evitar la adhesión bacteriana reduciendo así las probabilidades de infección por los patógenos y las células humanas están compitiendo para superficies de implante 12 , 13. (Iii) PRP es inherentemente biocompatible, seguro y libre de riesgo de las enfermedades transmisibles.

Nuestro objetivo a largo plazo es el uso de PRP como un nuevo enfoque para prevenir implante asociada infections. El objetivo de este estudio fue la preparación de PRP utilizando un enfoque de centrifugación dos veces, para examinar PRP en propiedades antimicrobianas in vitro, y para describir los protocolos para evaluar tales propiedades antimicrobianas.

Protocol

1. Preparación y activación de PRP 1.1 Extracción de sangre Anestesiar conejo por inhalación de isoflurano (2% en O 2 para la inducción y 1% para el mantenimiento). Dibujar 2 ml 0,129 M citrato trisódico (una solución anticoagulante) en una jeringa de 20 ml. La solución de citrato tri-sódico se prepara disolviendo 1,897 g de tri-citrato de sodio en 50 ml de H 2 O destilada y filtrar con un filtro de 0,22 micras estéril. Esterilizar …

Representative Results

PRP se preparó reproducible utilizando un enfoque de centrifugación dos veces (Figura 1). PRP se encuentra a presentar fuerte (hasta 100-veces la reducción de UFC) en las propiedades antimicrobianas in vitro contra S. aureus resistente aureus (MRSA) (Figura 3), que se encuentra comúnmente en los hospitales de todo el mundo 14. Del mismo modo, el PRP tiene fuertes propiedades antimicrobianas en contra de estafilococos sensibles S. au…

Discussion

Plasma rico en plaquetas se ha usado cada vez más para aplicaciones clínicas debido a sus propiedades de promoción de la cicatrización 15-17. En el presente estudio, el PRP se presenta como un nuevo enfoque para la prevención de infecciones. PRP se encontró que tienen fuertes propiedades antimicrobianas contra MRSA, MSSA, estreptococo del grupo A, y Neisseria gonorrhoeae. Las principales ventajas de PRP, en comparación con los tratamientos convencionales con antibióticos para la prev…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores agradecen a Therwa Hamza, John E. Tidwell, Clovis Nina, y Suzanne Smith para la asistencia experimental y Suzanne Smith para corrección de pruebas. Los autores también agradecen a John Thomas, PhD para la prestación de los aislados bacterianos clínicos y John B. Barnett, PhD, por su apoyo y el uso del laboratorio de seguridad biológica en el Departamento de Microbiología, Inmunología y Biología Celular en la Universidad de Virginia Occidental. Los autores agradecen el apoyo financiero de la Osteosíntesis y Trauma Care Foundation y la National Science Foundation (# 1003907). Microscopio experimentos y análisis de imagen se realizaron también en el West Virginia University Fondo Imaging, que es apoyado en parte por el Mary Babb Randolph Cancer Center y el NIH subvención P20 RR016440.

El uso de animales para la extracción de sangre fueron aprobados por el Cuidado de Animales Universidad West Virginia institucional y el empleo. Todos los experimentos fueron ejecutadas en conformidad con todas las guidelin relevanteEs, regulaciones y agencias reguladoras.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Bovine thrombin King Pharmaceuticals, Inc 60793-215-05 Thrombin (bovine origin)
Calcium chloride King Pharmaceuticals, Inc 60793-215-05 10% calcium chloride
Ethanol Sigma-Aldrich E7023
Isoflurane Baxter 1001936060
Mueller Hinton broth Becton, Dickinson and Company 275710
Phosphate-buffered saline Sigma-Aldrich D8662
Tri-sodium citrate Sigma-Aldrich W302600
Tryptic soy agar Fisher Scientific R01202
Centrifuge Kendro Laboratory Products 750043077
Syringe filter Millipore SLGP033RS

References

  1. Gristina, A. G. Biomaterial-centered infection: microbial adhesion versus tissue integration. Science. 237, 1588-1595 (1987).
  2. Gristina, A. G., Costerton, J. W. Bacterial adherence to biomaterials and tissue. The significance of its role in clinical sepsis. J. Bone Joint Surg. Am. 67, 264-273 (1985).
  3. Everts, P. A., et al. Reviewing the structural features of autologous platelet-leukocyte gel and suggestions for use in surgery. Eur. Surg. Res. 39, 199-207 (2007).
  4. Marx, R. E. Platelet-rich plasma (PRP): what is PRP and what is not PRP. Implant. Dent. 10, 225-228 (2001).
  5. Toscano, N., Holtzclaw, D. Surgical considerations in the use of platelet-rich plasma. Compend. Contin. Educ. Dent. 29, 182-185 (2008).
  6. Cieslik-Bielecka, A., Gazdzik, T. S., Bielecki, T. M., Cieslik, T. Why the platelet-rich gel has antimicrobial activity?. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod. 103, 303-306 (2007).
  7. Yeaman, M. R. The role of platelets in antimicrobial host defense. Clin. Infect. Dis. 25, 951-970 (1997).
  8. Tang, Y. Q., Yeaman, M. R., Selsted, M. E. Antimicrobial peptides from human platelets. Infect Immun. 70, 6524-6533 (2002).
  9. El-Sharkawy, H., et al. Platelet-rich plasma: growth factors and pro- and anti-inflammatory properties. J. Periodontol. 78, 661-669 (2007).
  10. Krijgsveld, J., et al. Thrombocidins, microbicidal proteins from human blood platelets, are C-terminal deletion products of CXC chemokines. J. Biol. Chem. 275, 20374-20381 (2000).
  11. Trowbridge, C. C., et al. Use of platelet gel and its effects on infection in cardiac surgery. J. Extra Corpor. Technol. 37, 381-386 (2005).
  12. Gristina, A. G., Naylor, P., Myrvik, Q. Infections from biomaterials and implants: a race for the surface. Med. Prog. Technol. 14, 205-224 (1988).
  13. Subbiahdoss, G., Kuijer, R., Grijpma, D. W., vander Mei, H. C., Busscher, H. J. Microbial biofilm growth vs. tissue integration: “the race for the surface” experimentally studied. Acta Biomater. 5, 1399-1404 (2009).
  14. Klevens, R. M., et al. Invasive methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections in the United States. JAMA. 298, 1763-1771 (2007).
  15. Foster, T. E., Puskas, B. L., Mandelbaum, B. R., Gerhardt, M. B., Rodeo, S. A. Platelet-rich plasma: from basic science to clinical applications. Am. J. Sports Med. 37, 2259-2272 (2009).
  16. Carlson, N. E., Roach, R. B. Platelet-rich plasma: clinical applications in dentistry. J. Am. Dent. Assoc. 133, 1383-1386 (2002).
  17. Man, D., Plosker, H., Winland-Brown, J. E. The use of autologous platelet-rich plasma (platelet gel) and autologous platelet-poor plasma (fibrin glue) in cosmetic surgery. Plast. Reconstr. Surg. 107, 229-237 (2001).
  18. Fridkin, S. K., et al. Epidemiological and microbiological characterization of infections caused by Staphylococcus aureus with reduced susceptibility to vancomycin, United States, 1997-2001. Clin. Infect. Dis. 36, 429-439 (1997).
  19. Jackson, C. R., Fedorka-Cray, P. J., Davis, J. A., Barrett, J. B., Frye, J. G. Prevalence, species distribution and antimicrobial resistance of enterococci isolated from dogs and cats in the United States. J. Appl. Microbiol. 107, 1269-1278 (2009).
  20. Murray, C. K., et al. Recovery of multidrug-resistant bacteria from combat personnel evacuated from Iraq and Afghanistan at a single military treatment facility. Mil. Med. 174, 598-604 (2009).
  21. Durr, M., Peschel, A. Chemokines meet defensins: the merging concepts of chemoattractants and antimicrobial peptides in host defense. Infect Immun. 70, 6515-6517 (2002).
  22. Hancock, R. E. Peptide antibiotics. Lancet. 349, 418-422 (1997).
  23. Dohan Ehrenfest, D. M., Rasmusson, L., Albrektsson, T. Classification of platelet concentrates: from pure platelet-rich plasma (P-PRP) to leucocyte- and platelet-rich fibrin (L-PRF). Trends Biotechnol. 27, 158-167 (2009).
  24. Kalen, A., Wahlstrom, O., Linder, C. H., Magnusson, P. The content of bone morphogenetic proteins in platelets varies greatly between different platelet donors. Biochem. Biophys. Res. Commun. 375, 261-264 (2008).
  25. Weibrich, G., Kleis, W. K., Hafner, G., Hitzler, W. E. Growth factor levels in platelet-rich plasma and correlations with donor age, sex, and platelet count. J. Craniomaxillofac. Surg. 30, 97-102 (2002).
  26. Mazzucco, L., Balbo, V., Cattana, E., Guaschino, R., Borzini, P. Not every PRP-gel is born equal. Evaluation of growth factor availability for tissues through four PRP-gel preparations: Fibrinet, RegenPRP-Kit, Plateltex and one manual procedure. Vox Sang. 97, 110-118 (2009).
  27. Lei, H., Gui, L., Xiao, R. The effect of anticoagulants on the quality and biological efficacy of platelet-rich plasma. Clin. Biochem. 42, 1452-1460 (2009).
  28. Redler, L. H., Thompson, S. A., Hsu, S. H., Ahmad, C. S., Levine, W. N. Platelet-rich plasma therapy: a systematic literature review and evidence for clinical use. Phys. Sportsmed. 39, 42-51 (2011).
  29. Whitman, D. H., Berry, R. L., Green, D. M. Platelet gel: an autologous alternative to fibrin glue with applications in oral and maxillofacial surgery. J. Oral Maxillofac. Surg. 55, 1294-1299 (1997).
  30. Anitua, E. Plasma rich in growth factors: preliminary results of use in the preparation of future sites for implants. Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 14, 529-535 (1999).
  31. Whitman, D. H., Berry, R. L. A technique for improving the handling of particulate cancellous bone and marrow grafts using platelet gel. J. Oral. Maxillofac. Surg. 56, 1217-1218 (1998).
  32. Currie, L. J., Sharpe, J. R., Martin, R. The use of fibrin glue in skin grafts and tissue-engineered skin replacements: a review. Plast. Reconstr. Surg. 108, 1713-1726 (2001).
  33. Nikulin, A. A. Effect of calcium, thrombin and nucleotides (ADP, cAMP, cGMP) on blood platelet glycolysis and energy metabolism. Farmakol. Toksikol. 43, 585-590 (1980).
  34. Hantgan, R. R., Taylor, R. G., Lewis, J. C. Platelets interact with fibrin only after activation. Blood. 65, 1299-1311 (1985).
  35. Hantgan, R., Fowler, W., Erickson, H., Hermans, J. Fibrin assembly: a comparison of electron microscopic and light scattering results. Thromb. Haemost. 44, 119-124 (1980).
  36. Li, B., Jiang, B., Boyce, B. M., Lindsey, B. A. Multilayer polypeptide nanoscale coatings incorporating IL-12 for the prevention of biomedical device-associated infections. Biomaterials. 30, 2552-2558 (2009).
  37. Li, B., Jiang, B., Dietz, M. J., Smith, E. S., Clovis, N. B., Rao, K. M. K. Evaluation of local MCP-1 and IL-12 nanocoatings for infection prevention in open fractures. J. Orthop. Res. 28, 48-54 (2010).
  38. Boyce, B. M., Lindsey, B. A., Clovis, N. B., Smith, E. S., Hobbs, G. R., Hubbard, D. F., Emery, S. E., Barnett, J. B., Li, B. Additive effects of exogenous IL-12 supplementation and antibiotic treatment in infection prophylaxis. J. Orthop. Res. 30 (2), 196-202 (2012).

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Cite This Article
Li, H., Li, B. PRP as a New Approach to Prevent Infection: Preparation and In vitro Antimicrobial Properties of PRP. J. Vis. Exp. (74), e50351, doi:10.3791/50351 (2013).

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