Functional and histologic effects after implanting pluripotent stem cells in a murine model with sphincterotomy

Abstract

Introduction and aims: Fecal incontinence is a disabling condition with devastating consequences for the patients. Medical and surgical options are not very satisfactory, reason by which regenerative medicine has been considered in this field. In the present research, we analyzed functional and histologic effects after implanting pluripotent stem cells (PSCs) in a murine model with sphincterotomy. Materials and methods: Female Wistar rats were subjected to sphincterotomy and divided into three groups. Group 1 (control group) was treated with 300 μL of balanced saline solution and group 2 (late treatment) and group 3 (early treatment) received 50,000 PSCs resuspended in 300 μL of balanced saline solution. All animals were evaluated through high-resolution anorectal manometry 24 hours before and after sphincterotomy and every month for three months. Finally, the rats were euthanized and histopathologic sections from the anal canal were obtained. Results: All groups showed a decrease in resting anal pressure and squeeze anal pressure 24 hours after sphincterotomy. At the third month, higher anal pressures in the groups treated with PSCs were detected. Regarding the histologic effects, the microscopic architecture was restored and there was a significant decrease in the inflammatory response in the groups treated with PSCs. Conclusion: PSCs implantation improves anal tone, as well as histologic structure, presenting better regenerative results when implanted as early treatment. Resumen: Introducción y objetivos: La incontinencia fecal es una condición incapacitante con consecuencias devastadoras para los pacientes. Las opciones médicas y quirúrgicas no son muy satisfactorias, razón por la cual la medicina regenerativa ha sido considerada en este campo. En esta investigación se analizaron los efectos funcionales e histológicos posteriores al implante de células madre pluripotentes (CMP) en un modelo murino con esfinterotomía. Material y métodos: Ratas hembra Wistar fueron sometidas a esfinterotomía y divididas en tres grupos. El grupo 1 (grupo control) fue tratado con 300 μl de solución salina isotónica, el grupo 2 (tratamiento tardío) y el grupo 3 (tratamiento temprano) recibieron 50,000 CMP resuspendidas en 300 μl de solución salina isotónica. Todos los animales fueron evaluados por medio de manometría anorrectal de alta resolución 24 h previo y posterior a la esfinterotomía y cada mes durante tres meses. Finalmente, las ratas fueron sacrificadas y se obtuvieron cortes histopatológicos del canal anal. Resultados: Todos los grupos mostraron una disminución en las presiones anales de reposo y esfuerzo 24 h después de la esfinterotomía. Al tercer mes, se obtuvieron presiones anales más elevadas en los grupos tratados con CMP, observando una diferencia estadísticamente significativa en la presión anal de esfuerzo. En cuanto a los efectos histológicos, se observó restauración de la arquitectura microscópica, así como una disminución significativa de la respuesta inflamatoria en los grupos tratados con CMP. Conclusión: El implante de CMP mejora el tono anal y la microarquitectura histológica después de una esfinterotomía, presentando mejores resultados regenerativos cuando se implantan de manera temprana. Keywords: Sphincterotomy, Fecal incontinence, Pluripotent stem cells, Regeneration, High-resolution manometry, Palabras clave: Esfinterotomía, Incontinencia fecal, Células madre pluripotentes, Regeneración, Manometría de alta resolución