MALDI TOF IMS - a tool for diagnosis of low-grade infection?

Könemann, Carl Philipp Emanuel; Klinge, Uwe; Klosterhalfen, Bernd

doi:44963

MALDI TOF IMS - a tool for diagnosis of low-grade infection?

Könemann, Carl Philipp Emanuel^RWTH*

2025 & 2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Carl Philipp Emanuel Könemann

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2026

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Klosterhalfen, Bernd (Thesis advisor)^RWTH* ; Klinge, Uwe (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-12-15

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-10911
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1023998/files/1023998.pdf

Einrichtungen

Institut und Lehrstuhl für Pathologie (528001-2 ; 922910)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
MALDI TOF IMS (frei) ; alloplastic material (frei) ; low-grade infection (frei) ; mesh (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Einleitung: Mit dem zunehmenden Erfolg alloplastischer Materialien in der Implantationschirurgie ist die Zahl implantatassoziierter Komplikationen gestiegen. Eine der schwerwiegendsten Komplikationen ist die Infektion des Implantats. Insbesondere die Diagnose von low-grade Infektionen ist aufgrund des Fehlens eindeutiger klinischer Entzündungszeichen herausfordernd. Häufig sind eine Explantation des Implantats und eine histopathologische Untersuchung des Gewebes erforderlich. Allerdings sind viele Implantate nicht schneidbar oder behindern den Schneideprozess des Gewebes erheblich, was zu einer schlechten Probenqualität und damit zu Schwierigkeiten beim Nachweis polymorphkerniger Granulozyten (PMN) führt. MALDI-TOF-IMS könnte zusätzliche Informationen zur Diagnostik von Implantatinfektionen liefern, indem es die histopathologische Untersuchung mit der Massenspektrometrie kombiniert. Material und Methoden: In dieser retrospektiven Studie analysierten wir Gewebe von 15 formalinfixierten und paraffineingebetteten (FFPE) chirurgischen Hernienexplantaten. Die Gewebe wurden konventionell mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) sowie immunhistochemisch mittels CD15 gefärbt, um PMN als Indikatorzellen für Infektionen nachzuweisen. Areale mit einer hohen Anzahl an PMN wurden markiert. Anschließend wurde MALDI-TOF-IMS durchgeführt, wobei spezifische (m/z)-Ionenpeptide als Biomarker für Infektionen untersucht wurden. Ergebnisse und Schlussfolgerung: PMN-Peptide konnten im netzeingebetteten Gewebe nachgewiesen werden. Histologisch markierte Areale mit hoher Neutrophilenanzahl zeigten eine hohe Intensität neutrophilenassoziierter Peptide. Als Machbarkeitsnachweis zeigt diese Studie, dass MALDI-TOF-IMS PMN-Peptide über verschiedene Gewebetypen hinweg detektieren und zusätzliche Informationen zur Diagnostik von low-grade Implantatinfektionen liefern kann. Aufgrund der geringen Stichprobengröße sind jedoch weitere Studien erforderlich, um das Potenzial der MALDI-TOF-IMS in der Diagnostik von low-grade Infektionen zu untermauern.

Introduction: With the rising success of alloplastic material in implantation surgery, implant-associated complications have increased. One of the most severe complications is infection of the implant. Especially diagnosis of low-grade infections is challenging due to absence of clear clinical signs of inflammation. Often, explantation of the implant and histopathological review of the tissue are required. However, many implants are not sectionable or severely hinder the cutting process of the tissue, resulting in poor sample quality with subsequent difficulties to detect polymorphonuclear granulocytes (PMNs). MALDI TOF IMS may provide additional information to diagnose infection of implants combining histopathological review with mass spectrometry. Material and Methods: In this retrospective study, we analyzed tissue from 15 formalin-fixed and paraffin-embedded (FFPE) surgical hernia explants. The tissues were conventionally stained with hematoxylin and eosin (H&E) and by immunohistochemistry using CD15 to detect PMNs as indicator cells for infections. Areas with high number of PMNs were annotated. Subsequently, MALDI TOF IMS was performed, and specific (m/z) ion peptides were searched as biomarkers for infection. Results and Conclusion: We were able to detect PMN peptides in mesh embedded tissue. Histologically annotated areas with high numbers of neutrophils showed high intensity for the neutrophil-associated peptides. As a proof of principle MALDI TOF IMS can detect PMN peptides across different tissue types and provide additional information for diagnosing low-grade infection in implants. Due to the small sample size further studies are necessary to substantiate the potential of MALDI TOF IMS in diagnosis of low-grade infection.

OpenAccess:
PDF
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