Un modello di infezione da Candida albicans articolare periprotesica nel topo
Summary
L’infezione dell’articolazione periprotesica (PJI) causata da agenti patogeni pericolosi è comune in ortopedia clinica. I modelli animali esistenti non sono in grado di simulare accuratamente la situazione reale della PJI. Qui, abbiamo stabilito un modello murino di PJI associato al biofilm di Candida albicans per la ricerca e lo sviluppo di nuove terapie per la PJI.
Abstract
L’infezione dell’articolazione periprotesica (PJI) è una delle infezioni più comuni causate dalla Candida albicans (C. albicans), che preoccupa sempre più chirurghi e scienziati. Generalmente, nel sito di infezione si formano biofilm in grado di proteggere C. albicans dagli antibiotici e dalla clearance immunitaria. L’intervento chirurgico che comporta la rimozione dell’impianto infetto, lo sbrigliamento, il trattamento antimicrobico e il reimpianto è il gold standard per il trattamento della PJI. Pertanto, la creazione di modelli animali di PJI è di grande importanza per la ricerca e lo sviluppo di nuovi farmaci o terapie per la PJI. In questo studio, un filo liscio in lega di nichel-titanio, un impianto ampiamente utilizzato nelle cliniche ortopediche, è stato inserito nell’articolazione femorale di un topo C57BL/6 prima che i C. albicans venissero inoculati nella cavità articolare lungo il filo. Dopo 14 giorni, sono stati osservati biofilm maturi e spessi sulla superficie degli impianti sotto un microscopio elettronico a scansione (SEM). Una trabecola ossea significativamente ridotta è stata riscontrata nella colorazione H&E dei campioni articolari infetti. Per riassumere, è stato stabilito un modello PJI murino con i vantaggi di facilità d’uso, alto tasso di successo, alta ripetibilità e alta correlazione clinica. Si prevede che questo sarà un modello importante per gli studi clinici sulla prevenzione della PJI correlata al biofilm di C. albicans.
Introduction
La Candida albicans (C. albicans) risiede commensamente in molte parti del corpo umano1, ed è anche il patogeno opportunista più comune che causa infezioni fungine invasive potenzialmente letali, specialmente nei pazienti immunocompromessi 2,3. C. albicans può trasformarsi tra lo stato di lievito e quello di micelio come fungo polimorfo. Lo stato del micelio mostra una maggiore virulenza, una maggiore adesione e l’invasione di cellule e tessuti 4,5. Inoltre, C. albicans può formare biofilm sulle superfici di materiali biomedici come protesi dentarie, cateteri e stent 1,6,7. La densa struttura tridimensionale dei biofilm limita l’infiltrazione di farmaci antimicotici, esprime geni resistenti ai farmaci e sottoregola il metabolismo delle cellule fungine per resistere alla clearance del sistema immunitario 6,7. Pertanto, le infezioni correlate ai biofilm sono piuttosto impegnative nelle cliniche8.
Lo Staphylococcus aureus, lo stafilococco coagulasi-negativo e l’enterobacter sono i principali agenti patogeni che causano la PJI9. Sebbene l’incidenza della PJI fungina sia relativamente bassa (circa l’1%)10, il costo del trattamento della PJI fungina è più alto11, il ciclo di trattamento è più lungo11 e il tasso di successo del trattamento è inferiorea 10 rispetto alla PJI batterica. Negli ultimi anni, l’incidenza della PJI fungina è aumentata di annoin anno. La Candida PJI rappresenta il 77%-84% della PJI fungina10,12 e la C. albicans è la più comune nella Candida (54%). Pertanto, la PJI fungina deve essere studiata.
Attualmente, la PJI viene trattata tramite chirurgia di revisione (1) rimuovendo l’impianto infetto, (2) sbrigliando, (3) trattando con antimicrobici e (4) reimpiantando. Dopo un accurato sbrigliamento, viene posizionato un antibiotico contenente cemento osseo e il paziente viene trattato con antibiotici per via sistemica per più di 6 settimane per controllare efficacemente l’infezione prima che venga posizionato un nuovo impianto13. Tuttavia, questo metodo non è in grado di eliminare completamente gli agenti patogeni nei tessuti e le infezioni ricorrenti trattate con terapia antimicrobica a lungo termine hanno un’alta probabilità di svilupparsi in ceppi resistenti ai farmaci 14,15,16.
La creazione di modelli animali di PJI è importante per la ricerca e lo sviluppo di nuovi farmaci o terapie per la PJI. Nello sviluppo della PJI, si formano ampi spazi morti intorno alla protesi, portando alla formazione di ematomi, che bloccano ulteriormente l’afflusso di sangue ai tessuti circostanti e compromettono l’effetto degli antibiotici 11,15. A causa della difficoltà nell’imitare l’ambiente circostante della protesi, i modelli animali tradizionali non possono simulare accuratamente la situazione reale di PJI17,18.
In questo articolo, un modello PJI associato al biofilm di C. albicans nei topi è stato costruito utilizzando un filo di titanio-nichel clinicamente ampiamente utilizzato per simulare impianti articolari19,20. Questo modello PJI presenta i vantaggi di un funzionamento semplice, di un alto tasso di successo, di un’elevata ripetibilità e di un’elevata correlazione clinica. Si prevede che sarà un modello importante per lo studio della prevenzione e del trattamento della PJI correlata al biofilm di C. albicans.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’infezione causata dalla contaminazione degli strumenti chirurgici o dell’ambiente chirurgico durante l’intervento chirurgico è la causa principale della maggior parte delle infezioni implantari 24,25,26,27. Pertanto, in questo studio è stato costruito un modello di PJI correlato al biofilm di C. albicans del topo. Rispetto al modello PJI tradizionale in cui sono state utilizzate pa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Siamo grati per il sostegno finanziario della Natural Science Foundation della provincia dello Shaanxi (numero di sovvenzione 2021SF-118) e della National Natural Science Foundation of China (numero di sovvenzione 81973409, 82204631).
Materials
| 0.5 Mactutrius turbidibris | Shanghai Lujing Technology Co., Ltd | 5106063 | |
| 4 °C refrigerator | Electrolux (China) Electric Co., Ltd | ESE6539TA | |
| Agar | Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd | 01-023 | |
| Analytical balances | Shimadzu | ATX124 | |
| Autoclaves Sterilizer | SANYO | MLS-3750 | |
| Carbenicillin | Amresco | C0885 | |
| Eclipse Ci Nikon upright optical microscope | Nikon | Eclipse Ts2-FL | |
| Glucose | Macklin | D823520 | |
| Inoculation ring | Thermo Scientific | 251586 | |
| Isoflurane | RWD | 20210103 | |
| NaCl | Xi'an Jingxi Shuanghe Pharmaceutical Co., Ltd | 20180108 | |
| Paraformaldehyde | Beyotime Biotechnology | P0099 | |
| Peptone | Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd | 01-001 | |
| RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine | RWD | R550 | |
| SEM | Hitachi | TM-1000 | |
| Temperature incubator | Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd | ZQTY-50N | |
| Ultrapure water water generator | Heal Force | NW20VF | |
| Ultrasound machine | Do-Chrom | DS10260D | |
| Yeast extract | Thermo Scientific Oxoid | LP0021B |
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