Behandling med Vancomycin lastet kalsium sulfat og gjestfrihet bein i en forbedret kanin modell av benet infeksjon
Summary
Denne studien presenterer en forbedret kanin modell infisert med Staphylococcus aureus blokkerer samme mengde bakterier i benmargen. Vancomycin lastet kalsium sulfat og gjestfrihet bein brukes for antibiotika og bein reparasjon. Protokollen kan være nyttig for å studere benet infeksjon og gjenfødelse.
Abstract
Benet infeksjon oppstår bakterielle invasjon, som er svært vanskelig å behandle i klinisk, ortopedisk og traumatisk kirurgi. Benet infeksjon kan føre vedvarende betennelse, osteomyelitt og eventuell bein ikke-unionen. Etablering av en mulig reproduserbar dyr modell er viktig å bein infeksjon forskning og antibiotikabehandling. Som en i vivo er kanin modellen mye brukt i benet infeksjon forskning. Men bein tidligere studier på kanin infeksjon modeller viste at statusen infeksjon var inkonsekvent, hvor bakterier var variabel. Denne studien presenterer en forbedret kirurgisk metode for å indusere benet infeksjon på en kanin, ved å blokkere bakterier i benmargen. Multi-level evalueringer kan deretter utføres kontrollere metoden modellering.
Generelt er debriding nekrotisk vev og implantering av vancomycin-lastet kalsium sulfat (VCS) dominerende i antibiotikabehandling. Selv om kalsium sulfat i VCS fordeler osteocyte gjennomgang og nye bein vekst, oppstår massive bein feilene etter debriding. Gjestfrihet bein (AB) er en tiltalende strategi å overvinne bein mangler for behandling av massiv bein feil etter debriding nekrose bein.
I denne studien brukte vi hale bein som en gjestfrihet bein implantert i bein feilen. Bein reparasjon ble målt ved hjelp av mikro-beregnet-tomografi (mikro-CT) og histologiske analyse etter dyr offer. Resultatet i gruppen VCS ble bein ikke-unionen konsekvent oppnådd. Derimot var bein defekt områdene i gruppen VCS-AB sunket betraktelig. Nåværende modelleringsmetoden beskrevet reproduserbare, stabil og mulig metode for å forberede en benet infeksjon modell. VCS-AB behandling resultert i lavere bein ikke-unionen priser etter antibiotikabehandling. Forbedret benet infeksjon modellen og Kombinasjonsbehandling av VCS og gjestfrihet bein kan være nyttig i å studere de underliggende mekanismene i benet infeksjon og bein regenerering relevant traumatology Ortopedisk programmer.
Introduction
Benet infeksjon er vanligvis resultatet av bakterier eller andre mikroorganismen invasjon etter traumer, beinbrudd eller andre bein sykdommer1. Benet infeksjon kan indusere høy betennelse og bein vev. I klinikken er Staphylococcus aureus (S. aureus) den dominerende utløsende agenten benet infeksjon2,3. Benet infeksjon er smertefulle, ødeleggende, og ofte tar en kronisk kurs som er svært vanskelig å behandle4. I dag er er rensing av nekrotisk vev og forankring av vancomycin-lastet kalsium (VCS) perler bekreftet som en effektiv strategi for å kontrollere lokale infeksjon5,6. Men opplevde 10% til 15% av pasientene en langvarig bein reparasjonsprosessen, forsinket union eller ikke-unionen etter anti-infeksjon behandling7. Den store segmentet bein kunden er vanskeligste for ortopediske kirurger. En autologous bone graft anses optimal bein utskifting i benet ikke-unionen behandling8,9.
Hittil, de fleste studiene på benet har infeksjon og autologous bone implantasjon vært gjennomført i ulike typer av dyr modeller, for eksempel rotter, kaniner, hundene, griser og sauer10,11. Kanin modeller brukes vanligvis for benet infeksjon studier, som første utført av Norden og Kennedy i 197012,13. I vår forrige undersøkelse, vi brukte kanin modeller følge Nordens metode, og vi fant at antallet S. aureus injisert i benmargen ikke kunne være kvantifisert nøyaktig, blod lekkasje av benmarg ledet til bakterier løsning overflow.
Denne artikkelen presenterer en forbedret kirurgisk metode for å indusere benet infeksjon på kaniner. På slutten på prosedyren, ble en blodprøve for biokjemi, en bakteriologiske undersøkelse og en histopathologic undersøkelse utført for å kontrollere benet infeksjon modellen. Deretter VCS var innoperere for å forhindre infeksjon og gjestfrihet bein ble implantert fremme bein foryngelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
De tidligere studiene, ble ulike typer dyremodeller konstruert for å studere både akutte og kroniske benet infeksjon; imidlertid hardnakkethet Søk etter den ideelle modellen fremdeles17,18. I tillegg er ideelle benet infeksjon modellen ventet å simulere patologisk egenskapene til benet infeksjon i klinisk setting, mens modellering periodene, forbli lave kostnader og enkel å utføre. Så langt, er kanin bein infeksjon modellen den mest vanlige modellen i infl…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation av Kina (81803808, 81873062), Zhejiang provinsielle medisinske og helse vitenskap og Technology Fund (2017KY271) og vitenskap og teknologi prosjektet i Zhejiang-provinsen (2017C 37181).
Materials
| absorbable surgical suture | Jinghuan | 18S0604A | |
| asepsis injector | Jinglong | 20170501 | |
| bone wax | ETHICON | JH5CQLM | |
| CCD camera | Olympus | DP72 | |
| EDTA-K2 anticoagulant blood vessel | XINGE | 20170802 | |
| Electric bone drill unit | Bao Kang | BKZ-1 | |
| Electric shaver | Codos | 3800 | |
| flexible silica gel mold | WRIGHT | 1527745 | |
| Hematoxylin and Eosin Staining Kit | Beyotime | 20170523 | |
| Luria-Bertani culture medium | Baisi Biothchnology | 20170306 | |
| Medical-grade calcium sulphate | WRIGHT | 1527745 | |
| microcomputed tomography (micro-CT) | Bruker | SkyScan 1172 | |
| Microscope | Olympus | CX41 | |
| New Zealand white rabbits | Zhejiang Experimental Animal Center | SCXK 2014-0047 | |
| No. 11 scalpel | Yuanlikang | 20170604 | |
| normal saline | Mingsheng | 20170903 | |
| PBS | TBD(Jingyi) | 20170703-0592 | |
| pentobarbital sodium | Merk | 2070124 | |
| povidone-iodinesolution | Lierkang | 20170114 | |
| S. aureus freeze drying powder | China General Microbiological Culture Collection Center | ATCC 6538 | |
| sheep blood agar | HuanKai Microbial | 3103210 | |
| tryptic soy agar plates | HuanKai Microbial | 3105697 | |
| tryptic soy broth tubes | HuanKai Microbial | 3104260 | |
| Vancomycin | Lilly | C599180 |
Referências
- Malizos, K. N. Global Forum: The Burden of Bone and Joint Infection: A Growing Demand for More Resources. Journal of Bone and Joint Surgery-American Volume. 99, 20 (2017).
- Peeters, O. Teicoplanin – based antimicrobial therapy in Staphylococcus aureus bone and joint infection: tolerance, efficacy and experience with subcutaneous administration. BMC Infectious Diseases. 16, 622 (2016).
- Sugaya, H., et al. Percutaneous autologous concentrated bone marrow grafting in the treatment for nonunion. European Journal of Orthopeadic Surgery and Traumatology. 24, 671-678 (2014).
- Birt, M. C., Anderson, D. W., Bruce, T. E., Wang, J. Osteomyelitis: Recent advances in pathophysiology and therapeutic strategies. Journal of Orthopeadics. 14, 45-52 (2017).
- Walter, G., Kemmerer, M., Kappler, C., Hoffmann, R. Treatment algorithms for chronic osteomyelitis. Deutsches Arzteblatt International. 109, 257-264 (2012).
- Henriksen, K., Neutzsky-Wulff, A. V., Bonewald, L. F., Karsdal, M. A. Local communication on and within bone controls bone remodeling. Bone. 44, 1026-1033 (2009).
- Mendoza, M. C., et al. The effect of vancomycin powder on bone healing in a rat spinal rhBMP-2 model. Journal of Neurosurgery Spine. 25, 147-153 (2016).
- Cohn Yakubovich, D., et al. Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts. Journal of Visualized Experiments. (106), e53459 (2015).
- Brecevich, A. T., et al. Efficacy Comparison of Accell Evo3 and Grafton Demineralized Bone Matrix Putties against Autologous Bone in a Rat Posterolateral Spine Fusion Model. Spine Journal. 17, 855-862 (2017).
- Jensen, L. K., et al. Novel porcine model of implant-associated osteomyelitis: A comprehensive analysis of local, regional, and systemic response. Journal of Orthopeadic Research. 35, 2211-2221 (2016).
- de Mesy Bentley, K. L., et al. Evidence of Staphylococcus Aureus Deformation, Proliferation, and Migration in Canaliculi of Live Cortical Bone in Murine Models of Osteomyelitis. Journal of Bone and Mineral Research. 32, 985-990 (2017).
- Norden, C. W., Kennedy, E. Experimental osteomyelitis. I: A description of the model. Journal of Infectious Diseases. 122, 410-418 (1970).
- Mistry, S., et al. A novel, multi-barrier, drug eluting calcium sulfate/biphasic calcium phosphate biodegradable composite bone cement for treatment of experimental MRSA osteomyelitis in rabbit model. Journal of Controlled Release. 239, 169-181 (2016).
- Bernthal, N. M., et al. Combined In vivo Optical and µCT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice. Journal of Visualized Experiments. (92), e51612 (2014).
- Koeth, L. M., DiFranco-Fisher, J. M., McCurdy, S. A Reference Broth Microdilution Method for Dalbavancin In Vitro Susceptibility Testing of Bacteria that Grow Aerobically. Journal of Visualized Experiments. (103), e53028 (2015).
- Uttra, A. M., et al. Ephedra gerardiana aqueous ethanolic extract and fractions attenuate Freund Complete Adjuvant induced arthritis in Sprague Dawley rats by downregulating PGE2, COX2, IL-1β, IL-6, TNF-α, NF-kB and upregulating IL-4 and IL-10. Journal of Ethnopharmacology. 224, 482-496 (2018).
- Harrasser, N., et al. A new model of implant-related osteomyelitis in the metaphysis of rat tibiae. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 152 (2016).
- Abedon, S. T. Commentary: Phage Therapy of Staphylococcal Chronic Osteomyelitis in Experimental Animal Model. Frontiers in Microbiology. 7, 1251 (2016).
- Tan, H. L., Ao, H. Y., Ma, R., Lin, W. T., Tang, T. T. In vivo effect of quaternized chitosan-loaded polymethylmethacrylate bone cement on methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis infection of the tibial metaphysis in a rabbit model. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 58, 6016-6023 (2014).
- Chiara, L., et al. Detection of Osteomyelitis in the Diabetic Foot by Imaging Techniques: A Systematic Review and Meta-analysis Comparing MRI, White Blood Cell Scintigraphy, and FDG-PET. Diabetes Care. 40, 1111-1120 (2017).
- Khalid, M., et al. Raman Spectroscopy detects changes in Bone Mineral Quality and Collagen Cross-linkage in Staphylococcus Infected Human Bone. Scientific Reports. 8, 9417 (2018).
- Putters, T. F., Schortinghuis, J., Vissink, A., Raghoebar, G. M. A prospective study on the morbidity resulting from calvarial bone harvesting for intraoral reconstruction. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 44, 513-517 (2015).
- Yin, J., Jiang, Y. Completely resorption of autologous skull flap after orthotopic transplantation: a case report. International Journal of Clinical and Experimental Medicine. 7, 1169-1171 (2014).
- Takehiko, S., et al. Preliminary results of managing large medial tibial defects in primary total arthroplasty: autogenous morcellised bone graft. International Orthopaedics. 41, 931-937 (2017).
