マウスにおける人工関節周囲カン ジダ・アルビカンス 感染モデル
Summary
危険な病原体によって引き起こされる人工関節周囲感染症(PJI)は、臨床整形外科で一般的です。既存の動物モデルでは、PJIの実態を正確に再現することはできません。本研究では、 カンジダ・アルビカンス バイオフィルム関連PJIマウスモデルを確立し、PJIの新規治療薬の研究開発を行なう。
Abstract
人工関節周囲感染症(PJI)は、 カンジダ・アルビカンス(C.アルビカンス)によって引き起こされる一般的な感染症の1つであり、 外科医や科学者の懸念が高まっています。一般に、 C.アルビカンス を抗生物質や免疫クリアランスから保護できるバイオフィルムが感染部位に形成されます。感染したインプラントの除去、創面切除、抗菌治療、および再移植を含む手術は、PJI治療のゴールドスタンダードです。このように、動物PJIモデルを確立することは、PJIの新薬や治療薬の研究開発にとって大きな意義があります。この研究では、整形外科クリニックで広く使用されているインプラントである滑らかなニッケルチタン合金ワイヤーをC57BL/6マウスの大腿関節に挿入し、C .アルビカンス をワイヤーに沿って関節腔に接種しました。14日後、走査型電子顕微鏡(SEM)下でインプラントの表面に成熟した厚いバイオフィルムが観察されました。骨梁の有意な減少は、感染した関節標本のH&E染色で発見された。要約すると、操作が簡単で、成功率が高く、再現性が高く、臨床的相関が高いという利点を備えたマウスPJIモデルが確立されました。本研究は、 C. albicans のバイオフィルム関連PJI予防の臨床研究における重要なモデルとなることが期待されます。
Introduction
カンジダ・アルビカンス(C. albicans)は、人体の多くの部分に共生しており1、特に免疫不全の患者において、生命を脅かす侵襲性真菌感染症を引き起こす最も一般的な日和見病原体でもあります2,3。C.アルビカンスは、酵母と菌糸体の状態の間で多形性真菌として形質転換することができます。菌糸体の状態は、より高い病原性、より強い接着、および細胞や組織への浸潤を示します4,5。さらに、C.アルビカンスは、義歯、カテーテル、ステントなどの生物医学材料の表面にバイオフィルムを形成する可能性があります1,6,7。バイオフィルムの緻密な三次元構造は、抗真菌薬の浸潤を制限し、薬剤耐性遺伝子を発現し、真菌細胞の代謝をダウンレギュレートして免疫系のクリアランスに抵抗する6,7。したがって、バイオフィルム関連の感染症は、診療所で非常に困難です8。
黄色ブドウ球菌、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、およびエンテロバクターは、PJI9を引き起こす主な病原体です。真菌PJIの発生率は比較的低い(約1%)が10が、真菌PJIの治療費は高く11、治療サイクルは長く11、治療成功率は細菌PJIよりも低い10。近年、真菌性PJIの発生率は年々増加しています10。カンジダPJIは真菌PJIの77%〜84%を占め、10,12、C.アルビカンスはカンジダで最も一般的です(54%)。したがって、真菌PJIを研究する必要があります。
現在、PJIは、(1)感染したインプラントの除去、(2)創面切除、(3)抗菌治療、(4)再移植による再移植手術による治療を行っています。徹底的な創面切除の後、骨セメントを含む抗生物質が配置され、患者は抗生物質で6週間以上全身的に治療され、感染を効果的に制御してから、新しいインプラントが配置されます13。しかし、この方法では組織内の病原体を完全に排除することはできず、長期の抗菌薬療法で治療された再発性感染症は、薬剤耐性株で発症する可能性が高くなります14,15,16。
PJIの動物モデルを確立することは、PJIの新薬や治療薬の研究開発にとって重要です。PJIの発症では、プロテーゼの周囲に大きなデッドスペースが形成され、血腫の形成につながり、周囲の組織の血液供給をさらにブロックし、抗生物質の効果を損ないます11,15。プロテーゼの周囲環境を模倣することが困難なため、従来の動物モデルではPJI17,18の実際の状況を正確にシミュレートすることはできません。
この論文では、マウスのC.アルビカンスバイオフィルム関連PJIモデルが、臨床的に広く使用されているチタンニッケルワイヤーを使用して構築され、関節インプラントをシミュレートしました19,20。このPJIモデルは、操作が簡単で、成功率が高く、再現性が高く、臨床的相関が高いという利点があります。本研究は、C. albicansバイオフィルム関連PJIの予防と治療を研究するための重要なモデルとなることが期待されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
手術器具の汚染や手術中の手術環境によって引き起こされる感染症は、ほとんどのインプラント感染症の主な理由です24,25,26,27。そこで、本研究ではマウスC.アルビカンスバイオフィルム関連PJIモデルを構築した。生理食塩水に懸濁した無菌ステンレス粒子をインプラントとする従来のPJIモ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
陝西省自然科学基金会(助成金番号2021SF-118)および中国国家自然科学基金会(助成金番号81973409、82204631)からの財政的支援に感謝します。
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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