Behandeling met vancomycine geladen calciumsulfaat en autogene bot in een verbeterde konijn Model van bot infectie
Summary
Deze studie presenteert een verbeterde konijn model geïnfecteerd met Staphylococcus aureus door het blokkeren van de dezelfde hoeveelheid bacteriën in het beenmerg. Vancomycine geladen calciumsulfaat en autogene bot worden gebruikt voor de behandeling van antibioticum en bot reparatie. Het protocol zou nuttig zijn voor de studie van bot infectie en regeneratie.
Abstract
Bot infectie het gevolg van bacteriële invasie, die zeer moeilijk te behandelen in traumatische, klinische en orthopedische chirurgie. De bot infectie kan leiden tot langdurige ontsteking, osteomyelitis en uiteindelijke been buiten de Unie. Oprichting van een haalbaar, reproduceerbare diermodel is belangrijk om het bot infectie onderzoek en behandeling met antibiotica. Als een in vivo model, wordt het model van het konijn veel gebruikt in bot infectie onderzoek. Echter, vorige studies op konijn bot infectie modellen toonde aan dat de status van de infectie inconsistent, was net als de hoeveelheid bacteriën variabele. Deze studie geeft een verbeterde chirurgische methode voor inducerende bot besmetting van een konijn, door het blokkeren van de bacteriën in het beenmerg. Multi-level evaluaties kunnen vervolgens worden uitgevoerd om te controleren of de modellering methode.
Debriding necrotisch weefsel en implantatie van vancomycine-geladen calciumsulfaat (VCS) zijn in het algemeen, overheersend in behandeling met antibiotica. Hoewel calciumsulfaat in VCS voordelen Osteocyt kruipen en nieuwe botgroei, optreden massale bot gebreken na debriding. Autogene bot (AB) is een aantrekkelijk strategie te overwinnen bot gebreken voor de behandeling van massale bot gebreken na debriding necrotische bot.
In deze studie gebruikten we de staart bot als een autogene bot geïmplanteerd in het bot defect. Bot reparatie werd gemeten met behulp van micro-berekend-tomografie (micro-CT) en histologische analyse na dierlijke offer. Dientengevolge, in de groep VCS was bot non-adhesie consequent verkregen. Daarentegen waren de botten defect gebieden in de VCS-AB groep aanzienlijk afgenomen. De huidige methode van de modellering beschreven een haalbaar, reproduceerbare methode ter voorbereiding van een bot besmetting-model. De behandeling van de VCS-AB resulteerde in lagere been buiten de Unie na behandeling met antibiotica. De verbeterde bot infectie model en de behandeling van de combinatie van VCS en autogene bot zou kunnen bij het bestuderen van de onderliggende mechanismen in bot infectie en bot regeneratie relevant is voor de traumatologie orthopedische toepassingen nuttig zijn.
Introduction
Bot infectie meestal het gevolg van bacteriën of andere micro-organismen invasie na trauma, botbreuk, of andere bot ziekten1. Bot infectie kan leiden tot een hoog niveau van ontsteking en bot weefselvernietiging. In de kliniek is Staphylococcus aureus (S. aureus) de belangrijkste verwekker van bot infectie2,3. De bot infectie is pijnlijk, slopende, en neemt vaak een chronische cursus die uiterst moeilijk te behandelen van4. Op dit moment is debridement van necrotisch weefsel en implanteren van vancomycine-geladen calcium (VCS) kralen bevestigd dat een efficiënte strategie voor de beheersing van de lokale infectie5,6. 10% tot 15% van de patiënten ervaren echter een langdurige bot herstelproces, vertraagde adhesie of non-adhesie na anti-infectie behandeling7. Het grote segment van een bot defect is de moeilijkste kwestie voor orthopedische chirurgen. Een autologe bottransplantatie wordt beschouwd als de optimale bot vervanging in bot non-adhesie behandeling8,9.
Tot op heden heeft het merendeel van de studies over bot zijn infectie en autologe bot innesteling uitgevoerd in verschillende soorten dierlijke modellen, zoals ratten, konijnen, honden, varkens en schapen10,11. Konijn modellen worden meestal gebruikt voor bot infectie studies, als eerste uitgevoerd door Norden en Kennedy in 197012,13. In onze eerdere studie, we gebruikten konijn modellen van Norden methode, en we vonden dat de hoeveelheid van S. aureus geïnjecteerd in het beenmerg kon niet worden gekwantificeerd nauwkeurig, zoals het lekken van bloed uit het beenmerg tot bacteriën oplossing overloop leidde.
Dit artikel presenteert een verbeterde chirurgische methode voor inducerende bot infectie van konijnen. Aan het einde van de procedure, werden een bloedonderzoek van de biochemie, een bacteriologisch onderzoek en een histopathologische onderzoek uitgevoerd om te controleren of het bot infectie model. Vervolgens VCS was geïmplanteerd om te remmen infectie en autogene bot was geïmplanteerd ter bevordering van de regeneratie van bot.
Protocol
Representative Results
Discussion
In de vorige studies, werden diverse soorten dierlijke modellen gebouwd om te studeren zowel acute en chronische bot infectie; echter blijft de zoektocht naar het ideale model17,18. Bovendien, het ideale bot infectie model naar verwachting simuleren de pathologische kenmerken van bot infectie in klinische setting, terwijl de modellering periodes, blijven low-cost en gemakkelijk uit te voeren. Tot nu toe is het konijn bot infectie model het meest voorkomende model…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de nationale Natural Science Foundation van China (81803808, 81873062), Zhejiang provinciale geneeskundige en Health Science, Technology Fund (2017KY271) en de wetenschap en technologie Project van de provincie Zhejiang (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 |
References
- 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).
