Un modelo de infección por Candida albicans en una articulación periprotésica en ratones
Summary
La infección de la articulación periprotésica (PJI) causada por patógenos peligrosos es común en la ortopedia clínica. Los modelos animales existentes no pueden simular con precisión la situación real de la PJI. Aquí, establecimos un modelo de ratón PJI asociado a la biopelícula de Candida albicans para investigar y desarrollar nuevas terapias para la PJI.
Abstract
La infección articular periprotésica (PJI) es una de las infecciones comunes causadas por Candida albicans (C. albicans), que preocupa cada vez más a cirujanos y científicos. Por lo general, en el sitio de la infección se forman biopelículas que pueden proteger a C. albicans de los antibióticos y la eliminación inmunitaria. La cirugía que implica la extracción del implante infectado, el desbridamiento, el tratamiento antimicrobiano y el reimplante es el estándar de oro para el tratamiento de la PJI. Por lo tanto, el establecimiento de modelos animales de PJI es de gran importancia para la investigación y el desarrollo de nuevos fármacos o terapias para la PJI. En este estudio, se insertó un alambre liso de aleación de níquel-titanio, un implante ampliamente utilizado en clínicas ortopédicas, en la articulación femoral de un ratón C57BL/6 antes de que C. albicans fuera inoculado en la cavidad articular a lo largo del alambre. Después de 14 días, se observaron biopelículas maduras y gruesas en la superficie de los implantes bajo un microscopio electrónico de barrido (SEM). Se encontró una trabécula ósea significativamente reducida en la tinción de H&E de las muestras articulares infectadas. En resumen, se estableció un modelo de PJI de ratón con las ventajas de fácil operación, alta tasa de éxito, alta repetibilidad y alta correlación clínica. Se espera que este sea un modelo importante para los estudios clínicos de la prevención de la PJI relacionada con la biopelícula de C. albicans.
Introduction
Candida albicans (C. albicans) reside comensalmente en muchas partes del cuerpo humano1, que también es el patógeno oportunista más común que causa infecciones fúngicas invasivas potencialmente mortales, especialmente en pacientes inmunocomprometidos 2,3. C. albicans puede transformarse entre los estados de levadura y micelio como un hongo polimórfico. El estado de micelio exhibe mayor virulencia, mayor adhesión e invasión de células y tejidos 4,5. Además, C. albicans puede formar biopelículas en las superficies de materiales biomédicos como dentaduras postizas, catéteres y stents 1,6,7. La densa estructura tridimensional de las biopelículas restringe la infiltración de fármacos antifúngicos, expresa genes resistentes a los fármacos y regula a la baja el metabolismo de las células fúngicas para resistir la eliminación del sistema inmunitario 6,7. Por lo tanto, las infecciones relacionadas con biopelículas son bastante desafiantes en las clínicas8.
Staphylococcus aureus, Staphylococcus coagulasa negativo y enterobacter son los principales patógenos causantes de la PJI9. Aunque la incidencia de la ICP fúngica es relativamente baja (alrededor del 1%)10, el costo del tratamiento de la ICP fúngica es mayor11, el ciclo de tratamiento es más largo11 y la tasa de éxito del tratamiento es menor10 que la ICP bacteriana. En los últimos años, la incidencia de PJI fúngica ha ido aumentando año tras año10. La PJI de Candida representa el 77%-84% de la PJIfúngica 10,12, y C. albicans es la más común en Candida (54%). Por lo tanto, es necesario estudiar la PJI fúngica.
Actualmente, la PJI se trata mediante cirugía de revisión mediante (1) la extracción del implante infectado, (2) el desbridamiento, (3) el tratamiento antimicrobiano y (4) el reimplante. Después de un desbridamiento completo, se coloca un antibiótico que contiene cemento óseo y el paciente es tratado con antibióticos sistémicamente durante más de 6 semanas para controlar eficazmente la infección antes de que se coloque un nuevo implante13. Sin embargo, este método no puede eliminar completamente los patógenos en los tejidos, y es muy probable que se desarrollen infecciones recurrentes tratadas con terapia antimicrobiana a largo plazo en cepas resistentes a los medicamentos 14,15,16.
El establecimiento de modelos animales de PJI es importante para la investigación y el desarrollo de nuevos fármacos o terapias para la PJI. En el desarrollo de la ICP, se forman grandes espacios muertos alrededor de la prótesis, lo que lleva a la formación de hematomas, que bloquean aún más el suministro de sangre a los tejidos circundantes y perjudican el efecto de los antibióticos11,15. Debido a la dificultad de imitar el entorno circundante de la prótesis, los modelos animales tradicionales no pueden simular con precisión la situación real de la PJI17,18.
En este trabajo, se construyó un modelo de PJI asociado a la biopelícula de C. albicans en ratones mediante el uso de un alambre de titanio-níquel clínicamente ampliamente utilizado para simular implantes articulares19,20. Este modelo PJI exhibe las ventajas de fácil operación, alta tasa de éxito, alta repetibilidad y alta correlación clínica. Se espera que sea un modelo importante para el estudio de la prevención y el tratamiento de la PJI relacionada con la biopelícula de C. albicans.
Protocol
Representative Results
Discussion
La infección causada por la contaminación de los instrumentos quirúrgicos o del ambiente quirúrgico durante la cirugía es la principal causa de la mayoría de las infecciones por implantes 24,25,26,27. Por lo tanto, en este estudio se construyó un modelo de PJI relacionado con la biopelícula de C. albicans de ratón. En comparación con el modelo tradicional de PJI en el que se …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos el apoyo financiero de la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Shaanxi (número de subvención 2021SF-118) y de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (números de subvención 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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