由危险病原体引起的假体周围关节感染（PJI）在临床骨科中较为常见。现有的动物模型无法准确模拟PJI的实际状况。本文中，我们建立了一种与白色念珠菌（Candida albicans）生物膜相关的PJI小鼠模型，用于研究和开发针对PJI的新疗法。
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本文内容
摘要
摘要
假体周围关节感染（PJI）是Candida albicans（C. albicans）引起的一种常见感染，日益引起外科医生和科学家的关注。通常，C. albicans会在感染部位形成生物膜，从而使其免受抗生素和免疫清除的影响。目前治疗PJI的金标准是手术干预，包括移除感染假体、清创、抗微生物治疗以及假体再植入。因此，建立动物PJI模型对于研发针对PJI的新药或治疗方法具有重要意义。本研究中，在将C. albicans沿导丝接种至关节腔之前，先将一根表面光滑的镍钛合金丝（骨科临床广泛应用的一种植入物）插入C57BL/6小鼠的股骨关节内。14天后，通过扫描电子显微镜（SEM）观察到植入物表面已形成成熟且厚实的生物膜。感染关节组织标本的H&E染色显示骨小梁显著减少。综上所述，本研究成功建立了一种操作简便、成功率高、重复性好且临床相关性强的小鼠PJI模型。该模型有望成为研究C. albicans生物膜相关PJI预防的重要临床前模型。
引言
Candida albicans（C. albicans）可共生存在于人体多个部位1，同时也是最常见的机会性病原真菌，尤其在免疫功能低下患者中可引起危及生命的侵袭性真菌感染2,3。C. albicans 作为一种多形性真菌，可在酵母相和菌丝相之间相互转化。菌丝相具有更高的毒力，对细胞和组织的黏附性及侵袭能力更强4,5。此外，C. albicans 还可在义齿、导管和支架等生物医学材料表面形成生物膜1,6,7。生物膜致密的三维结构限制了抗真菌药物的渗透，同时表达耐药基因，并下调真菌细胞的代谢以抵抗免疫系统的清除作用6,7。因此，与生物膜相关的感染 在临床上极具治疗挑战性8。
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方案
实验动物购自西安交通大学。所有动物实验程序均经西安交通大学机构动物伦理委员会批准（批准编号：SCXK [陕西] 2021-103）。小鼠在实验前饲养一周，每笼5只，可自由摄取食物和饮水。动物在室温（RT；24 °C ± 1 °C）及12小时光照/12小时黑暗循环条件下饲养，直至实验开始。
1. 缓冲液与仪器准备
- C. albicans 细胞培养
- 接种单克隆菌落 白色念珠菌 使用接种环从酵母提取物蛋白胨葡萄糖（YPD）平板培养基中挑取（SC5314）菌株，接种于5 mL YPD液体培养基（YPD + 50 µg/mL 羧苄青霉素）中。
- 振荡 C. albicans 细胞随后在30 °C、220 rpm条件下振荡培养过夜。
- 将悬液在400 x g 在室温下孵育5分钟。重悬沉淀物 白色念珠菌 生理盐水中的细胞并稀释细胞浓度 至 1 × 106 通过目视调整浊度至与0.5麦氏标准相当，使细胞浓度为cells/mL。
- 生理盐水的制备
- 称取0.9 g氯化钠，溶于100 mL去离子水中，配制0.9%生理盐水。
- 手术器械准备 <....
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结果
将样本接种至平板培养基，经 overnight 培养后计数菌落，是评估病灶局部病原负荷的常用方法22,23。在本研究中，肝脏、肾脏和脾脏样本的微生物培养结果均为阴性，表明本研究所建立的模型仅导致小鼠局部感染，而未引起全身性感染23。
空白植入组中，镍钛合金丝表面未见白色念珠菌（C. albicans）黏附或定植；而PJI组镍钛合金丝表面可见成熟且厚实的生物膜，表明术后14天小鼠体内成功构建了与C. albicans生物膜相关的假体关节感染（PJI）模型。图2展示了植入物的扫描电镜图像23。
H&股骨组织的E染色结果如图所示 图3对照组中可见清晰完整的骨小梁.......
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讨论
手术过程中由于手术器械或手术环境受到污染而引起的感染，是大多数植入物相关感染的主要原因24,25,26,27。因此，本研究构建了一种与C. albicans生物膜相关的假体关节感染（PJI）小鼠模型。与传统PJI模型中使用悬浮于生理盐水中的无菌不锈钢颗粒作为植入物的方法不同，本研究采用镍钛合金丝——一种常用的植入材料——以模拟C. albicans、植入材料与骨骼之间的相互作用，更接近临床实际情况。
本文所述的PJI模型能够完美模拟临床中PJI的生理环境。该模型仅可用于研究植入期间的感染，而不能用于研究后期的血源性感染。
C. albicans 可通过两种方式接种。一种是在手术期间直接将 C. albicans<.......
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披露
作者声明，他们不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
感谢陕西省自然科学基金（项目编号 2021SF-118）和国家自然科学基金（项目编号 81973409、82204631）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.5 Mactutrius turbidibris | 上海路径科技有限公司 | 5106063 | |
| 4 °C 冰箱 | 伊莱克斯（中国）电器有限公司 | ESE6539TA | |
| 琼脂 | 北京奥博星生物技术有限责任公司 | 01-001 | |
| 分析天平 | 岛津 | ATX124 | |
| 高压灭菌器 | 三洋 | MLS-3750 | |
| 羧苄西林 | Amresco | C0885 | |
| Eclipse Ci 尼康 upright 光学显微镜 | 尼康 | Eclipse Ts2-FL | |
| 葡萄糖 | 麦克林 | D823520 | |
| 接种环 | 赛默飞世尔科技 | 251586 | |
| 异氟烷 | RWD | 20210103 | |
| NaCl | 西安京西双和制药有限公司 | 20180108 | |
| 多聚甲醛 | 碧云天生物技术 | P0099 | |
| 蛋白胨 | 北京奥博星生物技术有限责任公司 | 01-001 | |
| RWD R550 多通道小动物麻醉机 | RWD | R550 | |
| 扫描电子显微镜（SEM） | 日立 | TM-1000 | |
| 恒温培养箱 | 上海智楚仪器有限公司 | ZQTY-50N | |
| 超纯水机 | Heal Force | NW20VF | |
| 超声波仪 | Do-Chrom | DS10260D | |
| 酵母提取物 | 赛默飞世尔科技 Oxoid | LP0021B |
参考文献
- Mayer, F. L., Wilson, D., Hube, B. Candida albicans pathogenicity mechanisms. Virulence. 4 (2), 119-128 (2013).
- Fan, F., et al. Candida albicans biofilms: antifungal resistance, immune evasion, and emerging therapeutic strategies.....
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重印与许可
