הזיהום הנגרם על ידי זיהום של כלי ניתוח או הסביבה הכירורגית במהלך הניתוח הוא הסיבה העיקרית לרוב זיהומים שתלים 24,25,26,27. לכן, במחקר זה נבנה מודל PJI הקשור לביופילם של עכבר C. albicans. בהשוואה למודל PJI המסורתי שבו נעשה שימוש בחלקיקי נירוסטה סטריליים המרחפים במי מלח כשתל, במחקר זה נעשה שימוש בחוט סגסוגת ניקל-טיטניום, חומר שתל נפוץ, כדי לדמות את המגע בין C. albicans, חומרי השתל והעצם, הדומה יותר למצב במרפאות.
מודל PJI המתואר במאמר זה יכול לדמות באופן מושלם את הסביבה הפיזיולוגית של PJI במרפאות. מודל זה יכול לשמש רק כדי לחקור את הזיהום במהלך ההשתלה במקום זיהום מאוחר יותר המועבר בדם.
C. albicans ניתן לחסן בשתי דרכים. האחד הוא חיסון ישיר של C. albicans באתר השתל במהלך ניתוח28, והשני הוא טיפוח השתלים עם C. albicans לתקופה של זמן, כך ביופילמים בוגרים נוצרים על פני השטח של השתל לפני השתלה כירורגית29. השיטה הראשונה נבחרה במחקר זה בשל מספר החיסון המדויק של פתוגנים, שהביא להבדלים מינימליים בין קבוצות והערכה אובייקטיבית יותר של הטיפולים הבאים. יתר על כן, השיטה הראשונה עקבית יותר עם המצב הקליני.
בפרוטוקול זה, החדרת השתל קשה לביצוע. על המפעיל להתאמן מספר פעמים כדי לוודא שהשתל מוכנס למפרק במקום תת עורית או תוך שרירית. חוץ מזה, מספר החיסון של C. albicans חיוני לחזרתיות של מודל PJI. C. albicans יש לערבב היטב באמצעות מערבולת כדי להבטיח את דיוק מספר החיסון. בנוסף, יש להוסיף את C. albicans לאורך חוט הסגסוגת כדי לדמות את מסלול הזיהום במצב הקליני.
ביופילמים יכולים להיות מזוהים 7 ימים לאחר זיהום חיידקי, ולאחר מכן ביופילמים גדל בהדרגה והגיע לרמה ביום ה- 1430. לכן, ההצלחה של מודל PJI הוקמה נבדקה ביום ה- 14. ההתיישבות של C. albicans והיווצרות ביופילם על פני השטח של השתל נבדקו על ידי SEM. נגעי הרקמה סביב השתל שנגרמו על ידי זיהום מקומי הוערכו על ידי ניתוח פתולוגי לאחר צביעת H&E. מחקרים הראו כי אוסטאוליזה פריפרוסתטית היא תכונה חשובה עקב PJI31. לפיכך, אינדיקטורים אלה חיוניים גם בהערכת שיטות טיפוליות למניעה וטיפול ב- PJI32.
תרבית מיקרוביאלית משמשת בדרך כלל לאיתור זיהום מיקרוביאלי במרפאות ובמעבדות. לכן, במחקר זה בוצעה התרבית המיקרוביאלית של השתל, רקמות סביב שתלים, כבד ואיברים חיוניים אחרים. עבור השתל, אולטרסוניקציה הוחלה כדי להסיר את C. albicans דבק על פני השטח של חוט סגסוגת טיטניום-ניקל. לאחר מכן, C. albicans הועשרו על ידי צנטריפוגות לפני תרבית מיקרוביאלית. עם זאת, נמצאה תוצאה שלילית, שאינה עולה בקנה אחד עם תוצאת SEM (איור 2). תוצאת SEM הראתה כי C. albicans נדבק לפני השטח של חוט סגסוגת טיטניום-ניקל. לכן, התוצאה של תרבית מיקרוביאלית הייתה שלילי כוזב, אשר ניתן לייחס להידבקות הדוקה של C. albicans לחוט סגסוגת טיטניום-ניקל; אולטרסאונד לא הצליח לקלף בהצלחה את C. albicans מהשתל. באופן דומה, גם התרבית המיקרוביאלית של הרקמות סביב שתלים ואיברים חיוניים הייתה שלילית. ישנן שתי סיבות אפשריות: (1) מספר C. albicans שחוסנו במחקר זה היה רק 2000 CFU, אשר עשוי להיות קטן מכדי לפלוש לרקמה שמסביב ולמערכת במהלך תקופת הניסוי; (2) רגישות השיטה לחילוץ והפרדת פתוגנים מרקמות נמוכה. דו"ח שפורסם בעבר מצביע על כך שתרבית מיקרוביאלית יכולה בקלות להראות תוצאות שליליות כוזבות ועיכוב טיפולים33. ניתן להשתמש בצביעת גרוקוט-גומורי כדי לקבוע את היווצרות הקורים בעצם ובמפרק32. זה עשוי גם להיות מועיל להגדיל את כמות החיסון, להאריך את משך הניסוי או לשמור על העכברים במצב מדוכא חיסון לפני ניתוח32. עם זאת, יש לציין כי הדבקה ממושכת עלולה להוביל להדבקה עמוקה או אפילו מערכתית. לפיכך, יש לתכנן את תקופת הניסוי בהתאם למטרה הספציפית.
לסיכום, מחקר זה יצר מודל עכברי מוצלח של PJI הקשור לביופילם של C. albicans , אשר עשוי להיות בעל משמעות רבה לחקר המניעה והטיפול ב- PIJ הקשור לביופילם של C. albicans .