Zakażenie spowodowane zanieczyszczeniem narzędzi chirurgicznych lub środowiska chirurgicznego podczas operacji jest główną przyczyną większości infekcji implantów 24,25,26,27. Dlatego w tym badaniu skonstruowano mysi model PJI związany z biofilmem C. albicans. W porównaniu z tradycyjnym modelem PJI, w którym jako implant użyto sterylnych cząstek stali nierdzewnej zawieszonych w soli fizjologicznej, w tym badaniu użyto drutu ze stopu niklu i tytanu, powszechnie stosowanego materiału implantologicznego, aby symulować kontakt między C. albicans, materiałami implantów i kością, co jest bardziej podobne do sytuacji w klinikach.
Opisany w tym artykule model PJI może doskonale symulować fizjologiczne środowisko PJI w klinikach. Model ten może być używany tylko do badania infekcji podczas implantacji, a nie późniejszej infekcji przenoszonej przez krew.
C. albicans można inokulować na dwa sposoby. Jednym z nich jest bezpośrednie zaszczepianie C. albicans w miejscu implantacji podczas operacji28, a drugim hodowla implantów C. albicans przez pewien czas, tak aby na powierzchni implantu przed implantacją chirurgiczną powstały dojrzałe biofilmy29. Pierwsza metoda została wybrana w tym badaniu ze względu na dokładną liczbę inokulacji patogenów, co skutkowało minimalnymi różnicami między grupami i bardziej obiektywną oceną kolejnych terapii. Co więcej, pierwsza metoda jest bardziej spójna z sytuacją kliniczną.
W tym protokole wprowadzenie implantu jest trudne do wykonania. Operator musi ćwiczyć kilka razy, aby upewnić się, że implant jest wprowadzany do stawu, a nie podskórnie lub domięśniowo. Poza tym liczba inokulacji C. albicans ma kluczowe znaczenie dla powtarzalności modelu PJI. C. albicans należy dokładnie wymieszać przez wir, aby zapewnić dokładność liczby inokulacji. Ponadto C. albicans należy dodać wzdłuż drutu stopowego, aby symulować drogę infekcji w sytuacji klinicznej.
Biofilmy można było wykryć 7 dni po zakażeniu bakteryjnym, po czym biofilmy stopniowo się zwiększały i osiągnęły plateau w 14dniu 30 dnia. W związku z tym sukces ustalonego modelu PJI został sprawdzony w 14dniu . Kolonizacja C. albicans i tworzenie się biofilmu na powierzchni implantu zostały skontrolowane przez SEM. Zmiany tkankowe wokół implantu spowodowane miejscowym zakażeniem oceniano za pomocą analizy patologicznej po barwieniu H&E. Badania wykazały, że osteoliza okołoprotetyczna jest ważną cechą ze względu na PJI31. W związku z tym wskaźniki te są również niezbędne w ocenie metod terapeutycznych w zapobieganiu i leczeniu PJI32.
Hodowla drobnoustrojów jest powszechnie stosowana do wykrywania infekcji drobnoustrojów w klinikach i laboratoriach. Dlatego w tym badaniu przeprowadzono hodowlę mikrobiologiczną implantu, tkanek wokół implantów, wątroby i innych ważnych narządów. W przypadku implantu zastosowano ultradźwięki w celu usunięcia C. albicans przylegających do powierzchni drutu ze stopu tytanu i niklu. Następnie C. albicans wzbogacono przez odwirowanie przed hodowlą drobnoustrojów. Stwierdzono jednak wynik negatywny, niezgodny z wynikiem SEM (ryc. 2). Wynik SEM wykazał, że C. albicans przylegał do powierzchni drutu ze stopu tytanu i niklu. W związku z tym wynik hodowli drobnoustrojów był fałszywie ujemny, co można przypisać ścisłej przyczepności C. albicans do drutu ze stopu tytanu i niklu; ultradźwięki nie mogły skutecznie złuszczyć C. albicans z implantu. Podobnie, kultura mikrobiologiczna tkanek wokół implantów i ważnych narządów była również negatywna. Istnieją dwa możliwe powody: (1) Liczba C. albicans zaszczepionych w tym badaniu wynosiła tylko 2000 CFU, co może być zbyt małe, aby zaatakować otaczającą tkankę i system w okresie eksperymentalnym; (2) Czułość metody ekstrakcji i separacji patogenów z tkanek jest niska. Wcześniej opublikowany raport sugeruje, że hodowla drobnoustrojów może łatwo wykazywać fałszywie ujemne wyniki i opóźnione leczenie33. Barwienie Grocotta-Gomoriego można wykorzystać do określenia tworzenia strzępek w kości i stawie32. Pomocne może być również zwiększenie ilości inokulum, przedłużenie czasu trwania eksperymentu lub utrzymanie myszy w stanie immunosupresji przed zabiegiem32. Należy jednak zauważyć, że długotrwała infekcja może prowadzić do głębokiej infekcji lub nawet infekcji ogólnoustrojowej. W związku z tym okres eksperymentalny powinien być zaprojektowany zgodnie z konkretnym celem.
Podsumowując, w ramach tego badania stworzono udany mysi model PJI związanego z biofilmem C. albicans , co może mieć ogromne znaczenie dla badań nad zapobieganiem i leczeniem PIJ związanej z biofilmem C. albicans .