Świński model zakażenia biofilmem i niewidocznymi ranami

Zakażenie biofilmem w znacznym stopniu przyczynia się do przewlekłości rany. Ten model przedkliniczny infekuje rany świń Q-TDS o pełnej grubości klinicznie izolowanymi patogenami w celu zbadania tworzenia się biofilmu rany i zależnych od biofilmu zmian w wynikach rany. Uwzględniając zarówno czynniki mikrobiologiczne, jak i gospodarza, staramy się zbadać złożone interakcje mikroorganizmów gospodarza leżące u podstaw patogennych biofilmów w ranach przewlekłych.

Chociaż obecna literatura nie rozróżnia tych dwóch ran biofilm agregaty różnią się znacznie od agregatów biofilmu występujących w wyniku interakcji mikrobiologicznych przy braku mechanizmów obronnych gospodarza. Na przykład biofilm wyhodowany na powierzchni plastiku lub na powiedzmy martwym naskórku. Iteracyjne oddziaływanie między procesami mikrobiologicznymi a systemami obrony immunologicznej gospodarza prowadzi do tworzenia agregatów biofilmu rany.

Ponieważ proces ten trwa kilka dni, kluczowe znaczenie ma posiadanie długoterminowego modelu zakażenia rany. Zarówno systemy in vitro, jak i ex vivo nie mają niezbędnej odpowiedzi immunologicznej gospodarza wymaganej do badania biofilmu rany. Podczas gdy krótkoterminowe badania in vivo dają ostrą odpowiedź, która nie pozwala na dojrzewanie biofilmu, nasz ustandaryzowany przedkliniczny system eksperymentalny z raportowanymi klinicznie istotnymi wynikami wypełnia te luki.

Podczas gdy rana zakażona biofilmem może zamykać się strukturalnie, może nie osiągnąć funkcjonalnego zamknięcia rany, ponieważ naprawiona skóra często nie jest w stanie przywrócić funkcji bariery. Uszkodzona skóra z upośledzoną funkcją barierową stanowi otwartą, niewidoczną ranę, która jest strukturalnie pokryta, ale funkcjonalnie otwarta. Nasze badanie podkreśla znaczenie pomiaru funkcji bariery skórnej i miejsca gojenia się rany w celu określenia funkcjonalnego zamknięcia rany.

Funkcja bariery jest mierzona za pomocą klinicznie zwalidowanego pomiaru transskórnej utraty wody w miejscu opieki nad pacjentem. Aby rozpocząć zabieg w odpowiednio zaaranżowanej sali operacyjnej, należy umieścić znieczuloną świnię w pozycji leżącej mostka i upewnić się, że wszystkie połączone przewody i rurki są zabezpieczone. Usuń wszelkie resztki włosów z ogolonego obszaru przeznaczonego do zranienia za pomocą kremu do depilacji.

Po wysterylizowaniu miejsc rany należy oznaczyć obszar za pomocą sterylnego szablonu oparzenia i chirurgicznego markera do skóry. Ustaw palnik, ustawiając nastawę na jednostce sterującej na 150 stopni Celsjusza, niską nastawę na 145 stopni Celsjusza, a wysoką nastawę na 155 stopni Celsjusza. Za pomocą podgrzanych bloczków ze stali nierdzewnej podłączonych do urządzenia do oparzeń, stwórz ranę oparzeniową o pełnej grubości, umieszczając bloki na skórze na 60 sekund.

Zrób cyfrowe zdjęcie całego grzbietu świni, w tym tabliczkę z punktem czasowym i datą identyfikacji świni. Następnie osobno zrób zdjęcia każdej rany wraz z linijką i tabliczką z identyfikatorem świni, identyfikatorem rany i punktem czasowym. Aby ocenić perfuzję mikronaczyniową rany w czasie rzeczywistym za pomocą laserowego obrazowania plamkowego lub LSI, zobrazuj wszystkie rany w jednym nagraniu za pomocą obrazera perfuzyjnego krwi LASCA.

Aby zmierzyć trans-naskórkową utratę wody lub TEWL, umieść czystą osłonę sondy na końcówce sondy TEWL, która będzie miała kontakt z tkanką rany. Zmierz każdą ranę pięć razy, najpierw w środku, a następnie w każdym rogu. Następnie wyeksportuj wszystkie odczyty do arkusza kalkulacyjnego.

Wykonaj harmoniczne mapowanie ultrasonograficzne lub HUSD, skanując ranę sondą ultradźwiękową od linii środkowej lub kręgosłupa, zaczynając od normalnej skóry i przesuwając się w kierunku bocznej strony świni, nad ranami, aż do ponownego osiągnięcia normalnej skóry. Postępuj zgodnie ze wzorcem skanowania dla każdej rany zarówno w trybie B, jak i w trybie elastografii tkankowej. Zmień adnotację po zobrazowaniu każdej rany zarówno w trybie B, jak i w trybie elasto, co oznacza dwa nagrania na ranę.

Po zakończeniu całego obrazowania należy przykryć rany oparzeniowe pojedynczo przezroczystymi opatrunkami foliowymi lub opatrunkiem testowym. Następnie umieść większy przezroczysty opatrunek filmowy na całej powierzchni rany. Nałóż luźno drugą warstwę zwiniętej gazy na cały pień świni, aby wchłonąć płyn wydostający się z ran.

Przykryj gazę luźno warstwą elastycznego elastycznego bandaża. Przykryj elastyczny bandaż ostatnią warstwą czterocalowej elastycznej taśmy. Po odstawieniu gazu znieczulającego po zakończeniu bandażowania, należy pozostawić świnię na tlenie przez co najmniej pięć minut.

Aby zaszczepić rany oparzeniowe w trzecim dniu po oparzeniu, rozprowadź inokulum na powierzchni odsłoniętych ran za pomocą pipety i rozprowadź je równomiernie za pomocą jednorazowego rozsiewacza, aby pobrać biopsje tkanek do analizy po obrazowaniu, naciekać obszar wokół rany 0,5% bupiwakainą. Za pomocą jednorazowego skalpela z ostrzem w rozmiarze 10 odetnij pasek o szerokości od trzech do czterech milimetrów od jednej krawędzi rany do drugiej, zachowując małe marginesy normalnej skóry po obu stronach. Wyciąć sześciomilimetrową biopsję dziurkowaną z rany, od łożyska rany lub krawędzi rany, uzyskać hemostazę po pobraniu próbek, delikatnie naciskając ranę sterylną gazą, przykryć ranę nieprzylegającym opatrunkiem i zabandażować ją, jak pokazano wcześniej.

Analiza próbki biopsji za pomocą barwienia hematoksyliną i neozytyną wykazała zniekształcenie i martwicę wszystkich histologicznych warstw skóry. Utworzony biofilm poddano dalszej walidacji w siódmym dniu po inokulacji za pomocą jednostki tworzącej kolonię. Skanuj mikroskopię elektronową, obrazowanie i barwienie immunofluorescencyjne.

Rany oparzeniowe wykazały grubą błonę biogenną na powierzchni rany w siódmym dniu po inokulacji, co potwierdza infekcję i utworzenie biofilmu. Obszar rany zaczął się zmniejszać w 14 dniu, ale niepełne gojenie do około 25% pierwotnego rozmiaru rany zaobserwowano w 56 dniu, co wskazuje na przewlekłość rany. Przewlekłość ran i upośledzone gojenie się ran zostały dodatkowo potwierdzone przez TEWL, wykazując wysoką transepidermalną utratę wody we wszystkich mierzonych punktach czasowych.

Zostało to również potwierdzone przez supresję białek połączeń ścisłych, ZO-1 i 2, oraz upośledzone przywrócenie funkcji bariery skórnej.