Инфекция, вызванная загрязнением хирургических инструментов или операционной среды во время операции, является основной причиной большинства инфекций имплантатов 24,25,26,27. Таким образом, в данном исследовании была построена модель PJI, связанная с биопленкой мышей C. albicans. По сравнению с традиционной моделью PJI, в которой в качестве имплантата использовались стерильные частицы нержавеющей стали, взвешенные в физиологическом растворе, проволока из никель-титанового сплава, широко используемый материал имплантатов, была использована в этом исследовании для моделирования контакта между C. albicans, материалами имплантата и костью, что больше похоже на ситуацию в клиниках.
Модель ППИ, описанная в этой статье, может идеально имитировать физиологическую среду ППИ в клиниках. Эта модель может быть использована только для изучения инфекции во время имплантации, а не для последующей инфекции, передающейся через кровь.
C. albicans можно инокулировать двумя способами. Один из них заключается в непосредственной инокуляции C. albicans в месте имплантации во время операции28, а другой – культивирование имплантатов C. albicans в течение определенного периода времени, чтобы на поверхности имплантата образовались зрелые биопленки перед хирургической имплантацией29. Первый метод был выбран в данном исследовании из-за его точного количества инокуляции патогенов, что привело к минимальным различиям между группами и более объективной оценке последующих обработок. Причем первый метод больше соответствует клинической ситуации.
В этом протоколе установка имплантата затруднена для выполнения. Оператору приходится несколько раз практиковаться, чтобы убедиться, что имплантат вводится в сустав, а не подкожно или внутримышечно. Кроме того, число инокуляции C. albicans имеет жизненно важное значение для воспроизводимости модели PJI. C. albicans следует тщательно перемешать с помощью вихря, чтобы обеспечить точность номера инокуляции. Кроме того, C. albicans следует добавлять вдоль проволоки из сплава, чтобы смоделировать путь инфекции в клинической ситуации.
Биопленки можно было обнаружить через 7 дней после бактериальной инфекции, после чего биопленки постепенно увеличивались и достигали плато на14-й день30. Таким образом, на14-й день была проведена проверка успешности установленной модели PJI. Колонизацию C. albicans и формирование биопленки на поверхности имплантата исследовали с помощью СЭМ. Поражения тканей вокруг имплантата, вызванные местной инфекцией, оценивали с помощью патологоанатомического анализа после окрашивания H&E. Исследования показали, что перипротезный остеолиз является важной особенностью PJI31. Таким образом, эти показатели также имеют жизненно важное значение при оценке терапевтических методов профилактики и лечения ППИ32.
Микробная культура обычно используется для выявления микробной инфекции в клиниках и лабораториях. Поэтому в данном исследовании была проведена микробная культура имплантата, тканей вокруг имплантатов, печени и других жизненно важных органов. Для имплантата применяли ультразвук для удаления C. albicans , прилипших к поверхности проволоки из титаноникелевого сплава. Затем C. albicans обогащали центрифугированием перед микробной культурой. Однако был обнаружен отрицательный результат, не соответствующий результату РЭМ (рис. 2). Результат СЭМ показал, что C. albicans прилипает к поверхности проволоки из титано-никелевого сплава. Таким образом, результат микробного посева был ложноотрицательным, что может быть связано с плотной адгезией C. albicans к проволоке из титаноникелевого сплава; Ультразвук не смог успешно отшелушить C. albicans от имплантата. Аналогичным образом, микробная культура тканей вокруг имплантатов и жизненно важных органов также была отрицательной. Возможны две причины: (1) Количество C. albicans , привитых в этом исследовании, составило всего 2000 КОЕ, что может быть слишком мало, чтобы проникнуть в окружающие ткани и систему в течение экспериментального периода; (2) Чувствительность метода извлечения и отделения патогенов из тканей низкая. В ранее опубликованном отчете говорится, что микробная культура может легко показать ложноотрицательные результаты и отсроченное лечение33. Окрашивание по Грокотту-Гомори может быть использовано для определения образования гиф в кости и суставе32. Также может быть полезно увеличить количество посевного материала, увеличить продолжительность эксперимента или держать мышей в иммуносупрессивном состоянии перед операцией32. Однако следует отметить, что длительная инфекция может привести к глубокой инфекции или даже системной инфекции. Таким образом, экспериментальный период должен быть спроектирован в соответствии с конкретной целью.
Таким образом, в этом исследовании была создана успешная мышиная модель биопленкоассоциированной PJI, ассоциированной с C . albicans , которая может иметь большое значение для изучения профилактики и лечения биопленочной PJ, ассоциированной с C. albicans .