Τοπική θεραπεία πειραματικής οστεομυελίτιδας από Staphylococcus aureus με απελευθέρωση αντιβιοτικού από βιοαποικοδομήσιμο σύστημα μεταφοράς

Abstract

The efficacy of a biodegradable antibiotic-delivery system was evaluated in the treatment of experimental osteomyelitis caused by Staphylococcus aureus (MRSA). After inoculation of the test pathogen in the tibia of 72 rabbits, the animals were divided into 3 groups: group A (control) consisted of 18 rabbits which underwent surgical debridement as the only treatment, group B consisted of 18 rabbits which were subjected to surgical debridement and implantation of calcium sulfate pellets without antibiotic, and group C consisted of 36 rabbits which underwent surgical debridement and implantation of moxifloxacin-impregnated calcium sulfate pellets. The treatment commenced 3 weeks after the bacterial inoculation. The animals were sacrificed at weekly intervals until the 42th day and cancellous bone was harvested for estimation of bacterial growth, for histopathological study and for measurement of concentrations of moxifloxacin locally released in the animals of group C. Bone cultures were sterile in the animals of group C in contrast to the animals of groups A and B, where bacterial growth was significant. The main histological finding in all three groups was a moderate to intense inflammatory reaction accompanied by fibrosis. Both the degree of fibrosis and the infiltration by giant cells were greater in group C. Finally, moxifloxacin levels in bone were higher for bone samples closer to the site of implantation, while maximum antibiotic elution was observed at the first week post-implantation. Based on the results, calcium sulfate admixed with moxifloxacin was very effective in achieving complete eradication of the causative pathogen in this specific animal model of experimental osteomyelitis caused by MRSA.

Στην παρούσα πειραματική εργασία μελετήθηκε η αποτελεσματικότητα ενός βιοαποικοδομήσιμου συστήματος μεταφοράς αντιβιοτικού στην αντιμετώπιση οστεομυελίτιδας που προκλήθηκε από χρυσίζοντα σταφυλόκοκκο (MRSA). Μετά από ενοφθαλμισμό του μικροβίου στην κνήμη 72 κουνελιών, τα πειραματόζωα χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες: η ομάδα Α (μάρτυρες) περιλάμβανε 18 πειραματόζωα, τα οποία αντιμετωπίστηκαν μόνο με χειρουργικό καθαρισμό, η ομάδα Β περιλάμβανε 18 πειραματόζωα, τα οποία αντιμετωπίστηκαν με χειρουργικό καθαρισμό και εμφύτευση μόνο κυλίνδρων θειικού ασβεστίου, και η ομάδα Γ (ομάδα θεραπείας) περιλάμβανε 36 πειραματόζωα, στα οποία μετά το χειρουργικό καθαρισμό έγινε εμφύτευση κυλίνδρων θειικού ασβεστίου-μοξιφλοξασίνης. Η θεραπεία άρχισε στις 3 εβδομάδες μετά τον ενοφθαλμισμό του μικροβίου. Τα πειραματόζωα θυσιάζονταν κάθε 7 ημέρες μέχρι τις 42 ημέρες και κατά την ευθανασία λαμβάνονταν δείγματα οστού για μέτρηση της μικροβιακής συγκέντρωσης, για παθολογοανατομική μελέτη και για προσδιορισμό των επιπέδων μοξιφλοξασίνης που απελευθερωνόταν τοπικά στα κουνέλια της ομάδας θεραπείας. Οι καλλιέργειες οστού ήταν στείρες στα πειραματόζωα της ομάδας θεραπείας σε αντίθεση με τις ομάδες Α και Β, οι οποίες ανευρίσκονταν θετικές. Το κύριο ιστολογικό εύρημα σε όλες τις ομάδες ήταν μία μετρίου βαθμού προς έντονη φλεγμονώδης αντίδραση που συνοδευόταν από ίνωση. Ο βαθμός της ίνωσης καθώς και η διήθηση από γιγαντοκύτταρα ήταν υψηλότερα στην ομάδα Γ. Τέλος, τα επίπεδα μοξιφλοξασίνης στο οστό ήταν υψηλότερα κοντά στο σημείο του ενοφθαλμισμού, ενώ το μέγιστο της απελευθέρωσης παρατηρήθηκε την πρώτη εβδομάδα μετά την εμφύτευση. Με βάση τα αποτελέσματα, ο φορέας θειικού ασβεστίου σε συνδυασμό με μοξιφλοξασίνη αποδείχθηκε πολύ αποτελεσματικό σύστημα τοπικής θεραπείας της οστικής λοίμωξης οδηγώντας στην εκρίζωση του υπεύθυνου παθογόνου στο συγκεκριμένο ζωικό πρότυπο πειραματικής οστεομυελίτιδας από MRSA.