Τροποποίηση της έκβασης σοβαρών gram αρνητικών λοιμώξεων μετά από οστεομυελίτιδα

Abstract

Aim: The high incidence of osteomyelitis in vulnerable populations like those with multiple injuries or elderly undergoing joint arthroplasties generates the question what may be their responses to subsequent infection by high virulent isolates. Methods: Rabbits were subject to two operations at three week intervals; sham osteomyelitis and sham pyelonephritis (group S); sham osteomyelitis and Escherichia coli pyelonephritis (group P); and Staphylococcus aureus osteomyelitis and E. coli pyelonephritis (group OP). Survival was recorded; cytokine stimulation by circulating mononuclear cells (PBMCs) and tissue myeloperoxidase (MPO) activity and bacterial growth were monitored. In some experiments, dalbavancin treatment was given before pyelonephritis. Healthy PBMCs were pre-treated with bone homogenate, S. aureus or both. Results: Mortality of groups S, P and OP after induction of pyelonephritis was 0%, 50% and 8.3% respectively. TNFα production by PBMCs was significantly decreased in the OP group at 48 hours. Tissue bacterial load of E. coli was similar in groups P and OP at death or sacrifice whereas the MPO activity of group OP was decreased. Production of TNFα was further decreased among dalbavancin treated rabbits; in these rabbits tissue MPO was increased. TNFα production decreased when healthy PBMCs pre-treated with bone homogenate, S. aureus (HKSA) or both were stimulated with E. coli (HKEC); production was further decreased in the presence of anti-TLR4 and anti-TLR9. Conclusion: It is concluded that staphylococcal osteomyelitis modulated the innate immune responses of the host leading to protection from death by highly virulent E. coli. Tolerance to TLR ligands is the most likely mechanism of action.

Σκοπός: Η αυξημένη επίπτωση της οστεομυελίτιδας σε ευπαθείς ομάδες, όπως οι πολυτραυματίες και οι ηλικιωμένοι μετά από επεμβάσεις αρθροπλαστικής, δημιουργεί το ερώτημα ποιά μπορεί να είναι η απόκρισή των ασθενών αυτών σε επαναλοίμωξη από μικροοργανισμούς υψηλής παθογονικότητας, όπως τα νοσοκομειακά στελέχη. Ζώα και μέθοδοι: Κόνικλοι Νέας Ζηλανδίας υποβλήθηκαν σε δύο χειρουργικές επεμβάσεις μέσα σε χρονικό διάστημα 3 εβδομάδων: εικονική οστεομυελίτιδα και εικονική πυελονεφρίτιδα (ομάδα S), εικονική οστεομυελίτιδα και πυελονεφρίτιδα από Escherichia coli (ομάδα P), οστεομυελίτιδα από Staphylococcus aureus και πυελονεφρίτιδα από Esherichia coli με ή χωρίς αντισταφυλοκοκκική θεραπεία (ομάδες OP και ODP). Η επιβίωση των ζώων μελετήθηκε καθημερινά για 14 ημέρες. Δείγματα περιφερικού αίματος συλλέχθηκαν προς απομόνωση και καλλιέργεια των μονοπυρήνων κυττάρων του περιφερικού αίματος (PBMCs). Την 14η ημέρα τα ζώα θυσιάστηκαν και ελήφθησαν ιστκά τεμάχια προς μέτρηση της δραστικότητας της μυελοϋπεροξειδάσης ουδετεροφίλων (MPO) και της βακτηριακής ανάπτυξης στους ιστούς. Στα ζώα της ομάδας ODP χορηγήθηκε άπαξ νταλμπαβανσίνη προ της πρόκλησης πυελονεφρίτιδας. Επιπλέον PBMCs από υγιή ζώα επωάστηκαν in vitro με οστικό ομογενοποίημα με ή χωρίς την παρουσία Staphylococcus aureus και οι παραγόμενες κυτταροκίνες μετρήθηκαν. Αποτελέσματα: Η θνητότητα των ζώων των ομάδων (S, P, OP) μετά την πρόκληση πυελονεφρίτιδας ήταν 0%, 50% και 8.3% αντιστοίχως. Η παραγωγή TNFα από τα διεγερμένα PBMCs ήταν σημαντικά μειωμένη στην ομάδα OP στις 48 ώρες μετά πυελονεφρίτιδας. Το ιστικό βακτηριακό φορτίο του E. coli ήταν παρόμοιο στις ομάδες P και OP. Η δραστικότητα της MPO της ομάδας OP ήταν μειωμένη. Ο παραγόμενος TNFα ήταν ακόμα πιο μειωμένος στα ζώα της ομάδας ODP, ενώ η δραστικότητα της MPO ήταν αυξημένη. Η παραγωγή TNFα μειωνόταν όταν PBMCs απομονωμένα από υγιή ζώα και επωασμένα με οστικό ομογενοποίημα, S. aureus (HKSA) ή και τα δύο διεγείρονταν μετέπειτα με E. coli (HKEC). Ακόμα περισσότερο μειωνόταν δε υπό την παρουσία αναστολέων των TLR υποδοχέων anti-TLR4 και anti-TLR9. Συμπέρασμα: H σταφυλοκοκκική οστεομυελίτιδα τροποποιεί την έμφυτη ανοσιακή απόκριση του ξενιστή παρέχοντάς του πλεονέκτημα επιβίωσης μετά από θανατηφόρο λοίμωξη του ουροποιητικού από E. Coli. Ο πιθανός μηχανισμός φαίνεται να είναι η ενίσχυση της ανοσίας μέσω ρύθμισης των υποδοχέων TLR.