Histologisches Scoring zur Untersuchung prophylaktischer Effekte von extrazellulären Oligonukleotiden auf die Entstehung einer Implantat-assoziierten Osteomyelitis
Osteomyelitiden sind Entzündungen des Knochenmarks und damit schwer zu diagnostizieren. Tritt eine Osteomyelitis in Kombination mit einem intramedullären Implantat auf, ist sie schwierig zu therapieren und häufig muss dabei das Implantat entfernt und nach der Heilung ersetzt werden. Daher stehen neue Therapiemethoden und Implantate im Fokus der Forschung zu Implantat-assoziierten Infektionen. Ein vielversprechender Ansatz wurde in diesem Projekt durch die präoperative Applikation von Cytosin-Phosphat-Guanosin Oligodesoxynukleotiden (CpG-ODN) verfolgt. CpG-ODN sind unmethylierte DNA-Motive, welche eine immunstimulierende Wirkung und dadurch einen protektiven Effekt gegenüber bakteriellen Infektionen haben können. Ziel dieser Versuchsreihe war die Entwicklung eines neuen (histologischen) Scoring-Systems zur Diagnose einer Osteomyelitis sowie histologische Untersuchungen zur Wirksamkeit von präoperativ applizierten CpG-ODN gegen die Etablierung einer Infektion.Eine präoperative intramuskuläre Applikation von CpG-ODNs konnte im Rattenmodell dieser Versuchsreihe eine Infektion nicht verhindern. In allen vorbehandelten Versuchsgruppen konnte eine Operation mit intramedullärem Tibia-Implantat und einer bakteriellen Infektion von 105 CFU Anzeichen einer akuten Osteomyelitis (Gewebeinfiltration mit neutrophilen Granulozyten und Bakterien) sowie einen veränderten Knochenmetabolismus auslösen. Dieser führte drei Tage nach der Operation zu weniger mineralisiertem Knochen bei mehr knorpeligen sowie nicht-mineralisierten Knochenanteilen in den Versuchsgruppen im Vergleich zu der unbehandelten Kontrollgruppe. Trotz einem häufigeren Vorkommen von Osteoklasten im Markraum der Versuchsgruppen konnte kein Übergreifen der Infektion auf den kortikalen Knochen nachgewiesen werden und damit zeigten sich keine Anzeichen einer chronischen Osteomyelitis. Allerdings konnte eine zunehmende Häufigkeit der Bakterien und der neutrophilen Granulozyten von ersten zum dritten postoperativen Tag beobachtet werden. Dies belegt, dass trotz einer Voraktivierung das Immunsystem der Ratten die Infektion nicht eindämmen konnte. Die zunehmende Bakterien- und Osteoklastenhäufigkeit im Markraum zusammen mit einem nicht ausbalancierten Knochenmetabolismus in einigen Proben drei Tage nach der Infektion war ein Hinweis auf eine potentielle Entwicklung zu einer chronischen Osteomyelitis. Mit dem angewendeten histologischen Scoring-System konnte nicht nur eine akute Osteomyelitis diagnostiziert werden, sondern es ließen sich auch früh (drei Tag nach der Operation) Anzeichen eines gestörten Knochenumbaus erkennen und in Zusammenhang mit einer potentiell chronischen Osteomyelitis bringen.
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