Доклиническая оценка лечения на модели хронического остеомиелита у кроликов

Авторы

  • Тулеубаев Б.Е. Медицинский университет Караганды
  • Сагинова Д.А. Национальный научный центр травматологии и ортопедии имени академика Н.Д. Батпенова
  • Тусупбекова М. Медицинский университет Караганды
  • Камышанский Е. Карагандинский медицинский университет
  • Кошанова А. Медицинский университет Караганды
  • Сагинов А. Медицинский университет Караганды

DOI:

https://doi.org/10.52889/1684-9280-2022-1-61-4-9

Ключевые слова:

алгоритм доклинической оценки, хронический остеомиелит, модель на кроликах, доклиническое исследование

Аннотация

Хронический остеомиелит является сложной проблемой ортопедической хирургии. В последнее время в лечении хронического остеомиелита все чаще применяются биодеградируемые материалы в качестве местного носителя антибиотика. В нашем исследовании мы использовали костный аллографт, заготовленный по Марбургской системе.

Цель исследования состояла в том, чтобы оценить клинические изменения при применении импрегнированного антибиотиком костного аллографта на модели остеомиелита у кроликов.

Материалы и методы. Остеомиелит формировали у кроликов человеческим штаммом Staphylococcus aureus, который вводился в костные дефекты в дистальном отделе бедренной кости. В зависимости от заполнения дефекта были сформированы три группы: в 1 группе – дефект заполнен биодеградируемым материалом PerOssal, импрегнированным антибиотиком, во 2 группе – дефект заполнялся цельным костным аллографтом, замоченным в антибиотике, в 3 группе – дефект заполнялся перфорированным костным аллографтом, замоченным в антибиотике. Клиническое наблюдение использовано для оценки уменьшения процесса хронического остеомиелита. Температуру тела всех экспериментальных животных измеряли бесконтактным термометром в течение всего срока наблюдения, который составил 42 дня.

Результаты. Средняя температура у кроликов в группах до операции составила 36,90 в 1-й группе; во 2-й группе - 36,40; в группе 3 - 36,20. В первые сутки после операции в 1 и 3 группах достоверной разницы с исходной температурой тела у кроликов до операции не было, а во 2-й группе температура тела в первые сутки после операции повысилась до 39.00. В раннем послеоперационном периоде максимальное повышение температуры тела наблюдается на 3-и сутки в 1-й группе до 39,20 и в 3-й группе 38,20. Во 2-й группе максимальное повышение температуры было на 2-е сутки после операции до 38,60. Средняя масса оперированных кроликов до операции составила 2983,3 гр. в 1-й группе; во 2-й группе - 3206,7 гр.; в группе 3 - 2300,0 гр. В послеоперационном периоде в 1-й группе дефицит в первые послеоперационные сутки составил 1,3 гр., в динамике уменьшился до 5-х суток, а затем наблюдался стойкий прирост массы тела, который в целом к 42 дню составил 783,4 грамма. Во 2-й группе в первые сутки отмечался максимальный дефицит массы тела до 92,3 гр., с последующим увеличением, и в целом за весь период наблюдения прирост составил 200 гр. В 3-й группе в первые сутки после операции дефицит массы тела составил 13,9 гр. В динамике отмечалась незначительная нестабильность массы тела, например, на 5-е сутки масса тела составила 3284,6 гр., со снижением на 6-е сутки до 3169,2 гр. При визуальной оценке раны в 1-й группе нагноения раны, расхождения или нестабильности швов за весь период наблюдения не отмечалось. В 3-й группе на 28-е сутки после операции отмечалась незначительная инфильтрация мягких тканей в области послеоперационной раны. Во 2-й группе на 14-е сутки отмечалась незначительная инфильтрация мягких тканей в области послеоперационной раны, а на 28-е и 42-е сутки - нагноение послеоперационной раны.

Выводы. Таким образом, в данном исследовании показано, что перфорированный костный аллографт является доступным биоматериалом и может быть использован в костно-регенеративной хирургии.

Библиографические ссылки

Barth R.E., Vogely H.C., Hoepelman A.I.M., Peters E.J.G. «To bead or not to bead?» Treatment of osteomyelitis and prosthetic joint-associated infections with gentamicin bead chains. Int. J.Antimicrob. Agents. 2011; 38: 371-375.

Ferguson J.Y., Dudareva M., Riley N.D., Stubbs D. et al. The use of a biodegradable antibiotic-loaded calcium sulphate carrier containing tobramycin for the treatment of chronic osteomyelitis: a series of 195 cases. Bone Jt. J. 2014; 96B: 829- 836.

Wentao Z., Lei G., Liu Y., Wang W., Song T., Fan J. Approach to osteomyelitis treatment with antibiotic loaded PMMA.

Microb.Pathog. 2017; 102: 42-44.

Kluin O.S., Van der Mei H.C., Busscher H.J., Neut D. Biodegradable vs non-biodegradableantibiotic delivery devices in the treatment of osteomyelitis. Expert Opin. Drug.Deliv. – 2013; 10: 341-351.

Luo S., Jiang T., Yang Y., Yang X., Zhao J. Combination therapy withvancomycin-loaded calcium sulfate and vancomycin loaded PMMA in the treatment of chronic osteomyelitis. BMC Musculoskelet. Disord. 2016; 17: 502.

CheNorZarida C.S., Fauziah O., Arifah A.K., AzfarRizal A. et al. In vitro elution and dissolution of tobramycin and gentamicin from calcium phosphate. African J. Pharm.Pharmacol. 2011; 5: 2283 - 2291.

Funao H., Ishii K., Nagai S., Sasaki A., Hoshikawa T., Aizawa M. Establishmentof a real-time, quantitative and reproducible mouse model ofstaphylococcus osteomyelitis using bioluminescence imaging. Infect. Immun. 2012; 80: 733-741.

Roberts R., McConoughey S.J., Calhoun J.H. Size and composition of synthetic calcium sulfate beads influence dissolution and elution ratesin vitro. J. Biomed. Mater. Res. Part B ApplBiomater. 2014; 102: 667- 673.

Lovati A.B., Bottagisio M., de Vecchi E., Gallazzi E., Drago L. Animal models of implant-related low-grade infections. A twenty-year review. Adv. Exp. Med. Biol. 2017: 971: 29-50.

Surdu-Bob C.C., Coman C., Barbuceanu F., Turcu D. et al.The influence offoreign body surface area on the outcome of chronicosteomyelitis. Medical Engineering and Physics. 2016: 38: 870-876.

Samara E., Moriarty T. F., Decosterd L. A., Richards R. G., Gautier E., Wahl P. Antibiotic stability over six weeks in aqueous solution at body temperature with and without heat treatment that mimics the curing of bone cement. Bone Joint

Research. 2017; 6: 296-306.

Tuleubaev B.Ye., Saginova D.A., Tashmetov E.R., Koshanova A.A., Arutyunyan M.G. Microbiological evaluation of the impact of high temperature exposure on activity of antimicrobial drugs. Medicine. 2019; 1 (199): 27-31.

Rauschmanna M. A., Wichelhausb T. A., Stirnalc V., Dingeldeinc E. et al. Nanocrystalline hydroxyapatite and calcium sulphate as biodegradable composite carrier material for local delivery of antibiotics in bone infections. Biomaterials. 2005; 26: 2677–2684.

Acklin Y.P., Widmer A.F., Renner R.M., Frei R., Gross T., Unexpectedly increased rate of surgical site infections following implant surgery for hip fractures: problem solution with the bundle approach. Injury, 2011; 42(2): 209-216.

Montanaro L., Speziale P., Campoccia D., Cangini I. et al. Scenery of Staphylococcus implant infections in orthopedics. Future Microbiology, 2011; 6 (11): 1329-1349.

Odekerken J.C., Arts J.J., Surtel D.A., Walenkamp G.H. A rabbit osteomyelitis model for the longitudinal assessment of early post-operative implant infections. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 2013; 8 (1): 38.

Odekerken J.C., Brans B.T., Welting T.J., Walenkamp G.H. 18F-FDG microPET imaging differentiates between septic and aseptic wound healing after orthopedic implant placement. A longitudinal study of an implant osteomyelitis in the rabbit tibia. Acta Orthopaedica, 2014; 85 (3): 305-313.

Alt V., Lips K.S., Henkenbehrens C., Muhrer D. et al. A new animal model for implant-related infected non-unions after intramedullary fixation of the tibia in rats with fluorescent in situ hybridization of bacteria in bone infection. Bone, 2011; 48(5): 1146-1153.

Schaumburger J., Trum S., Anders S., Beckmann J. et al. Chemical synovectomy with sodium morrhuate in the treatment of symptomatic recurrent knee joint effusion. Rheumatology International, 2012; 32(10): 3113-3117.

Trampuz A., Zimmerli W. Antimicrobial agents in orthopaedic surgery: prophylaxis and treatment. Drugs, 2006; 66 (8): 1089-1105.

Pautke C., Tischer T., Vogt S., Haczek C. et al. New advances in fluorochrome sequential labelling of teeth using seven

different fluorochromes and spectral image analysis. Journal of Anatomy, 2007; 210(1): 117-121.

Pautke C., Vogt S., Tischer T., Wexel G., et al. Polychrome labeling of bone with seven different fluorochromes: enhancing fluorochrome discrimination by spectral image analysis. Bone, 2005; 37(4): 441-445.

van Gaalen S.M., Kruyt M.C., Geuze R.E., de Bruijn J.D. et al. Use of fluorochrome labels in in vivo bone tissue engineering research. Tissue Engineering B: Reviews, 2010; 16(2): 209-217.

Winkler H., HaidenP. Allograft Bone as Antibiotic Carrier. Journal of Bone and Joint Infection, 2017: 2(а1): 52-62.

Zimmermann G., Moghaddam А. Allograft bone matrix versus synthetic bone graft substitutes, 2011; 42 (Suppl 2): S16-S21.

Schindeler A., McDonald M.M., Bokko P., Little D.G. Bone remodeling during fracture repair: The cellular picture. J Seminars in Cell & Developmental Biology. 2008; 19: 459-466.

Загрузки

Опубликован

2022-03-30

Выпуск

Раздел

Статьи