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Fragestellung: Die implantatassoziierte Infektion ist eine gefürchtete Komplikation in der operativen Therapie von Knochenerkrankungen. Die typischen Erreger einer Osteomyelitis, Staphylococcus epidermidis und S. aureus, besitzen die Fähigkeit sich einer effektiven Antibiose durch Internalisierung in den intrazellulären Raum (IZR) der Wirtszelle zu entziehen. Diese Internalisierung stellt ein mögliches Bakterien-Reservoir für rekurrierende Infektionen dar. Ziel der Studie war, die Wirksamkeit von Gentamicin versus Rifampicin in einem Osteoblasten-Infektmodell zu untersuchen.

Methodik: Primäre, humane Osteoblasten wurden modifiziert nach Löffler et al. 2005 mit einer Dichte von 1x10⁵/well und verschiedenen Staphylococcus aureus Stämmen (MOI von 100:1) über 4 Stunden infiziert. Anschließend wurden die extrazellulären Keime mit Lysostaphin abgetötet und die Osteoblasten optional in Anwesenheit von 10µg/ml Gentamicin oder 7µg/ml Rifampicin für 20 Stunden inkubiert. Nach einigen Waschschritten wurden die Osteoblasten lysiert und die Lebendkeimzahl der internalisierten Keime mittels Auszählen von Verdünnungsreihen auf Müller-Hinton-Agar bestimmt.

Ergebnisse: Nach 20h Inkubation in Anwesenheit von Gentamicin reduzierte sich die Zahl der intrazellulären S. aureus ATCC 49230 im Vergleich zu einem 4h-Invasionsassay ohne anschließende Antibiotikainkubation um 50%. Cowan I hingegen, in der Literatur als 100% definiert, verzeichnete nach 20h mit Gentamicin einen leichten Anstieg der Internalisierung von 10%. Der Vergleich beider Stämme miteinander, zeigte für ATCC 49230 nach 4h eine 50% höhere Invasivität und nach 20h eine 40% niedrigere Invasivität als Cowan I. Rifampicin behandelte Zellen zeigten nach 20h im Vergleich zu Gentamicin behandelten Zellen mit beiden Stämmen eine deutlich reduzierte Internalisierung (Cowan I (30%); ATCC 49230 (45%)).

Schlussfolgerung: Wie aus der Literatur bekannt, besitzen verschiedene S. aureus-Stämme unterschiedliche Potentiale in den IZR von Osteoblasten einzuwandern. Obwohl ATCC 49230 ein häufig verwendeter Stamm für in-vivo-Infektmodelle ist, ist über seine Fähigkeit zur Invasion nur wenig bekannt. Die hier vorgestellten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass ATCC 49230 ein hoch invasiver Stamm ist. Die Reduktion der Invasionsrate nach 20h in Anwesenheit von Gentamicin, kann aufgrund der relativ konstanten Invasionsrate von Cowan I, ebenfalls in Anwesenheit von Gentamicin, eher auf einen Wiederaustritt der internalisierten Keime, als auf ein Eindringen des Gentamicins in den IZR der Zelle zurückgeführt werden. Diese Hypothese wird gestützt durch den Vergleich der Wirksamkeit von Rifampicin vs. Gentamicin. Hier zeigte sich in Anwesenheit von Rifampicin eine deutlich reduzierte Internalisierung im Vergleich zu Gentamicin. Aufgrund dieser Daten wäre der Einsatz von Gentamicin als Standardantibiotikum in der lokalen Therapie osseärer Infektionen zu überdenken.