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Fragestellung: Die molekularen Mechanismen der Implantat assoziierten Osteitis durch biofilmbildenden Staphylococcus aureus sind noch nicht ausreichend charakterisiert. Ziel dieser Studie war es, ein standardisiertes murines Tiermodell einer lokalen Osteitis nach Femurfraktur zu entwickeln, welches eine molekularbiologische Analyse der zugrundliegenden Mechanismen ermöglicht.

Methodik: Bei insgesamt 42 weiblichen Balb/c Mäusen wurde der linke Femur mit einer Gigli-Säge (0,2 mm) osteotomiert und mit einer winkelstabilen 4-Loch Platte versorgt. 21 Tiere wurden mit Staphylococcus aureus (CFU 10³) infiziert. Nach 7, 14 und 28 Tagen wurde ein Wunddebridement und eine Lavage durchführt. Aus den regionalen Lymphknoten (LK), der Milz, dem osteotomierten Femur, der Lavage und dem Blut wurden die colony forming unit (CFU) bestimmt. Zudem wurden aus den Proben die Art und Menge immunkompetenter Zellen (Monozyten, NK-, B-, T-Zellen, neutrophile Granulozyten, myeloide Zellen) mittels Durchflusszytometrie und IL-6 mittels ELISA analysiert. Die Frakturheilung wurde radiologisch und histologisch untersucht. Zur statistischen Auswertung wurden der Student´s t-Test two-tailed und Mann-Whitney-Test verwendet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Infektion mit 10³ Keimen führte zu einer lokalen Osteitis mit Ausbleiben der Frakturheilung. In den Lavagen und den Femora der infizierten Mäuse wurde zu allen Zeitpunkten Staphylococcus aureus nachgewiesen, nicht jedoch in den regionären LK oder im Blut. Bei nicht-infizierten Mäusen war die Fraktur nach 28 Tagen radiologisch konsolidiert, bei den infizierten Mäusen hingegen war in allen Fällen eine Defektzone als Ausdruck der fehlenden Frakturheilung nachweisbar. Die Lymphknoten der osteotomierten, infizierten Seite wiesen im Gegensatz zu den gegenseitigen Lymphknoten ein signifikant höheres Gewicht auf. Bereits früh nach der Infektion war in den regionären LK infizierter Mäuse die Anzahl an NK-, B-, T-Zellen und Monozyten signifikant erhöht. Ab Tag 14 waren auch im Blut signifikant mehr T-Zellen, B-Zellen, Monozyten und neutrophile Granulozyten nachweisbar. In den Lavagen war IL-6 signifikant erhöht, im Blut jedoch zu keinem Zeitpunkt des Beobachtungszeitraums.

Unsere Ergebnisse dokumentieren die erfolgreiche Induktion einer lokalen Osteitis mit Frakturheilungsstörung und systemischer Immunreaktion. Dieses standardisierte murine Tiermodell ermöglicht weiterführende molekularbiologische Untersuchungen zur Immunreaktion, Biofilmbildung und Frakturheilung bei der Implantat assoziierten Osteitis.