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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Ein neues Tiermodell zur Etablierung infizierter Pseudarthrosen an der Tibia und Nachweis von Bakterien im Knochen mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung

Meeting Abstract

  • V. Alt - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • C. Henkenbehrens - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • D. Muhrer - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • E. Domann - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Institut für Medizinische Mikrobiologie, Gießen, Germany
  • R. Schnettler - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF12-1007

DOI: 10.3205/10dkou016, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0167

Published: October 21, 2010

© 2010 Alt et al.
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Fragestellung: Neue Implantate oder andere Verbesserung der Infektionsprophylaxe bei kontaminierten Frakturen benötigen zur Testung ein adäquates Tiermodell, das es momentan noch nicht gibt. Ferner gibt es nur wenige verlässliche Möglichkeiten des keimspezifischen Nachweises von Bakterien im Knochen. Die Fragestellung dieser Arbeit war, ob in Kombination einer Osteotomie mit einer bakteriellen Kontamination mit Staphylococcus aureus eine infizierte Pseudarthrose an der Rattentibia erzeugt werden kann und ob im Falle einer Knocheninfektion die Bakterien mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung im Knochen nachgewiesen werden können.

Methodik: An der Rattentibia wurde mit einer oszillierenden Säge eine Osteotomie auf Höhe des mittleren Schaftes durchgeführt. Die Fraktur wurde mit einem intramedullären Draht und ohne bakterielle Kontamination osteosynthetisch versorgt (Kontrollgruppe). Bei drei weiteren Gruppen wurde die Frakturstelle mit 103, 104 oder 105 Keimen von Staphylococcus aureus kontaminiert. Nach 42 Tagen wurden die Tiere euthanasiert und die Unterschenkel röntgenologisch und histologisch bezüglich Frakturheilung und Knocheninfektion ausgewertet. Die explantierten Implantate wurden durch rastenelektronenmikroskopische (REM) Analyse auf Biofilmbildung durch die Bakterien untersucht. Des Weiteren wurden Knochenbiopsien und der einliegende intramedulläre Draht mikrobiologisch auf Keimnachweis evaluiert. Bei positivem Keimnachweis erfolgte die genetische Testung mittels Pulsfeld-Gelelektrophorese (PFGE) zur Identifikation des infektionsverursachenden Keimes. Über Fluroeszenz-in-situ-Hybridiserung (FISH) wurde mit Hilfe zweier Sonden (EUB-0338 und STAPHY) Bakterien über Hybridierung prokaryontischer 16sDNA an den Paraffin-Schnitten detektiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Bei allen Tieren war ein kontinuierlicher Zuwachs an Körpergewicht ohne Anzeichen einer systemischen Infektion über die gesamten 6 Wochen zu verzeichnen. Bei den Kontrolltieren kam es zu einer vollständigen komplikationslosen Knochenbruchheilung. Bei allen Tieren, bei denen die Osteotomie-Stelle mit Bakterien kontaminiert wurde, bildete sich eine infizierte Pseudarthrose aus ohne systemische Komplikationen. Dabei zeigte sich der Nachweis von Bakterien sowohl bei den Knochenbiopsien als auch auf dem intramedullären Draht. Durch REM konnte bei den Tieren mit Infektion bakterieller Biofilm auf den Implantaten nachgewiesen werden. Bei der PFGE wurde bei Infektionen immer der initiale verwendete Staphylococcus aures Stamm nachgewiesen. Durch beide FISH-Sonden konnte bei den Tieren mit ausbleibender Frakturheilung Bakterien direkt in den Knochentrabekeln als Hinweis auf eine Osteitis detektiert werden.

Dieses Modell kann zukünftig bei der Testung von antimikrobiell beschichteten Implantaten oder lokaler bzw. systemischer Antibiotika verwendet werden. Die FISH-Methodik stellt eine neue Methodik bei der Diagnostik von Knochen- bzw. Implantat-assoziierten Infektionen dar, die zukünftig auch klinisch genutzt werden kann.