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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022)

25. - 28.10.2022, Berlin

Einfluss von biotischen und abiotischen Faktoren auf die Adhäsion von Staphylococcus aureus an inerte Oberflächen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Lea-Sophie Schwinn - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Lei Song - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Michael Frink - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Phillip Lechler - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Steffen Ruchholtz - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Juliane Barthel - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Vanessa Ketter - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
  • Jürgen R. J. Paletta - Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022). Berlin, 25.-28.10.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocAB41-987

doi: 10.3205/22dkou289, urn:nbn:de:0183-22dkou2898

Veröffentlicht: 25. Oktober 2022

© 2022 Schwinn et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Implantat-assoziierte Infektionen stellen eine schwerwiegende Komplikation dar, welche mit Revisions-Operationen, einer erhöhten Morbidität und erhöhten Kosten einhergeht. Ein wichtiger Pathogenitätsfaktor ist dabei die Biofilmbildung, deren erster Schritt eine Adhäsion an den implantierten Materialien ist.

Ziel der Arbeit ist die Identifikation von Faktoren, welche an der Adhäsion von S. aureus an inerten Oberflächen beteiligt sind.

Methodik: Zur Analyse wurde ein Adhäsionsassay mit S. aureus ATCC® 29213 an Metall-, Polyethylen- und Knochenzementplatten durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss verschiedener biotischer Faktoren wie z.B. Wachstumsphasen, Wachstum unter Biofilmbedingungen oder in verschiedenen Medien sowie abiotischer Faktoren auf die Adhäsion untersucht. Mittels qPCR wurde die Genexpression von MSCRAMMs in den unterschiedlichen Wachstumsphasen und bei der Kultivierung in unterschiedlichen Medien untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei den abiotischen Faktoren zeigte sich ein Einfluss der Benetzung der Oberflächen. Dieser spiegelte sich auch bei der Untersuchung verschiedener Materialien wieder. Es wurde kein Unterschied in der Adhäsion nach Plasma-coating, bei Veränderungen der Ionenstärke, des pH-Werts sowie der Temperatur gefunden. Auch die Kontaktzeit zeigte, im gemessenen Rahmen von 2-30 min, keinen Einfluss auf die Adhäsion. Betrachtet man biotische Faktoren, so konnte eine vermehrte Adhäsion bei Bakterien der stationären Wachstumsphase im Vergleich zur exponentiellen gezeigt werden. Die erhöhte Adhäsion ließ sich nicht durch lösliche Faktoren auf Bakterien der exponentiellen Phase übertragen und auch nicht durch Nahrungskarenz induzieren. Bei der Kultivierung in mit Glucose und/oder NaCl modifiziertem Medium zeigte sich eine geringere Adhäsion. Um die Rolle der Proteine bei der Adhäsion zu untersuchen, wurde ein Proteinverdau mittels Trypsin durchgeführt. Je länger diese durch Trypsin verdaut wurden, desto weniger adhärente Bakterien zeigten sich. Betrachtet man die Genexpression von MSCRAMMs, also von für die Adhäsion an Zellen bekannter Proteine, beim Wachstum in der stationären Phase, sowie unter Biofilmbedingungen, scheint diese mit der Adhäsion zu korrelieren. Dieses zeigte sich nicht bei der Kultivierung mit den Einzelkomponenten.

Obwohl die Genexpression der MSCRAMMs unter Biofilmbedingungen und in der stationären Wachstumsphase mit der Adhäsion korrelieren, zeigen die Versuche mit Glucose und NaCl, dass andere Faktoren eine Rolle spielen müssen. Hierbei handelt es sich nicht um die getesteten abiotischen Faktoren, sondern um Proteinkomponenten des Bakteriums.