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Die posttraumatische Osteitis, hervorgerufen durch persistierende bakterielle Infektionen an Osteosynthesematerialien bzw. Endoprothesen, stellt als lokale chronisch-destruktive Entzündung eine schwerwiegende Komplikation unfallchirurgischer Eingriffe dar. Der Pathomechanismus der Osteolyse ist unbekannt. In einer vorausgegangenen Studie wurde Infiltration polymorphkerniger neutrophiler Granulozyten (PMN) in das Infektionsgebiet beobachtet. Als Zeichen einer lokalen Aktivierung exprimierten die PMN vermehrt Infektabwehr-relevante Oberflächenrezeptoren, u.a. den LPS-Rezeptor CD14 und den hochaffinen Immunglobulinrezeptor CD64. Im Hinblick auf die progrediente Gewebedestruktion untersuchten wir in dieser Studie die Produktion toxischer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) der infiltrierten PMN.

Bei Patienten mit Implantatinfekt wurde das Infektionsgebiet bei Entfernung des Implantates mit 100 ml Kochsalzlösung gespült. Pro Lavage wurden 1-2x107 Leukozyten gewonnen; bis zu 85 % wurden als PMN (CD66b positiv, CD15 positiv im FACScan) identifiziert. Parallel dazu wurden PMN aus dem peripheren Blut durch hypotone Lyse angereichert. Beide Zellpopulationen wurden über CD15 Magnetbeads (Automacs) hoch-gereinigt (> 99 %). Sauerstoffradikale wurden durch Reduktion von Cytochrom C gemessen.

Zur maximalen Aktivierung wurden PMN der Lavage und des peripheren Blutes mit Phorbol Myristat Acetat (PMA) inkubiert; zur limitierten Aktivierung wurde parallel das bakterielle Peptid f-Methionin-Leucin-Phenylalanin (fMLP) eingesetzt. Durch PMA liessen sich die PMN der Lavage und des peripheren Blutes gleichermassen zur Sauerstoffradikalproduktion stimulieren. Im Gegensatz dazu waren durch fMLP nur die PMN der Lavage signifikant aktivierbar, was eine erhöhte Reaktivität der Zellen anzeigt. Die molekularen Mechanismen der erhöhten Reaktivität lassen sich in vitro mit PMN gesunder Spender analysieren: die Induktion der Sauerstoffradikalproduktion durch fMLP erfordert eine Voraktivierung ("priming") der Zellen, z.B. durch geringste Mengen bakteriellen Lipopolysaccharids (LPS) oder durch niedrig-dosierte Zytokinen (z.B. TNFa, IL-8), die Induktion durch PMA jedoch nicht.

Bei der posttraumatischen Osteitis infiltrieren PMN das Infektionsgebiet; sie sind hoch-aktiviert, erkennbar an der Aufregulation von Oberflächenrezeptoren und der erhöhten Reaktivität zur Sauerstoffradikalproduktion. Trotz dieser maximalen Aktivierung sind die PMN nicht in der Lage, die Infektion zu kontrollieren. Wie sich die Bakterien den toxischen Sauerstoffradikalen der PMN entziehen, ist noch unklar. Ein möglicher "escape" Mechanismus wäre die Bildung eines schützenden bakteriellen Biofilms auf dem Implantat. Dies würde zum einen die Persistenz der Bakterien erklären, zum anderen die chronische Destruktion des umliegenden Gewebes durch Sauerstoffradikale, freigesetzt durch erhöht reaktive PMN.