利用生物膜細菌建立骨折術后內植物相關骨髓炎動物模型.pdf

1、背景:
　　內植物相關骨髓炎是骨科及骨科創(chuàng)傷病人骨折固定術后的一種嚴重并發(fā)癥。有研究表明，醫(yī)療器械相關感染占所有骨科感染的70％以上，并且由于治療手段局限，常常導致感染性骨不連以及骨髓炎等棘手問題，并伴隨了嚴重的社會經(jīng)濟影響。
　　動物模型是研究內植物相關骨髓炎最常用、最有效、最有價值的工具之一。骨髓炎研究中，髓內固定的動物模型被廣泛應用，但是這類模型中的髓內固定并不像臨床情況中一樣在用穩(wěn)定骨折的同時遠端使用鎖定釘，因而缺乏

2、了旋轉穩(wěn)定性。然而，內固定的穩(wěn)定性對骨折的修復和愈合起到至關重要的作用，在使用這些動物模型時，穩(wěn)定性的缺失會對實驗結果形成負面影響。選擇鋼板固定的方式或許是對穩(wěn)定性缺失的一種合適的解決方法，但是目前大多數(shù)動物模型中并沒有使用鋼板作為內固定方式，而是選擇不進行截骨處理。雖然這樣避免了穩(wěn)定性的影響，卻也掩蓋了骨折及其愈合過程與感染的相互影響，局限了其應用。
　　此外，骨髓炎動物模型過去通常使用漂浮細菌作為起始接種的病原體，但是隨著細菌

3、生物膜這一概念的提出，科學家們逐漸意識到漂浮細菌作為起始接種的局限性以及細菌生物膜在骨髓炎中所起到的重要作用。美國疾病控制中心(CDC)報告稱，在所有感染中的60％是由細菌生物膜導致的感染。內植物表面形成細菌生物膜常常導致抗菌治療面臨失敗，與漂浮細菌相比生物膜細菌對抗生素的耐藥程度可以高達1000倍以上。因此，Williams等提出了一種新的使用成熟細菌生物膜代替漂浮細菌作為起始接種的內植物相關骨髓炎動物模型。但是，這一模型使用羊作為實

4、驗動物，僅在皮質骨表層局部進行處理，接種范圍及骨折程度不足，不足以模擬臨床常見骨折情況。
　　一般來說，動物模型為新的治療手段提供基礎研究，應當盡可能的反映臨床情況。因此，我們期望建立一個股骨骨折鋼板固定并用細菌生物膜作為起始接種的骨髓炎兔子模型，來改進上面提到的這些問題。我們的動物模型能夠更加貼近臨床情況，可以提供一個更好的工具來觀察感染的進程、骨折的愈合以及評估內植物的材料和涂層的抗菌能力。
　　方法:
　　24只

5、新西蘭大白兔(NZW)隨機分為相等的兩組。用直徑1mm的線鋸在每只兔子的右側股骨干中段進行截骨，并用一塊5孔鋼板及4枚螺釘進行固定。第一組（對照組）的鋼板并不接種細菌，第二組（實驗組）的鋼板接種金黃色葡萄球菌(ATCC25923)的生物膜。所有兔子分別在第0、7、14、21天拍攝X線片，在術后21天取右側股骨標本進行micro-CT掃描重建，脫鈣處理后進行石蠟包埋切片并予HE染色行組織學觀察。兩組鋼板分別取6塊進行掃描電鏡(SEM)以及

6、共聚焦顯微鏡(CLSM)對生物膜進行觀察與評估。
　　結果:
　　在第二組中（實驗組），所有兔子均可明顯觀察到膿液形成，骨膜反應，皮質骨的破壞和吸收;所有鋼板表面均可以觀察到生物膜的形成。相反，對照組只有輕度的炎癥反應，并沒有膿液形成;鋼板表面均整潔無感染表現(xiàn)。兩組的組織學評分(P＜0.001)以及鋼板表面的細菌半定量(P＜0.001)結果皆具有明顯的統(tǒng)計學意義。
　　結論:
　　結果表明，我們成功建立了一個新的