利用生物膜細(xì)菌建立骨折術(shù)后內(nèi)植物相關(guān)骨髓炎動物模型.pdf

1、背景:
　　內(nèi)植物相關(guān)骨髓炎是骨科及骨科創(chuàng)傷病人骨折固定術(shù)后的一種嚴(yán)重并發(fā)癥。有研究表明，醫(yī)療器械相關(guān)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(dǎo)致感染性骨不連以及骨髓炎等棘手問題，并伴隨了嚴(yán)重的社會經(jīng)濟(jì)影響。
　　動物模型是研究內(nèi)植物相關(guān)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(nèi)固定的動物模型被廣泛應(yīng)用，但是這類模型中的髓內(nèi)固定并不像臨床情況中一樣在用穩(wěn)定骨折的同時遠(yuǎn)端使用鎖定釘，因而缺乏

2、了旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。然而，內(nèi)固定的穩(wěn)定性對骨折的修復(fù)和愈合起到至關(guān)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(jié)果形成負(fù)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(nèi)固定方式，而是選擇不進(jìn)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(yīng)用。
　　此外，骨髓炎動物模型過去通常使用漂浮細(xì)菌作為起始接種的病原體，但是隨著細(xì)菌

3、生物膜這一概念的提出，科學(xué)家們逐漸意識到漂浮細(xì)菌作為起始接種的局限性以及細(xì)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(xì)菌生物膜導(dǎo)致的感染。內(nèi)植物表面形成細(xì)菌生物膜常常導(dǎo)致抗菌治療面臨失敗，與漂浮細(xì)菌相比生物膜細(xì)菌對抗生素的耐藥程度可以高達(dá)1000倍以上。因此，Williams等提出了一種新的使用成熟細(xì)菌生物膜代替漂浮細(xì)菌作為起始接種的內(nèi)植物相關(guān)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(zhì)骨表層局部進(jìn)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(chǔ)研究，應(yīng)當(dāng)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(xì)菌生物膜作為起始接種的骨髓炎兔子模型，來改進(jìn)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(jìn)程、骨折的愈合以及評估內(nèi)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(jī)分為相等的兩組。用直徑1mm的線鋸在每只兔子的右側(cè)股骨干中段進(jìn)行截骨，并用一塊5孔鋼板及4枚螺釘進(jìn)行固定。第一組（對照組）的鋼板并不接種細(xì)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(shù)后21天取右側(cè)股骨標(biāo)本進(jìn)行micro-CT掃描重建，脫鈣處理后進(jìn)行石蠟包埋切片并予HE染色行組織學(xué)觀察。兩組鋼板分別取6塊進(jìn)行掃描電鏡(SEM)以及

6、共聚焦顯微鏡(CLSM)對生物膜進(jìn)行觀察與評估。
　　結(jié)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(yīng)，皮質(zhì)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(yīng)，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(xué)評分(P＜0.001)以及鋼板表面的細(xì)菌半定量(P＜0.001)結(jié)果皆具有明顯的統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)論:
　　結(jié)果表明，我們成功建立了一個新的