Testung der Wirksamkeit von antibiotischen Therapien in einem chronischen hämatogenen Staphylococcus aureus Maus-Osteomyelitismodell
Kreis CAA, Tuchscherr L, Hoerr V, Medina E, Peters G, Fuchs T, Raschke MJ, Löffler B
Fragestellung: Staphylokokken gehören zu den am häufigsten isolierten Keimen in der Traumatologie und Orthopädie. Dabei ist Staphylococcus aureus ein pathogener Keim, der sehr häufig eine Osteomyelitis hervorruft und trotz antibiotischer Therapie zur Entwicklung von chronischen Infektionen neigt. Chronische und therapie-refraktäre Knocheninfektionen sind oft mit einem verändeten bakteriellen Phänotyp assoziiert, den sog. small-colony-variants (SCVs), die wahrscheinlich entscheidend zur bakteriellen Resistenzentwicklung beitragen.
Methodik: Die Beurteilung der Wirksamkeit verschiedener antibiotischer Substanzen (Rifampicin, Gentamicin, Cefuroxim) erfolgt in einem experimentellen Maus-Modell, welches bereits von Horst et al. (Am J Pathol., 2012) publiziert wurde und die humane Infektionssituation einer Osteomyelitis sehr nahe wiederspiegelt. Nach intravenöser Applikation einer definierten S. aureus-Dosis erfolgt die Knochenbesiedlung bei dieser Form der Osteomyelitis über die Blutbahn. Die antibiotische, intravenöse Therapie der infizierten Mäuse erfolgt im akuten und im chronischen Stadium der Osteomyelitis mit o.g. antibiotischen Substanzen. Der Entzündungsprozess des Knochens mit der einhergehenden Knochendeformierung wird in jeder Untersuchungsgruppe sowohl vor als auch nach antibiotischer Therapie mittels MRT visualisiert, was die Quantifizierung des inflammatorischen Fokus ermöglicht. Des Weiteren erfolgt im Anschluss die mikrobiologische Analyse durch Ausplattieren von infiziertem Knochenmaterial. Die Wirksamkeit der ausgewählten Antibiotika wurde zuvor in Osteoblasten-Zellkulturmodellen evaluiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigt sich, dass Rifampicin und Cefuroxim die Keimzahl und die Entzündungsreaktion im Knochengewebe in der akuten Infektionsphase reduzieren. Die Aktivität von Gentamicin erwies sich im Vergleich weniger effektiv. In der akuten Infektionsphase zeigt sich, das Gentamicin die SCV-Synthese induziert, was die Entwicklung Therapie-refraktärer Infektionen fördern könnte. In der chronischen Infektionsphase verlieren alle getesteten antibiotischen Substanzen ihre Wirksamkeit. Hier zeigt sich nach Abschluss der Therapie, dass kein Antibiotikum einen reduzierenden Effekt auf die Entzündungsreaktion, die Knochendeformierung oder die Keimzahl aufweist.
In diesem in-vivo Infektionsmodellen zeigt sich, dass Cefuroxim und Rifampicin in der akuten Phase der Infektion wirksam sind. Jedoch verlieren alle getesteten Antibiotika in der chronischen Infektionsphase ihre Wirksamkeit gegen persistierende Keime. Zudem findet durch Gentamicin eine Induktion der SCV-Bildung statt, was die Entstehung von chronischen, Therapie-refraktären Infektionen fördern könnte.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocWI59-791
doi: 10.3205/14dkou435 , urn:nbn:de:0183-14dkou4357
Published: October 13, 2014
© 2014 Kreis et al.
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