Summary

Modelo de Infecção por Candida albicans em Articulação Periprotética em Camundongos

Published: February 02, 2024
doi:

Summary

A infecção articular periprotética (PJI) causada por patógenos perigosos é comum na ortopedia clínica. Os modelos animais existentes não conseguem simular com precisão a situação real da PJI. Aqui, estabelecemos um modelo de camundongo PJI associado ao biofilme de Candida albicans para pesquisar e desenvolver novas terapêuticas para PJI.

Abstract

A infecção articular periprotética (PJI) é uma das infecções comuns causadas por Candida albicans (C. albicans), que preocupa cada vez mais cirurgiões e cientistas. Geralmente, biofilmes que podem proteger C. albicans de antibióticos e depuração imunológica são formados no local da infecção. A cirurgia que envolve a remoção do implante infectado, desbridamento, tratamento antimicrobiano e reimplante é o padrão-ouro para o tratamento da PJI. Assim, o estabelecimento de modelos animais de PJI é de grande importância para a pesquisa e desenvolvimento de novas drogas ou terapêuticas para PJI. Neste estudo, um fio liso de liga de níquel-titânio, um implante amplamente utilizado em clínicas ortopédicas, foi inserido na articulação femoral de um camundongo C57BL/6 antes que o C. albicans fosse inoculado na cavidade articular ao longo do fio. Após 14 dias, biofilmes maduros e espessos foram observados na superfície dos implantes sob microscópio eletrônico de varredura (MEV). Uma trabécula óssea significativamente reduzida foi encontrada na coloração H&E dos espécimes articulares infectados. Em resumo, foi estabelecido um modelo de PJI em camundongo com as vantagens de fácil operação, alta taxa de sucesso, alta repetibilidade e alta correlação clínica. Espera-se que este seja um modelo importante para estudos clínicos de prevenção de PJI relacionada ao biofilme de C. albicans.

Introduction

Candida albicans (C. albicans) reside comensalmente em muitas partes do corpo humano1, sendo também o patógeno oportunista mais comum que causa infecções fúngicas invasivas com risco de vida, especialmente em pacientes imunocomprometidos 2,3. C. albicans pode se transformar entre leveduras e micélios como um fungo polimórfico. O estado micelial apresenta maior virulência, maior adesão e invasão de células e tecidos 4,5. Além disso, C. albicans pode formar biofilmes na superfície de materiais biomédicos, como próteses, cateteres e stents 1,6,7. A densa estrutura tridimensional dos biofilmes restringe a infiltração de antifúngicos, expressa genes resistentes a fármacos e diminui o metabolismo das células fúngicas para resistir à depuração do sistema imune 6,7. Portanto, infecções relacionadas a biofilmes são bastante desafiadoras naclínica8.

Staphylococcus aureus, estafilococos coagulase negativa e enterobacter são os principais patógenos causadores da PJI9. Embora a incidência de PJI fúngica seja relativamente baixa (cerca de 1%)10, o custo do tratamento da PJI fúngica é maior11, o ciclo de tratamento é mais longo11 e a taxa de sucesso do tratamento é menor10 do que a PJI bacteriana. Nos últimos anos, a incidência de PJI fúngica vem aumentando ano a ano10. Candida PJI é responsável por 77%-84% dos PJI fúngicos10,12, e C. albicans é o mais comum em Candida (54%). Portanto, a PJI fúngica precisa ser estudada.

Atualmente, a PJI é tratada via cirurgia de revisão por (1) remoção do implante infectado, (2) desbridamento, (3) tratamento antimicrobiano e (4) reimplante. Após o desbridamento completo, um antibiótico contendo cimento ósseo é colocado, e o paciente é tratado com antibióticos sistemicamente por mais de 6 semanas para controlar efetivamente a infecção antes que um novo implante seja colocado13. No entanto, esse método não pode eliminar completamente patógenos nos tecidos, e infecções recorrentes tratadas com terapia antimicrobiana de longo prazo têm grande probabilidade de se desenvolver em cepas resistentes 14,15,16.

O estabelecimento de modelos animais de PJI é importante para a pesquisa e desenvolvimento de novas drogas ou terapêuticas para PJI. No desenvolvimento da PJI, grandes espaços mortos são formados ao redor da prótese, levando à formação de hematomas, que bloqueiam ainda mais o suprimento sanguíneo dos tecidos circundantes e prejudicam o efeito dos antibióticos 11,15. Devido à dificuldade em mimetizar o ambiente circundante da prótese, os modelos animais tradicionais não conseguem simular com precisão a real situação da PJI 17,18.

Neste trabalho, um modelo de PJI associado ao biofilme de C. albicans em camundongos foi construído usando um fio de titânio-níquel clinicamente amplamente utilizado para simular implantes articulares19,20. Este modelo de PJI apresenta as vantagens de fácil operação, alta taxa de sucesso, alta repetibilidade e alta correlação clínica. Espera-se que seja um importante modelo para o estudo da prevenção e tratamento da PJI relacionada ao biofilme de C. albicans.

Protocol

Os animais foram comprados da Universidade Xi’an Jiaotong. Todos os procedimentos de experimentação animal foram aprovados pelo Comitê de Ética Animal Institucional da Universidade Xi’an Jiaotong (número de aprovação: SCXK [Shaanxi] 2021-103). Os camundongos foram mantidos por uma semana com 5 camundongos por gaiola. Eles tiveram acesso gratuito a comida e água. Os animais foram mantidos em temperatura ambiente (TR; 24 °C ± 1 °C) e ciclo claro/escuro (12 h/12 h) antes da realização do estudo. <p class="j…

Representative Results

A transferência das amostras para um meio de placa e a contagem de colônias após incubação noturna é comumente utilizada para avaliar a carga patogênica local próxima à lesão 22,23. Em nosso estudo, a cultura microbiana de amostras de fígado, rim e baço foi negativa, indicando que o modelo neste estudo levou apenas à infecção local e não sistêmica nos camundongos23. As imagens de MEV dos implant…

Discussion

A infecção causada pela contaminação do instrumental cirúrgico ou do ambiente cirúrgico durante a cirurgia é a principal causa da maioria das infecções de implantes 24,25,26,27. Portanto, um modelo de PJI relacionado ao biofilme de C. albicans em camundongos foi construído neste estudo. Comparado ao modelo tradicional de PJI, no qual partículas estéreis de aço inoxidável …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Somos gratos pelo apoio financeiro da Fundação de Ciências Naturais da Província de Shaanxi (número de concessão 2021SF-118) e da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (números de concessão 81973409, 82204631).

Materials

0.5 Mactutrius turbidibris Shanghai Lujing Technology Co., Ltd 5106063
4 °C refrigerator Electrolux (China) Electric Co., Ltd ESE6539TA
Agar Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-023
Analytical balances Shimadzu ATX124
Autoclaves Sterilizer SANYO MLS-3750
Carbenicillin Amresco C0885
Eclipse Ci Nikon upright optical microscope  Nikon Eclipse Ts2-FL
Glucose Macklin  D823520
Inoculation ring Thermo Scientific 251586
Isoflurane RWD 20210103
NaCl Xi'an Jingxi Shuanghe Pharmaceutical Co., Ltd 20180108
Paraformaldehyde Beyotime Biotechnology P0099
Peptone Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd 01-001
RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine  RWD R550
SEM Hitachi TM-1000
Temperature incubator Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd ZQTY-50N
Ultrapure water water generator Heal Force NW20VF
Ultrasound machine Do-Chrom DS10260D
Yeast extract Thermo Scientific Oxoid LP0021B

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Diesen Artikel zitieren
Yang, C., Zhang, J., Mo, F., Zhang, P., Li, Q., Zhang, J. A Periprosthetic Joint Candida albicans Infection Model in Mouse. J. Vis. Exp. (204), e65263, doi:10.3791/65263 (2024).

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