Τοπική θεραπεία πειραματικής οστεομυελίτιδος από χρυσίζοντα σταφυλόκοκκο ανθεκτικό στη μεθικιλλίνη (MRSA) σε κονίκλους, με τεϊκοπλανίνη ενσωματωμένη σε πολυμερές γαλακτικού οξέος

Abstract

Chronic osteomyelitis is difficult to treat, due to the characteristics of the bone tissue and the tissue necrosis that occurs. Recently the necessity of local antibiotic therapy has been recognized. In this experimental study we present our results in treating an induced experimental osteomyelitis (modified Norden model) caused by Staphylococcus aureus methicillin resistant in rabbits, with the local use of a racemic mixture of lactic acid polymer and teicoplanin (Biodegradable Drug Delivery System). The molecular weight of the polymer was 20.000 and the total weight of the mixture polymer-teicoplanin was 500 mg. Teicoplanin was mixed at a ratio of 1:10. The bone infection was achieved with the induction of 2x10⁷ cfu/ml of the above microorganism. In vitro the Staphylococcus aureus we used was susceptible to teicoplanin with MIC: 0,25 and MBC: 0,50. 77 rabbits were used in our study, which were divided in two groups. The first group (n=35) was used as a control group for monitoring the outcome of the bone infection for 13 weeks after the induction of the bone infection. The second (treatment) group (n=45), was used to monitor the treatment outcome of the bone infection and evaluate the pharmacokinetics of the mixture of polymer-teicoplanin for 10 weeks after initiation of treatment. In both groups the osteomyelitis was established 3 weeks after the induction of the Staphylococcus aureus. In the control group chronic osteomyelitis was established 6 weeks after induction and there was no significant change of the implanted inoculum even 10 weeks after induction despite the surgical debridement 3 weeks after the induction of the infection. In the treatment group the bone cultures were negative for the strain of the Staphylococcus aureus we used 6 weeks after initiation of treatment and bacterial killing levels were achieved locally for more than 9 weeks. The systemic levels of teicoplanin throughout the experiment were zero. The advantages of our biodegradable system teicoplanin-lactic acid polymer are, the very high levels of antibiotic locally with minimal detection of antibiotic systemically, the avoidance of second surgical procedure to remove the Drug Delivery System, the lack of significant tissue reactions to our biodegradable system and the avoidance of daily administration of antibiotics for a prolonged period of time.

Η οστική λοίμωξη συνεχίζει να αποτελεί δυσεπίλυτο πρόβλημα της κλινικής θεραπευτικής. Λόγω της ιδιομορφίας του οστίτη ιστού, αλλά και της νεκρωτικής εξεργασίας της οστικής λοίμωξης, η επίτευξη θεραπευτικών συγκεντρώσεων αντιμικροβιακών παραγόντων στα οστά απαιτεί χορήγηση υψηλών δόσεων και για μακρό χρονικό διάστημα. Έτσι, έχουν προταθεί κατά καιρούς διάφορες μέθοδοι τοπικής χορήγησης αντιμικροβιακών παραγόντων. Στην παρούσα πειραματική μελέτη παρουσιάζεται η δυνατότητα θεραπείας προκληθείσας οστικής λοίμωξης, κατά το μοντέλο του Norden (μετά τροποποίηση), από χρυσίζοντα σταφυλόκοκκο, ανθεκτικό στην μεθικιλλίνη, στην κνήμη ένηβων κονίκλων, με την εφαρμογή του βιοαποικοδομήσιμου συστήματος πολυμερούς πολυγαλακτικού οξέος στο οποίο ενσωματώθηκε τεϊκοπλανίνη. Το μοριακό βάρος του πολυγαλακτικού οξέος ήταν 20.000, ενώ το συνολικό βάρος του μείγματος πολυγαλακτικού-τεϊκοπλανίνης ήταν 500 mg. Η περιεκτικότητα σε καθαρή ουσία τεϊκοπλανίνης ήταν 10% (δηλ. 50 mg). Η οστική λοίμωξη επιτεύχθηκε με ενοφθαλμισμό χρυσίζοντος σταφυλόκοκκου, ανθεκτικού στην μεθικιλλίνη συγκέντρωσης 2x10⁷ cfu/ml. Στον in vitro έλεγχο, το συγκεκριμένο στέλεχος ήταν ευαίσθητο στην τεϊκοπλανίνη με MIC 0,25 και MBC 0,5. Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 77 πειραματόζωα, τα οποία χωρίστηκαν σε 2 ομάδες, ομάδα ελέγχου (η=32) και ομάδα θεραπείας (η=45). Η πρώτη ομάδα αποτέλεσε την ομάδα μαρτύρων και χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση της εξέλιξης της προκληθείσας οστικής λοίμωξης για διάστημα 13 εβδομάδων από την επιμόλυνση, ενώ η δεύτερη ομάδα χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση της θεραπευτικής δράσης του ρακεμικού μίγματος γαλακτικού οξέος και τεϊκοπλανίνης στην προκληθείσα οστική λοίμωξη και για την φαρμακοκινητική μελέτη του παραπάνω μίγματος in vivo, για διάστημα 10 εβδομάδων από την έναρξη της θεραπείας. Και στις δύο ομάδες η οστική λοίμωξη επιτεύχθηκε την 3η εβδομάδα από την επιμόλυνση και επιβεβαιώθηκε με ακτινολογικό, μικροβιολογικό και ιστολογικό έλεγχο. Η ομάδα ελέγχου, ανέπτυξε χρόνια οστεομυελίτιδα την 6η εβδομάδα από την επιμόλυνση, ενώ το μικροβιακό φορτίο παρέμεινε σταθερά υψηλό μέχρι και την 13η εβδομάδα από την επιμόλυνση. Στην ομάδα θεραπείας παρατηρήθηκε σταδιακή υποχώρηση των δεικτών και των ευρημάτων της οστικής λοίμωξης από την 3η εβδομάδα μετά την έναρξη της θεραπείας, ενώ το μικροβιακό φορτίο μηδενίστηκε την 6η εβδομάδα μετά την έναρξη της θεραπείας. Τα επίπεδα τεϊκοπλανίνης που μετρήθηκαν παρέμειναν σε θεραπευτικά επίπεδα ακόμη και 9 εβδομάδες μετά από την έναρξη της θεραπείας, ενώ τα επίπεδα του φαρμάκου στους γειτονικούς ιστούς και στο αίμα ήταν μηδενικά καθ’ όλη την διάρκεια της θεραπείας. Πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι η τοπική απελευθέρωση πολύ υψηλών συγκεντρώσεων αντιμικροβιακού παράγοντα με μηδενική ανίχνευση του συστηματικά, η αποδόμηση του συστήματος μεταφοράς, οπότε δεν απαιτείται χειρουργική επέμβαση για την αφαίρεσή του, η καλή ιστική ανοχή του θεραπευτικού μίγματος in vivo, με ελάχιστη αντίδραση τύπου ξένου σώματος και η αποφυγή καθημερινής χορήγησης αντιμικροβιακού φαρμάκου και για μεγάλο χρονικό διάστημα.