Nové strategie pro infekce související s biofilmem (Diafilm)

Infekce protetických kloubů je častou komplikací, která se může objevit kdykoli po implantaci. Tyto infekce vyžadují rychlou a přesnou diagnózu k zajištění optimálního chirurgického a lékařského ošetření infikovaného pacienta. Přestože akutní infekce vyskytující se v prvních týdnech po operaci lze snadno diagnostikovat nebo jsou-li spojeny s bakteriémií, diagnóza se stává obtížnou, pokud se infekce vyvíjí několik měsíců před diagnózou nebo je způsobena nízkovirulentními patogeny. Infekce protetických kloubů a obecněji osteoartikulární infekce představují klasické infekce související s biofilmem. Biofilm je obvykle definován jako mikrobiální komunita obalená ve vlastní polymerní matrici. Produkce biofilmu umožňuje bakteriím přísně přilnout k inertním a biotickým substrátům, vyhýbat se obraně hostitele a odolávat antibiotikům budováním fyzické bariéry pro pronikání antimikrobiálních látek a upřednostňováním šíření determinant rezistence. Mikrobiologické kultury přispívají k diagnostice infekce, poskytují identifikaci patogenu a především definici citlivosti na antibiotika. Nicméně v asi 15-20 % případů kultura selhává při růstu patogenu. K diagnóze protetické kloubní infekce může dojít buď před operací, nebo během operace. V obou případech je analýza synoviální tekutiny klíčová, zvláště pokud se provádí před operací, kdy výsledky kultivace, leukocytové esterázy, alfa defensinového testu, počtu leukocytů a diferenciálu mohou vést k definování nejpřesnější strategie přístupu k pacientům se selháním implantátu. Kultivace synoviální tekutiny se však vyznačuje omezenou citlivostí, pokud jde například o kultivaci periprotetických tkání nebo komponent implantátů. Jednou z příčin nižší citlivosti kultury synoviální tekutiny může být přítomnost tzv. "biofilm like agregátů", aglomerátů mikroorganismů uložených v matrici, o které se předpokládá, že působí jako ochranná bariéra. Leukocytesterázový test může poskytnout falešně pozitivní výsledky ve vzorcích silně kontaminovaných krví nebo reakcí kov na kov, zatímco vysoké náklady na stanovení alfa defensinu výrazně omezují jeho použití. Na druhou stranu studie zaměřené na hodnocení jiných synoviálních markerů infekcí, jako je kalprotektin, jsou nedostatečné k podpoře jejich použití v rutinní diagnostice infekcí protetických kloubů.

Alternativní přístup k diagnostice těchto infekcí by mohlo představovat použití konfokální laserové skenovací mikroskopie (CLSM), která umožňuje detekovat mikroorganismy v synoviální tekutině a ve tkáních. Tento nový přístup by mohl být také použit pro diagnostiku „v reálném čase“ během operace při čekání na výsledky kultivace.

Další problém v diagnostice protetických kloubních infekcí souvisí s hodnocením antimikrobiální citlivosti. Ve skutečnosti je dobře známo, že bakterie uložené v biofilmu jsou odolnější vůči antibiotikům než jejich planktonní protějšek. Protože dostupné metody pro stanovení citlivosti na antibiotika jsou založeny na planktonických buňkách, lze předpokládat, že podhodnocují skutečnou antimikrobiální koncentraci schopnou inhibovat růst bakterií uložených v biofilmu, ke kterému dochází během infekce. Ačkoli bylo navrženo několik metod pro hodnocení antimikrobiální citlivosti mikroorganismů na biofilmu, žádná z nich nebyla navržena pro rutinní použití. V některých případech, kdy terapie nedokáže vymýtit infekci, by však hodnocení citlivosti bakterií uložených v biofilmu na antibiotika mohlo poskytnout důležité informace pro optimalizaci antimikrobiální terapie.

Diagnostika infekcí souvisejících s biofilmem, zejména protetických, je proto dosti daleko od optimalizace. V tomto smyslu by vývoj panelu schopného zkrátit dobu obratu mikrobiologických analýz a zlepšit management pacientů mohl výrazně zlepšit přístup k pacientům, omezit zhoršování kvality života pacientů a snížit náklady na zdravotní systém.