Neue Marker für die Diagnose von Protheseninfektionen (Perimarkers)

Die Behandlung von Gelenkprotheseninfektionen beinhaltet eine lange Antibiotikatherapie und in den meisten Fällen eine zusätzliche Revisionsoperation mit einer Verschlechterung der Lebensqualität für die Patienten und hohen Kosten für das Gesundheitssystem. Gelenkprotheseninfektionen treten mit einer Rate von 1-2% auf, aber ihre Inzidenz steigt auf 15-20% nach der ersten Revisionsoperation. Grampositive Kokken, insbesondere Staphylokokken, sind die Hauptpathogene, die für diese Infektionen verantwortlich sind. Der diagnostische Arbeitsablauf ist ziemlich kompliziert, da ein Goldstandard-Assay, der sich durch hohe Sensitivität und Spezifität auszeichnet, nicht anerkannt wurde. Folglich basiert die Diagnose auf der Erfüllung einer Reihe von Haupt- und Nebenkriterien, die aus biochemischen, hämatologischen, mikrobiologischen und histologischen Analysen in Kombination mit klinischen und radiologischen Beobachtungen abgeleitet werden. Daher ist es offensichtlich, dass ein dringender Bedarf besteht, frühe Infektionsmarker zu finden, die sich durch hohe Sensitivität und Spezifität auszeichnen und in der Lage sind, zwischen aseptischem Versagen und prothetischen Gelenkinfektionen zu unterscheiden, die sowohl durch hoch- als auch durch niedrigvirulente Mikroorganismen verursacht werden.

In den letzten Jahren wurde Presepsin als Marker für Sepsis beschrieben, der auch in der Lage ist, den Schweregrad der Sepsis zu diskriminieren. Presepsin ist ein Fragment des löslichen Rezeptors CD14, das während einer Entzündung von der Monozytenoberfläche freigesetzt wird. Der neue Entzündungsmarker TREM-1 verknüpft die Aktivität von Presepsin mit anderen Akteuren des Entzündungsprozesses wie Toll-Like-Rezeptoren, Monozyten, entzündlichen Zytokinen wie IL-1 und IL-6, dem Chemokin CCL2. Presepsin-Aktivität steht auch in Zusammenhang mit suPAR, einem Entzündungsmarker, von dem wir kürzlich gezeigt haben, dass er mit Gelenkprotheseninfektionen assoziiert ist. Ein weiterer potenzieller Infektionsmarker ist Osteopontin (OPN), ein multifunktionales Protein mit entzündungsfördernden Eigenschaften, das mit der Sterblichkeit korreliert und bei der Entzündungsreaktion mit suPAR assoziiert ist. In ähnlicher Weise wurde der Rezeptor CD163, der von Makrophagen während einer Entzündung stark exprimiert wird, als vielversprechender Serummarker für Entzündungen vorgeschlagen. Ebenso wichtig bei Entzündungsprozessen ist die Rolle der Neutrophilen, die die erste Verteidigungslinie gegen Infektionen darstellen und in der Lage sind, Bakterien durch die Produktion von sauerstoffreaktiven Spezies (ROS) abzutöten. Kürzlich wurden ROS mit Advanced Glycation End Products (AGEs) im Serum korreliert, die durch oxidativen Stress erhöht werden. AGEs sind in der Lage, mit ihrem Rezeptor RAGE zu interagieren, der in löslicher Form im Plasma vorliegt. Aus diesem Grund könnte RAGE als Serum-Biomarker verwendet werden, um Infektionen und damit verbundenen oxidativen Stress zu diagnostizieren. Trotz der Menge an wissenschaftlichen Arbeiten über die Rolle der oben genannten Moleküle ist noch kein Panel verfügbar, das sie zur Diagnose von Gelenkprotheseninfektionen kombiniert.

Ziel der Studie wird es sein, neue biologische Marker für Gelenkprotheseninfektionen zu evaluieren, um den diagnostischen Arbeitsablauf zu verbessern und Daten aus mikrobiologischen, hämatologischen und klinischen Untersuchungen zu unterstützen und zu integrieren.

Zu diesem Zweck werden Unterschiede in den Serumkonzentrationen von IL-6, TREM-1, CCL2, MMP-9, OPN, IL-1RA, GP-130, C5a, sRAGE, Urokinasen und Presepsin zwischen infizierten und nicht infizierten Patienten ausgewertet Messen von Sensitivität, Spezifität, positiven und negativen Vorhersagewerten, Wahrscheinlichkeitsverhältnis für jeden Parameter. Darüber hinaus wird die Konzentration jedes Biomarkers mit Markern korreliert, die routinemäßig zur Diagnose dieser Infektionen verwendet werden.

Insgesamt werden 130 Patienten in die Studie aufgenommen: 65 Patienten mit der Diagnose eines aseptischen Versagens und 65 mit der Diagnose einer Infektion des prothetischen Implantats.

Alle von ihnen werden vor der Einschreibung eine Einverständniserklärung unterschreiben. Ein Aliquot des Serums, das für prä- und postoperative (2 und 7 Tage nach der Operation) Routineanalysen an das Labor geschickt wird, wird bei -20 °C gelagert.

Serumkonzentrationen von IL-6, TREM-1, CCL2, MMP-9, OPN, IL-1RA, GP-130, C5a, sRAGE, Urokinase und Presepsin werden mittels kommerziell erhältlicher ELISA-Assays bestimmt.

Daten zur präoperativen Erythrozyten-Sedimentationsrate (ESR) und zum C-reaktiven Protein (CRP), Synovialflüssigkeitsanalyse (falls verfügbar, sowohl prä- als auch intraoperativ) und mikrobiologische Kultur (Implantat- und periprothetische Gewebe) werden ebenfalls erhoben.