Implantatbedingte Infektionen bei Patienten mit Skelettsarkomen (IRISSAR)

In der orthopädischen Onkologie sind das Risiko und die Folgen von orthopädiegerätebedingten Infektionen (ODRIs) erhöht, da die Patienten aufgrund von Grunderkrankungen, Chemotherapie oder Bestrahlung oft ein geschwächtes Immunsystem haben. Die verwendeten Implantate können so belastbar sein, dass sie im Falle einer Infektion nicht entfernt oder ausgetauscht werden können, was im schlimmsten Fall zu Amputation oder Tod führt. Im Vergleich zu einer Inzidenz von 1-2 % für PJI in einer nicht-onkologischen Population mit einer Total-Hüft- oder Knieprothese haben Patienten mit einer Megaprosthese aufgrund eines Skelettsarkoms eine Infektionsinzidenz von 3-25 %. Patientenbezogene Faktoren, umfangreiche und wiederholte Operationen sowie große rekonstruktive Implantate sind wahrscheinlich für die erhöhte Inzidenz verantwortlich.

Unseres Wissens nach hat keine Studie die Rolle mikrobiologischer Faktoren wie Biofilmbildung und Empfindlichkeit in dieser Population untersucht. Darüber hinaus können defizitäre immunologische Faktoren bei diesen Patienten, wie gestörte Neutrophilenmigration, Zytokinexpression und der respiratorische Burst von Phagozyten, die an der Abtötung von Mikroben beteiligt sind, ein Umfeld schaffen, das virulentere Phänotypen begünstigt. Grundlegendes Wissen über die Rolle von Biofilmen in dieser Population könnte zur Verbesserung der Behandlungsplanung und -ergebnisse beitragen.

Die Unterscheidung von kausalen Erregern und Kontaminationen kann schwierig sein, insbesondere bei polymikrobiellen Infektionen. Der Einsatz metagenomischer Diagnostik, der in der klinischen Praxis noch selten ist, könnte die Sensitivität verbessern, aber die Vorhersagegenauigkeit bleibt ein Problem. Ein Vergleich der Ergebnisse konventioneller mikrobiologischer Kultivierung mit metagenomischer Sequenzierung wäre interessant, um die Genauigkeit aktueller diagnostischer Methoden zu bestimmen.

Die vorliegende Studie ist ein exploratives Projekt, das die multifaktorielle Natur von PJI untersucht, mit Schwerpunkt auf dem mikrobiellen Phänotyp bei Patienten mit Skelettsarkom. Die Rolle von Wirt-, Mikroben- und Implantatfaktoren wird mit einer Reihe verschiedener Methoden untersucht und mit Fällen von PJI bei Patienten mit einer konventionellen Hüft- oder Knieprothese verglichen.

Präoperative Blutproben werden entnommen, und intraoperativ werden Proben von periprothetischem Weichteilgewebe, Knochen und Gelenkflüssigkeit gesammelt. Patienten werden während ihrer Primäroperation mit einer Megaprosthese aufgrund eines Skelettsarkoms beprobt, und im Falle einer postoperativen PJI werden sie während ihrer Revisionsoperation auf die gleiche Weise beprobt. Patienten, die aufgrund einer PJI in einer konventionellen Total-Hüft- oder Knieprothese reoperiert werden, werden ebenfalls intraoperativ mit Blut, Knochen, Weichteilgewebe und Gelenkflüssigkeit beprobt.

Deskriptive Vergleiche zwischen (i) periprothetischen Geweben und PJI-Geweben vor und nach der Infektion bei orthopädischen Onkologiepatienten und (ii) PJI-Geweben bei orthopädischen Onkologiepatienten und konventionellen PJI-Patienten werden hinsichtlich folgender Parameter durchgeführt:

Rolle des Wirts:

• Klinische Parameter: ASA-Score, Diabetes, BMI, Alter, Geschlecht, Antibiotikaeinnahme 2 Wochen vor der Operation, Dauer der Chemotherapie, Art der Chemotherapie, Chemotherapieabbruch, Symptombeginn bei Infektion, Implantattyp, Operationsdauer, Osteosarkomtyp, Grad und Stadium, Operationsort, Resektionslänge.
• Biochemie im Blut (vollständiges Blutbild mit Differentialblutbild, Neutrophilendichte, CRP, Procalcitonin, IL-6).
• Histologie und Immunhistochemie (FISH zur Identifizierung von Bakterien, entzündliche Infiltrate (Vorhandensein von Fremdkörperriesenzellen), Angiogenese, Gewebsnekrose)
• Genexpression (Marker im Zusammenhang mit Angiogenese, Entzündung, mikrobieller Erkennung und Gewebsnekrose). In ausgewählten paraffineingebetteten Proben wird die Analyse mit räumlicher Transkriptomik untersucht.

Rolle des Erregers:

• Fünf Gewebekulturen für Routinekultivierung (zur Bestimmung des Erregers) und eine zusätzliche für bakterielle DNA-Extraktion und 16S-rRNA-Gensequenzierung.
• Klinische Staphylokokkenstämme, die zum Zeitpunkt der Infektion aus PJI und Tumorendoprothesen isoliert wurden, werden hinsichtlich ihrer phänotypischen Biofilmbildung, antimikrobiellen Empfindlichkeit und des Vorhandenseins von Virulenzgenen unter Verwendung von CV, MBEC und NGS charakterisiert und verglichen.
• Unterschied in der Genexpression biofilmbezogener Gene zwischen Staphylokokken-PJI-Stämmen (konventionell und orthopädische Onkologie), wenn sie in vitro auf Titan mit Serumvorbehandlung gezüchtet werden.