Uusia strategioita biofilmeihin liittyville infektioille (Diafilm)

Proteettisten nivelten infektio on yleinen komplikaatio, joka voi ilmaantua milloin tahansa implantaation jälkeen. Nämä infektiot edellyttävät nopeaa ja tarkkaa diagnoosia tartunnan saaneen potilaan optimaalisen kirurgisen ja lääketieteellisen hoidon varmistamiseksi. Vaikka leikkauksen jälkeisinä ensimmäisinä viikkoina esiintyvät akuutit infektiot ovat helppoja diagnosoida tai kun ne liittyvät bakteremiaan, diagnoosi muuttuu haastavaksi, kun infektio kehittyy useita kuukausia ennen diagnoosia tai sen aiheuttavat matalavirulentit patogeenit. Proteettiset niveltulehdukset ja laajemmin niveltulehdukset edustavat klassisia biofilmiin liittyviä infektioita. Biofilmi määritellään yleensä mikrobiyhteisöksi, joka on ympäröity itse tuotettuun polymeerimatriisiin. Biofilmin tuotanto mahdollistaa bakteerien tiukasti kiinnittymisen inertteihin ja bioottisiin substraatteihin, välttää isännän puolustusta ja vastustaa antibiootteja rakentamalla fyysisen esteen mikrobilääkkeiden tunkeutumiselle ja edistämällä resistenssin määräävien tekijöiden leviämistä. Mikrobiologiset viljelmät edistävät infektion diagnosointia, tunnistavat patogeenin ja mikä tärkeintä, määrittävät antibioottiherkkyyden. Siitä huolimatta noin 15-20 %:ssa tapauksista viljelmä ei pysty kasvattamaan taudinaiheuttajaa. Nivelproteesitulehduksen diagnoosi voi tapahtua joko ennen leikkausta tai sen aikana. Molemmissa tapauksissa nivelnesteen analyysi on ratkaisevan tärkeää, varsinkin kun se tehdään ennen leikkausta, kun viljelyn, leukosyyttiesteraasin, alfa-defensiinitestin, leukosyyttien määrän ja erotuksen tulokset voivat johtaa tarkimman strategian määrittämiseen potilaiden lähestymiseksi, joilla on implanttien toimintahäiriö. Nivelnesteen viljelylle on kuitenkin tunnusomaista rajallinen herkkyys esimerkiksi periprosteettisten kudosten tai implanttikomponenttien viljelyn suhteen. Yksi syistä nivelnesteviljelmän heikompaan herkkyyteen saattaa olla niin kutsuttujen "biofilmin kaltaisten aggregaattien" läsnäolo, mikro-organismien agglomeraatit, jotka on upotettu matriisiin, jonka on oletettu toimivan suojaavana esteenä. Leukosyyttiesteraasitesti voi antaa vääriä positiivisia tuloksia näytteissä, jotka ovat voimakkaasti kontaminoituneita verellä tai metallilla metallilla -reaktiolla, kun taas alfa-defensiinin määrityksen korkeat kustannukset rajoittivat huomattavasti sen käyttöä. Toisaalta tutkimukset, joilla pyritään arvioimaan muita infektioiden synoviaalisia markkereita, kuten kalprotektiiniä, eivät riitä tukemaan niiden käyttöä proteesin nivelinfektion rutiininomaisessa diagnosoinnissa.

Vaihtoehtoinen lähestymistapa näiden infektioiden diagnosointiin voisi olla konfokaalisen laserskannausmikroskoopin (CLSM) käyttö, joka mahdollistaa mikro-organismien havaitsemisen nivelnesteessä ja kudoksissa. Tätä uutta lähestymistapaa voitaisiin käyttää myös "reaaliaikaiseen" diagnoosiin leikkauksen aikana odottaessaan viljelytuloksia.

Toinen nivelproteesitulehdusten diagnosointikysymys liittyy antimikrobisen herkkyyden arviointiin. Itse asiassa on hyvin tunnettua, että biofilmiin upotetut bakteerit ovat vastustuskykyisempiä antibiooteille kuin planktoniset vastineensa. Koska käytettävissä olevat menetelmät antibioottiherkkyyden määrittämiseksi perustuvat planktonisoluihin, voidaan olettaa, että ne aliarvioivat todellisen antimikrobisen pitoisuuden, joka kykenee estämään biofilmiin upotettujen bakteerien kasvua infektion aikana. Vaikka biokalvomikro-organismien antimikrobisen herkkyysmallin arvioimiseksi on ehdotettu useita menetelmiä, yhtäkään niistä ei ole ehdotettu rutiininomaiseen käyttöön. Joissakin tapauksissa, joissa hoito ei kuitenkaan pysty hävittämään infektiota, biofilmiin upotettujen bakteerien antibioottiherkkyyden arviointi voi tarjota tärkeää tietoa antimikrobisen hoidon optimoimiseksi.

Siksi biofilmiin liittyvien infektioiden, erityisesti proteeseihin liittyvien infektioiden diagnosointi on melko kaukana optimoinnista. Tässä mielessä sellaisen paneelin kehittäminen, joka pystyy lyhentämään mikrobiologisten analyysien läpimenoaikaa ja parantamaan potilaiden hallintaa, voisi merkittävästi parantaa suhtautumista potilaisiin, rajoittaen potilaiden elämänlaadun huononemista ja alentaen terveydenhuoltojärjestelmän kustannuksia.