Implantaatgerelateerde infecties bij patiënten met skeletale sarcomen (IRISSAR)

In de orthopedische oncologie zijn het risico en de gevolgen van infecties gerelateerd aan orthopedische implantaten (ODRIs) groter, omdat patiënten vaak een verzwakte immuunrespons hebben als gevolg van onderliggende ziekte, chemotherapie of bestraling. De gebruikte implantaten kunnen gewichtdragend zijn tot het punt dat ze bij infectie onmogelijk te verwijderen of te vervangen zijn, wat in het ergste geval kan resulteren in amputatie of overlijden. Vergeleken met de 1-2% incidentie van PJI in een niet-oncologische populatie met een totale heup- of knieprothese, hebben patiënten met een megaprosthese als gevolg van skeletsarcoom een infectie-incidentie van 3-25%. Patiëntgerelateerde factoren, uitgebreide en herhaalde chirurgie en grote reconstructieve implantaten zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor de verhoogde incidentie.

Voor zover wij weten heeft geen enkele studie de rol van microbiologische factoren zoals biofilmproductie en gevoeligheid in deze populatie geëvalueerd. Bovendien kunnen deficiënte immunologische factoren bij deze patiënten, zoals defecte neutrofielenmigratie, cytokine-expressie en fagocytische respiratoire burst, die betrokken zijn bij het doden van microben, een omgeving creëren die gunstig is voor meer virulente fenotypes. Fundamentele kennis over de rol van biofilm in deze populatie zou kunnen bijdragen aan de verbetering van behandelplanning en uitkomst.

Het onderscheiden van veroorzakende pathogenen van contaminanten kan uitdagend zijn, vooral bij polymicrobiële infecties. De toevoeging van metagenomische diagnostiek, die nog spaarzaam wordt gebruikt in de klinische praktijk, kan de gevoeligheid verbeteren, maar de voorspellende nauwkeurigheid is nog steeds een probleem. Het vergelijken van de resultaten van conventionele microbiologische kweek met metagenomische sequencing zou interessant zijn om de nauwkeurigheid van huidige diagnostische methoden te bepalen.

De huidige studie is een verkennend project dat de multifactoriële aard van PJI aanpakt, met de focus op microbiële fenotypes bij patiënten met skeletsarcoom. De rol van gastheer-, microbe- en implantaatfactoren zal worden onderzocht met behulp van een reeks verschillende methoden en vergeleken met gevallen van PJI bij patiënten met een conventionele heup- of knieprothese.

Pre-operatieve bloedmonsters zullen worden afgenomen en monsters van peri-prosthetisch weke delen, bot en gewrichtsvocht zullen intra-operatief worden verzameld. Patiënten zullen worden bemonsterd tijdens hun primaire operatie met een megaprosthese als gevolg van skeletsarcoom, en in geval van postoperatieve PJI zullen zij op dezelfde manier worden bemonsterd tijdens hun revisiechirurgie. Patiënten die een reoperatie ondergaan vanwege PJI in een conventionele totale heup- of knieprothese zullen ook intra-operatief worden bemonsterd met bloed, bot, weke delen en gewrichtsvocht.

Beschrijvende vergelijkingen tussen (i) peri-prosthetische weefsels en PJI-weefsels voor en na infectie bij orthopedische oncologiepatiënten, en (ii) PJI-weefsels bij orthopedische oncologie- en conventionele PJI-patiënten, zullen worden gemaakt met betrekking tot de volgende parameters:

Rol van de gastheer:

• Klinische parameters: ASA-score, diabetes, BMI, leeftijd, geslacht, antibioticagebruik 2 weken voor de operatie, duur van chemotherapie, type chemotherapie, stopzetting chemotherapie, symptoombegin bij infectie, implantaattype, operatieduur, osteosarcoomtype, graad en stadium, locatie van de operatie, lengte van de resectie.
• Biochemie in bloed (volledig aantal witte bloedcellen met differentiatie, dichtheid van neutrofielen, CRP, procalcitonine, IL-6).
• Histologie en immunohistochemie (FISH voor identificatie van bacteriën, inflammatoire infiltraten (aanwezigheid van reuzencellen van vreemd lichaam), angiogenese, weefselnecrose)
• Genexpressie (markers gerelateerd aan angiogenese, ontsteking, microbiële herkenning en weefselnecrose). In geselecteerde paraffine-ingebedde monsters zal analyse met ruimtelijke transcriptomica worden onderzocht.

Rol van het pathogeen:

• Vijf weefselkweken voor routinematige kweek (om de veroorzakende agent te bepalen) en één extra voor bacterieel DNA-extractie en 16S rRNA-gensequentiebepaling.
• Klinische stafylokokkenstammen geïsoleerd uit PJI en tumor-endoprothese op het moment van infectie zullen worden gekarakteriseerd en vergeleken met betrekking tot hun fenotypische biofilmproductie, antimicrobiële gevoeligheid en aanwezigheid van virulentiegenen met behulp van CV, MBEC en NGS.
• Verschil in genexpressie van biofilm-gerelateerde genen tussen stafylokokken PJI-stammen (conventioneel & orthopedische oncologie) wanneer gekweekt op titanium met serum pre-conditionering in vitro.