小鼠假体周围关节 白色念珠菌 感染模型

摘要

由危险病原体引起的假体周围关节感染 （PJI） 在临床骨科中很常见。现有的动物模型无法准确模拟PJI的实际情况。在这里，我们建立了一个 白色念珠菌 生物膜相关的PJI小鼠模型，以研究和开发PJI的新疗法。

摘要

假体周围关节感染 （PJI） 是由 白色念珠菌 （C. albicans） 引起的常见感染之一， 越来越受到外科医生和科学家的关注。通常，可以在感染部位形成可以保护 白色念珠菌 免受抗生素和免疫清除的生物膜。手术包括切除受感染的植入物、清创术、抗菌治疗和再植入术是治疗 PJI 的金标准。因此，建立动物PJI模型对于PJI新药或新疗法的研发具有重要意义。在这项研究中，将一根光滑的镍钛合金丝（骨科诊所广泛使用的植入物）插入 C57BL/6 小鼠的股骨关节，然后沿线将 白色念珠菌 接种到关节腔中。14天后，在扫描电子显微镜（SEM）下在植入物表面观察到成熟和厚厚的生物膜。在感染关节标本的H&E染色中发现骨小梁明显减少。综上所述，建立了具有操作简便、成功率高、重复性高、临床相关性高等优点的小鼠PJI模型。这有望成为白色 念珠菌 生物膜相关PJI预防临床研究的重要模型。

引言

白色念珠菌（白色念珠菌）共存于人体的许多部位¹，这也是最常见的机会性病原体，可引起危及生命的侵袭性真菌感染，尤其是在免疫功能低下的患者^中2,3。白色念珠菌可以作为多态性真菌在酵母和菌丝体状态之间转化。菌丝体状态表现出更高的毒力、更强的粘附性以及对细胞和组织的侵袭 ^4,5。此外，白色念珠菌可以在假牙、导管和支架等生物医学材料的表面形成生物膜^1,6,7。生物膜致密的三维结构限制了抗真菌药物的浸润，表达耐药基因，下调真菌细胞的代谢以抵抗免疫系统清除^6,7。因此，与生物膜相关的感染在临床中非常具有挑战性⁸.

金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌和肠杆菌是引起PJI

研究方案

这些动物是从习交通大学购买的。所有动物实验程序均经习交通大学动物伦理学委员会批准（批准号：SCXK [陕西] 2021-103）。将小鼠饲养一周，每个笼子饲养5只小鼠。他们被允许免费获得食物和水。在进行研究之前，将动物保持在室温（RT;24°C±1°C）和光/暗循环（12小时/12小时）下。

1.缓冲液和设备准备

1. 白色念珠菌 细胞培养
   1. 将酵母提取物蛋白胨葡萄糖 （YPD） 平板培养基 中的白色念珠菌 单克隆菌落 （SC5314） 接种到 5 mL YPD 液体培养基（YPD + 50 μg/mL 羧苄青霉素）中。
   2. 随后在30°C下以220rpm的速度摇动 白色念珠菌 细胞过夜。
   3. 在室温下以400× g 离心悬浮液5分钟，将 白色念珠菌 细胞重悬于生理盐水中，并通过目视调节浊度将细胞浓度稀释至1×10⁶ 个细胞/ mL与0.5McFarland相同。
2. 生理盐水的制备
   1. 称取 0.9 g 氯化钠，溶于 100 mL 去离子水中，制备 0.9% 生理盐水。
3. 手术器械制备
   1. 使用前高压灭菌（121°C，30分钟）手术器械（剪刀，镊子，止血钳，针架，缝合针....

讨论

手术过程中手术器械或手术环境的污染引起的感染是大多数植入物感染的主要原因24,25,26,27。因此，本研究构建了小鼠白色念珠菌生物膜相关PJI模型。与传统的PJI模型相比，以悬浮在盐水中的无菌不锈钢颗粒为植入物，本研究使用常用的植入物材料镍钛合金丝来模拟白色念珠菌、植入物?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.5 Mactutrius turbidibris	Shanghai Lujing Technology Co., Ltd	5106063
4 °C refrigerator	Electrolux (China) Electric Co., Ltd	ESE6539TA
Agar	Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd	01-023
Analytical balances	Shimadzu	ATX124
Autoclaves Sterilizer	SANYO	MLS-3750
Carbenicillin	Amresco	C0885
Eclipse Ci Nikon upright optical microscope	Nikon	Eclipse Ts2-FL
Glucose	Macklin	D823520
Inoculation ring	Thermo Scientific	251586
Isoflurane	RWD	20210103
NaCl	Xi'an Jingxi Shuanghe Pharmaceutical Co., Ltd	20180108
Paraformaldehyde	Beyotime Biotechnology	P0099
Peptone	Beijing Aoboxing Bio-tech Co., Ltd	01-001
RWD R550 multi-channel small animal anesthesia machine	RWD	R550
SEM	Hitachi	TM-1000
Temperature incubator	Shanghai Zhichu Instrument Co., Ltd	ZQTY-50N
Ultrapure water water generator	Heal Force	NW20VF
Ultrasound machine	Do-Chrom	DS10260D
Yeast extract	Thermo Scientific Oxoid	LP0021B