Ratlarda periprostetik enfeksiyon modelinde farklı dozlardaki antibiyotikli spacerların etkinliğinin karşılaştırılması
Invesigation of the effectiveness of antibiotic spacers with different doses in the model of periprosthetic infection in rats
Yazar: AHMET ERSOY
Danışman: PROF. DR. FERHAT SAY
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology

Özet:
Amaç: Protez enfeksiyonlarının tedavisinde ilk aşamada protez çıkarılıp ekleme spacer uygulanmaktadır. Kullanılan spacer içerisinde antibiyotik bulunmakta fakat bu antibiyotiğin lokal salınım süresi 2-4 gün ile sınırlı kalmaktadır. Hastalarda enfeksiyon kontrolü sağlanamadığında aynı ameliyat işleminin tekrarlanması da gerekebilmektedir. Planlanan bu çalışma ile spacer içerisindeki antibiyotik oranının arttırılması ile lokal salınım sürecinin uzatılması ve enfeksiyon kontrolünün daha hızlı bir şekilde sağlanması amaçlanmaktadır.
Yöntem: Çalışma kapsamında 30 adet Wistar albino sıçan rastgele 10'arlı 3 gruba ayrıldı. Tüm gruplardaki sıçanlara diz artrotomi sonrası femur intrameduller bölgeye implant yerleştirilmesi sonrasında Metisiline dirençli Staphylococcus aureus ile periprostetik enfeksiyon modeli geliştirildi.  İmplant çıkarılıp yıkama ve debridman sonrası 1. grupta (kontrol) kas içi vankomisin (88 mg/kg) ve gentamisin (6 mg/kg); 2. grupta düşük dozlu antibiyotikli spacer (1 gram sement+25 mg vankomisin); 3. grupta yüksek dozlu antibiyotikli spacer (1 gram sement+75 mg vankomisin) uygulandı. Tüm gruplarda sistemik antibiyotik uygulaması (88 mg/kg vankomisin + 6 mg/kg gentamisin), ikinci cerrahi aşaması sonrası 28. güne kadar sürdürüldü. İkinci cerrahi aşama sonrası 1, 3, 7, 14, 28 ve 42. günlerde tüm gruplardan kan ve ayrıca 2. ve 3. gruptan eklem ponksiyon örneği alındı. Plazma ve eklem ponksiyon örneklerinde vankomisin düzeyi yüksek basınçlı sıvı kromatografisi ile belirlendi. İkinci cerrahi aşamaya geçmeden önce her gruptan eklem ve femur medulladan mikrobiyolojik örnek alındı. Her gruptan 5'er sıçana, 28 ve 42. günlerde derin anestezi altında ötanazi işlemi yapıldı. Steril ortamda eklem sıvısı ve femur medulla örnekleri alınarak mikrobiyolojiye gönderildi. Nekropsi yapılarak çalışma 42. günde sonlandırıldı. Tüm gruplardan elde edilen femur kesitleri histopatolojik olarak incelenerek intramedullar akut ve kronik yangı, periosteal yangı ve kemik nekrozu skorlandı. 
Bulgular: Yirmi sekizinci günde alınan örneklerde gerçekleştirilen mikrobiyolojik ve histopatolojik incelemeler sonucunda, 1 ve 2. grupta bakteriyel üreme tespit edildi, 3. grupta ise üreme gerçekleşmedi (p=0,001). Kırk ikinci günde alınan örneklerde ise sadece 1. grupta bakteriyel üreme gerçekleşti (p=0,001). Gruplar arası plazma antibiyotik konsantrasyonları 1, 3, 7 ve 14. günde benzer, 28. günde ise 3. grupta daha yüksek bulundu (p=0,004).
Sonuçlar: Tedavi süresi ve iyileşme hızı bakımından yüksek düzeyde antibiyotik içeren spacer'ın, normal düzeyde antibiyotik içeren spacer'a göre daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Spacer ile uygulanan antibiyotik konsantrasyonu plazma antibiyotik konsantrasyonunu etkilememiş ve bu bakımdan spacer'da sistemik yan etkilere yol açmadığı tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Antibiyotik yüklü spacer; Kemik çimentosu; MRSA; Total diz artroplastisi; Vankomisin

Abstract:
Purpose: In the initial stage of prosthetic infection treatment, the prosthesis is removed and a spacer is applied. The spacer contains antibiotics, but the local release of this antibiotic is limited to 2-4 days. If infection control cannot be achieved in patients, it may be necessary to repeat the same surgical procedure. The aim of this study is to increase the concentration of antibiotics in the spacer to prolong the local release period and achieve faster infection control.
Method: In this study, 30 Wistar albino rats were randomly divided into 3 groups of 10 each. A methicillin-resistant Staphylococcus aureus periprosthetic infection model was developed in all groups by placing an implant in the femoral intramedullary region after knee arthrotomy. After implant removal, washing, and debridement, the first group (control) received intramuscular vancomycin (88 mg/kg) and gentamicin (6 mg/kg); the second group received a low-dose antibiotic spacer (1 gram cement + 25 mg vancomycin); and the third group received a high-dose antibiotic spacer (1 gram cement + 75 mg vancomycin). Systemic antibiotic administration (88 mg/kg vancomycin + 6 mg/kg gentamicin) was continued in all groups until the 28nd day after the second surgical stage. On the 1st, 3rd, 7th, 14th, 28th, and 42nd days after the second surgical stage, blood samples were taken from all groups, and joint puncture samples were taken from the second and third groups. The level of vancomycin in plasma and joint puncture samples was determined by high-pressure liquid chromatography. Before proceeding to the second surgical stage, microbiological samples were taken from the joint and femoral medulla of each group. Euthanasia was performed on 5 rats from each group on the 28th and 42nd days under deep anesthesia. Sterile joint fluid and femoral medulla samples were taken and sent for microbiological analysis. Necropsy was performed, and the study was finished on the 42nd day. Femur sections obtained from all groups were histopathologically examined to score intramedullary acute and chronic inflammation, periosteal inflammation, and bone necrosis.
Results: Microbiological and histopathological examinations performed on samples taken on the 28th day revealed bacterial growth in the first and second groups, while no growth occurred in the third group (p=0.001). On the 42nd day, bacterial growth was observed only in the first group (p=0.001). Plasma antibiotic concentrations were similar between groups on days 1, 3, 7, and 14, but higher in the third group on day 28 (p=0.004).
Conclusions: It was determined that a spacer containing a high level of antibiotics was more effective than a spacer containing a normal level of antibiotics in terms of treatment duration and healing rate. The concentration of antibiotics applied with the spacer did not affect plasma antibiotic concentration and did not lead to systemic side effects.
Keywords: Antibiotic loaded spacer; Bone cement; MRSA; Total knee arthroplasty, Vancomycin