При переломах костей часто требуются имплантаты для стабилизации и эффективного заживления сломанной кости. Однако имплантаты могут вызывать серьезные инфекции костей, такие как остеомиелит, с которыми можно справиться только с помощью длительного лечения антибиотиками. Это, в свою очередь, несет риск способствовать развитию устойчивых к антибиотикам бактерий.
В то время как в настоящее время предпринимаются серьезные усилия по разработке новых антибиотиков, которые охватывают эти устойчивые к антибиотикам бактерии, другой путь заключался в изучении антибиотических эффектов стволовых клеток. Один тип – это так называемые мезенхимальные стволовые клетки, которые естественным образом находятся в костном мозге и жировой ткани, среди прочего, и которые, как было показано, обладают антимикробными свойствами.
«Стволовые клетки, полученные из жировой ткани, или ADSC, имеют явное преимущество в том, что они в изобилии в подкожной жировой ткани и, таким образом, могут быть легко получены», – говорит автор исследования Тамон Кабата. «Целью нашего исследования было изучить терапевтические эффекты ADSC в сочетании с антибиотиком ципрофлоксацином на животной модели костной инфекции, связанной с имплантатом."
Для достижения своей цели исследователи сначала сосредоточились на влиянии ципрофлоксацина на ADSC и обнаружили эффективную, зависящую от времени загрузку ADSC антибиотиком в первые 24 часа без побочных эффектов ципрофлоксацина на функцию или жизнеспособность стволовых клеток. Затем исследователи проверили антимикробную активность ADSC, содержащих антибиотики, in vitro (в пробирке) и обнаружили, что они эффективно снижают рост бактерии S. aureus, который также является основным микробом, вызывающим инфекции, связанные с костными имплантатами.
Но может ли этот новый подход смягчить инфекцию, связанную с имплантатом, в живом организме?? Исследователи проверили это на крысах, которым имплантировали костные имплантаты с помощью винтов, покрытых S. бактерии aureus.
Через 7 дней после операции у крыс развился остеомиелит. Затем исследователи вводили животным одно из следующего: ADSC, загруженные ципрофлоксацином, только ADSC, только ципрофлоксацин или полное отсутствие лечения. Поскольку остеомиелит может привести к отеку мягких тканей и формированию абсцесса на месте инфекции, исследователи количественно оценили степень заболевания у животных и обнаружили, что только ADSC, содержащие ципрофлоксацин, являются эффективным средством лечения.
Используя микрокомпьютерную томографию для визуализации пораженных костей, исследователи также обнаружили, что ципрофлоксацин, нагруженный ADSC, уменьшал появление остеолиза или деградации кости, что важно не только для здоровья костей, но и для стабильности имплантата.
"Это поразительные результаты, которые показывают, как ADSC можно эффективно загружать антибиотиками, чтобы оказывать сильное противомикробное действие.
Наши результаты предполагают потенциальную новую терапию остеомиелита, связанного с имплантатами, для которого обычного лечения только антибиотиками обычно недостаточно », – говорит Кабата.