Establishment of a Novel Rat Model of Gram-Negative Periprosthetic Joint Infection Using Cementless Hip Hemiarthroplasty
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Gram-negative periprosthetic joint infections (GN-PJIs) present unique challenges. Our aim was to establish a clinically representative GN-PJI model that recapitulates biofilm formation in vivo. We also hypothesized that biofilm formation on the implant surface would affect its ability to osseointegrate. METHODS: Three-dimensionally-printed medical-grade titanium hip implants were used to replace the femoral heads of male Sprague-Dawley rats. GN-PJI was induced using 2 bioluminescent Pseudomonas aeruginosa strains: a reference strain (PA14-lux) and a mutant biofilm-defective strain (ΔflgK-lux). Infection was monitored in real time using an in vivo imaging system (IVIS) and magnetic resonance imaging (MRI). Bacterial loads were quantified utilizing the viable colony count. Biofilm formation at the bone-implant interface was visualized using field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Implant stability, as an outcome, was directly assessed by quantifying osseointegration using microcomputed tomography, and indirectly assessed by identifying gait-pattern changes. RESULTS: Bioluminescence detected by the IVIS was focused on the hip region and demonstrated localized infection, with greater ability of PA14-lux to persist in the model compared with the ΔflgK-lux strain, which is defective in biofilm formation. This was corroborated by MRI, as PA14-lux induced relatively larger implant-related abscesses. Biofilm formation at the bone-implant interface induced by PA14-lux was visualized using FE-SEM versus defective-biofilm formation by ΔflgK-lux. Quantitatively, the average viable colony count of the sonicated implants, in colony-forming units/mL, was 3.77 × 108 for PA14-lux versus 3.65 × 103 for ΔflgK-lux, with a 95% confidence interval around the difference of 1.45 × 108 to 6.08 × 108 (p = 0.0025). This difference in the ability to persist in the model was reflected significantly on implant osseointegration, with a mean intersection surface of 4.1 × 106 ± 1.99 × 106 μm2 for PA14-lux versus 6.44 × 106 ± 2.53 × 106 μm2 for ΔflgK-lux and 7.08 × 106 ± 1.55 × 106 μm2 for the noninfected control (p = 0.048). CONCLUSIONS: To our knowledge, this proposed, novel in vivo biofilm-based model is the most clinically representative for GN-PJI to date, since animals can bear weight on the implant, poor osseointegration was associated with biofilm formation, and localized PJI was assessed by various modalities. CLINICAL RELEVANCE: This model will allow for more reliable testing of novel biofilm-targeting therapeutics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».