2021 Fiscal Year Annual Research Report
難治性インプラント感染に対して炎症再生と抗菌の治療戦略で局所投与を行う基礎研究
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19K09621
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
黒田 隆 京都大学, 医学研究科, 講師 (20616099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田畑 泰彦 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (50211371)
西谷 江平 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (70782407)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 黄色ブドウ球菌 / 抗菌薬 / 局所投与 / 骨髄炎 / F G F / 骨折 / 偽関節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
局所投与に必要な抗菌薬濃度を検討するための基礎的実験を行った。ステンレススクリューにin vitroでバイオフィルムを形成させ、ゲンタマイシン、バンコマイシン、セファゾリンを使用してスクリュー上でのminimal biofilm eradication concentration (MBEC)を検討した。
MRSA、MSSAともにゲンタマイシンでは128μg/mL、バンコマイシンでは256μg/mL 、セファゾリンではMRSAに対しては1024μg/mL を要した。昨年度に確立したラット大腿骨プレート感染モデルを作成し、抜去したスクリューを用いてex vivo MBECを検討した。２週間経過し、成熟したインプラント上のバイオフィルムに対するMBECはゲンタマイシンで512~1014μg/mL、バンコマイシン、セファゾリンでは2048μg/mL 以上となった。また、インプラントを再培養することによりインプラントに固着したバイオフィルムのMBECを求めると、全ての抗菌薬で4096μg/mL 以上を要した。抗菌薬の局所投与でもここまでの高濃度の達成は困難である。このため、抗菌薬の局所投与と合わせて、抗菌薬全身投与を行ったモデルで検討した。局所投与の抗菌薬として全身投与相当のリファンピシンを併用することで、MBECが低下し、14日経過後の成熟したバイオフィルムであっても、256μg/mLのゲンタマイシンで60%のインプラントにおいてバイオフィルム内の細菌を死滅させることができることがわかった。以上より、感染したインプラントを温存したまま治療するのに必要な抗菌薬濃度に対する知見が得られた。これまでに実施したハイドロゲル含有の抗菌薬を使い、抗菌薬局所濃度を有効濃度以上に達するような投与実験を行なっている。
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[Journal Article] Bone infection: a clinical priority for clinicians, scientists and educators2021
Author(s)
Moriarty TF, Muthukrishnan G, Daiss JL, Xie C, Nishitani K, Morita Y, Awad H, de Mesy Bentley KL, Masters E, Bui T, Yan M, Owen J, Mooney B, Gill S, Puetzler J, Wenke JC, Morgenstern M, Metsemakers WJ, Noll C, Joeris A, Richards RG, Schwarz EM, Kates SL
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Journal Title
European Cells and Materials
Volume: 42
Pages: 312～333
DOI
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