Antibiotika-haltige Knochenzemente: In vitro Untersuchungen der ...

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Antibiotika-haltige Knochenzemente: In vitro Untersuchungen der ...

Die Biomaterial-assoziierte Infektion 11

zur Degranulation spezifischer Granula, die möglicherweise zu einer reduzierten

intrazellulären Abtötung der Bakterien führt. Die Opsonisierung, ein wichtiger Schritt bei

Phagozytose und Abtötung, wird inhibiert (KLOOS et al., 1994).

2.2.2 Wirt-Biomaterial-Wechselwirkung

Neben den beschriebenen Bakterien-Wirt-Wechselwirkungen gibt es auch Interaktionen

zwischen Wirt und eingebrachtem Biomaterial, unabhängig von einer bakteriellen

Besiedelung.

Polymorphkernige neutrophile Leukozyten sind Teil der körpereigenen Abwehr. Ihre Aufgabe

besteht darin, eingedrungene Keime zu phagozytieren und abzutöten. Nach Aktivierung durch

Bakterien, aber auch durch die Oberflächen implantierter Biomaterialien, produzieren sie mit

Hilfe der Enzyme in ihren Zellmembranen sowie in ihren primären und sekundären Granula

u.a. reaktive Stickstoff- und Sauerstoffintermediärprodukte und -radikale (RNI, ROI),

hypochlorige Säure und Proteasen. Sie setzen antibakterielle Peptide frei, die als HNP (human

neutrophil peptides) oder Defensine bekannt sind. Deren physiologische Aufgabe bei der

antimikrobiellen Abwehr besteht darin, sich durch Aggregation in mikrobielle

Zellmembranen einzubauen, Spannungs-abhängige Kanäle zu bilden und die Zellmembran zu

durchlöchern. Experimentelle Arbeiten zeigten, dass Defensine, die aus Biomaterialassoziierten

PMNL freigesetzt wurden, ein ungünstiges Milieu für frisch einwandernde

PMNL schaffen und deren Phagozytose beeinträchtigen (KAPLAN et al., 1999).

BOELENS et al. (2000) zeigten, daß Biomaterial eine Persistenz von wahrscheinlich

replikationsfähigen Staphylococcus epidermidis in Makrophagen induziert. Vermutlich bilden

Gewebsmakrophagen in der Umgebung von Biomaterialien eine Nische für Staphylococcus

epidermidis und damit einen Herd für späte/spätere Infektionen.

Implantierte Biomaterialien begünstigen die Entwicklung postoperativer Infekte (BURRI,

1979). Die natürliche Resistenz von Knochen gegenüber Infektionen wird durch implantierte

Biomaterialien um den Faktor 1000 reduziert (RÜTER et al., 1995). Die

Schwellenkeimzahl/Infektionsdosis beträgt 10 8 Keime, um eine Infektion des gesunden

Knochens hervorzurufen. Im Bereich implantierter Biomaterialien beträgt diese Zahl jedoch

10 5 Keime.

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