感染骨組織における炎症性タンパク質の探索的研究

Inflammatory proteins in infected bone tissue - An explorative porcine study.

• Mats Bue
• Natasja Leth Bergholt
• Louise Kruse Jensen
• Henrik Elvang Jensen
• Kjeld Søballe
• Maiken Stilling
• Pelle Hanberg

抄録

目的:

感染した骨組織の局所細胞外液中の炎症性タンパク質のその場観察を行う。

Objective: To explore the in situ inflammatory proteins in the local extracellular fluid of infected bone tissue.

材料と方法:

7匹のブタは、近位脛骨の外傷性インプラント関連骨髄炎を行う2段階の手術を受けた。日後、マイクロダイアリシスカテーテル（膜切断：２０ｋＤａ）を、インプラント空洞、感染した健康な海綿骨、感染した健康な皮下組織に配置した。血漿サンプルを同時に採取した。調査した組織コンパートメントの血漿および細胞外液中の炎症性分子の測定のために、抗体ベースの近接拡張アッセイ（Olink Inflammatory panel）を採用した。

Material and methods: Seven pigs went through a two-step surgery performing a traumatically implant-associated osteomyelitis in the proximal tibia. Five days later, microdialysis catheters (membrane cut off: 20 kDa) were placed in the implant cavity, infected and healthy cancellous bone, and infected and healthy subcutaneous tissue. Plasma samples were collected simultaneously. We employed an antibody-based proximity extension assay (Olink Inflammatory panel) for the measurement of inflammatory molecules within plasma and extracellular fluid of the investigated tissue compartments.

結果:

その結果、感染した骨組織では、健康な骨組織と比較して、血管新生や骨リモデリングに関連するタンパク質の発現が正常化されていることが確認されました。OPG、TGFα、MCP-1、VEGFAおよびuPAの発現が正常化されていた。また、全身のサイトカインやケモカインの検出範囲は、調査した局所組織からの検出範囲とほぼ同じであり、血漿中と同様に局所環境にタンパク質が存在していることが示された。

Results: A higher normalized protein expression in the infected bone tissue in comparison to healthy bone tissue was identified for proteins associated with angiogenesis and bone remodeling: OPG, TGFα, MCP-1, VEGFA, and uPA. Moreover, a parallel detectability of the systemic range of cytokines and chemokines as from the investigated local tissue compartments was demonstrated, indicating the same occurrence of proteins in the local environment as within plasma.

結論:

感染した骨組織の細胞外液中の血管新生性および骨新生性の炎症性タンパク質組成が記載された。この知見は、現在の病理組織学的知見を支持するものであり、したがって、マイクロダイアリシスは、感染した骨組織の細胞外環境内のin vivo炎症性組成のタンパク質調査のための材料をサンプリングするための有効な方法であると考えられる。

Conclusion: An angiogenic and osteogenic inflammatory protein composition within the extracellular fluid of infected bone tissue was described. The findings support the current histopathological knowledge and, therefore, microdialysis may represent a valid method for sampling of material for protein investigation of the in vivo inflammatory composition within the extracellular environment in infected bone tissue.

© 2020 The Author(s).