靶点灌注臭氧治疗慢性骨髓炎的实验研究

Chronic osteomyelitis is generally treated with antibiotics and surgical debridement but can persist intermittently for years with frequent therapeutic failure. One of the possible reasons for failure may be a limited concentration of antimicrobial drugs in the infected target. Ozone is one of the most potent oxidants. In light of newer pharmacologic knowledge, some authors have considered ozone as apro-drug which, at certain nontoxic doses, can induce a rearrangement of the biochemical pathways with the activation of a second messenger in a cascade with a multisystem action. In our prior experiment, we found that unbound antibiotic concentration at infected bone tissue in the group treated with ozone got higher value than that in the controll group in an experimental rabbit model of chronic osteomyelitis. In further study, We aimed at studying the pharmacokinetic profile of antibiotic at target site through a model of chronic osteomyelitis treated with ozone, which was established in rabbit. Moreover, we would validate the efficacy of ozone therapy using oxidative stress parameters (MDA, SOD, GSH-Px), inflammatory cytokines (IL-1、IL-10、TNF-α), histopathological and microbiologic analyses. We would also describe the mechanisms of action involved in ozone therapy, and new adjuvant treatment would therefor be evaluated.

慢性骨髓炎是医学界公认的顽症之一，病灶内游离态抗菌药物浓度不足导致治愈率低和复发率高等问题始终未能彻底解决。臭氧是一种强氧化剂，具有广谱高效杀菌作用，近年来的实验研究表明，适当浓度的臭氧还具有杀灭细菌生物膜、调节机体氧化应激、改善组织微循环等作用。我们前期实验中已发现，慢性骨髓炎动物模型病灶局部经臭氧灌注后，骨组织间液游离抗菌药物浓度高于对照组。本课题首先建立靶点灌注臭氧治疗兔胫骨慢性骨髓炎模型，利用微透析取样技术对靶组织抗菌药物的药代动力学进行研究，探讨臭氧与抗菌药物的协同作用关系；其次，通过测定靶组织IL-1、IL-10、TNF-α的含量及MDA、SOD、GSH-Px活性，并通过影像学、病理学和微生物学手段评估疗效，摸索出臭氧局部治疗的有效方案。通过本实验研究，我们试图阐明局部应用臭氧治疗慢性骨髓炎的内在作用机制，从而为慢性骨髓炎的治疗开辟新思路与新途径。

慢性骨髓炎一直是医学界公认的顽疾之一。抗菌药物贯穿于慢性骨髓炎的治疗过程，但病灶内游离态抗菌药物浓度不足导致治愈率低和复发率高等问题始终未能彻底解决。本课题通过建立兔慢性骨髓炎模型，静脉给予盐酸万古霉素，并在骨组织局部灌注臭氧，采用微透析技术联合HPLC测定盐酸万古霉素在骨组织和血液的药代动力学变化特点，探讨臭氧与抗菌药物的协同作用关系；其次，定量分析骨髓炎病灶部位炎症因子（IL-6、TNF-α）的变化与臭氧的关系，初步揭示臭氧抗感染治疗的机制。药代动力学研究显示：正常兔血液中的游离万古霉素浓度在静注后10min达峰，为41.5±2.71μg/ml，骨组织也在10min时到达峰浓度40.57±2.50μg/ml，两者浓度在100min前始终保持接近。慢性骨髓炎组病灶部位骨组织中的万古霉素含量较血液明显降低，10min达峰浓度分别43.31±2.67μg/ml（血液），16.35±1.67μg/ml（骨）。臭氧干预治疗后，病灶骨组织的万古霉素浓度明显提高，达到44.37±2.31μg/ml（血液），20.58±4.85μg/ml（骨），但仍低于正常骨组织的药物浓度。炎症因子变化研究：IL-6、TNF-α在臭氧灌注后均明显下降，在慢性骨髓炎组，病灶部位IL-6和TNF-α的含量分别为：318.1±2.82pg/ml-361.42±8.52pg/ml，231.48±14.89pg/ml-267.13 pg/ml；臭氧干预组病灶部位和正常组骨组织的含量分别为79.60±10.12pg/ml-277.16±10.02 pg/ml，59.37±10.57pg/ml-112.06±14.85pg/ml（TNF-α）；127.36±13.83pg/ml-371.69±11.97 pg/ml，91.91±10.57pg/ml-227.27±17.75pg/ml（IL-6）。实验证明，盐酸万古霉素具有良好的骨组织穿透性。但在慢性骨髓炎病灶部位，骨组织中的游离态药物浓度显著低于血浆药物浓度。臭氧干预后病灶组织的药物峰浓度和最低浓度较单纯应用万古霉素提高，显示臭氧与万古霉素间具有协同作用。臭氧可以调节炎症因子的表达，显著降低IL-6、TNF-α等炎症因子的表达水平，可延长万古霉素在骨组织的驻留时间，这对于时间依赖性的抗菌药物具有重要意义。