Histologische Auswertung der Schädelkalotten

Im vorliegenden Experiment wurde die Entzündungsreaktion am Knochen und dem Weichgewebe mit Hilfe eines histologischen Scores beurteilt. Hierbei wurden das Vorkommen von Entzündungszellen, der Knochenumbau durch Osteoklasten, die Fremdkörper-Reaktion anhand von Fremdkörper-Riesenzellen und die Ausbildung einer Fibrose beurteilt.

Entzündungszellen

Die Anzahl der Entzündungszellen (vor allem neutrophile Granulozyten und Lymphozyten) war zu jedem Zeitpunkt bei den Tieren mit S. aureus besiedelten Implantaten deutlich höher als bei den Kontrolltieren. Sowohl bei den infizierten Tieren als auch bei den Kontrolltieren änderten sich die Scorewerte im Verlauf des Versuches nicht.

Die statistische Auswertung zeigte für den Faktor Bakterienbesiedlung einen signifikanten Effekt (F1, 83 = 674; p < 0,001), jedoch keinen Effekt für die Standzeit (F2, 83 = 0,79; p = 0,46) und die Interaktion zwischen den Faktoren (F2, 83 = 0,26;

p = 0,77). Der post hoc Test zeigte, dass zu jedem Zeitpunkt eine deutlich höhere Anzahl an Entzündungszellen bei den infizierten Tieren zu finden war als bei den entsprechenden Tieren der Kontrollgruppen (alle p < 0,001). Im Vergleich der Standzeiten ergaben sich über den gesamten Versuchszeitraum innerhalb der

Abbildung 3: Bakterienkolonie mit kokkenförmigen Keimen, umgeben von extrazellulärer Matrix (Pfeil). Dies ist ein eindeutiger Hinweis auf eine Biofilmbildung durch S. aureus. Die Matrix wird von neutrophilen Granulozyten umgeben.

infizierten Tiere und der Kontrolltiere keine Unterschiede (alle p ≥ 0,575; siehe Abbildung 4).

Knochenumbau

Bei der Bewertung des Knochenumbaus durch Osteoklasten wurde erst an Tag zehn nach der Operation bei den infizierten Tieren eine stärkere Reaktion als bei den Kontrolltieren deutlich, diese nimmt bis zu Tag 21 wieder ab.

Die statistische Auswertung zeigte einen signifikanten Effekt für die Faktoren Bakterienbesiedlung und Standzeit, sowie für deren Interaktion (alle F-Werte > 12,5, alle p-Werte < 0,001). Die post hoc Analyse zeigte, dass an Tag zwei nach der

Abbildung 4: Die histologischen Aufnahmen zeigen die Entzündungs-zellinfiltration im Gewebe nach zehn Tagen Standzeit bei einem Kontrolltier (a;

Score 1) und einem infizierten Tier (b;

Score 5).

c: Das Balkendiagramm zeigt die Anzahl der Entzündungszellen als Score zu den unterschiedlichen Standzeiten bei den Kontrolltieren (weiße Balken) und den Tieren mit infizierten Implantaten (graue Balken). Die immunsupprimierten Tiere sind schraffiert dargestellt, werden aber für die statistische Auswertung mit den unbehandelten Tieren zusammengefasst.

Gezeigt werden die Mittelwerte ± S.E.M.

der Scorewerte. Signifikante Unterschiede zu den jeweiligen Kontrollgruppen sind mit einem Stern gekennzeichnet (*; ANOVA mit post hoc Tukey Test, p < 0,05).

IV Ergebnisse 42

Operation kein signifikanter Unterschied zwischen den infizierten Tieren und der Kontrollgruppe nachweisbar war (p = 0,12). Nach zehn und 21 Tagen war die Anzahl an Osteoklasten bei den infizierten Tieren deutlich höher als bei den entsprechenden Tieren der Kontrollgruppen (beide p < 0,001). Bei den infizierten Tieren nimmt die Osteoklastenanzahl von Tag zwei zu Tag zehn (p < 0,001) und zu Tag 21 (p < 0,001) signifikant zu. Im Vergleich zu Tag zehn ist die Anzahl der Osteoklasten an Tag 21 jedoch geringer (p = 0,002). Bei den Kontrolltieren ist der Knochenumbau zu allen Zeiten gleich (alle p ≥ 0,07; siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: Die histologischen Aufnahmen zeigen die typische Knochenreaktion eines Kontrolltieres nach zehn Tagen mit einem einzelnen Osteoklasten (a; Pfeil, Score 1) und eines infizierten Tieres mit einer größeren Ansammlung von Osteoklasten (b; Score 3).

c: Das Balkendiagramm zeigt den Knochenumbau als Score zu den unterschiedlichen Standzeiten bei den Kontrolltieren (weiße Balken) und den Tieren mit infizierten Implantaten (graue Balken). Die immunsupprimierten Tiere sind schraffiert dargestellt, werden aber für die statistische Auswertung mit den unbehandelten Tieren zusammen-gefasst. Gezeigt werden die Mittelwerte

± S.E.M. Signifikante Unterschiede zwischen infizierten Tieren und Kontrolltieren werden gekennzeichnet

Fremdkörper-Reaktion

Zu allen Analysezeitpunkten war bei den Tieren mit infizierten Implantaten eine stärkere Fremdkörper-Reaktion zu beobachten als bei den Kontrolltieren. Bei den infizierten Tieren zeigte sich eine Vermehrung der Fremdkörper-Riesenzellen von Tag zwei zu Tag zehn, danach blieben sie nahezu konstant. Bei den Kontrolltieren ist nur von Tag zwei zu Tag 21 ein erkennbarer Anstieg der Zellzahl vorhanden.

Bei der statistischen Auswertung ergab sich ein signifikanter Effekt für den Faktor Bakterienbesiedlung (F1, 83 = 111; p < 0,001), für den Faktor Standzeit (F2, 83 = 13,8;

p < 0,001) und ebenso für die Interaktion zwischen beiden Faktoren (F2, 83 = 3,14;

p = 0,05). Die post hoc Auswertung ergab, dass zu allen drei analysierten Zeitpunkten eine deutlich stärkere Fremdkörper-Reaktion bei den infizierten Tieren nachweisbar war als bei den Kontrolltieren (alle p < 0,001). Bei den infizierten Tieren zeigte sich darüber hinaus eine starke Erhöhung der Zellzahl von Tag zwei zu Tag zehn (p < 0,001), von Tag zehn zu Tag 21 blieb die Fremdkörper-Reaktion dann konstant (p = 0,21). Dagegen nahm die Anzahl der Zellen bei den Kontrolltieren nur im Vergleich zwischen Tag zwei und Tag 21 zu (p = 0,03; siehe Abbildung 6).

IV Ergebnisse 44

Fibrose

Die Fibrose hing hauptsächlich von der Standzeit der Tiere ab. Bei den mit S. aureus infizierten Tieren gab es einen kontinuierlichen Anstieg der Fibrose über alle drei Analysezeitpunkte hinweg. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten die infizierten Tiere jedoch nur an Tag 21 eine signifikant stärker ausgeprägte Fibrose.

Die Kontrolltiere wiesen nur eine Vermehrung von Tag zwei zu Tag zehn auf, danach blieb die Fibrose unverändert.

Abbildung 6: Die histologischen Aufnahmen zeigen die Fremdkörper-Reaktion nach zehn Tagen Standzeit bei einem Kontrolltier mit wenigen Fremdkörper-Riesenzellen mit maximal drei Kernen (a; Pfeile, Score 1) und bei einem infizierten Tier mit einer deutlich größere Ansammlung von Fremdkörper-Riesenzellen mit bis zu sechs Kernen (b; Pfeile, Score 2).

c: Das Balkendiagramm zeigt die Fremdkörper-Reaktion als Score zu den unterschiedlichen Standzeiten bei den Kontrolltieren (weiße Balken) und den Tieren mit infizierten Implantaten (graue Balken). Die immunsupprimierten Tiere sind schraffiert dargestellt, werden aber für die statistische Auswertung mit den unbehandelten Tieren zusammen-gefasst. Gezeigt werden die Mittelwerte

± S.E.M. Signifikante Unterschiede zwischen infizierten Tieren und Kontrolltieren werden gekennzeichnet

Die statistische Analyse zeigte signifikante Effekte für die Faktoren Bakterienbesiedlung, Standzeit und die Interaktion zwischen beiden Faktoren (alle F-Werte > 3,92, alle p-F-Werte < 0,04). Die post hoc Analyse zeigte nur an Tag 21 bei den infizierten Tieren eine stärkere Fibrose als bei den Kontrolltieren (p = 0,001).

Dagegen zeigte sich bei den Kontrolltieren ein Anstieg des Scores von Tag zwei zu Tag zehn, anschließend blieb die Fibrose konstant. Bei den infizierten Tieren zeigte sich ein stetiger Anstieg von Tag zwei, über Tag zehn bis zu Tag 21 (alle p < 0,001;

siehe Abbildung 7).

Abbildung 7: Die histologischen Aufnahmen zeigen die Fibrose eines infizierten Tieres an Tag zwei (a; Score 1) und an Tag 21 (b; Score 2-3).

c: Das Balkendiagramm zeigt die Fibrose als Score zu den unterschiedlichen Standzeiten bei den Kontrolltieren (weiße Balken) und den Tieren mit infizierten Implantaten (graue Balken). Die immun-supprimierten Tiere sind schraffiert dargestellt, werden aber für die statistische Auswertung mit den unbehandelten Tieren zusammen-gefasst. Gezeigt werden die Mittelwerte

± S.E.M. Signifikante Unterschiede zwischen infizierten Tieren und Kontrolltieren werden gekennzeichnet mit einem Stern (*). Signifikante Unterschiede innerhalb einer Versuchsgruppe zu Tag zwei sind gekennzeichnet mit einer Raute (#), und zu Tag zehn mit einem Kreis (^o; ANOVA mit post hoc Tukey Test mit p < 0,05).