Η επίδραση της χορήγησης αντιβιοτικών στην πώρωση των καταγμάτων: πειραματική μελέτη σε κονίκλους

Abstract

Frequency of fractures is progressively increasing for different reasons, one of the most important being, the increase of the mean age an also the increase of road traffic accidents and industrial accidents in a substratum of increasing rate of osteoporosis cases. Unfortunately many trauma patients with accompanying fractures have to be treated surgically and have to receive perioperative antibiotic coverage to avoid infection of the surgical wound. One of the most widely used antibiotics in orthopaedic practice is ciprofloxacin which has not many disadvantages to be blamed for. One of the major disadvantages of ciprofloxacin is the toxic effect on the chondrocyte which may influence the articular cartilage as well as the bone healing of fractures. This toxic effect of ciprofloxacin on the chondrocyte has been found to be reversed in vitro by Mg addition .This has not been studied in vivo. This study was carried out to determine whether ciprofloxacin has an adverse effect on healing of experimental fractures and whether Mg addition can reverse this toxic effect of ciprofloxacin. Eighteen, skeletally mature, white, female, New Zealand rabbits, with a mean age of one (1) year and mean weight of five (5) Kgr (± 500 gr) were assigned to three groups (A,B,C) of 6 animals each. A 2 mm hole was established in the left ulna of each animal with a surgical drill at a standard distance from the tip of the olecranon. Antibiotic (ciprofloxacin) administration was begun in group B one week after the experimental drilling while in group C antibiotic administration was accompanied with Mg. The administration of the above medication was continued for six weeks. Group A was the control group and nothing was administered but perioperative antibiotic of broad spectrum. After the six weeks administration of ciprofloxacin and ciprofloxacin with Mg accordingly, all animals were sacrificed and the drilled ulnas were assigned to quantitative cultures, radiographic study, histological evaluation and biomechanical testing. The biomechanical testing of the ulnas in bending was performed in the Laboratory for Machine Tools and Manufacturing Engineering, Mechanical Engineering Department, Aristotle University of Thessaloniki, Greece, with the use of an experimental device designed especially for the study. From the assessment, evaluation and statistical analysis of the results it appears that the influence of the ciprofloxacin in bone healing was not the expected according to the literature. The essential force applied on the whole region for the ulna to fracture was found to be higher in the animal group treated with ciprofloxacin compared to the animal group with no treatment. Furthermore it was revealed that there were no statistical important results between animal group B (treatment with ciprofloxacin) and animal group C (treatment with ciprofloxacin and Mg), in terms of essential force for fracture and plastic deformity. Plastic deformity was the measurable distance between neutral ulnar position in the special machine (Procroustis) before force application and position of the ulna at fracturing moment. We can therefore conclude that ciprofloxacin reinforces bone callus instead of inhibiting bone healing. On the other hand Mg administration with ciprofloxacin did not affect ciprofloxacin behavior either in terms of force applied for fracture or for plastic deformity. Besides, from the histological examination results of callus feeling of the ulnar hole, no difference was found among animals of different groups. This fact supports the aspect that bone healing was not affected by ciprofloxacin treatment in therapeutic doses.

Η συχνότητα εμφάνισης καταγμάτων αυξάνει τις τελευταίες δεκαετίες προοδευτικά για διάφορους λόγους, ένας από τους σημαντικότερους των οποίων είναι η αύξηση του μέσου όρου επιβίωσης του ανθρώπου, αλλά και η αύξηση των τροχαίων και εργατικών ατυχημάτων, σε ένα υπόστρωμα προοδευτικά αυξανόμενων περιστατικών οστεοπόρωσης. Δυστυχώς, πολλές από τις περιπτώσεις καταγμάτων πρέπει να αντιμετωπίζονται χειρουργικά και οι ασθενείς να λάβουν περιεγχειρητική χημειοπροφύλαξη για την αποφυγή φλεγμονής του εγχειρητικού τραύματος. Από τα ευρέως χρησιμοποιούμενα αντιβιοτικά στην ορθοπαιδική είναι η σιπροφλοξασίνη, για τη χρησιμοποίηση της οποίας υπάρχουν λίγα αρνητικά σημεία. Από τα σημαντικότερα μειονεκτήματά της είναι η αναφερόμενη βιβλιογραφικά βλαπτική επίδραση στο χονδροκύτταρο, η οποία μπορεί να έχει επίδραση τόσο στον αρθρικό χόνδρο, όσο και στο μηχανισμό πώρωσης του κατάγματος. Η βλαπτική επίδραση της σιπροφλοξασίνης στο χονδροκύτταρο υποστηρίζεται ότι αναστέλλεται in vitro με τη χορήγηση Mg, χωρίς όμως αυτό να έχει μελετηθεί in vivo. H έρευνά μας αυτή σχεδιάσθηκε για να μελετηθεί η ενδεχόμενη επίδραση της χορήγησης σιπροφλοξασίνης στο χονδροκύτταρο και κατ’ επέκταση στον πώρο ενός κατάγματος και στη συνέχεια η δυνατότητα αναστολής της ενδεχόμενης βλαπτικής δράσης της κινολόνης με τη συγχορήγηση Μαγνησίου (Μg). Το υλικό της μελέτης αποτέλεσαν 18 λευκοί θηλυκοί κόνικλοι Νέας Ζηλανδίας, μέσης ηλικίας 1 έτους και μέσου σωματικού βάρους 5 kgr ± 500 gr. Τα ζώα χωρίσθηκαν σε τρεις ομάδες (Α, Β, Γ) των 6 κονίκλων η κάθε μία. Σε όλα τα πειραματόζωα διανοίχθηκε αγωγός διαμέτρου 2 χιλ. σε απόσταση 2 εκατ. κάτω από το αριστερό ωλέκρανο. Στην ομάδα Β χορηγήθηκε μετεγχειρητικά επί 6 εβδομάδες σιπροφλοξασίνη, ενώ στην ομάδα Γ χορηγήθηκε σιπροφλοξασίνη και Mg. H ομάδα Α αποτέλεσε την ομάδα ελέγχου. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο της μελέτης τα ζώα θυσιάσθηκαν μετά τη συμπλήρωση 6 εβδομάδων χορήγησης σιπροφλοξασίνης και σιπροφλοξασίνης με Mg. Τη θυσία κάθε πειραματοζώου ακολουθούσε παρασκευή των χειρουργημένων ωλενών και στη συνέχεια μικροβιολογικός, ακτινολογικός, ιστοπαθολογικός και εμβιομηχανικός έλεγχός τους. Ο εμβιομηχανικός έλεγχος αντοχής των οστών στην κάμψη πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Εργαλειομηχανών και Διαμορφωτικής Μηχανολογίας της Πολυτεχνικής Σχολής Θεσ/νίκης (ΕΕΔΜ) με μηχάνημα (Προκρούστης) που σχεδιάσθηκε ειδικά για την μελέτη μας αυτή. Από τη μελέτη και τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων της έρευνάς μας, με τη χορήγηση ενροφλοξασίνης, η οποία ως γνωστόν μεταβολίζεται in vivo σε σιπροφλοξασίνη, φαίνεται ότι η επίδραση της τελευταίας στον πώρο που δημιουργήθηκε δεν ήταν η αναμενόμενη σύμφωνα με τα βιβλιογραφικά δεδομένα. Αντίθετα, παρατηρήθηκε ότι η δύναμη η αναγκαία για τη θραύση του οστού στην περιοχή διάνοιξης του αγωγού ήταν μεγαλύτερη στην ομάδα των πειραματοζώων χορήγησης σιπροφλοξασίνης, από ό,τι στην ομάδα των ζώων στα οποία δεν χορηγούνταν. Φαίνεται δηλαδή ότι η χορήγηση σιπροφλοξασίνης όχι μόνο δεν μειώνει, αλλά αντίθετα ενισχύει την αντοχή των οστών στην περιοχή διάνοιξης του αγωγού. Επίσης, από τα αποτελέσματα της έρευνάς μας φαίνεται ότι δεν προκύπτουν στατιστικώς σημαντικές διαφορές στις τιμές τόσο της δύναμης θραύσης όσο και της μετατόπισης θραύσης μεταξύ των ομάδων Β (σιπροφλοξασίνη) και Γ (σιπροφλοξασίνη και μαγνήσιο). Η συγχορήγηση μαγνησίου δε μεταβάλλει στατιστικώς σημαντικά ούτε τη δύναμη που απαιτείται για τη θραύση των οστών, ούτε για τη μετατόπιση θραύσης-πλαστικότητα οστών. Συμπερασματικά, από τη μελέτη μας διαπιστώνεται ότι δεν επηρεάζεται η ενδυνάμωση του πώρου από τη χορήγηση σιπροφλοξασίνης και ότι δεν υπάρχει σημαντική στατιστικώς διαφοροποίηση της συμπεριφοράς της σιπροφλοξασίνης με την συγχορήγηση Μg. Άλλωστε, από τα αποτελέσματα ελέγχου της ιστολογικής εξέλιξης του πώρου πλήρωσης του αγωγού δε διαπιστώθηκαν διαφορές ανάμεσα στα ζώα των τριών ομάδων. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι δεν προκύπτει τουλάχιστον επιβάρυνση της πώρωσης από την χορήγηση σιπροφλοξασίνης χορηγούμενης σε θεραπευτικές δόσεις.