ДОМИНИРУЮЩАЯ РОЛЬ В ЭТИОЛОГИИ ПЕРИПРОТЕЗНОЙ ИНФЕКЦИИ - КОЛОНИЗАЦИЕЙ СТАФИЛОКОККАМИ, ЭВОЛЮЦИЯ ИХ РЕЗИСТЕНТНОСТИ

Полный текст

Введение С каждым годом наблюдаем рост числа эндопротезирований во многих странах мира. С увеличением продолжительности жизни и улучшением качества жизни, все больше людей обращаются к эндопротезированию для лечения артроза и других заболеваний суставов. Это, в свою очередь, приводит к увеличению числа случаев перипротезной инфекции (ППИ) [3, 18]. В современной ортопедии ППИ представляют собой серьезную проблему у пациентов после эндопротезирования суставов и могут привести к серьезным осложнениям, повторного хирургическое вмешательство для удаления инфицированного протеза и проведения длительной антибактериальной терапии, в неблагоприятных случаях сепсису и летальному исходу [23, 26]. Затраты на лечение увеличиваются в 8-10 раз, что приводит к значительному удорожанию медицинской помощи по сравнению с первичным эндопротезированием [16, 20]. Перипротезные инфекции существенно снижают качество жизни пациентов, ограничивая их физическую активность и вызывая психологический дискомфорт [29]. Заболевание лишает части пациентов трудоспособного возраста возможности трудиться. Длительное лечение может привести к формированию резистентных штаммов, что ухудшает возможности лечения [24]. Сочетание хронических заболеваний, возраста и других факторов создает благоприятную почву для развития перипротезной инфекции [21, 30]. По данным различных исследований, риск осложнений после первой операции по замене крупных суставов колеблется от 1 до 3% [2, 15]. При этом следует учитывать, что осложнения могут проявиться в течение всего срока службы имплантата [10, 12]. Инфекции являются одной из наиболее распространенных причин ревизионных операций на суставах. Примерно 17,1% пациентов, которым проводили повторное эндопротезирование тазобедренного сустава, и 22,2% пациентов, которым проводили повторное эндопротезирование коленного сустава [9], столкнулись с этой проблемой. Однако, учитывая, что многие инфекции протезов протекают бессимптомно или их сложно диагностировать, реальное количество таких случаев может быть значительно выше, достигая, по мнению некоторых исследователей до 40% [10]. Согласно данным Шведского регистра эндопротезирования, средняя частота повторных операций на суставах из-за инфекции в период с 1979 по 2012 гг. составила 12,9% [22]. Чаще всего инфекции после операции по замене сустава вызывают стафилококки, такие как золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) и коагулазонегативные стафилококки, их доля среди всех возбудителей составляет 50-60% [16]. Способность стафилококков длительно сохраняться в организме человека, особенно на коже, делает их основными виновниками инфекций после эндопротезирования [25]. Кожа - это как склад для бактерий, и стафилококки - одни из самых распространенных обитателей кожи, постоянно присутствующие на ней делают их легко доступными для проникновения в рану во время операции [7]. В то же время, стрептококки и энтерококки также могут вызывать инфекции после эндопротезирования, но встречаются реже - примерно в 10% случаев. Спектр возбудителей инфекций после эндопротезирования достаточно широк. Помимо стафилококков и других бактерий, грамотрицательные бактерии вызывают около 10% таких инфекций, что необходимо учитывать при выборе антибактериальной терапии [15]. Тип бактерий, вызывающих инфекцию после эндопротезирования (ППИ), влияет на то, как протекает болезнь. В 60% случаев ранние инфекции после эндопротезирования вызваны золотистым стафилококком и грамотрицательными бактериями. Часто эти бактерии «работают в команде», что усложняет лечение, утяжеляет течение заболевания при совместном действии нескольких видов бактерий, это может усиливать воспалительный процесс и приводить к более тяжелым осложнениям, это повышает устойчивость к антибиотикам у бактерий, находящиеся в сообществе, могут обмениваться генами, что приводит к появлению штаммов, устойчивых к нескольким антибиотикам. В патогенезе поздней перипротезной инфекции доминирующее значение приобретают микроорганизмы с низкой вирулентностью, в частности, коагулазонегативные стафилококки и энтерококки. При гематогенном попадании микроорганизмов в перипротезные ткани, которые попадают в область эндопротеза с током крови из другого очага инфекции организма и в отдалённом послеоперационном периоде вновь возрастает роль вирулентной флоры (S. aureus, E. coli) [17]. Следует иметь в виду, что результаты анализов бактериологического исследования при инфекциях эндопротезов бывают отрицательными в 5-34% случаев [19]. Негативный результат бактериологического анализа не исключает наличие перипротезной инфекции, поэтому необходимо учитывать клинические проявления заболевания, которые могут иметь решающее значение для диагностики [11]. Иногда бактерии могут быть в очень небольшом количестве или находиться в латентном состоянии, также способны локализоваться в биопленках, что затрудняет их обнаружение [5, 6, 19, 27]. Количество бактерий может быть недостаточным для обнаружения стандартными бактериологическим методом. Поэтому, для микробиологической диагностики используют специальный метод диагностики [7], который предусматривает длительную инкубацию в условиях повышенной концентрации СО2, дополнительные пересевы биоматериала [4, 23]. Наиболее эффективным методом лабораторной диагностики является отмывание биопленки с поверхности удаленного протеза с помощью ультразвука [13, 19]. Одной из первостепенных задач научных исследований является определение и учет специфических факторов, повышающих вероятность развития ППИ у каждого пациента, чтобы обеспечить наиболее эффективную профилактику и лечение [18, 21]. Количество случаев с осложнениями после эндопротезирования относительно невелико [24]. Несмотря на относительно небольшое количество случаев, каждая перипротезная инфекция имеет катастрофические последствия, способные лишить пациента не только подвижности, но и самой жизни [4, 9]. Литературные данные о влиянии таких факторов, как пол, возраст и сопутствующие заболевания на развитие инфекции протезов, являются противоречивыми и могут существенно различаться в зависимости от изучаемой популяции пациентов в различных регионах [17]. Целью исследования явилось стремились охарактеризовать микробный пейзаж инфекционного процесса развивающегося после эндопротезирования суставов, отследить динамику изменений в резистентности патогенов к антимикробным препаратам. Методика Исследование было выполнено в строгом соответствии с этическими принципами, установленными Хельсинкской декларацией, принятой Всемирной медицинской ассоциацией в 2008 г. Это гарантирует, что права и безопасность всех участников исследования были защищены. В качестве объекта исследования были использованы биологические образцы, полученные путем пункции свищевых ходов, а также во время оперативного вмешательства (синовиальная жидкость, биоптаты, металлоконструкции) проведенного с целью ревизии эндопротеза. В исследование были включены пациенты на всех стадиях перипротезной инфекции, от подозрения до подтвержденного диагноза, в РГП «Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени академика Батпенова Н.Д.» Министерства здравоохранения Республики Казахстан в городе Астана за период с 2020 г. по 2023 г. и 11 месяцев 2024 г. Эти пациенты обращались за медицинской помощью из различных регионов Казахстана. Биологический материал был исследован специальным методом, который повышает выявление и идентификация микроорганизмов в биологическом материале [12, 15]. После первичного посева на дифференциально-диагностические среды, окраски мазков по Граму, далее фенотипирование выделенных культур осуществлялась на бактериологическом анализаторе ErbaScan. Антибиотикограмма была выполнена методом диффузии дисков в соответствии с действующими клиническими рекомендациям [14]. Статистическая обработка полученных данных позволила оценить значимость полученных результатов. Результаты исследования и их обсуждение В ходе нашего исследования биоматериала на перипротезную инфекцию у пациентов, получивших травматологическую и ортопедическую помощь, были получены следующие результаты. За период с 2020 по 2024 гг. было исследовано биоматериала 2852, при этом отрицательных результатов было получено 862 случая образцов. Частота выявления инфекций демонстрировала тенденцию к увеличению по количеству исследованного биоматериала и из них отрицательные результаты в динамике пяти лет колебались в значениях 32-39,2%. В 2024 г. снизилось количество отрицательных результатом по сравнению с предыдущим годом в 2 раза, что скорее всего связано с увеличением исследований извлеченных металлоконструкций после ревизионной операции. В 2020 г. исследовано биоматериала 401 из них 128 негативных результата, что составляет 32%, 2021 году 479 пробы негативных 128 результата - 39,2%, 2022 г. 500 пробы негативных из них 173 - 34,6%, 2023 г. 653 пробы негативных 223 - 34,2%, 2024 год 11 месяцев 819 пробы негативных 151 - 18,4%. Среднее количество отрицательных результатов за исследуемый период - 31,7%. Далее представлен рисунок 1 с динамикой полученных негативных результатов в процентах по годам, 2024 г. представлен статистическими данными за 11 месяцев. Рис. 1. Количество отрицательных результатов при исследовании биоматериала на перипротезные инфекции 2020-2024 гг. Теперь подробнее рассмотрим, какие микроорганизмы были чаще обнаружены в образцах у пациентов с периимплантной инфекцией, выделим основные виды микробов, которые создают наш «микробный пейзаж». Анализ научных публикаций свидетельствует о доминирующей роли стафилококков, в том числе Staphylococcus aureus (12-23%) и коагулазонегативных стафилококков (30-43%), в этиологии периимплантных инфекций [19]. Динамика результатов исследования биоматериала на предмет перипротезных инфекций за последние пять лет свидетельствует о превалирующей роли стафилококков, их было выявлено 64,3%. Коагулазонегативные штаммы были идентифицированы в 34,8% случаев, а золотистый стафилококк - в 29,5%. Таблица 1. Основные виды и группы микроорганизмов при ППИ 2020-2024 годы «ННЦТО» Астана Микроорганизмы 2020 год 2021 год 2022 год 2023 год 2024 год Всего абс. % абс. % абс. % абс. % абс. % абс. % Staphylococcus aureus 51 19,8 98 27,8 110 32,3 158 32,7 214 34,4 673 29,5 Staphylococcus spp. 108 42 147 41,7 128 37,5 162 33,5 186 30 792 34,8 НГОБ 0 0 5 1,4 19 5,6 5 1,1 12 1,9 68 3 Рseudomonas aeruginosa 43 16,7 32 8,9 39 11,4 63 13,1 97 15,6 304 13,3 Enterobacteriales 33 12,8 49 14 27 7,9 78 16,1 67 10,7 278 12,2 Др. микроорганизмы 22 8,7 25 7,1 18 5,3 16 3,5 46 7,4 161 7,06 Анаэробы - - - - - - 1 0,2 0 0 1 0,04 Итого: 257 - 352 - 341 - 483 - 622 - 2279 - Синегнойная палочка в наших исследованиях встречалась реже, чем стафилококки, но все равно была второй по частоте - 13,3%. Группа Enterobacteriales была идентифицирована в 12,2% случаев, что позволило ей занять третье место по распространенности среди всех выделенных микроорганизмов. Остальные микроорганизмы, включая стрептококки, энтерококки и грибы рода Candida, составили гетерогенную группу, которая была идентифицирована в 7,06% случаев, заняв четвертое место по частоте выделения. Род Acinetobacter был выявлен в 1,9% случаев, а анаэробные микроорганизмы - в 0,04%, что свидетельствует об их редкой встречаемости в исследуемых образцах. Результаты пятилетнего исследования однозначно свидетельствуют о доминирующей роли стафилококков в этиологии перипротезных инфекций, которые были идентифицированы в 64,3% случаев, что соответствует тому, что мы знаем из научных работ. В дальнейшем мы проанализируем данные рисунка, чтобы глубже понять, как менялась устойчивость стафилококков к антимикробным препаратам за последние пять лет. Рис. 2. Динамика резистентности стафилококков 2020-2024 гг. В результате исследования было выявлено, что устойчивость оксациллина достигла максимального значения среди пенициллинов, увеличившись в 2,5 раза до 100%. Амоксиклав также показал рост резистентности, достигнув отметки в 23,5% почти вдвое больше исходного значения. Группа цефалоспоринов также продемонстрировала рост устойчивости. Например, у цефазолина I поколения резистентность колебалась от 12,8% до 49,7%, увеличившись в 3,8 раза. Анализ данных показал, что резистентность к цефокситину (II-поколение) колебалась от 13,2% до 51,5%. Поскольку цефокситин служит индикатором устойчивости к бета-лактамам, то четырехкратное увеличение резистентности к нему напрямую указывает на аналогичный рост резистентности у всего рода стафилококков к этой группе антибиотиков. Анализ данных за три тестируемых года показал, что резистентность цефтриаксона увеличилась с 9,7% до 46,9%, то есть в 4,8 раза. Широкое применение цефтриаксона в период пандемии COVID-19, вероятно, стало основной причиной почти пятикратного роста резистентности к этому антибиотику за последние три года. Резистентность к имипенeму демонстрировала неравномерный характер, варьируя от 4,3% до 18,8%. Такая динамика может свидетельствовать о том, что этот антибиотик используется нерегулярно и в ограниченных количествах. Ванкомицин относится к группе гликопептидных антибиотиков, сохранял 100% чувствительность к стафилококкам на протяжении всего периода исследования, демонстрируя высокую стабильность своего действия. Изучение резистентности аминогликозидов на примере гентамицина показало, что в первые два года наблюдался рост резистентности до 14,3%. Однако в последующие годы был отмечен ее спад до 5,4%. Такая динамика, вероятно, связана с сокращением применения гентамицина из-за его значительных побочных эффектов. Азитромицин, представитель макролидов, продемонстрировал значительные колебания резистентности - от 9,1% до 47,9%, она увеличилась более чем в 5 раз. Такая динамика может быть обусловлена его активным использованием во время пандемии COVID-19. Анализ показал, что устойчивость к ко-тримоксазолу, представителю группы сульфаниламидов, постепенно увеличивалась, достигнув 18%, что свидетельствует о более чем двукратном росте резистентности по сравнению с исходным уровнем в 6,7%. Линезолид относится к группе антибиотиков, называемых оксазолидинонами, прошедший тестирование в нашей лаборатории в течение последних двух лет, продемонстрировал низкий уровень резистентности (0,9-2,9%), что может свидетельствовать о его перспективности для клинического применения. Мы изучали фторхинолоны только последние три года. Результаты показали, что уровень резистентности к левофлоксацину демонстрировал колебания в пределах от 7,9% до 17,1%. В то же время, резистентность к моксифлоксацину оставалась стабильно низкой, варьируя от 5% до 7,9%. Анализ данных указывает на серьезную проблему растущей резистентности стафилококков к большинству антибиотиков. Это требует тщательного индивидуального подбора антибактериальной терапии при лечении перипротезных инфекций, вызванных этими бактериями. Наши исследования выявили, что фторхинолоны (в частности, моксифлоксацин), линезолид и ванкомицин могут быть эффективными альтернативами в таких случаях. Заключение В ходе исследования было установлено, что стафилококки являются доминирующим этиологическим агентом перипротезной инфекции, составляя 64,3% от общего числа выделенных микроорганизмов. Результаты исследования свидетельствуют о необходимости пересмотра существующих схем антибактериальной терапии перипротезных инфекций, вызванных стафилококками, с учетом растущей резистентности патогенов.

Об авторах

Наталья Николаевна Плиска

Национальный научный центр травматологии и ортопедии им. академика Батпенова Н.Д. Министерства здравоохранения Республики Казахстан

Email: email@example.com
кандидат медицинских наук, заведующая бактериологической лабораторией, РГП на ПХВ 010000, Астана, пр. Абылай хана, 15А

Список литературы

Дополнительные файлы