Научная статья на тему 'Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности'

Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
486
70
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОСТНЫЙ ЦЕМЕНТ / МЕРОПЕНЕМ / ФОСФОМИЦИН / КОЛИСТИН / ЭЛЮЦИЯ / АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ / BONE CEMENT / MEROPENEM / FOSFOMYCIN / COLISTIN / LOCAL ANTIBIOTIC THERAPY

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Тапальский Д. В., Волотовский П. А., Козлова А. И., Ситник А. А.

Цель исследования оценить наличие и продолжительность антибактериальной активности образцов покрытий на основе костного цемента, импрегнированного антибиотиками, в отношении антибиотикочувствительных и антибиотикорезистентных микроорганизмов. Материал и методы. На титановых пластинах сформированы покрытия из костного цемента, импрегнированного антибиотиками (гентамицином, ванкомицином, колистином, меропенемом, фосфомицином). Выполнена отмывка пластин методом последовательных микроразведений в бульоне, оценена концентрация антибиотиков в отмывочных растворах. Антибактериальная активность контрольных и отмытых образцов в отношении антибиотикочувствительных и множественно-антибиотикорезистентных штаммов Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa оценена двухслойным агаровым методом. Результаты. Концентрации меропенема и фосфомицина в отмывочных растворах, полученных при однократной (16 мкг/мл для обоих антибиотиков) и двукратной (2 мкг/мл для меропенема и 8 мкг/мл для фосфомицина) обработке образцов, были достаточными для подавления роста контрольных штаммов. Однократная отмывка образцов с колистином полностью устраняла их антибактериальную активность. Выраженная активность образцов с меропенемом и фосфомицином сохранялась в отношении антибиотикочувствительного штамма P. aeruginosa ATCC 27853 после выполнения 2 циклов отмывки. Однократно отмытые образцы с фосфомицином также сохраняли активность в отношении экстремально-антибиотикорезистентного штамма P. aeruginosa БП-150. Ванкомицин-содержащие образцы обладали достаточной антибактериальной активностью в отношении как метициллинчувствительного (MSSA), так и метициллинрезистентного (MRSA) штаммов S. aureus. Двукратная отмывка образцов устраняла их бактерицидные свойства. Заключение. Покрытия из костного цемента, импрегнированного фосфомицином и меропенемом, обладают наиболее выраженной и длительной антибактериальной активностью, проявляющейся, главным образом, в отношении антибиотикочувствительных штаммов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Тапальский Д. В., Волотовский П. А., Козлова А. И., Ситник А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF ANTIBIOTIC-IMPREGNATED BONE CEMENT BASED COATINGS AGAINST MICROORGANISMS WITH DIFFERENT ANTIBIOTIC RESISTANCE LEVELS

Purpose to evaluate the presence and duration of antibiotic activity of antibiotic-impregnated bone cement based coatings samples against antibiotic-sensitive and antibiotic-resistant microorganisms. Material and Methods. Bone cement based coatings impregnated with antibiotics (gentamycin, vancomycin, colistin, meropenem, fosfomycin) are formed on titanium (Ti) plates. A plate rinse was carried out; antibiotic concentrations in the rinsed solutions were estimated by a serial broth microdilution method. Antibacterial activity of the control and rinsed samples against the antibiotic-sensitive and multiple-antibiotic-resistant Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa strains was estimated by a bilayer agar method. Results. The meropenem and fosfomycin concentrations in the rinsed solutions obtained at a one-fold (16 μg/ml for both antibiotics) and two-fold treatment (2 μg/ml for meropenem and 8 μg/ml for fosfomycin) were sufficient to suppress the growth of the control strains. One-fold rinse of samples with colistin eliminated their antibacterial activity completely. The marked activity of the samples with meropenem and fosfomycin persisted against the antibiotic-sensitive P. aeruginosa ATCC 27853 strain after 2 rinse cycles; single-rinsed samples with fosfomycin also maintained the activity against the extensively antibiotic-resistant P. aeruginosa BP-150 strain. Vancomycin-containing samples possessed the sufficient antibacterial activity against both methicillin-sensitive (MSSA) and methicillin-resistant (MRSA) S. aureus strains; two-fold rinse of the samples eliminated their bactericidal properties. Conclusion. Bone cement based coatings impregnated with fosfomycin and meropenem possess the most marked and long-lasting antibacterial activity, manifested mainly against the antibiotic-sensitive strains.

Текст научной работы на тему «Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности»

УДК 616-77:615.463 DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-105-110

Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности

Д.В. Тапальский П.А. Волотовский 2, А.И. Козлова А.А. Ситник 2

1УО «Гомельский государственный медицинский университет», г. Гомель, Республика Беларусь 2 ГУ «Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии», г. Минск, Республика Беларусь

Реферат

Цель исследования — оценить наличие и продолжительность антибактериальной активности образцов покрытий на основе костного цемента, импрегнированного антибиотиками, в отношении антибиотикочув-ствительных и антибиотикорезистентных микроорганизмов. Материал и методы. На титановых пластинах сформированы покрытия из костного цемента, импрегнированного антибиотиками (гентамицином, ванкомицином, колистином, меропенемом, фосфомицином). Выполнена отмывка пластин методом последовательных микроразведений в бульоне, оценена концентрация антибиотиков в отмывочных растворах. Антибактериальная активность контрольных и отмытых образцов в отношении антибиотикочувствительных и множественно-антибиотикорезистентных штаммов Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa оценена двухслойным агаровым методом. Результаты. Концентрации меропенема и фосфомицина в отмывочных растворах, полученных при однократной (16 мкг/мл для обоих антибиотиков) и двукратной (2 мкг/мл для меропенема и 8 мкг/мл для фосфомицина) обработке образцов, были достаточными для подавления роста контрольных штаммов. Однократная отмывка образцов с колистином полностью устраняла их антибактериальную активность. Выраженная активность образцов с меропенемом и фосфомицином сохранялась в отношении антибиотикочувствительного штамма P. aeruginosa ATCC 27853 после выполнения 2 циклов отмывки. Однократно отмытые образцы с фосфомицином также сохраняли активность в отношении экстремально-антибиотикорезистентного штамма P. aeruginosa БП-150. Ванкомицин-содержащие образцы обладали достаточной антибактериальной активностью в отношении как метициллинчувствительного (MSSA), так и мети-циллинрезистентного (MRSA) штаммов S. aureus. Двукратная отмывка образцов устраняла их бактерицидные свойства. Заключение. Покрытия из костного цемента, импрегнированного фосфомицином и меропенемом, обладают наиболее выраженной и длительной антибактериальной активностью, проявляющейся, главным образом, в отношении антибиотикочувствительных штаммов.

Ключевые слова: костный цемент, меропенем, фосфомицин, колистин, элюция, антибиотикорезистент-ность. локальная антибиотикотерапия.

DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-105-110

Antibacterial Activity of Antibiotic-Impregnated Bone Cement Based Coatings Against Microorganisms with Different Antibiotic Resistance Levels

D.V. Tapalski 1, P.A. Volotovski 2, A.I. Kozlova 1, A.A. Sitnik 2

1 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus

2 Republican Scientific and Practical Centre for Traumatology and Orthopedics, Minsk, Republic of Belarus

Щ Тапальский Д.В., Волотовский П.А., Козлова А.И., Ситник А.А. Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности. Травматология и ортопедия России. 2018;24(4):105-110. DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-105-110.

Cite as: D.V. Tapalski, P.A. Volotovski, A.I. Kozlova, A.A. Sitnik [Antibacterial Activity of Antibiotic-Impregnated Bone Cement Based Coatings Against Microorganisms with Different Antibiotic Resistance Levels]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics ofRussia]. 2018;24(4):105-110. (In Russ.). DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-105-110.

E^l Тапальский Дмитрий Викторович / Dmitry V. Tapalski; e-mail: [email protected]

Рукопись поступила/Received: 28.08.2018. Принята в печать/Accepted for publication: 31.10.2018.

Abstract

Purpose — to evaluate the presence and duration of antibiotic activity of antibiotic-impregnated bone cement based coatings samples against antibiotic-sensitive and antibiotic-resistant microorganisms. Materials and Methods. Bone cement based coatings impregnated with antibiotics (gentamycin, vancomycin, colistin, meropenem, fosfomycin) are formed on titanium (Ti) plates. A plate rinse was carried out; antibiotic concentrations in the rinsed solutions were estimated by a serial broth microdilution method. Antibacterial activity of the control and rinsed samples against the antibiotic-sensitive and multiple-antibiotic-resistant Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa strains was estimated by a bilayer agar method. Results. The meropenem and fosfomycin concentrations in the rinsed solutions obtained at a one-fold (16 pg/ml for both antibiotics) and two-fold treatment (2 pg/ml for meropenem and 8 pg/ml for fosfomycin) were sufficient to suppress the growth of the control strains. One-fold rinse of samples with colistin eliminated their antibacterial activity completely. The marked activity of the samples with meropenem and fosfomycin persisted against the antibiotic-sensitive P. aeruginosa ATCC 27853 strain after 2 rinse cycles; single-rinsed samples with fosfomycin also maintained the activity against the extensively antibiotic-resistant P. aeruginosa BP-150 strain. Vancomycin-containing samples possessed the sufficient antibacterial activity against both methicillin-sensitive (MSSA) and methicillin-resistant (MRSA) S. aureus strains; two-fold rinse of the samples eliminated their bactericidal properties. Conclusion. Bone cement based coatings impregnated with fosfomycin and meropenem possess the most marked and long-lasting antibacterial activity, manifested mainly against the antibiotic-sensitive strains.

Keywords: bone cement, meropenem, fosfomycin, colistin, local antibiotic therapy.

Competing interests: the authors declare that they have no competing interests.

Funding: The research was carried out within the state assignment on theme „To develop a method for treating of patients with infected nonunions of long bones and a design for its implementation", state registration No. 20171939.

Введение

Грамположительные бактерии (S. aureus и коа-гулазо-отрицательные стафилококки, Enterococcus spp., Streptococcus spp.) являются главными возбудителями инфекций костей и суставов, тогда как на долю грамотрицательных бактерий приходится не более 10-22% всех случаев, в том числе, 2-7% — на долю P. aeruginosa [1, 2]. Грамотрицательные микроорганизмы чаще выявляются при открытых переломах, хронических остеомиелитах, перипротезных инфекциях [3]. В случаях перипротезных имплан-тат-ассоциированных инфекций доля P. aeruginosa в этиологии может возрастать до 20%. Заслуживает внимания постоянное увеличение этиологической роли P. aeruginosa с множественной антибиотикоре-зистентностью [4]. Описаны случаи имплантат-ас-социированных инфекций и посттравматических остеомиелитов, вызванных карбапенемазопроду-цирующими-антибиотикорезистентными (MDR и XDR) штаммами P. aeruginosa [5, 6]. Клинические исходы инфекций, вызванных P. aeruginosa, значительно менее благоприятны, чем инфекций, вызванных стафилококками [7].

Системная антибактериальная терапия инфекций костей и суставов, вызванных грамотрицатель-ными микроорганизмами, часто неэффективна, что может быть связано с множественной антибио-тикорезистентностью возбудителей, гетерогенностью бактериальной популяции и переходом части микробных клеток в метаболически неактивные формы, а также с формированием на костной поверхности или на поверхностях имплантируемых изделий микробных биопленок [6]. Основным методом локальной антибиотикотерапии при инфекциях костной ткани является использование костного цемента на основе полиметилметакри-

лата (ПММА), импрегнированного антибиотиками. Широко используются несколько типов костных цементов с уже добавленными антибиотиками (гентамицином, тобрамицином, ванкомицином). Готовые костные цементы содержат невысокие концентрации антибиотика и предназначены для профилактики инфекций. В условиях распространения антибиотикорезистентности в бактериальных популяциях аминогликозиды постепенно утрачивают свое значение, а спектр антибактериальной активности ванкомицина не распространяется на грамотрицательные микроорганизмы. Поэтому необходим выбор других антибиотиков — эффективных, в том числе, и в отношении многочисленных множественно- и экстремально-антибиотикорезис-тентных грамотрицательных возбудителей. При этом антибиотик должен обладать термостабильностью, широким спектром бактерицидной активности в низких концентрациях, а также способностью длительно элюировать из ПММА и поддерживать достаточные локальные ингибирующие концентрации, препятствующие размножению бактерий и формированию микробных биопленок [8]. На практике широко используется внесение в костный цемент различных антибиотиков: аминогликози-дов, гликопептидов, цефалоспоринов, фторхиноло-нов, колистина, линезолида, даптомицина [9].

Предложена технология нанесения слоя ПММА с антибиотиком на поверхность стержней для интрамедуллярного остеосинтеза, используемых в лечении инфицированных несращений и остеомиелита, при этом антибактериальный слой на поверхности интрамедуллярного фиксатора формируется во время оперативного вмешательства [10, 11]. В доступной литературе отсутствуют сведения о механизмах и кинетике высвобождения

антибиотиков из покрытий на основе ПММА, нанесенных на поверхность медицинских имплан-татов. Требует изучения возможность использования в составе костного цемента полимиксинов, карбапенемов, фосфомицин — антибиотиков, все еще сохраняющих активность в отношении многих антибиотикорезистентных грамотрицательных патогенов.

Цель исследовани — оценить наличие и продолжительность антибактериальной активности образцов покрытий на основе костного цемента, импрегнированного антибиотиками, в отношении антибиотикочувствительных и антибиотикорези-стентных микроорганизмов.

Материал и методы

В асептических условиях готовили необходимые навески чистых субстанций антибиотиков (ванкомицина, колистина, меропенема, фосфо-мицина), вносили их в 10 г сухого порошкообразного костного цемента (Subiton Gun, Laboratorios SL S.A., Аргентина), тщательно перемешивали с помощью стерильного шпателя. В полученную смесь добавляли 5 мл мономера, перемешивали и наносили сплошным равномерным слоем толщиной 0,5-1 мм на пластины размером 12,5x50x0,5 мм из титана марки ВТ-6. Дополнительно готовили титановые пластины с гентамицин-содержащим костным цементом (Subiton Gun G, Laboratorios SL S.A., Аргентина). В пересчете на 40 г порошкообразного костного цемента используемое в исследовании количество антибиотиков составляло: гентами-цин — 0,5 г, ванкомицин — 2 г, колистин — 0,24 г (3 000 000 ЕД), меропенем — 2 г, фосфомицин — 2 г.

После полимеризации титановые пластины с нанесенным костным цементом были помещены в стерильные герметично закрывающиеся полипропиленовые контейнеры, маркированы и разделены на 3 группы, каждая из которых включала в себя по 3 однотипных образца. Образцы группы 1 не подвергались отмывкам и использовались в качестве контрольных. Образцы групп 2 и 3 заливались стерильным изотоническим раствором хлорида натрия (ИХН) в объеме 100 мл и термоста-тировались в течение 7 суток в шейкере-инкубато-ре ES-20 (BioSan, Латвия) при 100 об./мин и 35°C. Для образцов группы 3 выполнялась повторная отмывка в новом объеме ИХН в течение 7 суток. До проведения дальнейших исследований отмывоч-ные растворы хранили в замороженном состоянии при -80°С. Концентрации антибиотиков в отмы-вочных растворах определяли методом последовательных микроразведений в бульоне Мюллера-Хинтона по способности подавлять видимый рост Escherichia coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 и S. aureus ATCC 29213 с известными паспортными значениями минимальных подавляющих концентраций (МПК) указанных антибиотиков.

Оценку антибактериальной активности нанесенного на титановые пластины костного цемента

(для контрольных и отмытых пластин) проводили двухслойным агаровым методом [2]. Пластины стерильным пинцетом укладывали на поверхность агара Мюллера — Хинтона (Mueller-Hinton II Agar, BD BBL, США) в 90-миллиметровых полистироловых чашках Петри, после чего в чашки вторым слоем заливали 15 мл расплавленного и остуженного до 45°С агара Мюллера — Хинтона (рис. 1). Расчетная толщина формируемого слоя питательной среды над поверхностью пластины с покрытием составляла 1,5-2 мм. Чашки выдерживали на выставленной по уровню горизонтальной поверхности до полного застывания среды, затем в течение 15 мин. подсушивали в термостате.

В качестве тест-культур для инокуляции чашек с пластинами использовали антибиотикочувстви-тельные микроорганизмы из коллекции ATCC (P. aeruginosa ATCC 27853 и S. aureus ATCC 29213). Дополнительно в исследование были включены антибиотикорезистентные штаммы микроорганизмов, выделенные от пациентов с посттравматическим остеомиелитом: P. aeruginosa БП-150 (устойчивость к большинству антибиотиков, за исключением полимиксинов, продуцент металло-р-лактамазы VIM) и S. aureus 43431 (метициллинре-зистентны — MRSA, устойчивость к оксациллину, гентамицину, ципрофлоксацину, левофлоксацину, тетрациклину, рифампицину).

Значения МпК антибиотиков, используемых для включения в состав костного цемента, для тест-культур представлены в таблице 1.

Рис. 1. Оценка антибактериальной активности покрытий двухслойным агаровым методом:

1 — 1-й слой питательной среды;

2 — титановая пластина с нанесенным покрытием из костного цемента с антибиотиком;

3 — 2-й слой питательной среды

Fig. 1. Evaluation of the coating antibacterial activity by a bilayer agar method:

1 — 1st layer of nutrient medium;

2 — titanium plate coated with bone cement impregnated with antibiotic;

3 — 2nd layer of nutrient medium

Таблица 2

Концентрации антибиотиков в отмывочных растворах

Антибиотик Индикаторный микроорганизм для определения концентрации антибиотика Концентрация антибиотика, мкг/мл

7 сут. 14 сут.

Гентамицин E. coli ATCC 25922 4 <1

Меропенем E. coli ATCC 25922 16 2

Колистин E. coli ATCC 25922 <1 <1

Фосфомицин P. aeruginosa ATCC 27853 16 8

Ванкомицин S. aureus ATCC 29213 8 <2

Чашки инокулировали бактериальными суспензиями (0,5 МакФарланд) с помощью хлопковых тампонов и инкубировали 18 ч при 35°С. Оценивали наличие и характер роста микроорганизмов на поверхности агара Мюллера - Хинтона в области проекции пластин с покрытиями различного состава.

Результаты

Результаты определения концентраций антибиотиков в отмывочных растворах представлены в таблице 2. В качестве индикаторных микроорганизмов были выбраны антибиотикочувствитель-ные штаммы АТСС с наименьшими значениями МПК. Тем не менее, в ряде случаев создаваемые концентрации антибиотиков не позволяли инги-бировать видимый рост тест-культур, что явилось ограничением метода. Так, после второй отмывки образцов костного цемента с гентамицином и ван-комицином, создаваемых в отмывочном растворе, концентраций было недостаточно для подавления роста тест-культур.

Результаты определения концентраций антибиотиков в отмывочных растворах согласуются с результатами определения антибактериальной активности контрольных и отмытых образцов (рис. 2, 3).

Значения МПК антибиотиков д;

Контроль Отмывка Отмывка

(без отмывки) 7 суток 14 суток

Рис. 2. Антибактериальная активность покрытий из костного цемента и антибиотиков в отношении P. aeruginosa ATCC 27853 (верхние секторы чашек) и клинического изолята P. aeruginosa БП-150 (нижние секторы чашек), двухслойный агаровый метод: a — гентамицин (0,5%); b — колистин (0,6%); c — меропенем (5%); d — фосфомицин (5%) Fig. 2. Antibacterial activity of antibiotic-impregnated bone cement based coatings against P. aeruginosa ATCC 27853 (upper Petri dish sectors) and clinical isolate P. aeruginosa BP-150 (lower Petri dish sectors), a bilayer agar method: a — gentamicin (0.5%); b — colistin (0.6%); c — meropenem (5%); d — fosfomycin (5%)

Таблица 1

тест-культур микроорганизмов

Микроорганизм МПК, мкг/мл

гентамицин меропенем колистин фосфомицин ванкомицин

E. coli ATCC 25922 0,5 (S)* 0,016-0,03 (S) 0,5-1 (S) 1 (S) -

P. aeruginosa ATCC 27853 1 (S) 0,5 (S) 1-2 (S) 4 (S) -

S. aureus ATCC 29213 0,25-0,5 (S) - - 1-2 (S) 1 (S)

P. aeruginosa БП-150 256 (R) 128 (R) 0,5 (S) 128 (R) -

S. aureus 43431 64 (R) - - - 0,5 (S)

*S — чувствительный; R — резистентный.

Рис. 3. Антибактериальная активность покрытия из костного цемента с 5% ванкомицина в отношении антибиотикорезистентного клинического изолята S. aureus 43431 (MRSA), двухслойный агаровый метод Fig. 3. Antibacterial activity of bone cement based coating impregnated with 5% vancomycin against the antibiotic-resistant clinical isolate of S. aureus 43431 (MRSA), a bilayer agar method

Для контрольных образцов, не подвергавшихся отмывке, в большинстве случаев выявлена антибактериальная активность, проявляющаяся отсутствием роста микроорганизмов на питательной среде как в проекции пластин с покрытием, так и на различном удалении от них. При этом размеры зон подавления роста вокруг пластин коррелировали со значениями МПК антибиотиков исследуемых штаммов. Исключением явился костный цемент с добавлением гентамицина, который обладал антибактериальной активностью только в отношении P. aeruginosa ATCC 27853 (МПК гентамицина 1 мкг/ мл) и не подавлял рост экстремально-антибиотико-резистентного клинического изолята P. aeruginosa БП-150 (МПК гентамицина >64 мкг/мл).

Обсуждение

Детальное изучение кинетики высвобождения антибиотиков из костного цемента в форме спей-серов или шариков в жидкую среду являлось предметом многочисленных ранее проведенных исследований и поэтому не входило в задачи настоящей работы. Было показано, что вымывание большей части антибиотика из костного цемента происходит на протяжении первых 1-3 суток после имплантации; создаваемые в дальнейшем локальные концентрации падают ниже МПК, что может индуцировать выработку у микроорганизмов антибио-тикорезистентности [13]. Создаваемых в настоящем исследовании концентраций колистина в отмы-вочных растворах (<1 мкг/мл) было недостаточно для подавления роста E. coli ATCC 25922, что может быть связано с небольшим по сравнению с другими антибиотиками его количеством, которое вносится в костный цемент (0,24 г на 40 г цемента). В работе G. Gasparini с соавт. показано, что элюция колистина из образцов костного цемента, содержащего 0,6% (0,24 г на 40 г) колистина сульфата, прекращалась уже в течение часа после помещения в отмывочный раствор ИХН, при этом элюировалось только около 3,5% внесенного антибиотика. Увеличение содержания колистина до 2,4% (0,96 г на 40 г костного цемента) позволяло продлить время его элюции до

7 суток [14]. В рандомизированном клиническом исследовании показано отсутствие способности костного цемента с колистином (0,6%) и эритромицином (1,25%) снижать частоту развития инфекционных осложнений при артропластике коленного сустава [15]. Считается, что использование более высоких концентраций колистина в составе костного цемента сопряжено с риском возникновения токсических эффектов. Так, внесение 2 г колистина в 40 г костного цемента (5% концентрация, приемлемая для большинства других антибиотиков), соответствовало бы 400% его максимальной суточной дозы при внутривенном введении [16, 17]. Наиболее обнадеживающие данные получены для меропене-ма и фосфомицина, концентрация которых в обоих отмывочных растворах (полученных через 7 суток и 14 суток от начала элюции) значительно превышала МПК для антибиотикочувствительных штаммов. Ранее было показано, что костный цемент, содержащий 10% меропенема, продолжает выделять антибиотик на протяжение 21 суток, при этом 19% меропенема элюирует в раствор [14]. В работе В.А. Конева с соавт. показана длительная (до 28 суток) антибактериальная активность костного цемента, содержащего 10% фосфомицина, в отношении антибиотикочувствительных штаммов K. pneumoniae и S. aureus [18]. Однократная отмывка образцов с колистином полностью устраняла их антибактериальную активность, что соответствует литературным данным [14]. Выраженная активность образцов с меропенемом и фосфомицином сохранялась в отношении P. aeruginosa ATCC 27853 даже после выполнения 2 циклов отмывки, при этом образцы с фосфомицином также сохраняли антибактериальную активность в отношении P. aeruginosa БП-150.

Таким образом, покрытия из костного цемента, импрегнированного фосфомицином или меро-пенемом, обладали наиболее выраженной и длительной антибактериальной активностью, которая проявлялась главным образом в отношении анти-биотикочувствительных штаммов. Эффективное использование в составе покрытий колистина возможно только при увеличении его концентрации в составе костного цемента, что требует проведения дополнительных исследований in vitro. Направлением дальнейших исследований может стать поиск оптимальных комбинаций антибиотиков в составе костного цемента, обеспечивающих более полную и длительную их элюцию в окружающие ткани и оказывающих синергидное действие на экстремально-антибиотикорезистентные патогены.

Конфликт интересов: не заявлен.

Источник финансирования: исследование выполнено в рамках государственного задания «Разработка метода лечения пациентов с инфицированными ложными суставами и дизайн его применения» (№ гос. регистрации 20171939).

Литература [References]

1. Arciola C.R., An Y.H., Campoccia D., Donati M.E., Montanaro L. Etiology of implant orthopedic infections: a survey on 1027 clinical isolates. Int J Artif Organs. 2005;28(11):1091-1100. DOI: 10.1177/039139880502801106.

2. Murillo O., Grau I., Lora-Tamayo J., Gomez-Junyent J., Ribera A., Tubau F., Ariza J., Pallares R. The changing epidemiology of bacteraemic osteoarticular infections in the early 21st century. Clin Microbiol Infect. 2015;21(3):254.e1-8.2. DOI: 10.1016/j.cmi.2014.09.007.

3. Agrawal A.C., Jain S., Jain R.K., Raza H.K.T. Pathogenic bacteria in an orthopaedic hospital in India. J Infect Dev Ctries. 2008;2:120-123. DOI: 10.3855/jidc.282.

4. Rodriguez-Pardo D., Pigrau C., Lora-Tamayo J., Soriano A., del Toro M.D., Cobo J. et al. Gram-negative prosthetic joint infection: outcome of a debridement, antibiotics and implant retention approach. A large multi-centre study. Clin Microbiol Infect. 2014;20(11):911-919. DOI: 10.1111/1469-0691.12649.

5. Pena C., Suarez C., Tubau F., Gutierrez O., Dominguez A., Oliver A., Pujol M., Gudiol F., Ariza J. Nosocomial spread of Pseudomonas aeruginosa producing the metallo-beta-lacta-mase VIM-2 in a Spanish hospital: clinical and epidemiological implications. Clin Microbiol Infect. 2007;13(10):1026-1029. DOI: 10.1111/j.1469-0691.2007.01784.x.

6. Ribera A., Benavent E., Lora-Tamayo J., Tubau F., Pedrero S., Cabo X., Ariza J., Murillo O. Osteoarticular infection caused by MDR Pseudomonas aeruginosa: the benefits of combination therapy with colistin plus p-lactams. J Antimicrob Chemother. 2015;70(12):3357-3365. DOI: 10.1093/jac/dkv281.

7. Hsieh P.H., Lee M.S., Hsu K.Y., Chang Y.H., Shih H.N., Ueng S.W. Gram-negative prosthetic joint infections: risk factors and outcome of treatment. Clin Infect Dis. 2009;49(7):1036-1043. DOI: 10.1086/605593.

8. Anagnostakos K., Furst O., Kelm J. Antibiotic-impregnated PMMA hip spacers: current status. Acta Orthop. 2006;77(4):628-637. DOI: 10.1080/17453670610012719.

9. Божкова С.А., Новокшонова А.А., Конев В.А. Современные возможности локальной антибиотико-терапии перипротезной инфекции и остеомиелита. Травматология и ортопедия России. 2015;(3):92-107. DOI: 10.21823/2311-2905-2015-0-3-92-107.

Bozhkova S.A., Novokshonova A.A., Konev V.A. [Current trends in local antibacterial therapy of periprosthetic infection and osteomyelitis]. Travmatologiya i Ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2015;(3):92-107. (In Russ.). DOI: 10.21823/2311-2905-2015-0-3-92-107.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:

Тапальский Дмитрий Викторович — канд. мед. наук, доцент, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии, УО «Гомельский государственный медицинский университет», г. Гомель, Республика Беларусь

Волотовский Павел Алексеевич — научный сотрудник лаборатории травматологии взрослого возраста, ГУ «Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии», г. Минск, Республика Беларусь Козлова Анна Игоревна — старший преподаватель кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии, УО «Гомельский государственный медицинский университет», г. Гомель, Республика Беларусь

Ситник Александр Александрович — канд. мед. наук, заведующий лабораторией травматологии взрослого возраста, ГУ «Республиканский научно-практический центр травматологии и ортопедии», г. Минск, Республика Беларусь

10. Thonse R., Conway J. Antibiotic cement-coated interlocking nail for the treatment of infected nonunions and segmental bone defects. J Orthop Trauma. 2007;21(4):258-268. DOI: 10.1097/BOT.0b013e31803ea9e6.

11. Волотовский П.А., Ситник А.А., Белецкий А.В. Применение стержней с блокированием и антибактериальным покрытием для лечения инфицированных несращений костей голени. Медицинский журнал. 2017;4(62):38-42. Volotovski P.A., Sitnik A.A., Beletsky A.V. [Locked antibiotic-eluting nailing in patients with infected tibial non-unions]. [Medical Journal]. 2017;4(62):38-42. (In Russ.).

12. OiaC.,RogachevA.V.,Tapal'skiiD.V.,YarmolenkoM.A.,Rogachev

A.A., Jianga X. et al. Nanocomposite coatings for implants protection from microbial colonization: formation features, structure, and properties. Surf Coat Tech. 2017;315:350-358. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.02.066.

13. Wasko M.K., Kaminski R. Custom-made antibiotic cement nails in orthopaedic trauma: review of outcomes, new approaches, and perspectives. Biomed Res Int. 2015;2015. DOI: 10.1155/2015/387186.

14. Gasparini G., De Gori M., Calonego G., Della Bora T., Caroleo

B., Galasso O. Drug elution from high-dose antibiotic-loaded acrylic cement: a comparative, in vitro study. Orthopedics. 2014;37(11):e999-1005. DOI: 10.3928/01477447-20141023-57.

15. Hinarejos P., Guirro P., Leal J., Montserrat F., Pelfort X., Sorli M.L. et al. The use of erythromycin and colistin-loaded cement in total knee arthroplasty does not reduce the incidence of infection: a prospective randomized study in 3000 knees. J Bone Joint Surg Am. 2013;95(9):769-774. DOI: 10.2106/JBJS.L.00901.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16. Springer B.D., Lee G.C., Osmon D., Haidukewych G.J., Hanssen A.D., Jacofsky D.J. Systemic safety of high-dose antibiotic-loaded cement spacers after resection of an infected total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2004;(427):47-51. DOI: 10.1097/01.blo.0000144476.43661.10.

17. Couet W., Gregoire N., Marchand S., Mimoz O. Colistin pharmacokinetics: the fog is lifting. Clin Microbiol Infect. 2012;18(1):30-39. DOI: 10.1111/j.1469-0691.2011.03667.x.

18. Конев В.А., Божкова С.А., Нетылько Г.И., Афанасьев А.В., Румакин В.П., Полякова Е.М. и др. Результаты применения фосфомицина для импрегнации остеозамещающих материалов при лечении хронического остеомиелита. Травматология и ортопедия России. 2016;22(2):43-56.

Konev V.A., Bozhkova S.A., Netylko G.I., Afanasiev A.V., Rumakin V.P., Polyakova E.M. et al. [Results of the fosfomycin applicationfor the impregnation of bone replacement materialsin the treatment of chronic osteomyelitis]. Travmatologiya i Ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2016;22(2):43-56. (In Russ.). DOI: 10.21823/2311-2905-2016-0-2-43-56.

INFORMATION ABOUT AUTHORS: Dmitry V. Tapalski — Cand. Sci. (Med.), associate professor, head of the Department of Microbiology, Virology and Immunology, Gomel State medical University, Gomel, Republic of Belarus

Pavel A. Volotovski — researcher, Laboratory of Traumatology of Adult Age, Republican Scientific and Practical Centre for Traumatology and Orthopedics, Minsk, Republic of Belarus

Anna I. Kozlova — senior lecturer, Department of Microbiology, Virology and Immunology, Gomel State medical University, Gomel, Republic of Belarus

Alexander A. Sitnik — Cand. Sci. (Med.), head of the Laboratory of Traumatology of Adult Age, Republican Scientific and Practical Centre for Traumatology and Orthopedics, Minsk, Republic of Belarus

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.