CC BY
5
ПЕРИОПЕРАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ■
Экспериментальная оценка клинико-микробиологической эффективности системной антибиотикотерапии и местной фаготерапии при хирургическом лечении инфекции ожоговых ран
Тулупов А.А., Бесчастнов В.В., Широкова И.Ю., Ковалишена О.В., Тюменков Ю.О.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 603005, г. Нижний Новгород, Российская Федерация
Цель - оценить клиническую и микробиологическую эффективность системной антибиотикотерапии и местной фаготерапии инфекции ожоговых ран после выполнения радикальной и частичной некрэктомии.
Материал и методы. Экспериментальное исследование выполнено на крысах (n=90). У животных 1-й группы (n=30) моделировали контактный ожог кожи 5% поверхности тела, после чего выполняли радикальную некрэктомию. Во 2-й группе (n=30) после моделирования контактного ожога 5% поверхности тела и выполнения радикальной некрэктомии в края постнекрэктомической раны вшивали кольцо из медицинской стали. У животных 3-й группы (n=30) моделировали контактный ожог кожи 20% поверхности тела, выполняли частичную фасциальную некрэктомию, в края образованной постнекрэктомической раны вшивали кольцо из медицинской стали. На этапе выполнения некрэктомии раны контами-нировали P. aeruginosa. Через 3 сут от момента контаминации всем животным для лечения раневой инфекции проводили 7-дневный курс противомикробной терапии. По 10 животных из каждой группы в качестве этиотропной противомикробной терапии получали: системную антибиотикотерапию (терапия «А»), местную фаготерапию (терапия «Ф») и их комбинацию (терапия «АФ»).
Результаты. Помимо отсутствия клинической эффективности от противомикробной терапии, при наличии в ране некротических тканей и/или инородных тел, нами не было достигнуто элиминации P. aeruginosa с раневой поверхности ни у одного животного. При анализе результатов микробиологического исследования раневого отделяемого полученных на 4-е и 7-е сутки противомикробной терапии зафиксировано, что формирование микст-инфекции статистически значимо чаще происходило у животных, получающих терапию «А» и «АФ» (р<0,01).
Заключение. В результате проведенного экспериментального исследования получены данные, свидетельствующие о том, что местное применение поливалентного пиобактериофага в монорежиме при лечении инфекции ожоговых ран снижает опасность инфицирования ран нозоко-миальными патогенами и формирования микст-инфекции даже при наличии в ране некротических тканей и инородных тел.
Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания Минздрава России № 056-0001521-00 «Изучение механизмов комплексной устойчивости микроорганизмов к антимикробным препаратам и физическим антимикробным факторам и разработка способов ее преодоления». Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ
Тулупов Александр Андреевич -младший научный сотрудник университетской клиники ФГБОУ ВО ПИМУ Минздрава России (Нижний Новгород, Российская Федерация) E-mail: tulupov.a.a@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-6567-7803
Ключевые слова:
ожоговая рана; некрэктомия; раневая инфекция; антибиотикотерапия; фаготерапия
Для цитирования: Тулупов А.А., Бесчастнов В.В., Широкова И.Ю., Ковалишена О.В., Тюменков Ю.О. Экспериментальная оценка клинико-микробиологической эффективности системной антибиотикотерапии и местной фаготерапии при хирургическом лечении инфекции ожоговых ран // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2023. Т. 11, № 3. С. 105-115. DOI: https://doi.org/10.33029/2308-1198-2023-11-3-105-115
Статья поступила в редакцию 04.05.2023. Принята в печать 01.08.2023.
Experimental evaluation of clinical and microbiological efficacy of systemic antibiotic therapy and local phage therapy in surgical treatment of burn wound infection
OORRESPONDENCE
Aleksandr A. Tulupov -Junior Researcher at the University Clinic, Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation (Nizhny Novgorod, Russian Federation) E-mail: tulupov.a.a@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-6567-7803
Keywords:
burn wound; necrectomy; wound infection; antibiotic therapy; phage therapy
Tulupov A.A., Beschastnov V.V., Shirokova I.Yu., Kovalishena O.V., Tyumenkov Yu.O.
Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation, 603005, Nizhny Novgorod, Russian Federation
Aim - was to evaluate the clinical and microbiological efficacy of systemic antibiotic therapy and local phage therapy of burn wound infection after radical and partial necrectomy. Material and methods. The experimental study was performed on rats (n=90). Animals of the first group (n=30) were simulated contact skin burn of 5% of the body surface, after which radical necrectomy was performed. In the second group (n=30), after modeling a contact burn of 5% of the body surface and performing radical necrectomy, a ring made of medical steel was sewn into the edges of the post-necrectomy wound. Animals of the third group (n=30) were simulated contact skin burn of 20% of the body surface, partial fascial necrectomy was performed, a ring made of medical steel was sewn into the edges of the post-necrectomy wound. At the stage of necrectomy, the wounds were contaminated with P. aeruginosa. Three days after the moment of contamination, all animals underwent a seven-day course of antimicrobial therapy for the treatment of wound infection. Ten animals from each group received as etiotropic antimicrobial therapy: systemic antibiotic therapy (therapy "A"), local phage therapy (therapy "F") and their combination (therapy "AF"). Results. In addition to the lack of clinical efficacy from antimicrobial therapy, we have not achieved the elimination of P. aeruginosa from the wound surface in any animal. When analyzing the results of microbiological examination of wound discharge obtained on the fourth and seventh days of antimicrobial therapy, it was recorded that the formation of mixed infection was statistically significantly more frequent in animals receiving therapy "A" and "AF" (p<0.01). Conclusion. As a result of the conducted experimental study, data were obtained indicating that the local use of polyvalent pyobacteriophage in a single mode in the treatment of burn wound infection reduces the risk of infection of wounds with nosocomial pathogens and the formation of mixed infection even in the presence of necrotic tissues and foreign bodies in the wound.
Funding. The study was carried out within the framework of the state task of the Ministry of Health of Russia No. 056-0001521-00 "Study of the mechanisms of complex resistance of microorganisms to antimicrobial drugs and physical antimicrobial factors and the development of ways to overcome it. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
For citation: Tulupov A.A., Beschastnov V.V., Shirokova I.Yu., Kovalishena O.V., Tyumenkov Yu.O. Experimental evaluation of clinical and microbiological efficacy of systemic antibiotic therapy and local phage therapy in surgical treatment of burn wound infection. Clinical and Experimental Surgery. Petrovsky Journal. 2023; 11 (3): 105-15. DOI: https://doi. org/10.33029/2308-1198-2023-11-3-105-115 (in Russian) Received 04.05.2023. Accepted 01.08.2023.
Инфекция ожоговых ран является ведущим фактором, определяющим течение как раневого процесса, так ожоговой болезни в целом. Несмотря на обилие антибиотиков и антисептиков, доля бактериального лизиса расщепленных ауто-дермотрансплантатов достигает 30%, а ведущей причиной смертности обожженных в период септи-
котоксемии является бактериальный сепсис [1-6]. Восприятие антибактериальной химиотерапии как обязательного пункта в алгоритме лечения раневой инфекции привело к росту антибиотикорезистент-ности госпитальной микрофлоры. Одним из направлений борьбы с антибиотикорезистентностью является фаготерапия, а бактериофаги рассматриваются
I
в качестве вспомогательного или альтернативного средства профилактики и борьбы с возбудителями раневой инфекции. Однако до настоящего времени не проводилось исследований по оценке клинической и микробиологической эффективности местной фаготерапии и системной антибио-тикотерапии инфекции ожоговых ран в зависимости от наличия в ране некротических тканей и инородных тел.
Цель - оценить клиническую и микробиологическую эффективность системной антибиотико-терапии и местной фаготерапии инфекции ожоговых ран после выполнения радикальной и частичной некрэктомии.
Материал и методы
Экспериментальное исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО ПИМУ Минздрава России, протокол № 1 от 16.03.2022, выполнено в соответствии с Всемирной декларацией прав животных и Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях.
Исследование выполнено на белых беспородных крысах линии Wistar, одного возраста, массой от 460 до 480 г (самцы, n=90). Место проведения исследования - виварий экспериментально-биологической клиники ЦНИЛ ФГБОУ ВО ПИМУ Минздрава России. Научная гипотеза: местная фаготерапия в монорежиме снижает опасность вторичного инфицирования ран нозокомиаль-ными патогенами и не приводит к формированию микст-инфекции независимо от объема некрэктомии. Объект исследования: инфицированная ожоговая рана. Предмет исследования: микробный пейзаж ожоговой раны; локальный статус раневой поверхности.
А (А)
Б (В)
штаммом P. aeruginosa. Через 3 сут от момента контаминации всем животным для лечения раневой инфекции проводили 7-дневный курс противо-микробной терапии. По 10 животных из каждой группы в качестве этиотропной противомикробной терапии получали: системную антибиотикотера-пию (терапия «А»), местную фаготерапию (терапия «Ф»), комбинацию системной антибиотико-терапии и местной фаготерапии (терапия «АФ»).
Наркотизация животных
Каждый этап экспериментального исследования выполнен после предварительной наркотизации животных путем внутримышечного введения растворов Золетил 100 (Virbac, Франция) и XyLaVET (S.o. Rompharm Company s.r.L., Румыния). Дозировка препаратов рассчитана на массу животного с учетом предполагаемой продолжительности и травматичности предстоящей манипуляции.
Дизайн исследования
По степени радикальности предстоящей хирургической обработки животные случайным образом были разделены на 3 группы. У животных 1-й группы (n=30) моделировали контактный ожог кожи 5% поверхности тела, после чего выполняли радикальную некрэктомию. Во 2-й группе (n=30) после моделирования контактного ожога 5% поверхности тела и выполнения радикальной некрэктомии в края постнекрэктомической раны вшивали кольцо из медицинской стали. У животных 3-й группы (n=30) моделировали контактный ожог кожи 20% поверхности тела, выполняли частичную фасциальную некрэктомию в центре струпа, в края образованной постнекрэктомической раны вшивали кольцо из медицинской стали.
Раны животных всех групп на этапе выполнения некрэктомии контаминировали патогенным
Моделирование контактного ожога
У всех животных в предварительно выбритой межлопаточной области смоделирован контактный ожог III степени. Для нанесения контактного ожога использовали электронагревательное устройство, оснащенное сменными металлическими контактными элементами двух видов: пластина размером 7x4x1 см и шайба размером 3x3x1 см. Металлические контактные элементы выполняли роль термического агента температурой 150 °С. Время экспозиции термического агента на коже - 10 с. Площадь ожога кожи соответствовала виду используемого контактного элемента: для животных 1-й и 2-й группы - 5% поверхности тела (рис. 1А), для животных 3-й группы - 20% поверхности тела (рис. 1Б). Данный алгоритм создания ожоговой раны соответствует методике, описанной в модели ожога А. Огег^еш [16].
Рис. 1. Вид контактного ожога кожи площадью 5% (А) и 20% (Б) поверхности тела животного
Fig. 1. Type of contact skin burn with an area of 5% (A) and 20% (B) of the animal's body surface
Рис. 2. Вид ожоговых ран животных исследуемых групп (А - 1-я; Б - 2-я; В - 3-я) после хирургической некрэктомии и подшивания колец
Fig. 2. Type of burn wounds of animals of the studied groups (А - the first;
В - the second; С - the third) after surgical necrectomy and ring stitching
Б (В) В (С)
Хирургическая обработка ожоговых ран
На 3-и сутки эксперимента у всех животных в зоне контактного ожога сформировался плотный сухой струп светло-коричневого цвета, спаянный с подлежащими тканями. У животных 1-й и 2-й группы некрэктомию выполняли по всей площади струпа. Животным 3-й группы, на поверхности струпа маркером рисовали круг диаметром 22 мм, по его окружности выполняли некрэктомию, тем самым формируя открытую ожоговую рану, окруженную струпом. Некрэктомию выполняли до фасции мышц спины, используя хирургические ножницы, скальпель и пинцет. Выполнение частичной некрэктомии у животных 3-й группы является имитацией клинической ситуации этапного хирургического лечения обширного термического повреждения кожи, когда одномоментное выполнение некрэктомии всей поверхности струпа невозможно или нецелесообразно.
С целью предотвращения ретракции кожи и моделирования клинической ситуации наличия в ране инородного тела в края постнекрэктомиче-ских ран животных 2-й и 3-й группы непрерывным швом вшивали стерильное кольцо из медицинской стали, используя нить AssuCryL Lactin 3-0 (Assut sutures, Швейцария). Вид ожоговых ран животных исследуемых групп после выполнения хирургической некрэктомии и подшивания колец представлен на рис. 2.
Колонизация раневой поверхности
Колонизацию раневой поверхности выполняли путем нанесения суспензии изолята клинического штамма P. aeruginosa в концентрации 1х108 КОЕ/мл. Используемый штамм P. aeruginosa получен из рабочей коллекции бактериологической лаборатории Университетской клиники ФГБОУ ВО
ПИМУ Минздрава России и является исходно выделенным от пациента с ожоговыми ранами. Дополнительно в лабораторных условиях подтверждена чувствительность используемого изолята P. aeruginosa к комплексному поливалентному пиобактериофагу (НПО АО «Микроген», Нижний Новгород) и антибактериальному препарату, содержащему имипенем + иластатин (НПЦ «Эльфа», Москва).
Забор раневого отделяемого и его микробиологическое исследование
Забор раневого отделяемого от всех животных проводили на 3-и сутки, после контаминации ран P. aeruginosa, а также на 4-е и 7-е сутки противо-микробной терапии. Методика забора раневого отделяемого: круговыми вращательными движениями от центра к периферии поверхности раны, при помощи стерильного зонда-тампона. Полученный материал в течение 1 ч транспортировали в бактериологическую лабораторию Университетской клиники ФГБОУ ВО ПИМУ Минздрава России для определения видового и количественного состава раневой микрофлоры.
Микробиологическое исследование отделяемого ожоговых ран проводили в соответствии со стандартной операционной процедурой «Микробиологическое исследование отделяемого ран на аэробную и факультативно-анаэробную микрофлору» от 11.01.2021 и СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней» от 28.01.2021.
Местная фаготерапия с использованием раневого покрытия - носителя бактериофагов «Полипран»
Учитывая фармакокинетику бактериофагов, в области раневой поверхности создавали депо раствора комплексного поливалентного пиобак-териофага, путем интеграции его в состав гидрогеля. В качестве носителя раствора бактериофага использовали полимерную пленку ПолиПран (ООО «Новые перевязочные материалы», Москва). Насыщение ПолиПрана раствором бактериофага приводит к формированию гидрогелевой пластины, которой закрывали раневую поверхность (рис. 3). Продолжительность курса местной фаготерапии составила 7 сут. Замену гидрогелевой пластины выполняли на 4-е сутки местной фаготерапии.
Исследования литической активности бактериофагов в составе гидрогеля на основе ПолиПрана были проведены нами ранее in vitro [7], где показано, что литическая активность бактериофагов в создаваемом гидрогеле сохраняется до 7 сут.
Системная антибактериальная терапия
Для системной антибактериальной терапии использовали раствор, содержащий имипенем +
иластатин, из расчета 10 мг/кг внутрибрюшинно, 2 раза в день, в течение 7 дней. Инъекцию выполняли в нижний правый квадрант живота под углом 30-40° к брюшной стенке на глубину 0,5-1,0 см.
Оценка эффективности противомикробной терапии
При оценке микробиологической эффективности учитывали результаты микробиологического исследования раневого отделяемого, полученного на 4-е и 7-е сутки противомикробной терапии. За исходную степень бактериальной обсемененности принимали значение колониеобразующих единиц на 1 г (КОЕ/г) на 3-и сутки после контаминации раневого ложа, что соответствовало 0-м суткам (началу) противомикробной терапии. Микробиологический критерий эффективности: элиминация или снижение степени бактериальной обсеменен-ности ожоговой раны на 7-е сутки противомикроб-ной терапии.
Оценку клинической эффективности проти-вомикробной терапии выполняли на основании локального статуса раневой поверхности на 4-е и 7-е сутки противомикробной терапии. Клинические критерии эффективности: отсутствие признаков воспаления, ярко-красный цвет грануляционной ткани, скудное серозно-геморрагическое отделяемое, участки эпителизации.
Статистическая обработка
Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием компьютерной программы STATISTICA 10.0 (StatSoft, Inc., США). Для оценки статистической значимости различий при сравнении 3 несвязанных групп по анализируемому количественному признаку использовали
В (С)
непараметрический тест Манна-Уитни с поправкой Бонферрони. Критическое значение уровня значимости принималось равным 5% (р<0,05).
Результаты
В ходе экспериментального исследования проанализировано 270 результатов микробиологических исследований раневого отделяемого, полученного от 90 животных с инфицированными ожоговыми ранами. В результате было высеяно и идентифицировано 368 штаммов бактерий, 270 (77 %) из которых - P. aeruginosa.
По данным микробиологического исследования раневого отделяемого, полученного на 3-и сутки после контаминации, зафиксировано, что ожоговые раны всех животных колонизированы моно-
Рис 3. Создание депо бактериофага на поверхности раны путем закрытия ее гидрогелевой пластиной ПолиПран (А - нанесение бактериофага на ПолиПран; Б - сформированная гидрогелевая пластина; В - рана, закрытая гидрогелевой пластиной)
Fig. 3. Creation
of a bacteriophage depo
on the wound surface by
closing it with
a hydrogel plate "Polypran"
(А - application
of the bacteriophage
to the "Polypran";
В - formed hydrogel plate;
С - wound closed
with a hydrogel plate)
10
10
10
10
«А»
«Ф» 1-я группа
«АФ»
10
10
10
10
10
«А»
«Ф» «АФ»
2-я группа
I P. aeruginosa □ S. aureus □ E. coli
«А»
«Ф» 3-я группа
«АФ»
Рис. 4. Микрофлора ожоговых ран исследуемых животных на 4-е сутки противомикробной терапии
Fig. 4. Microflora of burn wounds of the studied animals on the fourth day of antimicrobial therapy
6
6
5
4
2
2
1
Результаты визуальной оценки локального статуса ран
Критерий
Характеристика локального статуса раны
0-е сутки терапии
4-е сутки терапии
7-е сутки терапии
А (экссудация раны)
Скудная
Скудная
Скудная
Б (характер раневого отделяемого)
Фибринозное
Серозное
Серозное
В(цвет раневого ложа)_
Бледно-розовый
Ярко-красный
Ярко-красный
Г (характер грануляционной ткани)
Грануляций нет
Мелкозернистые
Мелкозернистые
Д (эпителизация раны)
Отсутствует
Краевая
Краевая
Динамика раневого процесса
Умеренная
Умеренная
Обильная
Фибринозно-гнойное
Фибринозно-гнойное
Гнойное
Бордовый
Серо-бордовый
Серо-бордовый
Грануляций нет
Грануляций нет
Грануляций нет
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Динамика раневого процесса
Умеренная
Умеренная
Обильная
Фибринозная
Фибринозно-гнойное
Фибринозно-гнойное
Ярко-красный
Бледно-розовый
Бледно-розовый
Грануляций нет
Грануляций нет
Грануляций нет
сутствует
Отсутствует
Отсутствует
Динамика раневого процесса
А
А
культурой P. aeruginosa 1х104 (1х103; 1х105) КОЕ/г. Идентифицированные колонии P. aeruginosa были чувствительны к противомикробным препаратам, используемым в эксперименте.
На 4-е сутки противомикробной терапии рост P. aeruginosa зафиксирован во всех посевах
раневого отделяемого. При этом штамм P. aeruginosa в виде моноинфекции был выделен только у животных, получающих терапию «Ф», независимо от группы. У 27 животных, получающих терапию «А», и у 11 животных «АФ» P. aeruginosa выделялась в сочетании с S. aureus - 31 штамм или E. coli -
10
10
10
п
10
П
«А»
«Ф» «АФ»
1-я группа
10
п
10
10
10
10
7
«А» «Ф» «АФ»
2-я группа
«А» «Ф» «АФ»
3-я группа
I P. aeruginosa Q S. aureus Q E. coli
Рис. 5. Микрофлора ожоговых ран исследуемых животных на 7-е сутки противомикробной терапии
Fig. 5. Microflora of burn wounds of the studied animals on the seventh day of antimicrobial therapy
9
8
7
6
3
2
2
1
1
7 штаммов (рис. 4). Медиана степени бактериальной обсемененности ожоговых ран исследуемых животных при множественном сравнении групп составила 1х104 (1х103; 1х105) КОЕ/г (p>0,05).
На 7-е сутки противомикробной терапии, элиминация P. aeruginosa не зафиксирована ни у одного животного. У 46 животных, получающих терапию «А», 3 животных «Ф» и 11 животных «АФ» P. aeruginosa выделялась в сочетании с S. aureus - 48 штаммов или E. coli - 12 штаммов (рис. 5). При множественном сравнении исследуемых групп медиана степени бактериальной обсемененности ожоговых ран составила 1х104 (1х103; 1х105) КОЕ/г (p>0,05).
При анализе результатов микробиологического исследования раневого отделяемого, полученных на 4-е и 7-е сутки противомикробной терапии, зафиксировано, что формирование микст-инфекции статистически значимо чаще происходило у животных, получающих терапию «А» и «АФ» (p<0,01).
За 7 дней противомикробной терапии не зафиксировано случаев формирования резистентности выделенной микрофлоры к используемым проти-вомикробным препаратам.
При оценке клинической эффективности отмечено, что, независимо от вида противомикробной терапии, локальный статус ран в группах не имел явных визуальных отличий. В связи с этим результаты визуальной оценки локального статуса ран представлены в таблице с учетом объема некрэктомии, выполненной перед контаминацией раны и без учета вида противомикробной терапии.
Полученные результаты клинической эффективности противомикробной терапии на основании визуальной оценки локального статуса ран свидетельствуют о том, что при наличии в области ожо-
говой раны некротических тканей и инородных тел прогрессирует гнойно-воспалительный процесс, даже на фоне этиотропной противомикробной терапии.
Обсуждение
Консенсус специалистов, занимающихся лечением ран, заключается в том, что при наличии в области раневого дефекта некротических тканей и инородных тел процессы репаративной регенерации протекают замедленно за счет пролонгации фазы воспаления [8-11]. В реальной практике добиться идеального состояния раны чаще всего невозможно, и для снижения риска инфекционных осложнений хирургическое лечение пациентов в отделениях термической травмы и гнойной хирургии выполняется под прикрытием противомикробной терапии. Мы оценили влияние антибиотико- и фаготерапии на микробный пейзаж и локальный статус раневой поверхности при наличии, а также отсутствии в инфицированной ране некротических тканей и инородных тел.
В ходе экспериментального исследования при оценке локального статуса ран было отмечено, что при наличии в области раны некротических тканей и инородных тел формируется и прогрессирует местный гнойно-воспалительный процесс, несмотря на проведение этиотроп-ной противомикробной терапии. Таким образом, местная фаготерапия, системная антибиотико-терапия и их комбинация оказались клинически неэффективны при наличии в инфицированной ране некрозов и инородных тел. Предполагаемый патофизиологический механизм прогрессирования гнойно-воспалительного процесса, присутствия
некрозов и инородных тел соответствует теории фагоцитоза [12]. Рассматривая теорию фагоцитоза в контексте проведенного экспериментального исследования, мы считаем, что кольца из медицинской стали и шовный материал в условиях инфицирования P. aeruginosa стали дополнительной целью для тканевых макрофагов, следствием чего явилось прогрессирование гнойно-воспалительного процесса. Это подтверждается экспериментальным исследованием ученых из Тайваня, в котором показано, что чем дольше в ожоговой ране животных сохраняются нежизнеспособные ткани, тем выше в крови концентрация макрофагов и провоспали-тельных цитокинов [13]. В свою очередь, высокая концентрация воспалительных цитокинов и макрофагов приводит к дополнительному повреждению здоровых клеток, что поддерживает воспалительный процесс и препятствует тканевой регенерации, а именно переходу раневого процесса из фазы воспаления в фазу пролиферации [14, 15].
Помимо отсутствия клинической эффективности от противомикробной терапии, при наличии в ране некротических тканей и/или инородных тел, нами не было достигнуто элиминации P. aeruginosa с раневой поверхности ни у одного животного. Вероятно, это обусловлено образованием бактериальных биопленок на раневой поверхности за 72 ч, предшествующих началу противомикробной терапии. Полученные нами данные об отсутствии микробиологической эффективности используемой противо-микробной терапии в присутствии некротических тканей и инородных тел согласуются с результатами исследования in vitro, выполненного коллегами из Словакии [16], в ходе которого не было достигнуто эрадикации патогенной микрофлоры в модели ожоговой раны при начале местной антибиотико-терапии спустя 24 ч от момента инокуляции. Такое быстрое формирование устойчивости бактерий к противомикробной терапии объясняется данными исследований, выполненных коллегами из Испании, Великобритании, Китая: процесс формирования биопленки in vitro начинается спустя 2 ч от момента посева бактерий на питательную среду [17-21]. Важно отметить, что, помимо длительной бактериальной контаминации, в ранах животных 2-й и 3-й групп присутствовали шовный материал и кольца из медицинской стали, которые являются идеальным плацдармом для бактериальных биопленок. Отметим, что идентификация биопленок на поверхности ожоговых ран не являлась предметом нашего исследования. Данный вопрос требует дальнейшего детального изучения.
При оценке микробиологических критериев эффективности противомикробной терапии нами выявлено, что системная антибиотикотерапия привела к вторичному инфицированию ран и формированию микст-инфекции. Основываясь на лите-
ратурных данных [22-28], мы предполагаем, что это является следствием антибиотико-индуциро-ванного нарушения баланса между резидентными и транзиторными представителями микробиома по причине неизбирательного антибактериального эффекта препарата широкого спектра действия, содержащего имипенем + иластатин.
В последние годы научным сообществом обозначены ключевые моменты клинического применения бактериофагов с учетом их фармакокине-тики. Основа фармакокинетики фагов заключается в том, что для достижения клинической эффективности концентрация вирулентных фагов в зоне клинического интереса должна превышать концентрацию бактерий-мишеней на 2 порядка [29]. Такой концентрации невозможно достичь при стандартном применении влажно-высыхающих повязок, даже при условии их ежедневной замены. Помимо этого, литическое действие фага in Htro на культуру патогенного микроорганизма и формирование прозрачной зоны лизиса без колоний вторичного роста не равны элиминации патогенной микрофлоры с раневой поверхности in vivo по причине экссудации раны, испарения раствора бактериофага. Таким образом, восприятие бактериофагов в роли чудодейственного раствора высоковирулентного вируса, 1 флакона которого достаточно для орошения раны и последующей элиминации возбудителя раневой инфекции, является иллюзией, которой подвержены многие клиницисты.
Использование нами бактериофагов в составе гидрогеля обосновано их фармакокинетикой и позволяет создать в области раны концентрацию фагов, необходимую для преодоления «порога затопления» бактерий-мишеней [30], что согласуется с результатами исследований, делающих акцент на необходимости иммобилизации фагов в структуру полимерных носителей [31, 32]. Также необходимо отметить, что фаготерапия, как и любая другая противомикробная терапия, должна быть рациональной. Клиническое применение умеренных бактериофагов недопустимо, поскольку фаги играют существенную роль в эволюции бактерий. При инфицировании патогена умеренным фагом без последующего лизиса формируется профаг [33]. Встраивание профага в ДНК патогенных бактерий способствует приобретению ими дополнительных факторов вирулентности и резистентности как к антимикробным препаратам, так и к последующему инфицированию аналогичным фагом [34]. В связи с этим бактериофаги, применяемые для борьбы с патогенными микроорганизмами, должны быть исключительно вирулентными. При оценке литической активности фага по 5-балльной шкале (по количеству «крестов») [35] литическая активность фага in vitro в отношении клинически значимого патогена должна быть не менее «+++».
В целом полученные результаты не ставят под сомнение клиническую эффективность применения антибиотиков и бактериофагов при лечении раневой инфекции. Несмотря на то что в рамках смоделированной нами ситуации хирургического лечения инфицированных ожоговых ран используемые противомикробные препараты не проявили ожидаемой эффективности, в клинической практике обойтись без противомикробной терапии зачастую невозможно. Для снижения риска формирования микст-инфекции борьба с ее возбудителями должна основываться на принципах рациональной противомикробной терапии, по возможности минимизируя риск нарушения баланса между представителями микробиома. Не стоит забывать наставление патриархов гнойной хирургии [36], актуальность которого сохраняется до сих пор: противомикробная терапия лишь дополняет хирургическое лечение, а лучший антибиотик - это радикальная хирургическая обработка.
Заключение
В результате проведенного экспериментального исследования получены данные, свиде-
тельствующие о том, что местное применение поливалентного пиобактериофага в монорежиме при лечении инфекции ожоговых ран снижает опасность их инфицирования нозокомиальными патогенами и формирования микст-инфекции даже при наличии в ране некротических тканей и инородных тел.
Выводы
1. Начало этиотропной противомикробной терапии спустя 72 ч от момента инфицирования не приводит к элиминации возбудителя раневой инфекции и снижению степени бактериальной обсемененности раны.
2. Местная фаготерапия, системная антибио-тикотерапия и их комбинация клинически неэффективны при наличии в ране некротических тканей, инородных тел даже при чувствительности патогенной раневой микрофлоры к используемым противомикробным препаратам.
3. Системная антибиотикотерапия в монорежиме и в комбинации с местной фаготерапией приводит к формированию нозокомиальной микст-инфекции.
Литература
1. Murray C.K. Infections in burns // J. Trauma. 2007. Vol. 62, N 6. P. 73. DOI: https://doi.org/10.1097/ta.0b013e318065af1a
2. Boehm D., Menke H. Sepsis in burns-lessons learnt from developments in the management of septic shock // Medicina (Kaunas). 2021. Vol. 58, N 1. P. 26. DOI: https://doi. org/10.3390/medicina58010026
3. Rex S. Burn injuries // Curr. Opin. Crit. Care. 2012. Vol. 18, N 6. P. 671-676. DOI: https://doi.org/10.1097/ mcc.0b013e328359fd6e
4. Manning J. Sepsis in the burn patient // Crit. Care Nurs. Clin. North Am. 2018. Vol. 30, N 3. P. 423-430. DOI: https://doi. org/10.1016/j.cnc.2018.05.010
5. Tridente A. Sepsis 3 and the burns patient: do we need Sepsis 3.1? // Scars Burn. Heal. 2018. Vol. 4. Article ID 2059513118790658. DOI: https://doi.org/10.1177/2059513 118790658
6. Safiri S., Ashrafi-Asgarabad A. Platelet count: a predictor of sepsis and mortality in severe burns; methodological issues // Burns 2018. Vol. 44, № 3. P. 728-729. DOI: https://doi. org/10.1016/j.burns.2017.10.027
7. Бесчастнов В.В., Рябков М.Г., Леонтьев А.Е., Тулупов А.А. и др. Исследование in vitro жизнеспособности бактериофагов в составе комплексных гидрогелевых раневых покрытий // Современные технологии в медицине. 2021. Т. 13, № 2. С. 3239. DOI: https://doi.org/10.17691/stm2021.13.2.03
8. Bolton L. Burn debridement: are we optimizing outcomes? // Wounds. 2019. Vol. 31, N 12. P. 298-300.
9. Moussa A., Lo C.H., Cleland H. Burn wound excision within 24 h: a 9-year review // Burns. 2021. Vol. 47, N 6. P. 1300-1307. DOI: https://doi.org/10.1016/j.burns.2020.12.014
10. Мартыненко Е.Е., Усов В.В., Рева Г.В., Обыденни-кова Т.Н. и др. Результаты активного хирургического лечения термических ожогов. Взаимосвязь клинических результатов с морфологическими изменениями и состоянием локального иммунного гомеостаза в ожоговых ранах // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 5. С. 81.
11. Glaser J., Ziegler B., Hirche C., Tapking C. et al. The status quo of early burn wound excision: Insights from the German burn registry // Burns. 2021. Vol. 47, N 6. P. 1259-1264. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.burns.2021.06.010
12. Heifets L. Centennial of Metchnikoff's discovery // J. Reti-culoendothel. Soc. 1982. Vol. 31, N 5. P. 381-391.
13. Chang K.C., Ma H., Liao W.C., Lee C.K. et al. The optimal time for early burn wound excision to reduce pro-inflammatory cytokine production in a murine burn injury model // Burns. 2010. Vol. 36, N 7. P. 1059-1066. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.burns.2010.02.004
14. Medzhitov R., Horng T. Transcriptional control of the inflammatory response // Nat. Rev. Immunol. 2009. Vol. 9. P. 692703.
15. Ivashkiv L.B. Epigenetic regulation of macrophage polarization and function // Trends Immunol. 2013. Vol. 34. P. 216-223.
16. Hajskâ M., Slobodnikovâ L., Hupkovâ H., Koller J. In vitro efficacy of various topical antimicrobial agents in different time periods from contamination to application against 6 multidrug-resistant bacterial strains isolated from burn patients // Burns. 2014. Vol. 40, N 4. P. 713-718. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.burns.2013.09.003
17. Ziemyté M., Carda-Diéguez M., Rodriguez-Diaz J.C., Ventero M.P. et al. Real-time monitoring of Pseudomonas aeruginosa biofilm growth dynamics and persister cells' eradication // Emerg. Microbes Infect. 2021. Vol. 10, N 1. P. 2062-2075. DOI: https:// doi.org/10.1080/22221751.2021.1994355
18. Gutiérrez D., Hidalgo-Cantabrana C., Rodriguez A., Garcia P. et al. Monitoring in real time the formation and removal of biofilms from clinical related pathogens using an impedance-based technology // PLoS One. 2016. Vol. 11, N 10. Article ID e0163966. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0163966
19. Giorgi F., Curran J.M., Patterson E.A. Real-time monitoring of the dynamics and interactions of bacteria and the early-stage formation of biofilms // Sci. Rep. 2022. Vol. 12, N 1. P. 18146. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22669-0
20. Fu J., Zhang Y., Lin S., Zhang W. et al. Strategies for interfering with bacterial early-stage biofilms // Front. Microbiol. 2021. Vol. 12. P. 1339. DOI: https://doi.org/10.3389/ fmicb.2021.675843
21. Harrison-Balestra C., Cazzaniga A.L., Davis S.C., Mertz P.M. A wound-isolated Pseudomonas aeruginosa grows a biofilm in vitro within 10 hours and is visualized by light
microscopy // Dermatol. Surg. 2003. Vol. 29, N 6. P. 631-635. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1524-4725.2003.29146.x
22. Nel Van Zyl K., Matukane S.R., Hamman B.L., White-law A.C. et al. Effect of antibiotics on the human microbiome: a systematic review // Int. J. Antimicrob. Agents. 2022. Vol. 59, N 2. Article ID 106502. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijanti micag.2021.106502
23. Kelly S.A., Nzakizwanayo J., Rodgers A.M., Zhao L. et al. Antibiotic therapy and the gut microbiome: investigating the effect of delivery route on gut pathogens // ACS Infect. Dis. 2021. Vol. 7, N 5. P. 1283-1296. DOI: https://doi.org/10.1021/ acsinfecdis.1c00081
24. Langdon A., Crook N., Dantas G. The effects of antibiotics on the microbiome throughout development and alternative approaches for therapeutic modulation // Genome Med. 2016. Vol. 78, N 1. P. 39. DOI: https://doi.org/10.1186/ s13073-016-0294-z
25. Giannelli F.R. Antibiotic-associated diarrhea // JAAPA. 2017. Vol. 30, N 10. P. 46-47. DOI: https://doi.org/10.1097/01. JAA.0000524721.01579.c9
26. McDonnell L., Gilkes A., Ashworth M., Rowland V. et al. Association between antibiotics and gut microbiome dysbiosis in children: systematic review and meta-analysis // Gut Microbes. 2021. Vol. 13, N 1. P. 1-18. DOI: https://doi.org/10.1080/1949 0976.2020.1870402
27. Lange K., Buerger M., Stallmach A., Bruns T. Effects of antibiotics on gut microbiota // Dig. Dis. 2016. Vol. 34, N 3. P. 260-268. DOI: https://doi.org/10.1159/000443360
28. Ramirez J., Guarner F., Bustos Fernandez L., Maruy A. et al. Antibiotics as major disruptors of gut microbiota // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020. Vol. 10. Article ID 572912. DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.572912
29. Abedon S.T., Katsaounls T.I. Basic phage mathematics // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1681. P. 3-30. DOI: https:// doi.org/10.1007/978-1-4939-7343-9_1
30. Danis-Wlodarczyk K., Dgbrowska K., Abedon S.T. Phage therapy: the pharmacology of antibacterial viruses // Curr. Issues Mol. Biol. 2021. Vol. 40. P. 81-164. DOI: https://doi. org/10.21775/cimb.040.081
31. Jault P., Leclerc T., Jennes S., Pirnay J.P. et al. Efficacy and tolerability of a cocktail of bacteriophages to treat burn wounds infected by Pseudomonas aeruginosa (PhagoBurn): a randomised, controlled, double-blind phase 1/2 trial // Lancet Infect. Dis. 2019. Vol. 19, N 1. P. 35-45. DOI: https://doi. org/10.1016/S1473-3099(18)30482-1
32. Chang RY.K., Okamoto Y., Morales S., Kutter E. et al. Hydrogel formulations containing non-ionic polymers for topical delivery of bacteriophages // Int. J. Pharm. 2021. Vol. 605, N 1. Article ID 20850. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijph arm.2021.120850
33. Nepal R., Houtak G., Wormald P.J., Psaltis A.J. et al. Prophage: a crucial catalyst in infectious disease modulation // Lancet Microbe. 2022. Vol. 3, N 3. P. e162-e163. DOI: https:// doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00354-2
34. Owen S.V., Wenner N., Dulberger C.L., Rodwell E.V. et al. Prophages encode phage-defense systems with cognate self-immunity // Cell Host Microbe. 2021. Vol. 29, N 11. P. 1620-1633.e8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.09.002
35. Асланов Б.И., Зуева Л.П., Пунченко О.Е. и др. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике : методические рекомендации. Москва, 2022. 32 с.
36. Войно-Ясенецкий В.Ф. Очерки гнойной хирургии. 4-е изд. Москва : БИНОМ, 2006. 704 с.
References
1. Murray C.K. Infections In burns. J Trauma. 2007; 62 (6): 73. DOI: https://doi.org/10.1097/ta.0b013e318065af1a
2. Boehm D., Menke H. Sepsis In burns-lessons learnt from developments In the management of septic shock. Medicina (Kaunas). 2021; 58 (1): 26. DOI: https://doi.org/10.3390/me-dicina58010026
3. Rex S. Burn injuries. Curr Opin Crit Care. 2012; 18 (6): 671-6. DOI: https://doi.org/10.1097/mcc.0b013e328359fd6e
4. Manning J. Sepsis in the burn patient. Crit Care Nurs Clin North Am. 2018; 30 (3): 423-30. DOI: https://doi.org/10.1016/]. cnc.2018.05.010
5. Tridente A. Sepsis 3 and the burns patient: do we need Sepsis 3.1? Scars Burn. Heal. 2018; 4: 2059513118790658. DOI: https://doi.org/10.1177/2059513118790658
6. Safiri S., Ashrafi-Asgarabad A. Platelet count: a predictor of sepsis and mortality in severe burns; methodological issues. Burns 2018; 44 (3): 728-9. DOI: https://doi.org/10.1016/j. burns.2017.10.027
7. Beschastnov V.V., Ryabkov M.G., Leont'ev A.E., Tulu-pov A.A., et al. In vitro study of the viability of bacteriophages as part of complex hydrogel wound coatings. Sovremennye tekhnolo-gii v meditsine [Modern Technologies in Medicine]. 2021; 13 (2): 32-9. DOI: https://doi.org/10.17691/stm2021.13.2.03 (in Russian)
8. Bolton L. Burn debridement: are we optimizing outcomes? Wounds. 2019; 31 (12): 298-300.
9. Moussa A., Lo C.H., Cleland H. Burn wound excision within 24 h: a 9-year review. Burns. 2021; 47 (6): 1300-7. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.burns.2020.12.014
10. Martynenko E.E., Usov V.V., Reva G.V., Obydenni-kova T.N., et al. Results of active surgical treatment of thermal burns. The relationship of clinical results with morphological changes and the state of local immune homeostasis in burn wounds. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education]. 2017; (5): 81. (in Russian)
11. Glaser J., Ziegler B., Hirche C., Tapking C., et al. The status quo of early burn wound excision: Insights from the German burn registry. Burns. 2021; 47 (6): 1259-64. DOI: https://doi. org/10.1016/j.burns.2021.06.010
12. Heifets L. Centennial of Metchnikoffs discovery. J Re-ticuloendothel Soc. 1982; 31 (5): 381-91.
13. Chang K.C., Ma H., Liao W.C., Lee C.K., et al. The optimal time for early burn wound excision to reduce pro-inflammatory cytokine production in a murine burn injury model.
Burns. 2010; 36 (7): 1059-66. DOI: https://dol.org/10.1016/ j.burns.2010.02.004
14. Medzhltov R., Horng T. Transcriptional control of the Inflammatory response. Nat Rev Immunol. 2009; 9: 692-703.
15. Ivashkiv L.B. Epigenetic regulation of macrophage polarization and function. Trends Immunol. 2013; 34: 216-23.
16. Hajská M., Slobodníková L., Hupková H., Koller J. In vitro efficacy of various topical antimicrobial agents in different time periods from contamination to application against 6 multidrug-resistant bacterial strains isolated from burn patients. Burns. 2014; 40 (4): 713-8. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.burns.2013.09.003
17. Ziemyté M., Carda-Diéguez M., Rodríguez-Díaz J.C., Ventero M.P., et al. Real-time monitoring of Pseudomonas aeruginosa biofilm growth dynamics and persister cells' eradication. Emerg Microbes Infect. 2021; 10 (1): 2062-75. DOI: https://doi.org/10 .1080/22221751.2021.1994355
18. Gutiérrez D., Hidalgo-Cantabrana C., Rodríguez A., García P., et al. Monitoring in real time the formation and removal of biofilms from clinical related pathogens using an impedance-based technology. PLoS One. 2016; 11 (10): e0163966. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0163966
19. Giorgi F., Curran J.M., Patterson E.A. Real-time monitoring of the dynamics and interactions of bacteria and the early-stage formation of biofilms. Sci Rep. 2022; 12 (1): 18146. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22669-0
20. Fu J., Zhang Y., Lin S., Zhang W., et al. Strategies for interfering with bacterial early-stage biofilms. Front Microbiol. 2021; 12: 1339. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.675843
21. Harrison-Balestra C., Cazzaniga A.L., Davis S.C., Mertz P.M. A wound-isolated Pseudomonas aeruginosa grows a biofilm in vitro within 10 hours and is visualized by light microscopy. Dermatol Surg. 2003; 29 (6): 631-5. DOI: https://doi. org/10.1046/j.1524-4725.2003.29146.x
22. Nel Van Zyl K., Matukane S.R., Hamman B.L., White-law A.C., et al. Effect of antibiotics on the human microbiome: a systematic review. Int J Antimicrob Agents. 2022; 59 (2): 106502. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2021.106502
23. Kelly S.A., Nzakizwanayo J., Rodgers A.M., Zhao L., et al. Antibiotic therapy and the gut microbiome: investigating the effect of delivery route on gut pathogens. ACS Infect Dis. 2021; 7 (5): 1283-96. DOI: https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.1c00081
24. Langdon A., Crook N., Dantas G. The effects of antibiotics on the microbiome throughout development and alternative
approaches for therapeutic modulation. Genome Med. 2016; 78 (1): 39. DOI: https://doi.org/10.1186/s13073-016-0294-z
25. Giannelli F.R. Antibiotic-associated diarrhea. JAA-PA. 2017; 30 (10): 46-7. DOI: https://doi.org/10.1097/01. JAA.0000524721.01579.c9
26. McDonnell L., Gilkes A., Ashworth M., Rowland V., et al. Association between antibiotics and gut microbiome dysbiosis in children: systematic review and meta-analysis. Gut Microbes. 2021; 13 (1): 1-18. DOI: https://doi.org/10.1080/19490976.2 020.1870402
27. Lange K., Buerger M., Stallmach A., Bruns T. Effects of antibiotics on gut microbiota. Dig Dis. 2016; 34 (3): 260-8. DOI: https://doi.org/10.1159/000443360
28. Ramirez J., Guarner F., Bustos Fernandez L., Maruy A., et al. Antibiotics as major disruptors of gut microbiota. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10: 572912. DOI: https://doi. org/10.3389/fcimb.2020.572912
29. Abedon S.T., Katsaounis T.I. Basic phage mathematics. Methods Mol Biol. 2018; 1681: 3-30. DOI: https://doi. org/10.1007/978-1-4939-7343-9_1
30. Danis-Wlodarczyk K., Dgbrowska K., Abedon S.T. Phage therapy: the pharmacology of antibacterial viruses. Curr Issues Mol Biol. 2021; 40: 81-164. DOI: https://doi.org/10.21775/ cimb.040.081
31. Jault P., Leclerc T., Jennes S., Pirnay J.P., et al. Efficacy and tolerability of a cocktail of bacteriophages to treat burn wounds infected by Pseudomonas aeruginosa (PhagoBurn): a randomised, controlled, double-blind phase 1/2 trial. Lancet Infect Dis. 2019; 19 (1): 35-45. DOI: https://doi.org/10.1016/ S1473-3099(18)30482-1
32. Chang RY.K., Okamoto Y., Morales S., Kutter E., et al. Hydrogel formulations containing non-ionic polymers for topical delivery of bacteriophages. Int J Pharm. 2021; 605 (1): 20850. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120850
33. Nepal R., Houtak G., Wormald P.J., Psaltis A.J. et al. Prophage: a crucial catalyst in infectious disease modulation // Lancet Microbe. 2022. Vol. 3, N 3. P. e162-e163. DOI: https://doi. org/10.1016/S2666-5247(21)00354-2
34. Owen S.V., Wenner N., Dulberger C.L., Rodwell E.V., et al. Prophages encode phage-defense systems with cognate self-immunity. Cell Host Microbe. 2021; 29 (11): 1620-33.e8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.09.002
35. Aslanov B.I., Zueva L.P., Punchenko O.E., et al. Rational use of bacteriophages in therapeutic and antiepidemic practice. Methodological recommendations. Moscow, 2022: 32 p. (in Russian)
36. Voyno-Yasenetsky V.F. Essays on purulent surgery. 4th ed. Moscow: BINOM, 2006: 704 p. (in Russian)
