CC BY
82
УДК 61:579.61
ВИДОВОЙ ПЕЙЗАЖ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ РОДА STAPHYLOCOCCUS, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ БОЛЬНЫХ СТЕРНОМЕДИАСТИНИТАМИ
А.В. Касатов1, Э.С. Горовиц1, О.А. Тимашева2, С.В. Поспелова1, С.Г. Суханов3,
1ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия»,
2ФГБУН «Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН», г. Пермь,
3ФБУЗ «Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии», г. Пермь
Касатов Анатолий Владимирович - e-mail: a.kasatov@gmail.com
В сравнительном аспекте изучены видовой спектр и биологические свойства бактерий рода Staphylococcus, выделенных из раневого отделяемого и носоглоточных смывов больных стерномедиастинитами. Показано широкое видовое разнообразие этих микроорганизмов в исследуемых материалах. При этом в том и другом биотопах обнаружены S. aureus. Установлено, что в значительном числе случаев изолированные штаммы Staphylococcus обладали выраженным набором факторов вирулентности и персистенции, особенно это было характерно для S. aureus, выявленных в раневом отделяемом. Анализ антибиотикочувствительности указанных штаммов показал, что наибольшей резистентностью к тестируемым препаратам отличались бактериальные культуры, выделенные из раневого отделяемого. Почти половина из них были устойчивы к метициллину. На основании сопоставления спектра факторов вирулентности и персистенции, а также антибиотикочувствительности S. aureus, изолированных из различных биотопов, высказано предположение о возможной нисходящей транслокации этих микроорганизмов, что целесообразно учитывать при подготовке больных кардиохирургического профиля к операции.
Ключевые слова: стерномедиастиниты, бактерии рода Staphylococcus, видовой пейзаж,
биологические свойства, транслокация.
Comparative study of species spectrum and biological properties of Staphylococcus bacteria isolated from wound discharge and nasopharynx washes of patients with sternomediastinites was performed. A wide variety of species of these microorganisms was demonstrated in the studied materials. S. aureus were revealed in bioptates of both kinds. A considerable number of isolates were found to possess a remarkable set of virulence and persistency factors which was particularly characteristic for S. aureus, revealed in the wound discharge. The antibiotic sensitivity test of the identified strains showed that the bacteria cultures isolated from the wound discharge had the greatest resistance to the tested agents. Almost half of them were stable to methicillin. Basing on the comparison of virulence and persistency factor spectrum as well as the antibiotic sensitivity of S. aureus isolated from different bioptates the possibility of the inferior translocation of the microorganisms was suggested which is rational to be considered in the preparation of cardiac patients for operation.
Key words: sternomediastinitis, Staphylococcus microorganisms, species spectrum, biological properties, translocation.
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
Инфекции области хирургического вмешательства (ИОХВ) в кардиохирургии являются грозными осложнениями, в ряде случаев приводящими к послеоперационной летальности [1]. Острый послеоперационный медиастинит - жизнеугрожающее осложнение, развивающееся по наблюдениям различных авторов в 1-10% случаев от общего числа всех операций, которые осуществляются трансстернальным доступом, прежде всего кардиохирургических вмешательств с использованием искусственного кровообращения [2, 3, 4]. По данным J.H. Brachton at al. [5] после коронарного шунтирования у 418 (1,16%) больных из 36 078 прооперированных развился острый медиастинит. Большинство случаев послеоперационного медиастинита в кардиохирургии вызывается грамполо-жительными кокками, прежде всего S. aureus и S. epidermidis, которые выделяются у 70-80% больных. По наблюдениям Upton at al., частота стафилококкового постстернотомического медиастинита составила 1,2% (60 случаев на 5176 срединных стернотомий). При этом S. aureus были выделены у 49 больных (82%), коагулазонегативные (КОС) - у 11 (18%). Из них 8 культур (16%) S. aureus были метициллинрезистентными [6]. Эти штаммы, как правило, высеваются именно у пациентов с послеоперационными медиастинитами, в отличие от пациентов с другими нозологиями, находившимися в отделениях интенсивной терапии [7, 8]. Указанные особенности биологических свойств данных штаммов бактерий рода Staphylococcus являются факторами риска неблагоприятного исхода послеоперационного периода [9]. Значимость уровня антибиотико-резистентности патогена для течения заболевания подтверждена данными и других исследователей [10].
Слизистые и кожные покровы человека являются местом вегетации различных видов Staphylococcus, поэтому представлялось целесообразным изучить возможную роль Staphylococcus, колонизирующих носоглотку, в этиологии гнойных послеоперационных медиастинитов у кардиохирургических больных.
Цель настоящего исследования - сравнительный анализ видового состава и биологических свойств штаммов Staphylococcus, изолированных из раневого отделяемого и носоглотки у пациентов с послеоперационным стерномеди-астинитом после операций на «открытом сердце».
Материалы и методы
В течение 2006-2009 гг. исследованы образцы раневого отделяемого и носоглоточных смывов 92 больных кардиохирургического стационара с диагнозом: Нестабильность грудины и послеоперационный стерномедиастинит. Взятие и посев материала проводили традиционными методами [11]. Изолированные штаммы микроорганизмов идентифицировали с использованием Стафитест-16, Стрептотест-16, ЭН-КОККУСтест (фирма «ПЛИВА-Лахема», Чехия). Учет результатов проводили с помощью бактериологического анализатора Multiscan-Ascent (фирма «TERMO-Labsystems, Финляндия) и компьютерной программы «Микроб-автомат», осуществляющей автоматическое считывание коммерческих идентификационных тест-систем. Чувствительность изолированных штаммов к антибиотикам определяли дискодиффузионным методом. В качестве тестируемых использовали препараты, рекомендованные медико-экономическими стандартами и протоколами по антибиотикопрофилактике и антибактериальной терапии. Метициллинрезистентность изучали с помощью дисков, пропитанных оксациллином на
агаре Мюллер-Хинтон (BioMerieux, Франция). Исследования проводили в соответствии с Методическими указаниями по определению чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам [12].
Факторы персистентности выделенных микроорганизмов определяли, следуя рекомендациям О.В. Бухарина [13], а также И.А. Шагинян с соавторами [14], факторы вирулентности исследовали согласно общепринятым методам [11].
Статистический анализ полученных данных проводили с использованием компьютерной программы Microsoft Excel 2003. Статистическую значимость различий между сравниваемыми группами наблюдений оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента. Различия считали достоверными при p<0,05.
Результаты и их обсуждение
Из 92 исследованных образцов раневого отделяемого в 62 случаях (67,39%) получен рост бактерий рода Staphylococcus. В 14 пробах (15,21%) рост отсутствовал и в 16 (17,39%) выявлены бактерии других таксономических групп. Видовой спектр Staphylococcus отличался достаточно широким разнообразием: 41 культура (66,12%) была идентифицирована как S. epidermidis, 14 (22,58%) - S. aureus, в 5 случаях (8,06%) выделили S. saprophiticus и по одному штамму (1,61%) S. haemolyticus и S. warneri.
Из носоглоточных смывов этих же больных изолировано 194 культуры различных микроорганизмов, из них 138 (71,13%) - представители рода Staphylococcus. Они были обнаружены у 97% обследованных больных. Как и можно было ожидать, их видовой состав отличался еще более широким разнообразием. S. aureus выявили у 21 пациента, в остальных случаях это были КОС. Среди них превалировали S. epidermidis - 63,3%, достаточно часто выделяли S. warneri.-11%, значительно реже высевали S. haemolyticus - 2%, S. saprophiticus - 1,8% и S. cohni - 1,2% и другие. Для изучения биологических свойств КОС, выделенных из носоглоточных смывов, использовали 71 культуру, главным образом, это был доминирующий вид - S. epidermidis .
Анализ биологических свойств изолированных штаммов микроорганизмов показал, что как S. aureus, так и КОС, независимо от места вегетации в значительном проценте случаев обладали факторами вирулентности и персистентности (таблица 1). При этом штаммам S. aureus, колонизирующим носоглотку и выделенным из раневого отделяемого, был присущ больший набор факторов вирулентности в сравнении с другими видами Staphylococcus. При сопоставлении частоты встречаемости определяемых факторов вирулентности у культур Staphylococcus, полученных из разных источников, установлено, что антилизоцимная активность достоверно чаще регистрируется у всех видов изученных культур Staphylococcus, выделенных из носоглотки. Это представляется логичным, поскольку этим штаммам необходимо противостоять лизоциму, уровень которого в слюне существенно выше, чем в ране. Противоположная закономерность выявлена в отношении антикомплементарных свойств выделенных культур. Эта активность оказалась достоверно выше у штаммов, изолированных из раны. Возможно, это связано с высокой концентрацией комплемента в раневом экссудате. Подобные тенденции выявлены и в отношении антилактофериновой активности Staphylococcus, способности нейтрализовать
этот железосодержащий белок, который относится к факторам неспецифической резистентности организма. Он обладает также противоспалительным действием [15]. По способности к пленкообразованию существенные отличия по частоте встречаемости этого признака между культурами, изолированными из различного материала, выявлены только у штаммов S. aureus. Бактерии, изолированные из раневого отделяемого, достоверно чаще обладали этим свойством. Что касается факторов вирулентности (таблица 1), то практически в одинаковой степени обе группы культур стафилококка (S. aureus и КОС) достоверно чаще, чем штаммы, вегетирующие в носоглотке, обладали летици-назной активностью. Следовательно, эти культуры, присутствующие в раневом отделяемом, в том числе и КОС, чаще экспрессировали факторы вирулентности.
Как уже указывалось, у 14 больных из отделяемого раны были выделены культуры S. aureus, практически у всех из них (13) в носоглотке были обнаружены бактерии этого вида. Следует подчеркнуть, что все эти культуры так же, как и штаммы, обнаруженные в раневом отделяемом, обладали определяемыми факторами вирулентности и персистентности.
В серии специальных наблюдений была изучена чувствительность к антибиотикам, в том числе к оксациллину, выделенных из раны и носоглотки культур Staphylococcus. В качестве тестируемых использовали препараты основных групп антибиотиков, рекомендованных для лечения этой патологии, в их числе пенициллины, аминогликозиды, лин-
ТАБЛИЦА 1.
козамиды, фторхинолоны и карбопенемы, а также ванкоми-цин. Результаты представлены в таблице 2.
Из приведенных в таблице материалов следует, что все изолированные культуры, независимо от вида микроорганизмов и источников их выделения, были чувствительны к ванкомицину - препарату выбора, который обычно применяют для терапии заболеваний, этиологически обусловленных полирезистентными штаммами бактерий рода Staphylococcus. В то же время 42% культур S. aureus, идентифицированных в раневом отделяемом, проявили метици-линрезистентность (MRSA). В носоглоточных смывах такие штаммы встречались в 2 раза реже (19% случаев). Что касается остальных тестируемых антибиотиков, то наиболее действенным in vitro были тиенам (имипенем) и линкомицин. Они практически с одинаковой эффективностью подавляли рост S. aureus, выделенного из раневого отделяемого.
Штаммы S. aureus, выделенные из носоглотки практически во всех случаях, по сравнению с культурами, изолированными из раны, были менее резистентны к тестируемым антибиотикам. При этом от одних и тех же больных (4 человека) из носоглоточных смывов и раневого отделяемого были выделены MRSA, которые оказались полирезистентными. Эти культуры были идентичны друг другу и по другим изученным фенотипическим признакам (факторам персистен-ции и вирулентности). Можно полагать, что в этих случаях имела место их транслокация из носоглотки, механизмы которой могут быть различны. О возможности такого
Биологические свойства штаммов бактерий рода Staphylococcus, изолированных из носоглотки и раневого отделяемого
Микроорганизмы Объект исследования Количество штаммов бактерий рода Staphylococcus, обладающих факторами ( в % )
персистенции вирулентности
АЛА АКА АЛфА БПО Гемолизины Лецитиназа ДНК-аза
S. aureus, п=21 Носоглоточный смыв 77,8± 8,11 67,20±7,01 61,5±6,41 46,2+4,82 100,0+10,43 100,0+10,43 84,6+8,82
Коагулазонегативные Staphylococcus, n=71 100,0±10,44 7,20±0,75 71,1+7,41 57,8+6,03 91,6+9,55 13,3+1,39 4,80+0,50
S. aureus, n=14 Раневое отделяемое 20,50±2,14 100,0±10,43 94,4±9,84 94,4+9,84 100,0+10,43 100,0 +10,43 94,4+9,84
Коагулазонегативные Staphylococcus, n=48 81,00±8,44 44,70±4,66 97,9+10,21 87,2+9,09 93,60+9,76 19,1+1,99 6,40+0,67
Достоверность различий* показателей биологических свойств S. aureus из различных биотопов 6,83; p < 0,001 6,03 ; р < 0,001 2,8 ; р < 0,01 4,4 ; р < 0,001 0 ; р > 0,05 0 ; р > 0,05 6,74; р < 0,001
Достоверность различий* показателей биологических свойств КОС из различных биотопов 0,16 ; р > 0,05 7,94 ; р < 0,001 2,12 ; р < 0,05 2,7 ; р < 0,01 0,15 ; р > 0,05 2,39 ; р < 0,01 1,92 ; р < 0,05
Примечание: АЛА - антилизоцимная активность, АКА - антикомплементарная активность, АЛфА - антилактофериновая активность, БПО - пленкообразование; * p оценивали, используя t-критерий Стьюдента.
ТАБЛИЦА 2.
Определение чувствительности к антибиотикам изолированных культур бактерий рода Staphylococcus
Виды микроорганизмов Объект исследования Количество резистентных к антибиотикам штаммов бактерий рода Staphylococcus (в %)
Оксициллин Гентамицин Линкомицин Ципрофлоксацин Имипенем Ванкомицин
S. aureus, п=21 Коагулазонегативные Staphylococcus, п=71 Носоглоточный смыв 19,4+1,99 23,8+ 2,48 14,28+1,49 28,57+2,98 4,76+0,50 0
4,76+0,50 9,52+0,99 0 14,28+1,49 0 0
S. aureus, п=14 Раневое отделяемое 42,85+5,44 57,14+7,26 35,71+4,54 57,14+7,26 28,57+3,63 0
Коагулазонегативные Staphylococcus, п=48 21,42+2,23 35,71+3,72 21,42+2,23 35,71+3,72 7,4+0,77 0
Достоверность различий* показателей резистентности к антибиотикам S. aureus из различных биотопов 4,11; p < 0,001 4,35 ; p < 0,001 4,49 ; p < 0,001 3,64 ; p < 0,001 6,5 ; p < 0,001 0
Достоверность различий* показателей резистентности к антибиотикам КОС из различных биотопов 7,28 ; p < 0,001 6,80 ; p < 0,001 9,59 ; p < 0,001 5,34 ; p < 0,001 9,59 ; p < 0,001 0
Примечание: * p оценивали, используя t-критерий Стьюдента.
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
варианта колонизации раны в послеоперационном периоде сообщают и другие исследователи [16].
Полученные результаты позволяют предположить, что проведение санации носоглотки в случае обнаружения стафилококкового носительства при подготовке больных к плановым кардиохирургическим операциям может уменьшить риск развития гнойно-септических осложнений.
Выводы
1. В смывах из носоглотки и раневого отделяемого у больных со стерномедиастинитом обнаружено широкое видовое разнообразие микроорганизмов рода Staphylococcus, при этом соответственно в 42,4% и 19,6% случаев выявлены S. aureus.
2. Изолированные штаммы Staphylococcus обладали выраженным набором факторов вирулентности и персистенции, особенно это было характерно для S. aureus, обнаруженных в раневом отделяемом.
3. Большинство штаммов S. aureus, идентифицированные в раневом отделяемом, отличались резистентностью к различным антибактериальным препаратам. При этом 42,8% культур были устойчивы к метициллину (р-лактамным антибиотикам).
4. Выделение идентичных по своим фенотипическим характеристикам MRSA из носоглоточного смыва и раневого отделяемого подтверждает предположение о возможности инфицирования послеоперационной раны за счет транслокации микроорганизмов из первичного биотопа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Голуб А.В. Новые возможности профилактики инфекций области хирургического вмешательства. Клиническая микробиология и антимикробная терапия. 2011. № 13 (1). С. 56-66.
2. Королев Б.А, Белоусов Ю.В., Добротин С.С. и др. Раннее хирургическое лечение переднего медиастинита в кардиохирургии. Грудная хирургия. 1988. № 6. С. 69-72.
3. Левашов Ю.Н., Николадзе Г.Р. Использование большого сальника для лечения гнойного медиастинита. Вестник хирургии. 1991. № 5 (6). 120 с.
4. Бокерия Л.А., Белобородова Н.В. Инфекция в кардиохирургии. M.: Изд-во НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН, 2007. 582 с.
B^^chton J.H., Marrin C.A., McGrath P.D. et al. 10-year follow-up of patients with and without mediastinitis. Semin. Thorac. Cardiovasc. Surgery. 2004. Spring 16 (1). Р. 70-76.
6. Upton A., Roberts S.A., Milsom P., Morris A.J. Staphylococcal post-sternotomy mediastinitis: five year audit. ANZ J Surgery. 2005. Apr; № 75 (4). Р. 198-203.
7. Eguia J.M., Chambers H.F. Methicillin-resistant staphylococci and their treatment in the intensive care unit. Semin. Respir. Crit. Care Med. 2003. Feb. № 24 (1). Р. 37-48.
8. Naidu S.I., Donepudi S.K., Stocks R.M., Buckingham S.C., Thompson J.W. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus as a pathogen in deep neck abscesses: a pediatric case series. IZnt.J Pediatr Otorhinolaryngol. 2005. Oct. № 69 (10). Р. 1367-1371.
9. Kirsch M., Mekonsto-Dessap A., Houel R., Giroud E., Hillion M.L., Loisance D.Y. Closed drainage using redon catheters for poststernotomy mediastinitis: resuts and risk factors for adverse outcome. Ann. Thorac. Surgery. 2001. May. № 71 (5). Р. 1580-1586.
10. Mekonsto-Dessap A., Kirsch M., Brun-buisson C., Loisance D. Poststernotomy mediastinitis due to Staphylococcus aureus :comparison of methicillin-resistant and methicillin-susceptible cases. Clin. Infect. Dis. 2001. Mar. 15; № 32 (6). Р. 877-883.
11. Приказ Минздрава СССР от 22.04.85 № 535 «Об унификации микробиологических (бактериологических) методов исследования, применяемых в клинико-диагностических лабораториях лечебно-профилактических учреждений».
12. Методические указания. МУК 4.2.1890-04 Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам Утв. Главным Государственным санитарным врачом РФ 04.03.2004.
13. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М.: Медицина, 1999.
366 с.
14. Шагинян И.А., Данилина Г.А., Чернуха М.Ю., Алексеева Г.В., Батов А.Б. Формирование биопленок клиническими штаммами бактерий комплекса Вurkholderia сepacia в зависимости от их фенотипических и генотипических характеристик. Ж. микробиологии. 2007. № 1. С. 3-9.
15. Sorimachi K., Akimoto K., Hatton Y., Leiri T. and Niwa A. Activation of macrophages by lactoferrin: secretion of TNF-a, IL-8 and NO. Biochem. Mol. Biol. Int. 1997. № 43. Р. 79-87.
16. Walsh E.E., Greene L., Kirshner R. Sustained reduction in methicillin-resistant Staphylococcus aureus wound infections after cardiothoracic surgery. Arch. Intern. Med. 2011. № 171 (1). Р. 68-73.
