Анализ микробного пейзажа у пациентов с перипротезной инфекцией тазобедренного сустава

Введение. Концепция патогенеза перипротезной инфекции (ППИ) заключается в способности патогенных микроорганизмов колонизировать поверхности имплантатов, инфицирование которых осуществляется во время операции или гематогенной диссеминации бактерий. Это раскрывает причину неудовлетворительных результатов лечения ППИ. Микробиологическая идентификация вида возбудителя является золотым стандартом в диагностике ППИ.
Цель работы — определить характер микробиологического пейзажа у пациентов c инфекцией, ассоциированной с ортопедическими имплантами тазобедренного сустава.
Материалы и методы. Выполнен анализ ревизионных вмешательств (n = 294) по поводу ППИ тазобедренного сустава. В 2010–2021 гг. прооперировано 147 пациентов: 82 (56 %) мужчины и 65 (44 %) женщин. Свищевая форма ППИ отмечена у 105 (71 %), отек и гиперемия области послеоперационного шва — у 29 (20 %), открытые раны — у 13 (9 %) пациентов. Объектом исследования служили образцы костных и мягких тканей, полученные при иссечении инфицированного сустава, а также удаленные элементы эндопротеза. Посев производили на плотные питательные среды. Изучая бактериальные культуры, их идентифицировали общепринятыми методами, используя бактериологические анализаторы TB Expression (BioMerieux, Франция) и Walk Away 40 (США).
Результаты. У подавляющего большинства пациентов (93 %) установлена этиология перипротезной инфекции, у остальных пациентов определить возбудителей не удалось. Бактериологический анализ выявил микробные ассоциации у 31 % больных, грамположительную микрофлору у 52 % и грамотрицательную микрофлору — у 10 %.
Обсуждение. Наиболее распространенными видами микроорганизмов являются грамположительные бактерии с тенденцией роста резистентных штаммов. Выделение грамотрицательных бактерий при  инфицировании суставов наблюдается значительно реже. Результаты демонстрируют изолированную грамнегативную культуру в 10 % случаев. Полимикробная инфекция является второй по частоте встречаемости (31 %) причиной инфицирования протезированного сустава. Микробные ассоциации встречаются в 10–45 % случаев, такая клиническая ситуация на старте лечения усложняет эмпирический выбор препаратов для антибактериальной терапии.
Заключение. Микробиологическое исследование позволило установить этиологию инфекционного процесса у 93 % пациентов. Более чем в половине случаев (52 %) причиной возникновения имплантассоциированной инфекции являются гpампозитивная микрофлора, а 31 % случаев — и микробные ассоциации. Рецидивы инфекционного процесса в 41 % случаев отмечены у больных с полимикробным пейзажем.

1. Zimmerli W. Infection and musculoskeletal conditions: Prosthetic-joint-associated infections. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2006;20(6):1045-1063. doi: 10.1016/j.berh.2006.08.003.

2. Шералиев Т.У., Федоров Е.А., Гольник В.Н., Павлов В.В. Перипротезная инфекция при эндопротезировании тазобедренного сустава: особенности современной этиологии, проблемы и перспективы диагностики: монография. Красноярск: Научно-инновационный центр; 2021:230. doi: 10.12731/978-5-907208-50-6.

3. Bertani A, Drouin C, Demortière E, et al. A prosthetic joint infection caused by Streptococcus pneumoniae: a case report and review of the literature. Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 2006 Oct;92(6):610-614. (In French) doi: 10.1016/s0035-1040(06)75921-9.

4. Zeller V, Lavigne M, Leclerc P, et al. Group B streptococcal prosthetic joint infections: a retrospective study of 30 cases. Presse Med. 2009;38(11):1577-1484. doi: 10.1016/j.lpm.2009.02.026.

5. Винклер Т., Трампуш А., Ренц Н. и др. Классификация и алгоритм диагностики и лечения перипротезной инфекции тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2016;22(1):33-45. doi: 10.21823/2311-2905-2016-0-1-33-45.

6. Renaud A, Lavigne M, Vendittoli PA. Periprosthetic joint infections at a teaching hospital in 1990-2007. Can J Surg. 2012;55(6):394‑400. doi: 10.1503/cjs.033610.

7. Афиногенова А.Г. Даровская Е.Н. Микробные биопленки ран: состояние вопроса. Травматология и ортопедия России. 2011;17(3):119-125. doi: 10.21823/2311-2905-2011-0-3-119-125.

8. Божкова С.А. Современные принципы диагностики и антибактериальной терапии инфекции протезированных суставов (обзор литературы). Травматология и ортопедия России. 2011;17(3):126-136. doi: 10.21823/2311-2905-2011-0-3-126-136.

9. Gristina AG, Naylor P, Myrvik Q. Infections from biomaterials and implants: a race for the surface. Med Prog Technol. 1988‑1989;14(3‑4):205-224.

10. Gonzalez Moreno M, Trampuz A, Di Luca M. Synergistic antibiotic activity against planktonic and biofilm-embedded Streptococcus agalactiae, Streptococcus pyogenes and Streptococcus oralis. J Antimicrob Chemother. 2017;72(11):3085-3092. doi: 10.1093/jac/dkx265.

11. Molina-Manso D, del Prado G, Ortiz-Pérez A, et al. In vitro susceptibility to antibiotics of staphylococci in biofilms isolated from orthopaedic infections. Int J Antimicrob Agents. 2013;41(6):521-523. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2013.02.018.

12. Masters EA, Trombetta RP, de Mesy Bentley KL, et al. Evolving concepts in bone infection: redefining "biofilm", "acute vs. chronic osteomyelitis", "the immune proteome" and "local antibiotic therapy". Bone Res. 2019;7:20. doi: 10.1038/s41413-019-0061-z.

13. Garzoni C, Kelley WL. Return of the Trojan horse: intracellular phenotype switching and immune evasion by Staphylococcus aureus. EMBO Mol Med. 2011;3(3):115-7. doi: 10.1002/emmm.201100123.

14. Nelson CL, McLaren AC, McLaren SG, et al. Is aseptic loosening truly aseptic? Clin Orthop Relat Res. 2005;(437):25-30. doi: 10.1097/01. blo.0000175715.68624.3d.

15. Тихилов Р.М., Божкова С.А., Артюх В.А. Перипротезная инфекция в области крупных суставов конечностей. Клинические рекомендации. В кн.: Ортопедия: клинические рекомендации. Под ред. С.П. Миронова. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2018:719-746.

16. Ливенцов В.Н., Божкова, А.Ю., Кочиш В.Н. и др. Трудноизлечимая перипротезная инфекция тазобедренного сустава: результаты санирующих операций. Травматология и ортопедия России. 2019;25(4):88-97. doi: 0.21823/2311-2905-2019-25-4-88-97.

17. Gelalis ID, Arnaoutoglou CM, Politis AN, et al. Bacterial wound contamination during simple and complex spinal procedures. A prospective clinical study. Spine J. 2011;11(11):1042-1048. doi: 10.1016/j.spinee.2011.10.015.

18. Corvec S, Portillo ME, Pasticci BM, et al. Epidemiology and new developments in the diagnosis of prosthetic joint infection. Int J Artif Organs. 2012;35(10):923-934. doi: 10.5301/ijao.5000168.

19. Schmolders J, Hischebeth GT, Friedrich MJ, et al. Evidence of MRSE on a gentamicin and vancomycin impregnated polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement spacer after two-stage exchange arthroplasty due to periprosthetic joint infection of the knee. BMC Infect Dis. 2014;14:144. doi: 10.1186/1471-2334-14-144.

20. Holinka J, Bauer L, Hirschl AM, et al. Sonication cultures of explanted components as an add-on test to routinely conducted microbiological diagnostics improve pathogen detection. J Orthop Res. 2011;29(4):617-522. doi: 10.1002/jor.21286.

21. Dudareva M, Barrett L, Figtree M, et al. Sonication versus Tissue Sampling for Diagnosis of Prosthetic Joint and Other Orthopedic Device-Related Infections. J Clin Microbiol. 2018;56(12):e00688-18. doi: 10.1128/JCM.00688-18.

22. Ji B, Xu E, Cao L, et al. The method and result analyses of pathogenic bacteria culture on chronic periprosthetic joint infection after total knee arthroplasty and total hip arthroplasty. Zhonghua Wai Ke Za Zhi. 2015;53(2):130-134. (In Chin).

23. Божкова С.А., Касимова А.Р., Тихилов Р.М. и др. Неблагоприятные тенденции в этиологии ортопедической инфекции: результаты 6-летнего мониторинга структуры и резистентности ведущих возбудителей. Травматология и ортопедия России. 2018;24(4):20-31. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-20-31.

24. Божкова С.А., Краснова М.В., Полякова Е.М. и др. Способность к формированию биопленок у клинических штаммов S. aureus и S. epidermidis − ведущих возбудителей ортопедической имплант-ассоциированной инфекции. Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. 2014;16(2):149-156.

25. Font-Vizcarra L, Tornero E, Bori G, et al. Relationship between intraoperative cultures during hip arthroplasty, obesity, and the risk of early prosthetic joint infection: a prospective study of 428 patients. Int J Artif Organs. 2011;34(9):870-875. doi: 10.5301/ijao.5000026.

26. Crowe B, Payne A, Evangelista PJ, et al. Risk Factors for Infection Following Total Knee Arthroplasty: A Series of 3836 Cases from One Institution. J Arthroplasty. 2015;30(12):2275-2278. doi: 10.1016/j.arth.2015.06.058.

27. Salgado CD, Dash S, Cantey JR, Marculescu CE. Higher risk of failure of methicillin-resistant Staphylococcus aureus prosthetic joint infections. Clin Orthop Relat Res. 2007;461:48-53. doi: 10.1097/BLO.0b013e3181123d4e.

28. Spiegl U, Pätzold R, Friederichs J, et al. Risk factors for failed cleansing following periprosthetic delayed hip prosthesis infection. Orthopade. 2012 Jun;41(6):459-466. (In German) doi: 10.1007/s00132-012-1936-5.

29. Kurd MF, Ghanem E, Steinbrecher J, Parvizi J. Two-stage exchange knee arthroplasty: does resistance of the infecting organism influence the outcome? Clin Orthop Relat Res. 2010;468(8):2060-2066. doi: 10.1007/s11999-010-1296-6.

30. Dieckmann R, Schulz D, Gosheger G, et al. Two-stage hip revision arthroplasty with a hexagonal modular cementless stem in cases of periprosthetic infection. BMC Musculoskelet Disord. 2014;15:398. doi: 10.1186/1471-2474-15-398.

31. Marculescu CE, Cantey JR. Polymicrobial prosthetic joint infections: risk factors and outcome. Clin Orthop Relat Res. 2008;466(6):1397‑1404. doi: 10.1007/s11999-008-0230-7.

32. Tsaras G, Maduka-Ezeh A, Inwards CY, et al. Utility of intraoperative frozen section histopathology in the diagnosis of periprosthetic joint infection: a systematic review and meta-analysis. J Bone Joint Surg Am. 2012;94(18):1700-1711. doi: 10.2106/JBJS.J.00756.

33. Garrido-Gómez J, Arrabal-Polo MA, Girón-Prieto MS, et al. Descriptive analysis of the economic costs of periprosthetic joint infection of the knee for the public health system of Andalusia. J Arthroplasty. 2013;28(7):1057-1060. doi: 10.1016/j.arth.2013.02.012.

34. Padegimas EM, Maltenfort M, Ramsey ML, et al. Periprosthetic shoulder infection in the United States: incidence and economic burden. J Shoulder Elbow Surg. 2015;24(5):741-746. doi: 10.1016/j.jse.2014.11.044.

35. Schwarz EM, Parvizi J, Gehrke T, et al. 2018 International Consensus Meeting on Musculoskeletal Infection: Research Priorities from the General Assembly Questions. J Orthop Res. 2019;37(5):997-1006. doi: 10.1002/jor.24293.

36. Niska JA, Meganck JA, Pribaz JR, et al. Monitoring bacterial burden, inflammation and bone damage longitudinally using optical and μCT imaging in an orthopaedic implant infection in mice. PLoS One. 2012;7(10):e47397. doi: 10.1371/journal.pone.0047397.

37. Шипицына И., Осипова Е. Анализ качественного и количественного состава ассоциаций микроорганизмов, выделенных из гнойного очага, у пациентов с хроническим остеомиелитом за трехлетний период. Гений ортопедии. 2022;28(6):788-793. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-6-788-793.

38. Bori G, McNally MA, Athanasou N. Histopathology in Periprosthetic Joint Infection: When Will the Morphomolecular Diagnosis Be a Reality? Biomed Res Int. 2018;2018:1412701. doi: 10.1155/2018/1412701.

39. Wiwattanawarang N. Fungal periprosthetic joint infection after total knee arthroplasty. J Med Assoc Thai. 2014 Dec;97(12):1358-1363.

40. Jakobs O, Schoof B, Klatte TO, et al. Fungal periprosthetic joint infection in total knee arthroplasty: a systematic review. Orthop Rev (Pavia). 2015;7(1):5623. doi: 10.4081/or.2015.5623.

41. Cудницын А.С., Клюшин Н.М., Мигалкин Н.С. и др. Диагностика хронического остеомиелита, осложненного микозной инфекцией. Гений ортопедии. 2019;25(4):528-534. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-528-534