Skip to Content

Биопленочные инфекции

ID: 2017-01-1003-A-11013
Оригинальная статья (свободная структура)
Студент

Резюме

Проблема биопленочных инфекций в настоящее время приобретает все большую актуальность в связи с ростом и развитием числа инфекций и осложнений ,вызываемых внедрением в медицинскую практику инвазивных методов диагностики и лечения. Особенно серьезно этот вопрос рассматривается при возникновении инфекций ,имеющих хроническое течение ,проблемы устойчивости к антибиотикам ,бактерий находящихся в составе биопленки.                                   В настоящей работе обобщены, систематизированы  и проанализированы теоритические аспекты инфекций, возникающих при оказании медицинской помощи. Рассматриваются вопросы образования биопленки, ее строение, и роль в распространении инфекции, приводящих к формированию хронических очагов в органах и тканях организма .

Особое внимание уделяются вопросам направленным на предотвращении, возникновении и  развитии биопленочных инфекций ,и борьбы с антибиотикоустойчивостью микроорганизмов ,находящихся в составе биопленки.                                     

Ключевые слова

Микроорганизмы,биопленки,антибиотикорезистентность,инфекции,лечение

Статья

                                                                БИОПЛЕНОЧНЫЕ  ИНФЕКЦИИ

Более 99% бактериальных популяций существуют в природных экосистемах не в виде свободно плавающих планктонных клеток, а в виде специфически организованных, прикрепленных к субстратам биопленок, образование которых представляет сложный, строго регулируемый биологический процесс. Способность формировать биопленки является составной частью жизненного цикла большинства микроорганизмов и успешной стратегией защиты бактерий от неблагоприятных факторов среды.               Биопленки - это физические структуры, образуемые микробными сообществами на поверхности раздела фаз: развивающиеся на границе жидкой и твердой сред.                                   

Термин «биопленка» может быть определен следующим образом. Биопленка - микробное сообщество, состоящее из клеток, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ; их фенотип изменен по сравнению с одиночными, планктонными клетками; у них  изменены параметры роста и экспрессии специфичных генов.                                                                                                                                                                 Изучение биопленок в настоящее время вызывает огромный интерес исследователей, главным образом, в связи с тем, что этот способ существования бактерий создает большие проблемы в медицинской практике. Способность бактерий формировать биопленки рассматривается в настоящее время как фактор их патогенности. Установлено, что многие хронические инфекции, возникновение которых связано с использованием медицинского имплантированного оборудования (линз, катетеров, протезов, искусственных клапанов сердца), обусловлены способностью бактерий расти в виде биопленок на поверхностях этих устройств. Биопленки могут образовываться на различных органах и тканях в организме человека и животных, а также на корнях и других частях растений. Бактерии, живущие внутри биопленок, проявляют значительно более высокую устойчивость – до 1000 раз - к антибиотикам и другим лекарственным препаратам, что крайне затрудняет борьбу с инфекциями, вызванными бактериями ,обладающими патогенным потенциалом.                                                                        Формирование биопленочных  сообществ оказалось одной из основных стратегий  выживания бактерий в занимаемых ими экологических нишах. Находясь в прикрепленном состоянии, в составе биопленок, бактерии защищены от повреждающих факторов внешней среды и действия антибактериальных веществ в окружающей среде и организме хозяина при инфекции.

Биопленки имеют сложную архитектуру - они заключены в экзополимерный матрикс, содержат каналы, наполненные жидкостью, через которые происходит приток питательных веществ и кислорода и выведение продуктов метаболизма бактерий. Основным компонентом матрикса являются экзополисахариды (ЭПС); матрикс содержит также белки, нуклеиновые кислоты и другие вещества; состав матрикса различен у бактерий разных таксономических групп.Каналы в матриксе создают своеобразную проводящую систему, по которой перемещаются вещества по градиентам концентрации, по ним также могут  мигрировать бактерии. Важнейшей функцией матрикса, помимо каркасной, обеспечивающей стабильность биопленки, является защитная. Показано, что  матрикс защищает бактерии в биопленке от антибактериальных препаратов, а также от неблагоприятных  возднействий  внешней среды

Стадии формирования биопленок                                                                                                             Выделяют несколько последовательных этапов образования биопленок . Первая стадия - начало развития биопленок – это переход бактерий от планктонного способа существования к  другому, связанному с прикреплением клеток к биотической или абиотической поверхности. Прикрепление возможно только у подвижных бактериальных клеток.Первичный контакт планктонно плавающей (неприкрепленной) бактерии и поверхности среды происходит либо случайно (например, при пассивной миграции клеток с током жидкости), либо вследствие направленного движения, обусловленного хемотаксисом. Стадия первичной адгезии занимает несколько секунд, является обратимой и зависит от неспецифических физико-химических механизмов взаимодействия между поверхностными структурами микроорганизма и самого субстрата.

Вторая стадия адгезии характеризуется необратимым связыванием бактериальных клеток с поверхностью при помощи специфических молекул – адгезинов. Важную роль на этом этапе играют такие клеточные структуры, как фимбрии (пили), жгутики, поверхностные белки, липополисахариды.На второй стадии образования биопленок формируются микроколонии. Происходит агрегация клеток, прикрепившихся ранее к твердой поверхности, бактерии теряют подвижность, некоторые из них слипаются друг с другом, начинают выделять полимеры, формируя внеклеточный полимерный матрикс, и образуют многоклеточный слой. При достижении определенной толщины слоя клеток наступает следущая стадия – стадия созревания биопленки.                                                                                                                                На стадии созревания биопленок  в результате деления клеток возникают компактные микроколонии, объединенные внеклеточным полимерным матриксом. Микроколонии постепенно увеличиваются в размерах и объединяются с образованием макроколоний. Одновременно с увеличением толщины биопленки формируются ее специфические структуры - полости, выросты, поры и каналы  Возможность роста любой биопленки ограничена доступностью питательных веществ и кислорода, проникновением  их в различные слои биопленки, эффективностью удаления метаболических отходов, рН среды, осмолярностью и т.д.

Последней стадией является стадия дисперсии биопленки: в определенный момент времени биопленка достигает критической массы, возникает динамическое равновесие, при этом от наружных слоев биопленки начинают открепляться клетки, способные покидать биопленку и колонизировать другие поверхности, чтобы повторить цикл. Этот процесс имеет большое значение, так как приводит к распространению, расширению инфекции, захвату патогенными бактериями новых мест обитания. В разрушении биопленки принимают участие собственные поверхностно-активные вещества бактерий, ферменты альгинатлиаза и другие полисахаридлиазы. Открепление бактерий от биопленки может быть обусловлено как внешними (движение жидкости), так и внутренними (энзиматическая деградация) причинами. По данным ряда исследований,   планктонные клетки, потерявшие связь с биопленкой, представляют большую опасность в связи с приобретением новых свойств, включая устойчивость к антибиотикам.

Катетер-ассоциированные инфекции

   Повседневная практика интенсивной терапии предполагает многочисленные инвазивные вмешательства, связанные с нарушением целостности кожных и слизистых покровов, что создает условия для проникновения условно-патогенных микроорганизмов во внутреннюю среду организма человека. К наиболее распространенным вмешательствам относится установка различного рода внутрисосудистых устройств, прежде всего, центральных венозных катетеров. Так, по данным статистики, в США в год устанавливается более 5 млн центральных венозных катетеров. В силу ряда объективных причин центральные венозные катетеры могут становиться вполне реальным источником инфекции.    

Патогенез и этиология
   
Ключевым моментом в патогенезе катетер-ассоциированных инфекций является формирование на внутренней и/или наружной поверхности катетера микробной биопленки.
   Известны следующие пути проникновения микроорганизмов внутрь сосудистого русла.

  • Микроорганизмы из состава нормальной микрофлоры кожи пациента могут проникать в сосудистое русло через разрез в месте введения катетера и прикрепляться к его наружной поверхности-ЭКСТРАЛЮМИНАЛЬНЫЙ ПУТЬ. Вероятность такого пути колонизации поверхности катетера наибольшая в течение первых 10 сут после его постановки.
  • В более поздний период возрастает вероятность колонизации внутренней поверхности катетера-ИНТРАЛЮМИНАЛЬНО- через канюлю при нарушении техники асептики и при уходе за катетером. Необходимо, однако, отметить, что описанные закономерности носят чисто статистический характер, у индивидуальных пациентов колонизация и внутренней, и наружной поверхностей может происходить в любые сроки. Более того, не являются редкостью и случаи, когда одновременно колонизуется и внутренняя, и наружная поверхности, причем участие в этих процессах могут принимать различные микроорганизмы.
  • Колонизация катетеров возможна также при использовании контаминированных инфузионных растворов.                                                                                                                                                        К крайне редким случаям относится гематогенный путь колонизации катетеров.

Большинство микроорганизмов в той или иной степени способны прикрепляться к поверхности катетеров за счет неспецифических механизмов адгезии. Однако адгезия происходит гораздо эффективнее при отложении на поверхности катетера белков плазмы крови (фибрина, фибронектина, ламинина).

  • Подавляющее большинство входящих в биопленку микроорганизмов находится в покоящемся состоянии (не размножается), благодаря чему резко повышается их устойчивость к антибактериальным препаратам. По не совсем понятным на сегодняшний день причинам в отдельных участках биопленки периодически возникают очаги пролиферации и "выброс" в кровоток планктонных форм микроорганизмов.
    Диагноз катетер-ассоциированной инфекции может быть установлен и без удаления катетера. Для этого необходимо провести количественное бактериологическое исследование крови, полученной через подозрительный катетер и из интактной периферической вены. Если из обоих образцов выделяется один и тот же микроорганизм, а количественное соотношение обсемененности образцов из катетера и вены равно или более 5, то катетер следует признать источником инфекции. Чувствительность описанного метода диагностики – более 80%, а специфичность достигает 100%.
    Лечение и профилактика
       
    Наиболее простым и надежным способом лечения катетер-ассоциированных инфекций является удаление колонизованного или подозрительного катетера. Эта рекомендация выполнима в отношении большинства нетуннелированных катетеров. Основным вопросом, который необходимо решить, является выбор метода установки нового катетера – замена по проводнику или использование нового доступа. Во всех случаях предпочтительнее использование нового доступа, поскольку в процессе замены по проводнику новый катетер, скорее всего, также окажется колонизованным и через некоторое время потребует замены. Тем не менее, отдельные ситуации, в которых замена катетера по проводнику допустима, вероятно, существуют. Например, предполагаемый короткий период необходимости функционирования катетера. Вполне приемлемым вариантом является также следующий: подозрительный катетер меняется по проводнику и исследуется. В случае выявления значимой колонизации производится установка катетера через новый доступ.
       Существенные проблемы возникают в тех случаях, когда постановка нового катетера связана со значительными трудностями, при этом необходимо тщательно оценить потенциальный риск для пациента, связанный с процедурой установки нового катетера и развитием тяжелой инфекции. Обычно такие трудности возникают при необходимости установки катетеров типа Хикмана или имплантации подкожных портов. К наиболее серьезным аргументам в пользу необходимости удаления катетера, несмотря на потенциальный риск, связанный с установкой нового, относятся выраженные признаки локального инфекционного процесса. Попытки консервативного лечения таких инфекций, как правило, заканчиваются неудачами и сопряжены с высокой вероятностью генерализации процесса.
       При отсутствии локальных признаков инфекции для решения вопроса о судьбе катетера резко возрастает необходимость диагностики. Прежде всего, необходимо подтверждение самого факта катетер-ассоциированной инфекции, поскольку лихорадка и изменение лабораторных показателей могут быть связаны как с инфекционным процессом другой локализации, так и с неинфекционными причинами. Основным методом диагностики должна быть количественная гемокультура.
       Крайне важно также выявить этиологию катетер-ассоциированной инфекции. Если инфекционный процесс вызван коагулазонегативными стафилококками, то возможно проведение консервативной терапии. Средством выбора является ванкомицин в обычных дозах, поскольку возбудитель часто оказывается метициллин-резистентным. Если же процесс вызван S.aureus, грамотрицательными бактериями (P.aeruginosa) или грибами, то вероятность успешной консервативной терапии практически отсутствует, катетер необходимо удалять.
       Трудности диагностики и лечения катетер-ассоциированных инфекций однозначно подтверждают целесообразность организации их эффективной профилактики. Существует множество рекомендаций, направленных на предотвращение развития этой патологии, однако эффективность далеко не всех из них находит однозначное подтверждение.                                                                                                                                                      
  • Регулярная замена катетеров не приводит к снижению частоты инфекций.
  • Окончательно не доказано, влияет ли количество просветов катетера на частоту инфекций.
  • Наименьшая частота инфекций наблюдается при установке подключичных катетеров в сравнении с бедренной и яремной веной.
  • Парентеральное питание связано с большей частотой развития инфекций.
  • Тяжесть общего состояния является фактором риска развития инфекций.
  • Тип повязок в месте введения катетера (прозрачные или марлевые) достоверно не влияет на частоту развития тяжелых инфекций.
  • Манипуляции с катетерами являются ведущим фактором, увеличивающим частоту инфекций.
  • Строгое соблюдение асептической техники, при постановке и уходе за катетером, выделение специальной бригады для осуществления этих мероприятий наиболее эффективны для снижения частоты инфекций.
  • Хлоргексидин, вероятно, более эффективен, чем настойка йода и этиловый спирт.
  • Использование мупироцина для регулярной обработки места введения катетера достоверно снижает частоту инфекций.
  • Импрегнация катетеров миноциклином и рифампином достоверно снижает частоту инфекций.
  • Системная антибактериальная профилактика (постоянное введение антибиотиков в низких концентрациях) не рекомендуется, несмотря на то что имеются факты, подтверждающие ее эффективность.
  • Туннелирование центральных венозных катетеров снижает частоту инфекций.
  • Следует подчеркнуть, что осознание самого факта актуальности катетер-ассоциированных инфекций и повышение внимания к методам постановки катетеров и ухода за ними снижают частоту этой патологии.  

Литература

1.Бактериальные биопленки в инфекционной патологии человека  :(электронный ресурс):URL:http://cyberleninka.ru/article/n/bakterialnye-bioplenki-v-infektsionnoy-patologii-cheloveka

2.Биосовместимые композиционные антибактериальные покрытия для защиты имплантатов от микробных биопленок :(электронный ресурс):URL:http://cyberleninka.ru/article/n/biosovmestimye-kompozitsionnye-antibakterialnye-pokrytiya-dlya-zaschity-implantatov-ot-mikrobnyh-bioplenok

3.Микробные биопленкии проблемы антибиотикотерапии  :(электронный ресурс):http://cyberleninka.ru/article/n/mikrobnye-bioplenkii-problemy-antibiotikoterapii

0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика