Some epidemiological aspects of infectious and inflammatory complications of cardiac surgery with sternal access: literature review

Full Text

Введение

Постстернотомические медиастиниты, а также остеомиелиты грудины и ребер относятся к одним из наиболее тяжелых возможных инфекционных осложнений, развивающихся после операций на открытом сердце [1–3]. По данным различных исследователей их летальность может составлять до 40–50 % [4; 5]. И, хотя частота возникновения таких осложнений относительно невысока (до 10 %), они существенно отягощают течение послеоперационного периода и представляют серьёзную угрозу для здоровья пациентов [6–8].

Этиология этих осложнений изучена достаточно полно. Убедительно показано, что в качестве этиопатогенов могут выступать представители различных таксонов как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, реже грибы [9–12]. Менее изученными остаются возможные варианты инфицирования стернальной раны. По-прежнему дискутируется возможность её эндогенной контаминации грамположительными микроорганизмами, в частности, вероятность ими колонизации места хирургического вмешательства за счет транслокации из кишечника, тогда как этот феномен хорошо известен для грамотрицательных бактерий [13; 14].

Механизмы инфицирования стернальной раны

В данном сообщении систематизированы доступные данные литературы, касающиеся возможных механизмов инфицирования места хирургического вмешательства после операций на открытом сердце со стернальным доступом.

В настоящее время убедительно показано, что инфицирование области хирургического вмешательства, в том числе и в кардиохирургии, может произойти как экзо-, так и эндогенно. В первом случае контаминация хирургической раны происходит за счет микроорганизмов внешней среды, как правило, во время проведения инвазивных процедур, во втором – область хирургического вмешательства колонизируется условно-патогенной микрофлорой, вегетирующей в различных биотопах самого пациента [15].

Экология внешней среды помещений лечебных учреждений, в том числе хирургических отделений и ОРИТ, определяет возможную угрозу микробной агрессии, служит важнейшим фактором, от которого зависит уровень заболеваемости инфекционно-воспалительного характера при хирургических вмешательствах, особенно на открытом сердце [16]. Источником возбудителя инфекции при экзогенном инфицировании могут быть также пациенты с различными гнойно-воспалительными заболеваниями и бактерионосители из числа медперсонала [15; 17].

В результате специальных исследований смывов с рук и спецодежды медицинского персонала в ОРИТ, где в течение нескольких суток находились пациенты после кардиохирургических операций из 30–40 % проб были выделены штаммы P. aeruginosa, S. aureus, A. baumannii, характеризующиеся высокой резистентностью к антибактериальным препаратам, используемым в этом отделении [16].

Развитие нозокомиальных инфекций в хирургических стационарах, в том числе инфекционно-воспалительных осложнений (ИВО), после операций на открытом сердце, прежде всего, обусловлено снижением резистентности макроорганизма, состоянием иммуносупрессии, которые связаны с длительным оперативным вмешательством [18].

При кардиохирургических операциях со стернальным доступом первичный асептический воспалительный процесс может возникать на фоне нестабильности в зоне фиксации грудины за счет ослабления проволочных швов, скрепляющих костную ткань в месте операционного разреза [7]. В результате разошедшиеся ткани в дальнейшем служат воротами инфекции [19]. В таких случаях возбудителями развившихся ИВО, как правило, служат госпитальные штаммы, циркулирующие в стационарах и отличающиеся полирезистентностью к антибактериальным препаратам, что существенно осложняет лечение заболеваний [20]. Это метициллинрезистентные штаммы S. aureus и S. epidermidis, причем частота выделения из стернальной раны этих микроорганизмов растет, их изолируют с большим постоянством, чем из других областей хирургического вмешательства [11; 21]. Что касается грамотрицательных бактерий, то это, как правило, представители семейства Enterobacteriaceae и неферментирующие грамотрицательные бактерии, продуцирующие бета-лактамазы расширенного действия [22–24]. Однако грамотрицательные бактерии реже высевают из стернальной раны, на их долю приходится до 30 % случаев инфицирования [25; 26].

Эндогенный механизм инфицирования области хирургического вмешательства предполагает ее колонизацию условно-патогенными бактериями самого пациента. Известно, что так называемая нормальная микрофлора, вегетируя в роли комменсалов в различных биотопах, в частности в кишечнике, играет существенную позитивную роль в жизнедеятельности человека. Однако на фоне изменения гомеостаза в связи с длительным оперативным вмешательством с большой кровопотерей, нарушением микроциркуляции возникает тканевая гипоксия, что ведет к нарушению барьерной функции слизистой оболочки кишечника, повышению ее проницаемости, в результате возможна транслокация бактерий в системный кровоток, а затем в область хирургического вмешательства [14]. Понятие транслокации было сформулировано R.D. Berg [26]. Автор определяет транслокацию как прохождение жизнеспособных бактерий из желудочно-кишечного тракта через слизистую оболочку в экстраинтестинальные участки макроорганизма, в кровоток и различные органы. Такой механизм инфицирования области хирургического вмешательства грамнегативными энтеробактериями описан и при кардиохирургических операциях со стернальным доступом, после чего развиваются ИВО [10].

Опубликованы данные, касающиеся возможности контаминации стернальной раны после кардиологических операций бактериями рода Staphylococcus и прежде всего S. aureus, колонизирующими носоглотку пациента. Этот феномен, как правило, наблюдается при резидентном бактерионосительстве S. aureus на слизистой носа или зева [27]. Неслучайно периоперационная подготовка пациентов с использованием антисептиков (хлоргексидин глюканат и мупироцин) для селективной деконтаминации полости носа и зева значительно снижает количество послеоперационных инфекционно-воспалительных осложнений после кардиохирургических вмешательств [28].

Существенный интерес представляют экспериментальные данные о возможности транслокации грамположительных бактерий, в частности S. aureus, из кишечника в область хирургического вмешательства. После интрагастрального заражения крыс эти микроорганизмы были обнаружены в крови, лимфе и операционной ране [29]. По мнению автора, такая транслокация штаммов S. aureus возможна через дефект поверхностного эпителия слизистой кишечника или за счет эндоцитоза через цитоплазму эпителиальных клеток. Этому способствует и высокая инвазивная активность штаммов S. aureus, обладающих набором широкого спектра ферментов инвазии (гиалуронидаза, лецитоветиллаза, ДНК-аза, фибринолизин). Феномен транслокации бактерий обычно регистрируется на фоне накопления в кишечнике значительной избыточной массы микроорганизмов до 10⁷–10⁸ КОЕ/г [29]. Возможность транслокации S. aureus из кишечника в область хирургического вмешательства была показана и в клинической практике. В результате изучения биологических свойств 13 пар штаммов S. aureus, изолированных из стернальной раны и прямой кишки одних и тех же пациентов с послеоперационным стерномедиастинитом, на основании анализа их фено- и генотипических характеристик в 6 случаях была установлена общность их происхождения [30]. У этих же больных диагностирован выраженный стафилококковый дисбактериоз. На фоне снижения уровня основных индигенных микроорганизмов бифидо- и лактобактерий титр S. aureus составил 10⁷–10⁸ КОЕ/г. Изменение качественного и количественного состава микробиоты кишечника, накопление избыточной микробной биомассы, обусловливающей снижение колонизационной резистентности, с одной стороны, и уже указанные традиционно негативные факторы длительного оперативного вмешательства с искусственным кровообращением – с другой, приводят к снижению барьерной функции слизистой оболочки кишечника и повышению ее проницаемости. Как следствие, возникает транзиторная бактериемия и S. aureus инфицирует область хирургического вмешательства. В свою очередь длительный дисбактериоз обусловливает возникновение вторичной иммунодепрессии [31]. Наряду с этим возникающие дисбиотические изменения микробиоты кишечника в значительной степени отягощают течение основного заболевания. Неслучайно, по мнению Н.А. Михайловой и соавт., коррекция дисбиоза является основой регенеративного процесса [32].

Следовательно, культуры S. aureus могут инфицировать область хирургического вмешательства при кардиохирургических операциях со стернальным доступом не только с поверхности кожных покровов, со слизистой носа и зева, но и при определенных условиях из кишечного биотопа.

Выводы

Возбудителями инфекционно-воспалительных осложнений, развивающихся после стернотомических операций на открытом сердце, являются представители различных таксонов, прежде всего грамположительные бактерии. По существу, это те же основные «проблемные» виды бактерий, которые циркулируют в стационарах, обусловливая у хирургических больных нозокомиальные инфекции различной локализации, в том числе и в области хирургического вмешательства. Эти штаммы в последние годы приобретают все большую резистентность к традиционным антибактериальным препаратам [14]. Причем, по мнению А. Kramer et al., их спектр практически не меняется [33].

Микроорганизмы могут контаминировать стернальную рану как экзо-, так и эндогенно. При этом в последние годы эндогенный механизм инфицирования приобретает все большую значимость. В этих случаях в качестве этиопатогенов все чаще выступают культуры S. aureus, которые гематогенно или лимфогенно транслоцируются в область хирургического вмешательства как из полости носа и зева, так и из кишечника.

Инфицирование стернальной раны «назальными» штаммами обычно характерно при резидентном бактерионосительстве S. aureus. Транслокации в область хирургического вмешательства из кишечника условно-патогенных грамотрицательных бактерий и штаммов S. aureus способствуют изменение качественного и количественного состава микробиоценоза кишечного биотопа, накопление избыточной массы микробов определенного вида. В связи с этим в процессе предоперационной подготовки пациентов в рамках комплексного обследования необходимо выполнять соответствующее бактериологическое обследование с целью изучения состояния микробиоты кишечника, а также определение носительства S. aureus в носоглотке. В случае обнаружения дисбиотических изменений микробиоценоза кишечника необходима его нормализация, а при выявлении S. aureus – селективная деконтаминация. Это позволит в существенной степени снизить риск возникновения инфекционно-воспалительных осложнений после операций на открытом сердце со стернотомическим доступом.

 

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов равноценен.

About the authors

Anatolii V. Kasatov

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: a.kasatov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6835-7063

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Hospital Surgery

Russian Federation, Perm

Eduard S. Gorowitz

E.A. Vagner Perm State Medical University

Author for correspondence.
Email: eduard.gorovitz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4320-8672
SPIN-code: 2880-6494

MD, PhD, Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head of the Department of Microbiology and Virology

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files