CC BY
49УДК 616.94-022.7
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ
КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ
КОСТНОГО ЦЕМЕНТА С
ПРОЛОНГИРОВАННЫМ
АНТИМИКРОБНЫМ
ДЕЙСТВИЕМ В ОТНОШЕНИИ
ГЕНТАМИЦИН-
УСТОЙЧИВЫХ
STAPHYLOCOCCUS
EPIDERMIDIS
1,2Афиногенова А.Г. (в.н.с., руководитель испытательного лабораторного центра, профессор кафедры)*, 3Квиникадзе Г.Э. (зав. отделением), Спиридонова А.А. (аспирант), 2Афиногенов Г.Е. (профессор кафедры), 3Линник С.А. (профессор кафедры), 2Мадай Д.Ю. (зав. кафедрой)
1 НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера;
2 Санкт-Петербургский государственный университет (кафедра челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии); 3 Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия
©Коллектив авторов, 2018
Разработка и внедрение спейсера на основе костного цемента с длительным антимикробным эффектом остается актуальной проблемой при выполнении операции по двухэтапному протезированию крупных суставов. Вытяжки из образцов композиций костного цемента с гентамицином, ванкомицином, повиарголом (нанокластеры серебра) и высокомолекулярным поливинилпирролидоном (ПВП) тестировали на цитотоксичность на культуре клеток фибробластов кожи эмбриона человека и антимикробный эффект (диско-диффузионным и количественным чашечно-суспензионным методами) в отношении Staphylococcus epidermidis ATCC 14990 (чувствительного к гентамицину) и клинического изолята S. epidermidis 5027207 (устойчивого к гентамицину, МИК 310 мкг/мл). Вытяжки с гентамицином, ванкомицином и 3% и 5% повиарголом оказывали цитотоксический эффект на фибробласты в отличие от вытяжек, содержащих пови-аргол и ПВП. В отношении чувствительного штамма стафилококка антимикробный эффект контрольной вытяжки с гентамицином сохранялся на уровне требований EUCAST-2018 по уровню чувствительности S. epidermidis к гентамицину (зона задержки > 18 мм) до 2 месяцев. Вытяжки с 1% повиарголом и 1% или 8% ПВП оказывали антимикробное действие в период до 292 дней, когда зоны задержки роста тест-штамма составили 11,3 ±0,7 мм и 12,3 ±0,3 мм соответственно. В отношении резистентного к гентамицину клинического изолята S. epidermidis 5027207 вытяжка из костного цемента с гентамицином не эффективна. При добавлении ванкомицина антимикробное действие наблюдали до 15 дня. Вытяжки с повиарго-лом и ПВП оказывали пролонгированный антимикробный эффект на протяжении 292 дней наблюдения. При оценке эффективности действия антимикробной композиции, содержащей антисептики, требования EUCAST-2018 не применимы. Мы считаем, что наличие любой зоны задержки роста резистентного к антибиотику микроорганизма свидетельствует о проявлении антимикробной активности композиции в отношении него. В количественном чашечно-су-спензионном тесте показано снижение уровня микробной популяции чувствительного и резистентного изолятов стафилококка на 3 logl0 в вытяжках с повиарголом и ПВП на 292 день. В работе оценена перспективность использования серебросодержащего антисептика,
разрешенного для местного применения в клинике, и высокомолекулярного поливинилпирролидона как компонента детоксикации и пролонгации антимикробного эффекта композиции на основе костного цемента.
Ключевые слова: костный цемент, гентамицин-резистентный стафилококк, нанокластеры серебра, высокомолекулярный полив-нилпирролидон
MICROBIOLOGICAL EVALUATION OF THE COMPOSITIONS BASED ON BONE CEMENT WITH PROLONGED ANTIMICROBIAL ACTION AGAINST GENTAMICIN-RESISTANT STAPHYLOCOCCUS EPIDERMIDIS
Afinogenova A.G.1,2 (leading, scientific collaborator, head of testing laboratorial centre, professor of the department), 3Kvinikadze G.E. (head of the clinical department), Spiridonova A.A.1 (graduate student), Afinogenov G.E.2 (professor of the department), Maday D.Yu.2 (head of the department) 1 St. Petersburg Pasteur Institute; 2 St. Petersburg State University (Surgical Dentistry Department); 3 North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov, St. Petersburg, Russia
©Collective of authors, 2018
The development and implementation of a bone cement-based spacer with a long-lasting antimicrobial effect remains an urgent problem when performing an operation on two-stage prosthetics of large joints. Extracts from samples of bone cement compositions with gentamicin, vancomycin, Poviargol (nanoclusters of silver) and high molecular weight polyvinylpyrrolidone (PVP) were tested for cytotoxicity in a culture of human embryo skin fibroblast cells and antimicrobial effect (disk diffusion and quantitative suspension methods) against Staphylococcus epidermidis ATCC 14990 (sensitive to gentamicin) and clinical isolate S. epidermidis 5027207 (resistant to gentamycin, MIC 310 pg/ml). Extracts with gentamicin, vancomycin and 3% and 5% poviargol had a cytotoxic effect on fibroblasts in contrast to extracts containing poviargol and PVP. With respect to the sensitive strain of Staphylococcus, the antimicrobial effect of the control extract with gentamicin remained at the level of the requirements of EUCAST-2018 in the level of sensitivity of S. epidermidis to gentamicin (delayed zone > 18 mm) for up to 2 months. Samples with 1% poviargol and 1% or 8% PVP had an antimicrobial effect in the period up to 292 days, when the growth zones of the test strain were 11,3±0,7 mm and 12,3±0,3 mm, respectively. In relation to the resistant clinical isolate S. epidermidis 5027207, the extract from bone cement with gentamicin is not effective. When vancomycin was added, the antimicrobial effect was observed up to 15 days. Extracts with poviargol and PVP had a prolonged antimicrobial effect during 292 days of observation. When evaluating the effectiveness of an antimicrobial composition containing antiseptics, the requirements of EUCAST-2018 are not applicable. We believe that the presence of any zone of growth inhibition of an antibiotic-resistant microorganism indicates the manifestation of the antimicrobial activity of the composition against it. The quantitative suspension test showed a decrease in the level of the microbial population of both sensitive and resistant Staphylococcus by 3 log10 in extracts with poviargol and PVP on day 292. The prospect of using silver-containing antiseptic and high-molecular polyvinylpyrrolidone as a component of detoxification and prolongation of the antimicrobial effect of the composition based on bone cement was evaluated.
Key words: bone cement, gentamicin-resistant staphylococcus, silver nanoclusters, high molecular weight polyvylpyrrolidone
Контактное лицо: Афиногенова Анна Геннадьевна, e-mail: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Двухэтапная замена эндопротеза является наиболее эффективной формой лечения для большинства больных с параэндопротезной инфекцией. Суть метода заключается в том, что после удаления всех компонентов эндопротеза, санации костных структур и параартикулярных тканей устанавливают временный лечебный эндопротез (спейсер из костного цемента, содержащего антибиотик) [1]. После купирования инфекционного процесса спейсер заменяют на постоянный ревизионный протез. При этом сами ревизионные вмешательства увеличивают риск гнойных осложнений в 2-5 раз. Бактериальная колонизация имплантата может осуществляться через два альтернативных механизма. Первый - путём прямого неспецифического взаимодействия между бактерией и непокрытой белками искусственной поверхностью «хозяина», за счёт электростатического поля, поверхностного натяжения, сил Ван-дер-Ваальса, гидрофобности и водородных связей. Показано, что существует избирательная адгезия микробов к имплантату в зависимости от материала, из которого он выполнен. Например, адгезия штаммов Staphylococcus epidermidis лучше происходит к полимерным частям эндопротеза, а штаммов S. aureus - к металлическим [2]. В отечественном эндо-протезировании практикуют индивидуальный подход к лечению параэндопротезной инфекции у пациента, исходя из каждого конкретного случая. В настоящее время нет общего понимания о продолжительности оптимального интервала между выполнением первого и второго этапов ревизионного протезирования, время которого составляет от 6 недель до 1 года [3, 4]. В период до второго этапа эндопротезирования хирурги трижды в месяц после установки спейсера выполняют осмотр пациентов, включающий оценку локального статуса, данных лабораторных исследований (СОЭ, С-реактивный белок), пункцию оперированного сустава с последующим бактериологическим исследованием пунктата [5]. В случае недостаточного антимикробного эффекта установленного спейсера возможна манифестация воспалительного процесса, что удлиняет срок выполнения реэндопротезирования.
Основой лечебного эффекта спейсеров служит постепенный выход антибиотика в окружающие ткани в течение длительного времени, достаточного для подавления инфекционного процесса в мягких и костных тканях, а также сохранения функций сустава [6]. Однако есть исследования, в которых показано, что длительность антимикробного действия костного цемента с гентамицином, традиционно используемого при установке спейсера, составляет 56 дней [7, 8]. Отметим, что только в единичных исследованиях указаны тест-штаммы микроорганизмов, в отношении которых оценивали антимикробное действие спейсеров с различными антибиотиками. Кимайкиной О.В. с соавт. (2018) диско-диффузионным методом показано, что активность вытяжек из костного цемента с гентамицином и ванко-мицином в отношении S. epidermidis и Propionibacterium acnes в течение 1 месяца сохранялась на уровне требований EUCAST-2018 по показателю чувствительности к гентамицину (зона задержки роста > 18 мм); эффект в отношении S. epidermidis наблюдали и через 3,5 месяца, но зона задержки роста тест-штамма составляла 11-12,5 мм, что меньше требований EUCAST-2018 [9].
В связи с этим большую актуальность приобретает применение костного цемента с пролонгированным антимикробным действием, который эффективен в течение не менее 6 месяцев, в том числе в отношении микроорганизмов, резистентных к гентамицину. В настоящее время для пролонгации и усиления бактерицидного эффекта в различных изделиях медицинского назначения используют высокомолекулярный поли-винилпирролидон (ПВП) и антисептик повиаргол (на-нокластеры серебра), малотоксичный и эффективный против широко спектра микроорганизмов, в том числе антибиотикоустойчивых [10].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Применяли следующие смеси: (1) порошок костного цемента 8ушсеш Ш (8ушше4 Франция) 40 г с содержанием гентамицина 1,25%; (2) порошок костного цемента 8ушсеш Ш 40 г с содержанием гентамицина 1,25% и ванкомицина (Эдицин) 10%; (3) порошок костного цемента 8ушсеш Ш 40 г с содержанием гента-мицина 1,25%, повиаргола 5%; (4) порошок костного цемента 8ушсеш Ш 40 г с содержанием гентамицина 1,25%, повиаргола 3%; (5) порошок костного цемента 8ушсеш Ш 40 г с содержанием гентамицина 1,25%, по-виаргола 1%; ПВП 1%; (6) порошок костного цемента 8ушсеш Ш 40 г с содержанием гентамицина 1,25%, повиаргола 1%, ПВП 8%. При добавлении жидкого пластификатора к соответствующей смеси на основании инструкции фирмы-производителя получали пластичную массу, в процессе полимеризации которой формировали полусферы весом 1 г на 96-луночных полистироловых планшетах. Вытяжки из образцов композиций получали стандартным методом согласно требованиям, изложенным в [11].
Антимикробную активность вытяжек оценивали методом диффузии в агар [12]. Объем 100 мкл вытяжки помещали в лунку на чашке Петри с агаром Мюллера-Хинтона, предварительно засеянной ино-кулятом микроорганизмов 5-105 КОЕ/мл. В качестве тест-штаммов тестировали 5. epidermidis АТСС 14990 /8/ (чувствительный к гентамицину) и клинический изолят 5. epidermidis 5027207 /Я/ (устойчивый к гентамицину, МИК - 310 мкг/мл [12]). Посев вытяжек проводили каждые 3 суток в течение 3 месяцев, а затем - каждые 7 суток в течение 6 месяцев. После очередного высева меняли стерильный 0,9% физиологический раствор в емкостях с цементом для получения очередной вытяжки.
В период эксперимента, когда диско-диффузионным методом получали величины зон задержки роста обоих тест-штаммов ниже уровня чувствительности к гентамицину по ЕиСА8Т-2018 (< 18 мм), дополнительно проводили количественный тест чашечно-суспен-зионным методом [13] с целью оценки пролонгированного антимикробного действия вытяжек из образцов костного цемента с антисептиками и ПВП в отношении гентамицин-устойчивого изолята 5. epidermidis 5027207, микробная нагрузка которого составила 103 КОЕ/мл. Такой уровень КОЕ тест-штамма достаточен для оценки эффективности антисептиков, которые должны снижать уровень микробной популяции на 2
1о&„ [14].
Критериями оценки безопасности антимикробного костного цемента выбраны: общетоксическое дей-
ствие, раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки (in vivo), а также морфологическая оценка состояния монослоя клеток фибробластов человека в культуре (in vitro).
Работа по изучению безопасности вытяжек из образцов костного цемента in vivo выполнена на следующих лабораторных животных: на 24 мышах линии SHR массой 18,0-20,0 г мужского пола, на 15 морских свинках альбиносах обоего пола массой 250,0-300,0 г, на 12 кроликах самцах породы «Шиншилла» массой 2,5-3,0 кг. Экспериментальных животных содержали и использовали в соответствии с требованиями нормативных документов [15].
В предварительных опытах изучали острую токсичность исследуемых образцов по методу Дейхмана и Ле Бланка на мышах массой 18,0-20,0 г [16].
Общетоксическое действие анализировали на мышах по данным подострой токсичности. Животные были распределены на 6 групп, каждая по 6 особей. Мышам 1-й (контрольной) группы 3-х кратно энте-рально с помощью желудочного зонда вводили по 0,5 мл физиологического раствора; животным в опытных группах - по 0,5 мл вытяжки из соответствующего испытуемого образца костного цемента с антимикробными компонентами. В ходе эксперимента оценивали: общее состояние, поведение животных, их двигательную активность, потребление воды и корма, состояние кожных покровов и слизистых оболочек. После 14-дневного наблюдения животных выводили из эксперимента. Состояние внутренних органов исследовали макроскопически.
Местно-раздражающее действие на неповрежденные кожные покровы изучали при воздействии тестируемых вытяжек на свободную от волосяного покрова кожу морских свинок. В опыте использовали 5 морских свинок белой масти. За сутки до опыта животным в области спины депиллировали участок кожи размером 2,5x2,5 см. Ежедневно в течение 3 дней на них наносили по 2 мл каждого испытуемого раствора. Время экспозиции - 3 часа. Препараты смывали физиологическим раствором в конце срока наблюдения и визуально оценивали состояние кожной реакции согласно следующим критериям: наличие гиперемии, отека, эрозий, язв, шелушения. Местно-раздражающее действие вытяжек анализировали по Классификации опасности по выраженности местно-раздражающих свойств дезинфицирующих средств на коже [16].
Раздражающее действие на слизистые оболочки глаз изучали на кроликах породы Шиншилла массой 2,5-3,0 кг. В каждой группе (по 4 особи) соответствующую тестируемую вытяжку вносили по 1-2 капли в конъюнктивальный мешок левого глаз кроликов при пережимании слезно-носового канала на 1 минуту. Второй глаз животного служил контролем, куда вводили 1-2 капли физиологического раствора. Наблюдение за состоянием глаз проводили в течение 6 дней. Местно-раздражающее действие вытяжек оценивали по Классификации по выраженности раздражающих свойств дезинфицирующих средств на глаза [16].
Для изучения цитотоксического действия тестируемых препаратов осуществляли совместную инкубацию фибробластов с соответствующей вытяжкой в 96-луночных планшетах (12 лунок на каждый препарат) в питательной среде Игла при 37 °С в течение 24
часов. Затем клетки монослоя отмывали от вытяжки многократной сменой среды Игла, фиксировали 96° этиловым спиртом, окрашивали по Романовскому-Гимза и исследовали под микроскопом. Для оценки острого цитотоксического действия (ЦТД) использовали 5-бальную шкалу FDA, США: 0 баллов - отсутствие цитотоксического действия, 1 балл - слабое токсическое действие (20-25% лизированных клеток), 2 балла - мягкое токсическое действие (50% гибели клеток), 3 балла - умеренное токсическое действие (7075% клеточного монослоя содержат округлые и/или лизированные клетки), 4 балла - тяжелое токсическое действие (100% деструкция клеточного монослоя). В каждом опыте оценивали не менее 100 клеток. Согласно данной шкале тестируемые препараты отвечают требованиям безопасности, если во всех опытных лунках степень ЦТД не более 1 балла [17].
Все исследования проведены в повторах не менее 3 и обработаны с использованием t-критерия Стьюдента с определением средней арифметической величины и ква-дратической ошибки средней внутри каждой группы.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При введении каждой из 6 вытяжек в желудок мышей гибели животных не отмечали в течение срока наблюдения (3 дня). Таким образом, согласно ГОСТ 12.1.007-76 [16], тестируемые вытяжки соответствовали 4 классу малоопасных веществ при введении в желудок, и концентрации действующих веществ составляли более 2500 мг/кг.
Показано, что 3-х дневное энтеральное введение исследуемых вытяжек не вызывало клинических признаков интоксикации во всех группах животных: их общее состояние, поведение, двигательная активность, режим потребления и корма, а также внешний вид шерсти, кожных покровов и слизистых оболочек оставались в пределах физиологической нормы. После выведения животных из эксперимента на вскрытии: ткани в месте введения, внутренние органы, регионарные лимфатические узлы у опытных мышей в пределах физиологической нормы и контроля, весовые коэффициенты внутренних органов не имели статистически значимых отличий от аналогичных показателей в контроле.
При однократном и многократном нанесении тестируемых вытяжек на кожу морских свинок не отмечали признаков воспаления и раздражения кожи (суммарно 0 баллов). Таким образом, показано, что вытяжки из всех образцов антимикробного костного цемента по влиянию на кожу можно отнести к 4 классу малоопасных веществ.
При введении всех вытяжек в конъюнктивальный мешок глаз кроликов во всех случаях наблюдали небольшой отек (0,5 балла) и эритему (0,5 балла). Полученные данные свидетельствуют о том, что тестируемые вытяжки оказывали слабое раздражающее действие на слизистые оболочки глаза и относились к 4 классу опасности.
По результатам оценки воздействия in vitro вытяжек из композиций костного цемента на культуру клеток фибробластов кожи человека в присутствии 10% эмбриональной бычьей сыворотки установлено, что вытяжки (1-2) из образцов костного цемента с гента-мицином и ванкомицином через 24 часа оказывали по-
вреждающее действие на монослой клеток фибробла-стов кожи человека, в каждом случае 75% клеток были разрушены, степень ЦТД составила 3 балла. Вытяжки с 3% и 5% повиаргола (3-4) разрушали клетки монослоя на 50%, степень ЦТД - 2 балла. При воздействии вытяжек из образцов 5-6, содержащих гентамицин, повиаргол и ПВП, через 24 часа наблюдали сохранение монослоя фибробластов, все клетки и ядра сохраняли свою форму и целостность, степень ЦТД составила 0 баллов.
Можно предположить, что отсутствие цитотокси-ческого действия вытяжки из антимикробных композиций (5-6) связано с присутствием в них полимера ПВП, обладающего собственной сорбционной и антитоксической активностью [18, 19].
Результаты сравнительной оценки антимикробной активности вытяжек из различных образцов костного цемента представлены в таблице.
Из данных таблицы 1 видно, что в отношении чувствительного штамма 5. ер1йетш1й1$ ATCC 14990 антимикробный эффект контрольной вытяжки (1) сохранялся на уровне требований EUCAST-2018 по уровню чувствительности 5. ер1йетш1й1$ к гентамицину (зона задержки > 18 мм) в течение 42 суток. Таким образом, определена эффективность гентамицина в костном цементе в точке, переходной от его бактерицидного действия к отсутствию такового (точка нарушения предела чувствительности). Вытяжка с ванкомицином (2) оказывала эффект на уровне контрольной вытяжки только с гентамицином до 42 суток (зона задержки роста -18,0±0,7 мм). При действии вытяжек с 5% (3) и 3% (4) повиарголом наблюдали наличие зоны задержки роста чувствительного тест-штамма в течение 258 суток. Вытяжки (5) и (6) с повиарголом и ПВП оказывали антимикробное действие в период до 292 дней, когда зоны задержки роста тест-штамма составили 11,3±0,7 мм и 12,3±0,3 мм соответственно. Когда при действии вытяжек с антисептиком (3-6) зоны задержки роста тест-штамма составляли менее 18 мм, в чашечно-су-спензионном тесте выявили снижение уровня микробной популяции стафилококка на 2-3 к^10.
В отношении резистентного к гентамицину клинического изолята 5. ер1йетш1й1$ 5027207 вытяжка из контрольного костного цемента (1) не эффективна. При добавлении ванкомицина (2) антимикробное действие отмечали до 15 дня, но на уровне ниже требований EUCAST-2018 по уровню чувствительности 5. ер1йетт1<И$ к гентамицину (зона задержки роста -10,0±0 мм). Вытяжки с повиарголом и с ПВП (3-6) оказывали пролонгированный антимикробный эффект на протяжении 292 дней наблюдения.
При оценке эффективности действия антимикробной композиции, содержащей антисептики, требования EUCAST-2018 не применимы. Мы считаем, что наличие любой зоны задержки роста резистентного к антибиотику микроорганизма свидетельствует о проявлении антимикробной активности композиции в отношении него. Однако эффективные антисептики должны снижать уровень микробной популяции на 2 [14]. В связи с этим проведен количественный тест чашечно-суспензионным методом по оценке снижения уровня микробной популяции резистентного изолята в исследуемых вытяжках (3-6), когда на 292 день снижение уровня микробной контаминации в каждом случае составило 2-3 к^10.
На рисунке представлены результаты количественного теста, где слева наблюдали отсутствие роста резистентного штамма стафилококка при воздействии вытяжки (5) с 1% повиарголом и 1% ПВП на срок 292 день, когда диско-диффузионным методом получена зона задержки роста 9,7±0,3 мм. Справа на тот же срок на чашках показан рост клинического изолята 5. ер1йетш1й1$ 5027207 при воздействии контрольной вытяжки (1) из костного цемента с гентамицином.
Рис. Результаты действия вытяжек из костного цемента с гентамицином (справа) и из костного цемента с гентамицином, 1% повиарголом и 1% ПВП (слева) в отношении резистентного к гентамицину клинического штамма Я. ерИегтИ1$ на 292 день, количественный чашечно-суспензионный тест, исходная микробная нагрузка 103 КОЕ/мл.
Таблица
Сравнительная оценка антимикробной активности вытяжек из образцов костного цемента
Срок испытания вытяжки (сутки)
Зона задержки роста тест-штаммов под воздействием соответствующей вытяжки, мм (п=3)
Staphylococcus epidermidis/SI]
Staphylococcus epidermidis /Rl
Номер соответствующей вытяжки (описание по тексту)
Номер соответствующей вытяжки (описание по тексту)
1
2
3
4
5
2
3
4
5
23,3±1,7
26,3±1,0
31,0±0,7
30,7+0,3
33,7±1,0
37,3±0,7
24,3+0,3
28,7+0,3
29,7+0,3
31,7+0,3
36,7+0,7
15
19,7+1,0
24,5+1,0
29,3+0,3
30,0+0,7
31,3+0,7
37,3+0,34
10,0±0
27,7+0,3
29,0+0
30,0+0,7
33,7+0,7
30
19,0+0,7
23,0+0,7
29,0+0,7
21,7+1,37
23,0+1,71
34,7+1,0
NA
0
26,7+0,7
21,7+1,4
23,0+0,7
33,0+0,7
42
18,3+1,0
18,0+0,7
24,0+0,7
20,3+1,0
21,0+1,4
34,7+0,3
NA
0
22,0+0,7
20,3+0,7
19,7+1,0
31,3+1,0
57
12,7+0,3
13,3+0,3
26,7+1,0
20,3+1,4
20,0+1,4
31,3+0,3
NA
NA
21,0+0,7
20,0+0,7
19,7+0,3
30,0+0,7
292 ИА2 ИА 0 0 11,3+0,7 12,3+0,3 ИА ИА 0 0 9,7+0,3 11,0 ±0,7
Примечание: 1. Уровень чувствительности к гентамицину по результатам оценки эффективности каждой вытяжки на конкретный срок наблюдения оценивали на соответствие требованиями Е11СА5Т-2018. 2. ИА- исследования не проводили.
3
0
0
Наши результаты по активности гентамицина в костном цементе совпадают с данными зарубежных авторов, проводивших аналогичные опыты [8, 20, 21]. В единичных публикациях приведены сведения по оценке вытяжек из антимикробного костного цемента в отношении полирезистентных микроорганизмов различных видов [22]. В этом исследовании авторы показали, что через 24 часа на поверхности костного цемента с гентамицином происходит и рост, и адгезия полирезистентных клинических штаммов: S. aureus 3A10 MS-GS, S. aureus 5/7 MRSA/VRSA/GRSA, S. epidermidis 137/25 MR/GI, S. hominis 126/26 MR/GI, S. epidermidis 8/28 MR/GR, S. haemolyticus 8/28 MR/GR, S. epidermidis 3/2 MR/GR, E. coli 7A27 G-S**.
Полученные нами показатели эффективности вытяжки из костного цемента с гентамицином и ванко-мицином (2) свидетельствуют об отсутствии усиления действия за счет второго антибиотика, что совпадает с данными других авторов, которые продемонстрировали полную элиминацию ванкомицина из полиметил-метакрилатных дисков к 12 дню микробиологическим методом [23]; а также методом жидкостной хроматографии показали, что содержание ванкомицина в вытяжке находилось ниже уровня минимальной инги-бирующей концентрации на 14-е сутки эксперимента [4]. Внесение в костный цемент 3% и 5% повиаргола, представляющего собой нанокластеры серебра, стабилизированного низкомолекулярным поливинилпир-
** - MS-GS - methicillin-susceptible & gentamicin-susceptible; MR-GR - methicillin-resistant & gentamicin-resistant; MR-GI - methicillin-resistant & gentamicin-intermediate; MRSA/ VRSA/GRSA - methicillin-resistant, vancomycin-resistant & gentamicin-resistant; G-S - gentamicin-susceptible.
ролидоном, способствует усилению антимикробного эффекта вытяжек (3-4) в отношении чувствительного и резистентного штаммов стафилококка. Однако данные композиции проявляют цитотоксический эффект на фибробласты кожи эмбриона человека в культуре. Антимикробные композиции (5-6), содержащие 1% повиаргол и высокомолекулярный ПВП 1% и 8% соответственно, не токсичны в культуре клеток фибро-бластов, оказывают пролонгированное бактерицидное действие в отношении обоих штаммов epidermidis, снижая уровень микробной популяции на 3 1о§10.
ВЫВОДЫ
В настоящее время исследователи ведут поиск альтернативных антибиотикам средств и комбинаций на основе веществ, способных снижать уровень микробной популяции, воздействовать на маркеры антибио-тикорезистентности и факторы (фенотипические и генотипические) патогенности микроорганизмов. В рутинной практике операцию по реэндопротезиро-ванию проводят оптимально через 6-12 месяцев после установки спейсера, учитывая эффективность санации полости сустава. Введение в костный цемент нетоксичных доз нанокластеров серебра и высокомолекулярного полимера способствует пролонгации антимикробного действия спейсера на протяжении 292 дней (срок наблюдения). В работе показана перспективность использования серебросодержащего антисептика, разрешенного для местного применения в клинике, и высокомолекулярного поливинилпирро-лидона как компонента детоксикации и пролонгации антимикробного эффекта композиции на основе костного цемента.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава / под ред. Д. Джакофски, Э. Хедли. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014: 328 с. [Revizionnoe ehndoprotezirovanie tazobedrennogo sustava / pod red. D. Dzhakofski, E. Hedli. M.: GEHOTAR-Media, 2014: 328 s. (In Russ)].
Кильметов Т.А., Ахтямов И.Ф. и др. Локальная антибиотикотерапия при инфекции области эндопротеза сустава. Казанский медицинский журнал. 2014; 3 (95): 405-411. [Kil'metov T.A., Ahtyamov I.F. i dr. Lokal'naya antibiotikoterapiya pri infekcii oblasti ehndoproteza sustava. Kazanskij medicinskij zhurnal. 2014; 3 (95): 405-411 (In Russ)].
Scharfenberger A., Clark M., Lavoie G. et al. Treatment of an infected total hip replacement with the PROSTALAC system. Part 1: Infection resolution. Can. J. Surg. 2007; 50 (1): 24-28.
Дзюба Г.Г. Ортопедическая хирургия остеомиелитических кокситов: Автореф. дисс... докт. мед. наук. Омск, 2018: 44 с. [Dzyuba G.G. Ortopedicheskaya hirurgiya osteomieliticheskih koksitov: Avtoref. diss... dokt. med. nauk. Omsk, 2018: 44 s. (In Russ)].
Комаров Р.Н., Митрофанов В.Н., Новиков А.В., Королев С.Б. Тактика лечения инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2016; 22 (4): 25-34. [Komarov R.N., Mitrofanov V.N., Novikov A.V., Korolev S.B. Taktika lecheniya infekcionnyh oslozhnenij posle ehndoprotezirovaniya tazobedrennogo sustava. Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2016; 22 (4): 25-34 (In Russ)].
Гатина Э.Б., Митронин М.И., Ахтямов И.Ф. и др. Инфекционные осложнения как показатели смены вариантов лечения в травматологии и ортопедии. Практическая медицина. 2013; 2 (69): 34-36. [Gatina Eh.B., Mitronin M.I., Ahtyamov I.F. i dr. Infekcionnye oslozhneniya kak pokazateli smeny variantov lecheniya v travmatologii i ortopedii. Prakticheskaya medicina. 2013; 2 (69): 34-36 (In Russ)].
Mendel V., Simanowski H.J., Scholz H.C., Heymman H. Therapy with gentamicin-PMMA beads, gentamicin-collagen sponge, and cefazolin for experimental osteomyelitis due to Staphylococcus aureus in rats. Arch. Orthopaed. Trauma Surg. 2005; 125: 363-368.
Привольнев В.В., Родин А.В., Каракулина Е.В. Местное применение антибиотиков в лечении инфекций костной ткани. Клин. Микроб. и Антимикр. Химиотер. 2012; 14 (2): 118-131. [Privol'nev V.V., Rodin A.V., Karakulina E.V. Mestnoe primenenie antibiotikov v lechenii infekcij kostnoj tkani. Klin. Mikrob. i Antimikr. Himioter. 2012; 14 (2): 118-131 (In Russ). Кимайкина О.В. с соавт. Оценка антимикробной активности антибиотиков в костном цементе для спейсеров. Проблемы медицинской микологии. 2018; 20 (2): 76-77. [Kimajkina O.V. s soavt. Ocenka antimikrobnoj aktivnosti antibiotikov v kostnom cemente dlya spejserov. Problemy medicinskoj mikologii. 2018; 20 (2): 76-77 (In Russ)]. 10. Афиногенова А.Г. Микробиологические аспекты разработки и применения антисептиков и антисептических средств для профилактики и лечения раневых инфекций: Автореф. дисс... докт. биол. наук. М., 2011: 51 с. [Afinogenova A.G. Mikrobiologicheskie aspekty razrabotki i primeneniya antiseptikov i antisepticheskih sredstv dlya profilaktiki i lecheniya
2.
3.
4.
5.
6.
7.
9.
ranevyh infekcij: Avtoref. diss... dokt. biol. nauk. M., 2011: 51 s. (In Russ)].
11. Сборник руководящих методических материалов по токсиколого-гигиеническим исследованиям полимерных материалов и изделий на их основе медицинского назначения МЗ СССР. М., 1987: 98 с. [Sbornik rukovodyashchih metodicheskih materialov po toksikologo-gigienicheskim issledovaniyam polimernyh materialov i izdelij na ih osnove medicinskogo naznacheniya MZ SSSR. M., 1987: 98 s. (In Russ)].
12. МУК4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации. М., 2004. [MUK 4.2.1890-04 «Opredelenie chuvstvitel'nosti mikroorganizmov k antibakterial'nym preparatam». Gosudarstvennoe sanitarno-ehpidemiologicheskoe normirovanie Rossijskoj Federacii. M., 2004 (In Russ)].
13. Афиногенов Г.Е., Краснова М.В. Чашечный метод оценки эффективности дезинфектантов и антисептиков. Методические рекомендации МЗ РФ № 2003/17. СПб., 2004: 13 с. [Afinogenov G.E., Krasnova M.V. Chashechnyj metod ocenki ehffektivnosti dezinfektantov i antiseptikov. Metodicheskie rekomendacii MZ RF № 2003/17. SPb., 2004: 13 s. (In Russ)].
14. Kramer A., et al. Octenidine, Chlorhexidine, Iodine and Iodophores. Preprint: Georg Thieme Verlag KG. 2008: 85 p.
15. Асташкин Е.И., Ачкасов Е.Е., Афонин К.В. и др. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / под ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. М.: Профиль-2С, 2010: 358 с. [Astashkin E.I., Achkasov E.E., Afonin K.V. i dr. Rukovodstvo po laboratornym zhivotnym i al'ternativnym modelyam v biomedicinskih issledovaniyah / pod red. N.N. Karkishchenko, S.V. Gracheva. M.: Profil'-2S, 2010: 358 s. (In Russ)].
16. Руководство Р 4.2.2643-10 «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности». М., 2010: 740 с. [Rukovodstvo R 4.2.2643-10 «Metody laboratornyh issledovanij i ispytanij dezinfekcionnyh sredstv dlya ocenki ih ehffektivnosti i bezopasnosti». M., 2010: 740 s. (In Russ)].
17. Методические указания по использованию культуры диплоидных клеток человека, рекомендуемых для токсиколо-го-гигиенических исследований. М., 1991: 23 с. [Metodicheskie ukazaniya po ispol'zovaniyu kul'tury diploidnyh kletok cheloveka, rekomenduemyh dlya toksikologo-gigienicheskih issledovanij. M., 1991: 23 s. (In Russ)].
18. Фолькер Бюлер. Коллидон®. Поливинилпирролидон для фармацевтической промышленности / Перевод с англ. под ред. д.ф.н. К.В. Алексеева. BASF, 2001: 310 с. [Fol'ker Byuler. Kollidon®. Polivinilpirrolidon dlya farmacevticheskoj promyshlennosti / Perevod s angl. pod red. d.f.n. K.V. Alekseeva. BASF, 2001: 310 s. (In Russ)].
19. Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е., Краева Л.А. и др. Разработка модели in vivo для оценки антитоксического действия полимеров. Проблемы медицинской микологии. 2018; 20 (2): 49. [Afinogenova A.G., Afinogenov G.E., Kraeva L.A. i dr. Razrabotka modeli in vivo dlya ocenki an-titoksicheskogo dejstviya polimerov. Problemy medicinskoj mikologii. 2018; 20 (2): 49 (In Russ)].
20. Gallo J., Kolar M., Florschütz A.V., et al. In vitro testing of gentamicin-vancomycin loaded bone cement to prevent prosthetic joint infection. Biomed. Papers. 2005; 149 (1): 153-158.
21. Cui Quanjun, Mihalko William M., Shields John S., et al. Antibiotic-Impregnated cement spacers for the treatment of infection associated with total hip or knee arthroplasty. J. Bone Joint Surg. Am. 2007; 89: 871-882.
22. E. Bertazzoni Minelli, T. Della Bora, A. Benini. Different microbial biofilm formation on polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement loaded with gentamicin and vancomycin. Anaerobe. 2011; 17: 380-383.
23. Mader J.T., Calhoun J., Cobos J. In Vitro Evaluation of antibiotic diffusion from antibiotic-impregnated biodegradable beads and polymethylmethacrylate beads. Antimicrob. Agents and Chemother. 1997; 41 (2): 415-418.
Поступила в редакцию журнала 12.11.2018
Рецензент: В.В. Гостев
