Мікрофлора сучасної бойової рани та її чутливість до антибіотиків. Частина І

Вступ

Ефективність лікувально-евакуаційних заходів під час воєнних дій є вирішальною для життя поранених. Своєчасність надання медичної допомоги та проведення повного обсягу необхідних лікувальних заходів з подальшою медичною реабілітацією забезпечують відновлення бійця та повернення його у стрій. У цій парадигмі гостро постає питання профілактики та лікування гнійних ускладнень, адже поранення, отримані під час бойових дій, апріорі є інфікованими.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), у 44–61% поранених розвиваються інфекційні ускладнення [1]. За даними, одержаними в період 2014–2018 рр., проведення Антитерористичної операції (АТО) та у період 2018–2020 рр., Операції об’єднаних сил (ООС), гнійно-септичні ускладнення вогнепальних поранень виникали у 50–75% осіб [2, 3]. Більшість з них викликані мікроорганізмами, резистентними до більшості антибактеріальних препаратів, що призводило до більш тривалого загоєння рани, подовжених термінів госпіталізації поранених та великих економічних втрат. Тому пошук ефективних антибіотиків (АБ) для лікування сучасної бойової травми є актуальною проблемою військової медицини.

Ефективність застосування АБ при будь-яких інфекційних ускладненнях залежить від спектра мікроорганізмів, які викликали нагноєння. Мікрофлора бойових ран змінюється з війнами, часом, характеристиками зброї, проте існують певні закономірності в циркуляції збудників.

Під час Кримської війни 1855 р. французьким хірургом Шарлем Седійо виявлено пофарбування бинтів поранених в аквамариновий колір. Тоді ще не було відомо про існування палички синьо-зеленого гною, проте очевидним є те, що більше століття тому Pseudomonas aeruginosa вже була етіологічним чинником нагноєння бойової рани [4].

У роки Першої світової війни домінуючими мікроорганізмами, що викликали інфекційні ускладнення, були Clostridium spp., які викликали газову гангрену у 5–13% поранених. У подальшому їм на зміну прийшли гноєутворювальні коки — стафілококи та стрептококи. У роки Другої світової війни, після винайдення пеніциліну та активного його застосування, кількість інфекційних ускладнень та летальних наслідків, зумовлених цими бактеріями, значно зменшилася. Це призвело до зміни спектра мікроорганізмів, які викликали нагноєння. Так, домінуючими патогенами, що контамінували бойові рани, стали плазмокоагулюючі стафілококи та грамнегативні палички, що належать до родини Enterobacteriaceae. Облігатні анаероби спричинювали ускладнення лише у 0,5–1% поранених, а летальних наслідків не зафіксовано [5].

Впродовж наступних військових збройних конфліктів (Корея, В’єтнам) роль грампозитивної мікрофлори як етіологічного чинника, що спричиняє інфекції вогнепальної рани, стає дедалі меншою. Лідируючими контамінантами бойової рани стали грамнегативні палички — Enterobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas species, Proteus species та Escherichia coli (E. colі). Проте саме під час цих військових конфліктів з’явилися повідомлення про резистентність виділених мікроорганізмів до пеніциліну та стрептоміцину, яка сягала 83% [6, 7]. Таку значну частку резистентності пов’язують з різними факторами, серед головних — медичний персонал, який є фактором передачі резистентних штамів у медичному закладі, довготривала медична евакуація поранених. Усе це потребувало пошуку нових ефективних протимікробних засобів впливу на мікроорганізми.

Спостереження, проведені під час війни в Афганістані (1979–1989 рр.), продемонстрували контамінацію вогнепальної рани грампозитивною аеробною мікрофлорою, спороутворювальними бацилами, клостридіями, неспороутворювальними анаеробами, плазмонекоагулюючими стафілококами від моменту отримання поранення. При затриманні евакуаційних заходів або несвоєчасному наданні медичної допомоги відмічали зміну мікрофлори на грамнегативну [8, 9].

Бурхливий розвиток винаходу АБ припав на період 1940–1970 рр. Тетрациклін, метицилін, ванкоміцин, цефалоспорини — найбільш відомі та широко застосовувані в той час антибактеріальні препарати. Проте крім позитивного ефекту, такого як зменшення кількості летальних наслідків від інфекцій, застосування АБ призвело до розвитку резистентності мікроорганізмів, селекції штамів мікроорганізмів та зміни їх спектра при бойовій рані.

На підтвердження цього дані, що описують мікробіологію бойових поранень, отриманих під час військових операцій США в Іраку та Афганістані (2001–2014 рр.), свідчать про домінування у спектрі ранових патогенів полірезистентних до АБ бактерій. Перш за все, це Acinetobacter baumannii (A. baumannii), представники родини ентеробактерій — K. pneumoniae та E. coli, які є продуцентами β-лактамаз широкого спектра, та метицилінрезистентні Staphylococcus aureus [10, 11].

Подібну ситуацію відзначали й під час війни в Лівії та Сирії у 2011 та 2012 р. відповідно. З бойових ран виділяли переважно грамнегативні неферментуючі палички та представників ентеробактерій. Виділені штами мали полірезистентність до більшості антибіотиків [12].

Вищенаведені дані підтверджують, що існують певні закономірності у змінах бактеріології бойової рани. Так, первинна контамінація рани відбувається коменсалами ґрунту (бацилами, неспороутворювальними анаеробами, грампозитивними аеробними мікроорганізмами), які зазвичай не спричиняють нагноєнь бойової рани. Проте несвоєчасне або неповноцінне надання медичної допомоги, багатоетапна медична евакуація з перебуванням поранених у різних медичних закладах зумовлюють інфікування госпітальними антибіотикорезистентними штамами бактерій і поширення стійких до АБ мікроорганізмів у закладах системи медичного забезпечення.

Особливістю гібридної війни в Україні 2014–2022 рр. є превалювання мінно-вибухової травми з характерними множинними та масивними пошкодженнями тканин, переломами кісток, розтрощенням або відривом кінцівок, порушенням регіональної гемодинаміки, мікроциркуляції та нервової трофіки. При проведенні аналізу за час АТО/ООС частка поранених з пошкодженням кінцівок становила 56,7%, з яких найбільше поранених з осколковими ураженнями кінцівок — 80,4%. Неврегульованість протоколів з проведення антибіотикопрофілактики та антибіотикотерапії на різних етапах медичної евакуації, неконтрольоване призначення АБ різних груп, у тому числі препаратів резерву, призвело до формування та поширення штамів полірезистентних мікроорганізмів у медичних закладах. Це підтверджують дані, отримані в ході мікробіологічного дослідження вогнепальних переломів нижніх кінцівок. Домінуючими мікроорганізмами в цій війні були грамнегативні неферментуючі палички — карбапенемрезистентні Acinetobacter spp. та металобеталактамазопродукуючі Pseudomonas aeruginosa. З представників родини Enterobactericeae вогнепальну рану найчастіше контамінували бактерії роду Enterobacter та Klebsiella з широким переліком генів, що відповідали за продукцію β-лактамаз та амінотрасфераз. В окремих випадках виділяли E. colі. У кожного 5-го постраждалого з мінно-вибуховим пораненням виділяли грампозитивні коки, решта бактерій представлена грампозитивними паличками [13].

Повномасштабна війна в Україні характеризується особливою жорстокістю. Величезна кількість зруйнованих домівок, господарських будівель, шкіл та іншої інфраструктури спонукала мирне населення до міграції у пошуках нового житла. Не стали винятком і заклади системи охорони здоров’я. Тільки за офіційними даними 120 лікарень зруйновано в перші 3 тиж з початку повномасштабного вторгнення, близько десятків з них не підлягають відновленню [14]. З новим викликом стикнулися й лікарі — масові надходження поранених військових та мирного населення з найрізноманітнішими травмами та пораненнями: багатофракційні вогнепальні переломи, травматичні ампутації кінцівок, масивні площі поранення, опіки середнього та тяжкого ступеня тощо. У таких умовах надання першої медичної допомоги, стабілізація стану постраждалих є пріоритетними для збереження життя. Екстремальні умови для  прийняття швидких рішень щодо обсягів втручань та вибору лікувальної тактики з метою збереження життя пораненим часто змушує не дотримуватися правил асептики та антисептики, що створює умови для контамінації ран гноєутворювальними бактеріями, а подальша медична евакуація на наступні рівні надання медичної допомоги сприяє приєднанню госпітальних полірезистентних патогенів.

Згідно з розпорядженням Кабінету Міністрів України від 6 березня 2019 р. № 116-р «Про затвердження Національного плану дій щодо боротьби із стійкістю до протимікробних препаратів», одними із заходів щодо боротьби зі стійкістю до протимікробних засобів є запровадження раціонального застосування протимікробних препаратів та впровадження дієвої системи епідеміологічного нагляду за антибіотикорезистентністю [15]. Тому постійний мікробіологічний моніторинг бойової рани є наріжним чинником формування стратегії антибіотикопрофілактики та лікування поранених.

Мета: визначення видового спектра мікроорганізмів, що контамінують вогнепальні та мінно-вибухові рани поранених у бойових діях під час широкомасштабної агресії проти нашої країни.

Програмно-методологічне забезпечення роботи

Обстежено 140 поранених з вогнепальними переломами кісток та мінно-вибуховими ранами, які доставлені у Військово-медичний клінічний центр Центрального регіону України для отримання чергового рівня медичної допомоги в період з березня 2022 до січня 2023 р. В усіх пацієнтів при госпіталізації відібрано вміст з ран за загальноприйнятими методиками. При проведенні мікробіологічного обстеження пацієнтів керувалися міжнародними і вітчизняними нормативно-правовими документами з біометричної етики, a саме: Женевською декларацією, Гельсінською декларацією Всесвітньої медичної асоціації з біомедичних досліджень, де людина є їхнім об’єктом (World Medical Association Declaration of Helsinki 1994, 2000, 2008 р.), Конвенцією про захист прав і гідності людини у зв’язку із застосуванням досягнень біології та медицини (Рaда Європи 1997 р.) з «Додатковими протоколами», наказом МОЗ України від 13.02.2006 р. № 66.

Виділення чистих культур бактерій проводили шляхом посіву досліджуваного матеріалу з використанням м’ясо-пептонного агару, кров’яного агару, хромогенних агарів для Acinetobacter, Psеudomonas («GRASO Biotech», Польща). Ідентифікацію клінічних штамів мікроорганізмів виконували згідно із загальноприйнятими мікробіологічними методами за морфологічними, тинкторіальними, культуральними, біохімічними властивостями. Біохімічне типування проводили на діагностичних панелях NEFERM-test 24, ENTERO-test 24 («PLIVA-Lachema a.s.», Чеська республіка).

Дослідження виконане в рамках науково-дослідних робіт кафедри мікробіології Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова «Вивчення біологічних властивостей мікроорганізмів, віднесених ВООЗ до списку «провідних патогенів», що несуть загрозу здоров’ю людини, та розробка засобів боротьби з ними», державна реєстрація № 0117U006903.

Результати та їх обговорення

У рановому вмісті всіх 140 поранених виявлені факультативні анаеробні бактерії. Щільність заселення становила 105 колонієутворювальних одиниць (КУО)/мл. Результати визначення видового спектра виділених мікроорганізмів представлені на рисунку.

Рисунок. Видовий склад бактерій, ізольованих з ран

Превалювання грамнегативних бактерій у спектрі ранових патогенів підтверджує тенденцію останніх років та корелюється з даними, отриманими в ході проведення АТО/ООС в період 2014–2021 рр. [16, 17]. Виділені ізоляти бактерій належали до двох груп: ентеробактерії та грамнегативні неферментуючі бактерії. Звертає на себе увагу домінування серед виділених патогенів A. baumanii. Ці мікроорганізми контамінували вогнепальну рану у 63% поранених. Усього виділено 88 штамів цих мікроорганізмів.

До початку XXI ст. цей вид бактерій не виділяли в окрему таксономічну одиницю. Вперше роль цих мікроорганізмів у розвитку ранової інфекції зафіксовано під час воєнних дій в Іраку та Афганістані (2001–2014 рр.). Тоді цей вид патогенів виділили з ран у 50% поранених [18]. Під час проведення АТО/ООС частка виділених ацинетобактерій становила близько 45% [19]. Таким чином, очевидне зростання питомої ваги A. baumanii у мікробному спектрі мікроорганізмів — контамінантів сучасної вогнепальної рани за період від початку АТО/ООС до повномасштабної війни проти України. Це пояснюється формуванням і поширенням госпітальних штамів цього виду бактерій у процесі довготривалого переміщення поранених по етапах медичної евакуації. Особливістю цих бактерій є швидкість розвитку антибіотикорезистентності, високий ступінь здатності до плівкоутворення в рані. Завдяки таким властивостям A. baumanii потрапили в групу ESKAPE-патогенів, а також внесені ВООЗ у перелік пріоритетних мікроорганізмів, що несуть найбільшу загрозу для здоров’я людства [20]. Важливим є визначення профілю антибіотикорезистентності виділених ізолятів.

Зафіксовано зростання питомої ваги бактерій роду Klebsiella у мікробному спектрі ранових патогенів. Якщо у період 2014–2017 рр. частка виділення цих мікроорганізмів становила 9,4% і була представлена видами K. pneumoniae та K. oxytoca, то в ході повномасштабної війни вони були 2-ми за частотою виділення та виявлялися в рановому вмісті у майже ⅓ обстежених. Слід звернути увагу і на мономорфність виділених клебсієл за видовим складом. Так, усі виділені штами ідентифіковані як K. pneumoniae. Відомо, що бактерії роду Klebsiella, як і інші неферментуючі грамнегативні мікроорганізми, часто є носіями генів, що кодують карбапенемази, відповідно, можна очікувати на резистентність цих мікроорганізмів до карбапенемів [19].

Питома вага іншого виду неферментуючих грамнегативних бактерій, які минулі роки домінували в переліку ранових патогенів, а саме представники роду Pseudomonas, навпаки, зменшилася. Якщо у період АТО/ООС цей вид бактерій становив ¼ від усіх виділених грамнегативних бактерій, то у сучасних умовах паличку синьо-зеленого гною виділяли лише у 1% поранених. Вочевидь, Pseudomonas aeruginosa, що характеризується відносно високим патогенним потенціалом, витісняється в госпітальних умовах, більшою мірою, еволюційно гнучкими видами неферментуючих грамнегативних бактерій, якими є Acinetobacter.

Новим є поява серед мікробних контамінантів вогнепальних ран Achromobacter, а саме: Achromobacter xylosoxidans, Achromobacter insolitus. Відомо, що ахромобактерії — убіквітарні гідробіонти, які в навколишньому середовищі заселяють ґрунти та водойми. Ці мікроорганізми не належали до потенційно патогенних, проте дедалі частіше їх виявляють у проявах інфекцій, пов’язаних з наданням медичної допомоги. З 2021 р. до Achromobacter xylosoxidans застосовують визначення «емерджентний патоген» через його здатність викликати гнійно-запальні захворювання різної локалізації, в тому числі ранової інфекції [21]. Варто зазначити, що у попередній період проведених мікробіологічних досліджень вогнепальних ран у постраждалих у ході АТО/ООС випадків контамінації ран цими видами бактерій нами не реєстрували. Поява ахромобактерій у мікробному пейзажі сучасної бойової рани свідчить про новий виток змін в епідеміологічних процесах, та, вочевидь, пов’язана із застосуванням антибактеріальних препаратів та розвитком адаптивних механізмів у бактерій до них.

Висновки

1. Домінуючою мікрофлорою, що ускладнює перебіг бойових поранень, протягом 1-го року повномасштабної агресії проти України були A. baumanii і K. pneumoniae.

2. Тривалість бойових дій, велика кількість поранених і вимушене масове безсистемне застосування різних АБ призведуть до швидких змін у спектрі патогенів бойових ран.

3. Проведення безперервного мікробіологічного моніторингу вогнепальних поранень постраждалих у бойових діях з обов’язковим контролем рівня чутливості мікрофлори до АБ є важливим чинником з’ясування сучасних епідеміологічних тенденцій та провідною інформаційною складовою визначення оптимальної тактики надання медичної допомоги та лікування поранених.



Список використаної літератури

1. Желіба М.Д., Верба А.В., Богуш Г.Л. та ін. (2019) Мікробіологічні аспекти ранової інфекції у потерпілих внаслідок бойових дій та її комплексне лікування з застосуванням вакуум-терапії. Сучасні медичні технології, 3: 50–55.

2. Кришевський Ю.П., Горошко В.Р., Хитрий Г.П. (2020) Мікробіологічна структура та чутливість патогенної мікрофлори до антибіотиків у пацієнтів із пораненням черевної порожнини. Мед. невідкл. станів, 16(1): 72–77.

3. Хоменко І.П., Цема Є.В., Шаповало В.Ю. та ін. (2018) Динаміка мікробної контамінації вогнепальної рани під час комплексного хірургічного лікування. Хірургія України, 1: 7–13.

4. www.imena.ua/blog/history-of-antibiotics-part-2/.

5. Бендас В.В., Стефак Я.П., Мойсюк В.Д. (2019) Таксономічний склад, популяційний рівень і мікроекологічні показники мікробіоти ранового вмісту вогнепальних поранень та мінно-вибухових травм. Клін. експеримент. патол., 18(2): 13–18.

6. Wannamaker G.T., Pulaski E.J. (1958) Pyogenic neurosurgical infections in Korean battle casualties. J. Neurosurg., 15: 512–518. DOІ: 10.3171/jns.1958.15.5.0512.

7. Jones E.L., Peters A.F., Gasior R.M. (1968) Early management of battle casualties in Vietnam. An analysis of 1,011 consecutive cases treated at a mobile army surgical hospital. Arch. Surg., 97: 1–15. doі: 10.1001/archsurg.1968.01340010031001.

8. Badikov V.D., Krylov K.M., Minnulin I.P. (1996) The microflora of gunshot and explosive mine wounds in victims delayed for a long time at the prehospital stage. Voen Med. Zh., 317: 34–37.

9. Кондратюк В.М. (2017) Мікробіологічна характеристика інфекційних ускладнень бойових поранень в різних збройних конфліктах. Укр. журн. мед. біол. спорт., 3(7): 219–223.

10. Кондратюк В.М. (2020) Мікробіологічне обґрунтування нової концепції протимікробної терапії інфекційно-запальних ускладнень бойових поранень у збройному конфлікті сучасності. Автореф. дис. … докт. мед. наук, Вінниця.

11. Johnson E.N., Burns T.C., Hayda R.A. et al. (2007) Infectious complications of open type III tibial fractures among combat casualties. Clin. Infect. Dis., 45: 409–415.

12. Franka E.A., Shembesh M.K., Zaied A.A. et al. (2012) Multidrug-resistant bacteria in wounds of combatants of the Libyan uprising. J. Infect., 65: 279–281.

13. Kovalchuk P.V., Kondratiuk M.V. (2017) Bacterial flora of combat wounds from eastern Ukraine and time-specified changes of bacterial recovery during treatment in Ukrainian military hospital. BMC Res. Notes, 10: 152.

14. Loban G., Faustovа M., Dobrovolska O., Tkachenko P. (2023) War in Ukraine: incursion of antimicrobial resistance. Ir. J. Med. Sci., May 13: 1–3.

15. www.kmu.gov.ua/npas/proogo-planu-dij-shchodo-borotbi-iz-stijkistyu-do-protimikrobnih-preparativ.

16. Ковальчук В.П., Кондратюк В.М. (2016) Динаміка видового складу мікрофлори бойових (вогнепальних та мінно-вибухових) ран кінцівок, одержаних в ході Антитерористичної операції на сході України у 2014 р. Хірургія України, 2: 13–18.

17. Фомін О.О., Фоміна Н.С., Кондратюк В.М., Колодій С.А. (2020) Характеристика ефективності лікування вогнепальних поранень з використанням VAC-терапії. Вісн. Вінницьк. нац. мед. ун-ту, 24(1): 106–109.

18. Wallum T.E., Yun H.C., Rini E.A. et al. (2015) Рathogens present in acute mangled extremities from Afghanistan and subsequent pathogen recovery. Mil. Med., 180(1): 97–103.

19. Кондратюк В.М. (2017) Оцінка резистентності до антимікробних препаратів штамів Acinetobacter baumannii та Pseudomonas aeruginosa, що контамінують бойові поранення кінцівок. Травма, 18(1): 68–73.

20. Bassetti M., Ginocchio F., Mikulska M. (2011) New treatment options against gram-negative organisms. Crit. Care, 15(2): 215.

21. Ronin E., Derancourt C., Cabié A., MarionSanchez K. (2021) Achromobacter spp. Surgical site infections: a systematic review of case reports and case series. Microorganisms, 9(12): 2471.

Надійшла до редакції/Received: 19.06.2023
Прийнято до друку/Accepted: 20.06.2023