Determination of the spectrum of osteomyelitis pathogens in the Southern Federal District of Russia as a fundamental factor in creating local protocols for providing care (empirical antibiotic therapy)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction: Osteomyelitis is a serious complication of diseases of the musculoskeletal system. Materials and methods: 332 patients aged 18 to 65 years with osteomyelitis of the extremity bones were examined. A set of studies was carried out, including microbiological studies with determination of antibiotic sensitivity. Results: According to the localization of the pathological process, damage to the tibia prevailed – 113 (34 %) patients. The etiology of osteomyelitis is dominated by staphylococci. Chronication of the process occurs due to gram-negative bacteria with a high level of resistance. Conclusions: Monitoring of pathogens is an important link in creating local protocols for empirical antibacterial therapy for osteomyelitis of the extremities.

Full Text

Остеомиелит относится к ряду тяжелых и трудноизлечимых заболеваний опорно-двигательного аппарата. В развитых странах заболеваемость им достигает 21,8 случаев на 100 000 взрослых жителей [1]. В развивающихся же странах этот показатель выше и достигает 200 случаев на 100 000 жителей [2]. Наиболее часто данное заболевание возникает как осложнение открытых переломов, достигая 30 % [3, 4, 5]. Кроме того, статистика свидетельствует о неуклонном росте количества ортопедических хирургических вмешательств на костях и суставах, после которых в 1–17 % случаев развиваются инфекционные осложнения [3]. В наши дни наблюдается возрастание частоты коморбидной патологии, которая увеличивает риск развития инфекционных осложнений после остеосинтеза, особенно у пациентов с сахарным диабетом, ожирением, атеросклерозом, алкоголизмом, курением [6].

Хотя достижения в понимании патогенеза остеомиелита, применение антибиотиков и усовершенствование методов визуализации значительно снизили смертность при остеомиелите [7], результаты его лечения остаются неудовлетворительными и количество осложнений достигает 50–90 %, с высокой долей инвалидизации [8].

Появление антибиотикорезистентных штаммов микробов возвращает хирургов к необходимости пересмотра и более глубокого исследования как свойств микробной биоты, вызывающей рассматриваемую патологию, так и эффективных методов нехирургического воздействия на нее [9].

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение локализации остеомиелитического процесса, изучение спектра возбудителей, вызывающих остеомиелит костей конечностей среди взрослого населения Южного федерального округа России (ЮФО РФ), их чувствительности к антибиотикам для повышения эффективности эмпирической терапии.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследовано 332 пациента в возрасте от 18 до 65 лет с остеомиелитом костей конечностей, проходивших стационарное лечение в травматолого-ортопедическом отделении № 2 РКБ ЮОМЦ ФМБА России (г. Ростов-на-Дону) в период с 01.07.2022 г. по 01.07.2024 г. Средний возраст пациентов составил 48 лет, мужчин было 239 (72 %), женщин – 93 (2 %).

Всем пациентам было проведено комплексное обследование, включающее рентгенологическое, общеклиническое и микробиологическое исследование с определением антибиотикочувствительности.

Видовую идентификацию микроорганизмов проводили с помощью времяпролетной масс-спектрометрии (TOFMS)с матрично-ассоциированной лазерной десорбцией/ионизацией (MALDI-TOF MS) с использованием системы Microflex LT и программного обеспечения MALDI BiotyperCompass 4.1.80 (BrukerDaltonics, Германия).

Определение чувствительности к антимикробным препаратам включенных в исследование изолятов проводили диско-диффузионным методом; интерпретация результатов определения чувствительности проводилась в соответствии Российскими рекомендациями «Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам» Версия 2024-02 [10].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При обследовании 332 пациентов с хроническим остеомиелитом возбудитель был идентифицирован у 309 (93,1 %). Соответственно, без роста остались 23 (6,9 %) образца.

По локализации патологического процесса превалировало поражение большеберцовой кости – 113 (34 %) пациентов. Остеомиелит костей стопы выявлен у 53 (16 %) пациентов. Бедренная и плечевая кости были поражены остеомиелитом у 46 (14 %) и 43 (13 %) пациентов соответственно. Поражение костей остальных сегментов конечностей в исследуемой группе встречалось реже: предплечья и голеностопного сустава по 20 (6 %) пациентов соответственно, остеомиелит костей тазобедренного и коленного суставов по 17 (5 %) пациентов, ключицы – у 3 (1 %) пациентов.

Основными возбудителями хронической костно-суставной инфекции были стафилококки 236 (76,4 %): Staphylococcusaureus 192 (62,1 %) и Staphylococcus epidermidis 44 (14,2 %). Грамотрицательные возбудители составили 73 (23,6 %) случая. Чаще они выделялись из очага инфекции у пациентов с остеомиелитом, течение которого сопровождалось наличием дефекта мягких тканей. Наиболее частым представителем были: Escherichia coli – 30 (9,7 %), Pseudomonasaeruginosa – 18 (5,8 %), Proteusspp. – 13 (4,2 %). Из них Proteusvulgaris – 12 (3,9 %) и Proteusrettgeri – 1 (0,3 %). Прочие – 12 (3,8 %) были представлены Acinetobacterbaumannii – 6 (1,9 %), Klebsiellapneumoniaе – 4 (1,3 %) и Enterobactercloacae– 2 (0,7 %). Эти результаты представлены на рисунке.

 

Рис. Этиологическая картина возбудителей остеомиелита конечностей

 

У 13 (4,2 %) пациентов была обнаружена полимикробная ассоциация. Основная причина ее развития была прямо пропорционально связана с длительностью остеомиелитического процесса, наличием дефекта мягких тканей и количеством ранее проведенных оперативных вмешательств. Необходимо отметить, что у 10 (3,2 %) пациентов с полимикробной ассоциацией был остеомиелит большеберцовой кости, сопровождающийся дефектом мягких тканей.

В полимикробной этиологии доминировал S. aureus в ассоциации с грамотрицательными бактериями у 9 (69,2 %) пациентов. У 2 (15,4 %) пациентов – в ассоциации с S. epidermidis, что подтверждает причастность стафилококков к развитию остеомиелита. И только у 2 (15,4 %) пациентов была ассоциация P. aeruginosa с E. coli и P. vulgaris.

Для анализа антибиотикочувствительности возбудителей были использованы антимикробные препараты с учетом клинических рекомендации и биодоступности. При этом установлено, что все штаммы S. aureus (n = 192) были чувствительны (100 %) к ванкомицину, линезолиду, тигециклину и триметоприм-сульфаметоксазолу. Для выявления резистентности к фторхинолонам в качестве скрининга использовали норфлоксацин.

К остальным антибиотикам штаммы S. aureus проявляли более умеренную активность – от n = 81 (42,2 %) для доксициклина, до n = 140 (72,9 %) для цефокситина. Метициллин-резистентные штаммы S. aureus были обнаружены у 52 (27,1 %) пациентов (табл. 1).

 

Таблица 1

Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов S. aureus (n = 192)

Антибиотик

Ч

Р

абс.

%

абс.

%

Цефокситин

140

72,9

52

27,1

Гентамицин

103

53,6

89

46,4

Доксициклин

81

42,2

111

57,8

Ванкомицин

192

100,0

0

0

Линезолид

192

100,0

0

0

Клиндамицин

118

61,5

74

38,5

Норфлоксацин

118

61,5

74

38,5

Тигециклин

192

100,0

0

0

Триметоприм-сульфаметоксазол

192

100,0

0

0

 

Все штаммы S. epidermidis n = 44 (100 %) были чувствительны к ванкомицину, линезолиду, тигециклину и триметоприм-сульфаметоксазолу. Выделено по 17 (38,6 %) штаммов, чувствительных к клиндамицину и норфлоксацину, по 20 (45,5 %) штаммов – к гентамицину. Менее активным оказался доксициклин – 36 (81,8 %) штаммов. Метициллин-резистентные штаммы S. epidermidis обнаружены у 24 (54,5 %) пациентов. К остальным антибиотикам штаммы S. Epidermidis проявляли более умеренную активность – от n = 81 (42,2 %) для доксициклина до n = 140 (72,9 %) для цефокситина (табл. 2).

 

Таблица 2

Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов S. epidermidis (n = 44)

Антибиотик

Ч

Р

абс.

 %

абс.

 %

Цефокситин

20

45,5

24

54,5

Гентамицин

20

45,5

24

54,5

Доксициклин

36

81,8

8

18,2

Ванкомицин

44

100,0

0

0

Линезолид

44

100,0

0

0

Клиндамицин

17

38,6

27

61,4

Норфлоксацин

17

38,6

27

61,4

Тигециклин

44

100,0

0

0

Триметоприм-сульфаметоксазол

44

100,0

0

0

 

Результаты исследования показали значительную распространенность стафилококков и достаточно высокий уровень их чувствительности к клинически доступным антимикробным препаратам. Грамотрицательные бактерии были причастны к полимикробной ассоциации в основном при длительно незаживающих ранах. Все изоляты Enterobacterales проявляли высокий уровень чувствительности к карбапенемам (эртапенему, меропенему и имипенему) и амикацину (46 (93,9 %), 45 (91,8 %), 44 (89,8 %) и 40 (81,6 %) соответственно). Менее чувствительными были к цефепиму – 21 (42,9 %), цефтазидиму и ципрофлоксацину – по 13 (26,5 %) штаммов, триметоприм-сульфаметоксазолу 18 (36,7 %) штаммов. С низким уровнем чувствительности к грамотрицательным бактериям был цефотаксим – 3 (6,1 %) штамма. Эти результаты представлены в табл. 3.

 

Таблица 3

Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов Enterobacterales (n = 49)

Антибиотик

Ч

Р

абс.

%

абс.

%

Цефотаксим

3

6,1

46

93,9

Цефтазидим

13

26,5

36

73,5

Цефепим

21

42,9

23

57,1

Имипенем

44

89,8

5

10,2

Меропенем

45

91,8

4

8,2

Эртапенем

46

93,9

3

6,1

Гентамицин

24

49,0

20

51,0

Амикацин

40

81,6

4

18,4

Ципрофлоксацин

13

26,5

36

73,5

Триметоприм-сульфаметоксазол

18

36,7

31

63,3

 

Продукция бета-лактамаз расширенного спектра (БЛРС) была обнаружена у 22 (73,3 %) штаммов E. coli и 3 (75,0 %) штаммов K. pneumoniae. Штаммы E. coli с продукцией карбапенемаз выявлены не были. Среди штаммов K. pneumoniae обнаружены два продуцента карбапенемаз, относящиеся к OXA-48.

Установлено, что A. baumannii и P. aeruginosa являются одними из основных возбудителей нозокомиальных инфекций с низкой природной чувствительностью к большинству антибактериальных препаратов, в том числе к β-лактамным антибиотикам и высоким уровнем резистентности к оставшимся препаратам. Колонизация A. baumannii и P. aeruginosa на коже у здоровых людей является первичным фактором риска возникновения раневых инфекций. В связи с этим список препаратов для лечения инфекций, вызванных A. baumannii и P. Aeruginosa, ограничен, что затрудняет выбор лечения. Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов A. baumannii представлены в табл. 4 и 5.

 

Таблица 4

Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов A. Baumannii (n = 6)

Антибиотик

Ч

Р

абс.

%

абс.

%

Имипенем

2

33,0

4

67,0

Меропенем

2

33,0

4

67,0

Гентамицин

1

16,7

5

83,3

Тобрамицин

3

50,0

3

50,0

Амикацин

1

16,7

4

83,3

Ципрофлоксацин

0

0

6

100,0

Колистин

6

100

0

0

Триметоприм-сульфаметоксазол

2

33,0

4

67,0

 

Таблица 5

Результаты определения чувствительности к антибактериальным препаратам изолятов P. aeruginosa (n = 18)

Антибиотик

Ч

Р

абс.

%

абс.

%

Цефтазидим

0

0

18

100,0

Цефепим

0

0

18

100,0

Имипенем

3

16,7

15

83,3

Меропенем

7

38,9

11

61,1

Тобрамицин

9

50,0

9

50,0

Амикацин

10

55,6

8

44,4

Ципрофлоксацин

1

5,6

17

94,4

Колистин

18

100,0

0

0

 

Полученные результаты показали низкий уровень чувствительности к гентамицину и амикацину – по 1 (16,7 %) штамму, имипенему, меропенему и триметоприм-сульфаметоксазолу – по 2 (33,0 %). Наибольшую активность проявил тобрамицин – 3 (50,0 %) штамма и колистин – 6 (100,0 %). Штаммов, чувствительных к ципрофлоксацину, обнаружено не было.

Среди выделенных штаммов A. baumannii выявлены гены приобретенных карбапенемаз, относящиеся к группам OXA-24/40 – 3 изолята (50,0 %), OXA-23 – 1 изолят (16,7 %). Обнаружены 2 изолята (33,0 %) с продукцией генов молекулярного класса металло-бета лактомаз (МБЛ), группы NDM.

В отношении P. aeruginosa получены результаты, которые свидетельствуют о низком уровне чувствительности к ципрофлоксацину –1 (5,6 %) штамм, имипенему – 3 (16,7 %) штамма, меропенему – 7 (38,9 %) штаммов. Достаточный уровень активности проявили амикацин – 10 (55,6 %) штаммов, тобрамицин – 9 (50,0 %) штаммов. Высокий уровень активности характерен для колистина n = 6 (100,0 %). Изолятов, чувствительных к цефтазидиму и цефепиму, не обнаружено. Резистентность за счет генов, приобретенных МБЛ VIM групп, была обнаружена у 6 штаммов P. aeruginosa и составила 33,3 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В исследуемой группе 34 % случаев остеомиелита длинных трубчатых костей пришлось на большеберцовую кость, а в случае наличия дефекта мягких тканей и длительного течения патологического процесса преобладает миксти полирезистентная микрофлора.

Полученные нами данные свидетельствуют о преобладании в этиологии остеомиелита стафилококков и хронизации процесса за счет грамотрицательных бактерий с высоким уровнем резистентности.

Мониторинг возбудителей и изучение антибиотикорезистентности являются основополагающими предпосылками при создании локальных протоколов антибактериальной эмпирической терапии у больных с остеомиелитом конечностей, а результаты проведенного исследования могут использоваться в качестве их основы.

Выбор антибактериального препарата для назначения эмпирической терапии является важным звеном в цепочке лечения остеомиелита конечностей, и назначаться он должен согласно протоколам, разработанным на основании локального анализа возбудителей и данных об их чувствительности.

 

***

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

×

About the authors

Sergey T. Ivanyan

Rostov Clinical Hospital; Republican Center of Traumatology, Orthopedics and Neurosurgery

Author for correspondence.
Email: gavat@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1700-1416

Head of the Traumatology and Orthopaedic Department No. 2, orthopedic traumatologist of the Department of Bone Purulent Infection

Russian Federation, Rostov-on-Don; Donetsk

Oleg B. Jerelei

Republican Center of Traumatology, Orthopedics and Neurosurgery; Donetsk Gorky State Medical University

Email: oleg.djereley@yandex.ru

Candidate of Medical Sciences, Head of the Department of Bone Purulent Infection, Associate Professor of the Department of Traumatology, Orthopedics and Surgery of Extreme Situations

Russian Federation, Donetsk; Donetsk

Grigory V. Lobanov

Donetsk Gorky State Medical University

Email: Lgv-don@mail.ru

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Traumatology, Orthopedics and Surgery of Extreme Situations

Russian Federation, Donetsk

Leonid S. Gubar

Rostov Clinical Hospital; Rostov State Medical University

Email: gubar.l@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-7639-7951

Orthopedic traumatologist at the Traumatology and Orthopaedic Department No. 2

Russian Federation, Rostov-on-Don; Rostov-on-Don

Natalya S. Alekseeva

Rostov State Medical University

Email: alekseeva_ns@rostgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5280-6511

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Normal Physiology

Russian Federation, Rostov-on-Don

Vladimir V. Alekseev

Rostov State Medical University

Email: alekseev_vv@rostgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8055-2184

MD, Head of the Department of Histology, Cytology and Embryology

Russian Federation, Rostov-on-Don

Olga Yu. Kutsevalova

National Medical Research Center of Oncology

Email: olga_kutsevalova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7452-6994

PhD in Biology, Head of the Laboratory of Clinical Microbiology, Bacteriologist

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

  1. Rimashevskiy D., Akhtyamov I., Fedulichev P. et al. Pathogenetic features of chronic osteomyelitis treatment. Genij Ortopedii. 2021;27(5):628–635. (In Russ.) doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-5-628-635.
  2. Alvares P.A., Mimica M.J. Osteoarticular infections in pediatrics. Jornal de Pediatria (Rio J). 2020;96(1):58–64. doi: 10.1016/j.jped.2019.10.005.
  3. Linnik S.A. Traumatic and postoperative osteomyelitis with combined and multiple injuries of the lower extremities. Izvestiya Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan. Otdelenie biologicheskikh i meditsinskikh nauk = News of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan. Department of Biological and Medical Sciences. 2014;1(185):99–104. (In Russ.).
  4. Volotovsky P.A. Infectious complications after osteosynthesis of long tubular bones of the lower extremities: etiology, classification and diagnosis. Voennaya meditsina = Military medicine. 2018;1:83–89. (In Russ.).
  5. Ma X., Han S., Ma J. et al. Epidemiology, microbiology and therapeutic consequences of chronic osteomyelitis in northern China: A retrospective analysis of 255 Patients. Scientific Reports. 2018;8(1):14895. doi: 10.1038/s41598-018-33106-6.
  6. Bonnevialle P. Operative treatment of early infection after internal fixation of limb fractures (exclusive of severe open fractures). Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 2017;103(1S):S67–S73. doi: 10.1016/j.otsr.2016.06.019.
  7. Asperges E., Albi G., Truffelli F. et al. Fungal Osteomyelitis: A Systematic Review of Reported Cases. Microorganisms. 2023;11(7):1828. doi: 10.3390/microorganisms11071828.
  8. Derkachev V.S. On the issue of complex treatment of chronic post-traumatic osteomyelitis. Travmatologiya i ortopediya = Traumatology and orthopedics. 2015;3(4):43–44. (In Russ.).
  9. Kutsevalova O.Yu., Pokudina I.O., Rozenko D.A. et al. Modern problems of antibiotic resistance gram-negative nosocomial infections in the Rostov region. Meditsinskii vestnik Yuga Rossii = Medical Herald of the South of Russia. 2019;10(3):91–96. (In Russ.) doi: 10.21886/2219-8075-2019-10-3-91-96.
  10. Determination of the sensitivity of microorganisms to antimicrobial drugs. Russian recommendations. 2024. (In Russ.) URL: https:// www.antibiotic.ru/library/ocmap2024?token=73193fbc65321035bfe817723bbbda1f (accessed: 30.03.2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. Etiological picture of pathogens causing osteomyelitis of the extremities

Download (61KB)

Copyright (c) 2025 Иванян С.T., Джерелей О.B., Лобанов Г.V., Губарь Л.S., Алексеева Н.S., Алексеев В.V., Куцевалова О.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».