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)
- Authors: Ivanyan S.T.1,2, Jerelei O.B.2,3, Lobanov G.V.3, Gubar L.S.1,4, Alekseeva N.S.4, Alekseev V.V.4, Kutsevalova O.Y.5
-
Affiliations:
- Rostov Clinical Hospital
- Republican Center of Traumatology, Orthopedics and Neurosurgery
- Donetsk Gorky State Medical University
- Rostov State Medical University
- National Medical Research Center of Oncology
- Issue: Vol 22, No 1 (2025)
- Pages: 150-156
- Section: Original Researches
- URL: https://journals.rcsi.science/1994-9480/article/view/289319
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2025-22-1-150-156
- ID: 289319
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; DonetskOleg 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; DonetskGrigory 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, DonetskLeonid 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-DonNatalya 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-DonVladimir 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-DonOlga 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-DonReferences
- 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.
- 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.
- 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.).
- 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.).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.).
- 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.
- 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
