Синегнойная инфекция (Pseudomonas aeruginosa)
Голубев Михаил Аркадьевич
Описание
Синегнойная инфекция – сапронозная бактериальная системная инфекционная болезнь, вызываемая синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa). Инфекционный процесс характеризуется обширными клиническими проявлениями со стороны многих органов и систем человека.
Термин сапронозная инфекция означает – местом обитания бактерии в естественных условиях служат неживые объекты окружающей среды. Но, в тоже время, P. aeruginosа является одним из наиболее распространенных возбудителей нозокомиальных инфекций (внутрибольничных), которые характеризуются тяжелым течением и ассоциируются с высокой летальностью. Источником инфекции может быть больной человек.
История изучения этого микроорганизма началась в 1862 году с описания раневой инфекции с характерным сине-зелёным окрашиванием повязок. Чуть позже бактерия P. aeruginosa была выделена в чистой культуре.
В настоящее время синегнойную палочку включили в группу лидирующих бактерий-оппортунистов, высокоустойчивых для антибиотиков объединенных термином «ESKAPE»1, представляющих шесть самых опасных микробов для населения развитых стран - Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acetinobacter baumanni, Enterobacter spp. и Pseudomonas aeruginosa.
Показано, что распространенность синегнойной инфекции наиболее высока в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), где P. aeruginosa является возбудителем примерно от 10 до 20% всех бактериальных инфекций. По другим многоцентровым европейским исследованиям, роль P. aeruginosa в качестве возбудителя госпитальных инфекций в ОРИТ, оценивается около 30 %.
Синегнойная палочка является возбудителем поздних пневмоний, инфекций мочеполовых путей, катетер-ассоциированных ангиогенных инфекций, бактериемии, раневых инфекций и ожогов, инфекций глаз. Р. aeruginosa в структуре возбудителей нозокомиальных инфекций у взрослых занимает существенную долю, в среднем 11–13,8 %. По ряду данных начала 2000-х годов P. aeruginosa занимает около 60% всех респираторных микроорганизмов, выделенных от пациентов с фиброзом легких в случае хронических и персистирующих инфекций. Показана ведущая роль этой бактерии в этиологии септицемии/сепсиса при первичных иммунодефицитах. В 20 % случаев Р. aeruginosa является причиной бактериемии у пациентов с онкологическими заболеваниями крови.
Однако, при оценке участия в P. aeruginosa в инфекционных процессах регистрируется разброс данных. В ряде исследований показано, что частота инфекций, связанных с синегнойной палочкой, в некоторых отделениях может доходить до 53,9 %. Наиболее часто P. аeruginosa выступает в качестве возбудителя госпитальной инфекции нижних дыхательных путей у пациентов, получающих искусственную респираторную поддержку.
С помощью метода генотипирования штаммов P. aeruginosa, выделенных из прямой кишки, полости носа, трахеи и очагов инфекции, был исследованы пути колонизации синегнойной палочкой пациентов отделений интенсивной терапии. Установлено, что в половине всех случаев инфицирования колонизация больных P. aeruginosa была связана с перекрестным переносом из экзогенных источников, а другая часть приходилась на проникновение бактерий из внутренних очагов инфекции.
Обнаружено, если через неделю пребывания в ОРИТ колонизовано или инфицировано 23,4 %, то через 2 недели уже 57,8 % пациентов. При проведении длительной ИВЛ к 8 суткам у 46 % больных регистрировалась колонизация нижних дыхательных путей синегнойной палочкой. Кроме того, оказалось, что четверть пациентов поступают в ОРИТ уже с синегнойной палочкой.
Роль синегнойной палочки определяется не только достаточно высокой частотой ее распространения, и особенно в госпиталях, но и тяжестью течения вызываемых ею заболеваний, трудностями в терапии из-за нечувствительности к большинству антибиотиков. Поэтому инфекционный процесс, вызываемый синегнойной палочкой, характеризуются высокой смертностью. По данным статистики, в зависимости от локализации патологического процесса и адекватности проводимой антимикробной терапии, летальность при синегнойной инфекции с поражением внутренних органов колеблется от 18 до 61%.
Симптомы
Период инкубации при инфицировании синегнойной палочкой в среднем занимает 7-9 суток, варьируя от 2-х до 10 дней. Но в период после перенесенной операции он может продлиться от 10 до 14 дней.
Клинические проявления инфекционного процесса будут определяться локализацией очага синегнойной палочки. Синегнойная палочка является типичным условно-патогенным микроорганизмом, который вызывает инфекционный процесс преимущественно на фоне иммуносупрессии. У детей чаще поражаются кожа и желудочно-кишечный тракт. У больных пожилого возраста первичный очаг, как правило, локализуется в мочевых путях. В отоларингологии инфекция бактерия P. aeruginosa в 40% случаев у взрослых служит причиной хронического среднего отита. Синуситы регистрируются реже.
Синегнойная палочка может вызывать поражение бронхолегочного аппарата, а воспаление часто реализуется в виде трахеобронхита и пневмонии. Пневмония иногда приобретает лобарную или некротизирующую формы. Риск развития пневмонии, вызванной P. aeruginosa, особенно высок у пациентов, подвергшихся ИВЛ, госпитализированных в отделения интенсивной терапии, страдающих онкологическими заболеваниями. В группе пациентов на ИВЛ выявляется 30% пациентов с трахеобронхитами и 24% пневмоний с синегнойной этиологией. Пневмонии могут быть результатом распространения уже имеющейся в организме синегнойной инфекции, например, в кишечнике или возникать как первичные процессы. При синегнойной пневмонии и бактериемии летальность может достигать 40-50%.
Поражение роговицы бактерией P. aeruginosa характеризуется неблагоприятным прогрессированием вплоть до панофтальмита. Развитие патологии глаза в таких случаях у взрослых обычно связано с использованием контактных линз (бактерия может существовать в растворах для хранения линз) и глазных капель, загрязняющихся P. aeruginosa в процессе использования.
Синегнойные поражения мочевыводящей системы чаще развиваются в виде катетер-ассоциированных инфекций. Описаны случаи возникновения циститов, поражение почек в виде острого нефрита и пиелонефрита, которые могут приобретать крайне тяжелое течение. Серьезное поражение почек может проявиться в виде гемолитико-уремического синдрома и развитием острой почечной недостаточности.
Синегнойная палочка также является частым возбудителем острых (13% случаев) хронических простатитов, а также причиной острых гнойных воспалений яичек (орхитов) и придатков (эпидидимитов).
Инфекции желудочно-кишечного тракта, вызванные P. aeruginosa, наблюдаются преимущественно у иммунокомпрометированных лиц, особенно часто у недоношенных детей, детей первых 6 месяцев, а также пациентов с онкогематологическими заболеваниями. Язвенные поражения ротоглотки у детей, миндалин и слизистой оболочки ротовой полости могут имитировать дифтерию. Распространение язвенных изменений в глубину с захватом мышечного и серозного слоев может приводить к перфорации, перитониту и бактериемии. Показано, что синегнойная палочка обнаруживается в 16% случаев острого перитонита после проведенных операций. Поражение кишечника синегнойной палочкой клинически проявляется в виде диареи. Тяжелые случаи диареи, которая сопровождает синегнойный сепсис у детей первого года жизни, получил название «шанхайская лихорадка». Более чем в 7% случаев P. aeruginosa является этиологическим фактором формирования гнойного очага (абсцесса) в ткани печени и развития холангита.
Первичные поражения головного мозга и его оболочек обнаруживаются в редких случаях. Обычно инфекционный процесс в виде абсцессов головного мозга, менингита, вентрикулита развивается в результате проведенных операций, дренирований или травм, а также при распространении бактерий из имеющегося очага синегнойной палочки – отите, конъюнктивите, при наличии возбудителя в кровяном русле.
Регистрируются случаи поражения синегнойной палочкой костно-суставного аппарата, протекающих в виде остеомиелита, гнойных артритов.
Весьма значимыми являются синегнойные осложнения раневых процессов. В общей структуре раневых инфекций синегнойная палочка занимает 9-10%. В 11-30% случаев синегнойная палочка служит причиной осложнений ран, полученных при ожогах. Среди детей с ожоговой болезнью синегнойная инфекция занимала второе место.
Поражение сердца в виде синегнойного эндокардита и медиастенита как первичные процессы регистрируются редко, они формируются как осложнения при стойкой бактериемии, ранений или после медицинских манипуляций.
Результатом влияния синегнойной палочки может быть ноготь, кожа, подкожная клетчатка и воспаление фасций – оболочки мышц, сухожилий, некоторых органов (фасциит). Воспаление ногтя характеризуется его окрашиванием в темно-зеленый цвет за счет выработки пигмента – пиоцианина. Поражение кожи проявляется в виде фолликулита, макулопапулярной и/или пустулярной сыпи. Синегнойное воспаление подкожной клетчатки определяется в виде гнойного целлюлита. Синегнойные фасцииты могут приобретать некротизирующую форму и часто заканчиваются летальным исходом.
Одним из осложнений синегнойной инфекции является некротический энтероколит у недоношенных детей с низкой массой тела. Хотя развитие некротического энтероколита не вызывается каким-то одним инфекционным агентом, наличие госпитальных штаммов синегнойной палочки, которые населяют кишечник новорожденного, приводят к прогрессированию некротического энтероколита.
Тяжело синегнойная инфекция протекает у ослабленных родившихся детей и детей с врожденными заболеваниями.
У новорожденных P. aeruginosa служит причиной сепсиса, пневмонии, конъюнктивита, эндофтальмита и характеризуется высокими показателями смертности. Экзогенными факторами риска инфицирования P. aeruginosa в неонатологии являются: низкая пищевая толерантность, длительное парентеральное питание, длительная антибактериальная терапия.
Большое значение имеет инфицирование синегнойной палочкой у детей страдающих муковисцидозом. При этом заболевании инфицирование и колонизация P. aeruginosa могут начинаться уже на первом году жизни больного ребенка, а большая часть инфицируются до 3-го возраста. В возрасте 2–5 лет P. aeruginosa обнаруживается в мокроте и жидкости бронхоальвеолярного лаважа у 20–30% пациентов. У больных муковисцидозом 6–10 лет высев синегнойной палочки выявляется у 35–40%, в возрасте старше 10 лет – в 40–65% и у 80% пациентов в возрасте 25–35 лет. Больной в итоге погибает от прогрессирующего фиброза и развития дыхательной недостаточности.
Формы
Синегнойная инфекция может развиваться как первичный инфекционный процесс или вторичный, когда бактерия P. aeruginosa диссеминирует из первичного очага в другую ткань или орган.
Первичными очагами могут быть - рана (около 25%), легкое (около 50%), мочевыводящие пути, редко – желчный пузырь (около 4%).
Причины
Возбудителем синегнойной инфекции служит аэробная подвижная бактерия - Pseudomonas aeruginosa из рода Pseudomonas. При росте на средах бактерия выделяет пигменты – пиоцианин, пиорубин и пиовердин, пигмент группы пиомеланина, дающих сине-зеленое окрашивание, что и дало название этой бактерии. Окрашиваются также перевязочный материал при наличии в ране данных бактерий. Бактерия отличается генетическим разнообразием и в настоящее время представлена 20-ю серогруппами/штаммами.
P. aeruginosa является условно-патогенным микроорганизмом и восприимчивость у здоровых лиц невысока. Бактерия поражает в основном людей с нарушенным иммунитетом. Она широко распространена в природе – воде, влажных предметах, почве и характеризуется выраженной устойчивостью. При температуре 370С в воде P. aeruginosa может выжить в течение года.
Инфекция регистрируется повсеместно, однако в настоящее время она носит характер госпитальной инфекции, и чаще регистрируется в хирургических стационарах. При наличии очага синегнойной палочки развитие инфекционного процесса носит спорадический характер, а при наличии внешнего очага инфекции (наличие больного человека) распространение инфекции в больницах носит характер нозокомикальной вспышки инфекции (внутрибольничной).
Главным эндогенным резервуаром Pseudomonas aeruginosa и источником последующей колонизации легких служат верхние дыхательные пути. У иммунокомпрометированных лиц достаточно велика роль кишечника как резервуара бактерии так мочевыводящих путей.
Экзогенными источниками инфекции являются пациенты и медицинский персонал.
К группе риска по инфицированию P. aeruginosa относятся люди уже имеющие системные заболевания – злокачественные новообразования, сахарный диабет, болезни крови (лейкоз, нейтропения), заболевания дыхательной и мочевыводящих систем, хронический гепатит, воспалительные заболевания кишечника, хронические болезни почек, лица получившие открытые травмы и ожоги, ВИЧ-инфицированные, после трансплантации органов, длительное ИВЛ, после химиотерапии. Риск инфицирования также повышен у недоношенных детей, в пожилом возрасте (после 65 лет), у людей с трахеостомой, еюностомой, колоностомой, искусственными протезами и клапанами сердца, с водителями ритма.
Источником инвазии P. aeruginosa для человека служит окружающая среда, поскольку это естественный обитатель внешней среды. Ее выделяют от многих животных и растений. У здоровых людей она выявляется в 5% случаев в полости носа, зеве и до 20% в кале. Входит в состав нормальной флоры глотки, подмышечной области кожи, ушей. Некоторыми исследователя¬ми сообщается о транзиторном/временном (до 6%) или нормаль¬ном постоянном носительстве синегнойной палочки в 7-25% случаев. В больничных условиях источник инфекции - больной человек.
Бактерия передается контактным путем – через поврежденную кожу, при непосредственном контакте с носителем/больным, через медицинские инструменты и аппаратуру. Обнаружено, что после проведенной дезинфекции оборудования, штаммы Р. aeruginosa может обнаруживаться в мазках, взятых с поверхностей биопсийных портов бронхоскопов. Заражение происходит при попадании возбудителя с воздухом и пищевым путем. Не исключают механизм аутоинфицирования, когда P. aeruginosa, являясь условно-патогенной флорой, и уже находится в человека без нанесения вреда, при изменении условий может проявить свои патогенные свойства.
В развитии синегнойной патологии играют роль четыре группы механизмов:
- деструкция тканей, осуществляемая за счет биологически активных веществ, продуцируемых синегнойной палочкой;
- аутоповреждение тканей при развитии гипервоспаления;
- интоксикация;
- персистенция бактерий, поддерживающая существование резервуара инфекции в организме и направленная на пролонгацию инфекционного процесса.
К биологически активным молекулам, которые продуцирует P. aeruginosa, обеспечивающих поражение органов и тканей являются - экзотоксины (экзотоксин А, экзоэнзим S, цитотоксин), а также эндотоксины, высвобождающиеся при гибели и распаде бактериальной клетки.
Экзотоксин А (белок) обладает токсической активностью и ингибирует синтез белка. Цитотоксин – лейкоцидин, синегнойной палочки оказывает сильный цитотоксический эффект на эукариотические клетки, особенно на лейкоциты. Он также оказывает выраженное цитотоксическое действие на различные клетки, способствует развитию нейтропении (снижения количества нейтрофилов), повышает проницаемость клеточных мембран. Синегнойная палочка также продуцирует ряд ферментов, усиливающих ее патогенные свойства (коллагеназа, протеазы, нейроминидаза и др.). Бактериальная коллагеназа, разрушает соединительную ткань и способствующую распространению возбудителя, ферменты - протеаза II (эластаза), расщепляют многие белки человека и способны блокировать систему комплемента.
Более того, пигменты, и частности пиоцианин, придающие сине-зеленый цвет повреждает бронхиальный эпителий и нарушает процесс мукоцилиарного очищения. Он также нарушает антиоксидантную защиту легочной ткани и способствует окислительному повреждению легочного эпителия. Пиовердин и пиоцианин обладают способностью к прямому гемолизу эритроцитов.
Методы диагностики
Диагностика синегнойной инфекции осуществляется врачом-инфекционистом на основании данных клинического осмотра, сбора жалоб, анамнеза. Верификация диагноза обязательно проводится при помощи лабораторных методов исследования.
При микроскопии мазков выявляют неспорообразующие палочки. Основным методом диагностики наличия в материалах больного (содержимое ран, отделяемое из носа и уха, кровь, моча и др.) служит метод культивирования (посев) на средах. Характерными признаками наличия Р. aeruginosa при росте на средах служит появление зеленого пигмента пиоцианина и появление специфического запаха жасмина.
Для ускорения интерпретации полученных данных после посева и получения чистой культуры микробов проводят оценку спектра белкового содержимого и других метаболитов бактерий при помощи метода MALDI-ToF масс-спектрометрия (время пролетная масс-спектрометрия с матрично ассоциированной лазерной десорбцией). Метод позволяет быстро анализировать химический состав бактериальных клеток и отнести их к тому или иному виду микроорганизмов.
Достоверным и быстрым методом обнаружения ДНК P. aeruginosa является метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). Исследование проводят в материале /мазках из глотки, отделяемом ротоглотки, мокроте, альвеолярном лаваже, спинномозговой жидкости, аспирате из трахеи.
Разработаны методы выявления антител, образующихся в организме человека при синегнойной инфекции. К ним относятся методы прямого иммунофлуоресцентного анализа наличия антител к P. aeruginosa при помощи моноклональных антител.
Предложен способ, позволяющий быстро идентифицировать как пигментообразующие, так и беспигментные штаммы P. aeruginosa в бактериальных культурах или раневом материале по электрофоретическому анализу ДНК, выделяемой из исследуемого биоматериала, а именно по выявлению свечения в ультрафиолете трех фракций ДНК.
Для выявления первичного очага и возникающих осложнений при бактериальном поражении органов и тканей назначают визуализирующие методы диагностики – КТ, МРТ или рентгенографию легких, органов грудной клетки, суставов, ультразвуковое обследование (УЗИ) органов брюшной полости.
Основные используемые лабораторные исследования
- Микроскопия мазков (мокрота др.).
- Посев патологического материала на среды (кровь, содержимое ран, отделяемое из носа, мокрота, мочевой катетер и др.).
- Выявление ДНК P. aeruginosa (ПЦР).
- MALDI-ToF масс-спектрометрия.
Основные используемые инструментальные исследования
- КТ, МРТ, рентгенография легких и органов грудной клетки.
- УЗИ почек, печени, селезенки.
Лечение
Лечение инфекций, вызываемых P. Aeruginosa вызывает много затруднений из-за выработки бактерией защитных механизмов при использовании антибактериальных лекарств. Выработка множественной антибиотикорезистентности (устойчивости) объясняют следующими свойствами микроорганизма - гиперпродукция хромосомных и плазмидных β-лактамаз, снижение проницаемости клеточной стенки для антимикробных средств, активное выведение лекарственного вещества из клетки и изменение структуры мишени действия лекарств. Первый, один из более изученных механизмов защиты бактерий заключается в том, что микроорганизмы способны продуцировать ферменты - бета-лактамазы, разрушающие все беталактамы (пенициллины, цефалоспорины), кроме карбапенемов и некоторых цефалоспоринов IV поколения.
Для проведения адекватного лечения необходимо провести посев материала больного на специальных средах с определением чувствительности к антибиотикам.
К основным антибиотикам с наиболее сильным действием по отношению к P. aeruginosa относят – фторхинолоны, цефалоспорины 3-его поколения, карбапенемы, антисинегнойные пенициллины (тикарциллин/клавуланат), сочетание антибиотиков (кроме карбапенемов) с аминогликозидами.
Из антибиотиков других групп определенное клиническое значение в лечении инфекций, вызываемых P. aeruginosа, может иметь полимиксин В механизм действия которого связан с нарушением целостности внешней мембраны микроорганизма.
Осложнения
В постоперационный период могут развиться гнойно-воспалительные процессы в ранах травматического характера. При поражении бактерией P. aeruginosa возможно поражение костей (остеомиелит), сердца (эндокардит), поражение центральной нервной системы (абсцесс головного мозга, менингит), бактериальное поражение органов зрения и слуха (панофтальмит, отиты), инфекции мочевыделительной системы (простатит, пиелонефрит), развитие трахеобронхита и пневмонии. У недоношенных новорожденных P. aeruginosa c другими микроорганизмами может спровоцировать развитие некротического колита. Фатальным осложнением синегнойной инфекции является развитие сепсиса с большим числом летальных исходов. Непосредственным терминальным состоянием, приводящим к смерти пациента при синегнойной инфекции кровотока, чаще является септический шок. Смертность от состояний, сопряженных с синегнойной бактериемией/сепсисом, составляет 38%.
Профилактика
Основным в профилактике внутрибольничной синег¬нойной инфекции остается соблюдение правил асептики и антисептики, тщательная сорвременная обратботка инструментария, незампдлительная обработка раневых поверхностей, лечение хронических инфекций.
Для про¬филактики инфекций, вызываемых Pseudomonas aeruginosa, разработана вакцина Aerugen (Berna Biotech и Orphan Europe) для применения у пациентов с муковисцидозом.