Enkele aspecten van de ontwikkeling van infectieuze complicaties bij artroplastiek

Heupvervangende operaties hebben een vooraanstaande plaats ingenomen in de chirurgische behandeling van ernstige vormen van heupgewrichtspathologie. Deze operatie elimineert of vermindert pijn aanzienlijk, herstelt de gewrichtsmobiliteit, biedt ondersteuning aan de ledemaat, verbetert het looppatroon en verbetert daardoor de kwaliteit van leven van de patiënt aanzienlijk. Maar het is geen geheim dat elke chirurgische behandeling ook een aantal complicaties kan hebben, waaronder infectie. Volgens de literatuur kan een orthopedisch centrum dat grote gewrichtsvervangende operaties uitvoert en minstens 100 operaties per jaar uitvoert, in het eerste jaar een infectieus complicatiepercentage van 17% hebben, dit percentage daalt met 5% in het tweede jaar, met 3% in het derde jaar en kan gemiddeld 4% bedragen.

Het probleem van infectieuze complicaties bij endoprothesen van grote gewrichten wordt met de dag urgenter, ondanks het actieve gebruik van antibiotische profylaxe en moderne methoden voor chirurgische antisepsis. Dit komt door de toename van het aantal instellingen dat artroplastiek uitvoert, de moeilijkheid om de ziekteverwekker te identificeren, de complexiteit van de behandeling en de ernst van de gevolgen. Dit alles leidt uiteindelijk tot een verslechtering van de resultaten van de ingreep en een toename van de kosten en de voorwaarden voor postoperatieve revalidatie van patiënten.

Het probleem wordt ook veroorzaakt door de algemene toestand, met name bij oudere patiënten, waarbij het lichaam het zeer moeilijk heeft om infecties te bestrijden. De immunosuppressieve toestand wordt veroorzaakt door geïnduceerde secundaire immunodeficiëntie na een zeer traumatische, langdurige chirurgische ingreep en de opname van weefselvernietigende producten in het bloed, evenals door leeftijdsgebonden kenmerken van het immuunsysteem bij oudere patiënten.

De toename van het aantal prothesen en het hoge revalidatiepotentieel gaan gepaard met een toename van het aantal gevallen van diepe infectie in het gebied van chirurgische interventie. Volgens binnen- en buitenlandse auteurs bedraagt dit percentage 0,3% tot 1% bij primaire interventie en tot 40% of meer bij revisie. De behandeling van dergelijke infectieuze complicaties is een langdurig proces dat het gebruik van dure medicijnen en materialen vereist. Het werd ooit als absoluut onaanvaardbaar beschouwd om een endoprothese te implanteren in een gebied dat door een infectie was aangetast. De ontwikkeling van inzicht in de pathofysiologie van infecties die verband houden met implantaten, evenals de vooruitgang in chirurgische technieken, hebben succesvolle endoprothesen echter mogelijk gemaakt, zelfs onder deze omstandigheden.

De meeste chirurgen zijn het erover eens dat het verwijderen van de componenten van de endoprothese en een zorgvuldige chirurgische behandeling van de wond een belangrijke eerste stap in de behandeling van de patiënt vormen. Er is echter nog steeds geen consensus over methoden die de functionele toestand van het gewricht pijnloos en met een minimaal risico op infectieherhaling kunnen herstellen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Stadia van biofilmvorming

Fase 1. Omkeerbare hechting aan het oppervlak. Meestal bestaan micro-organismen als vrij zwevende massa's of als individuele (bijvoorbeeld planktonische) kolonies. Onder normale omstandigheden hechten de meeste micro-organismen zich echter aan het oppervlak en vormen uiteindelijk een biofilm.

Fase 2. Permanente hechting aan het oppervlak. Naarmate bacteriën zich vermenigvuldigen, hechten ze zich steviger aan het oppervlak, differentiëren ze en wisselen ze genen uit, wat hun overleving garandeert.

Stap 3: Vorming van een beschermende matrix/biofilm voor slijm. Zodra de bacteriën zich stevig hebben gehecht, beginnen ze een exopolysaccharide matrix te vormen die een extracellulaire polymere substantie omgeeft. Dit is de EPS-matrix. Kleine bacteriekolonies vormen vervolgens de eerste biofilm. De samenstelling van de EPS-matrix varieert afhankelijk van de specifieke aanwezige micro-organismen, maar bestaat over het algemeen uit polysacchariden, eiwitten, glycolipiden en bacterieel DNA. Diverse eiwitten en enzymen helpen de biofilm om zich steviger aan de wondbodem te hechten. Volledig gevormde (rijpe) biofilms scheiden voortdurend planktonische bacteriën, microkolonies en fragmenten af, die zich kunnen verspreiden en zich kunnen hechten aan andere delen van de wondbodem of aan andere wondoppervlakken om nieuwe biofilmkolonies te vormen.

Hoe snel vormt zich een biofilm?

Uit experimentele laboratoriumstudies is gebleken dat planktonische bacteriën, zoals stafylokokken, streptokokken, pseudomonas en E. coli, doorgaans:

1. binnen enkele minuten bij elkaar komen;
2. binnen 2-4 uur stevig vastgehechte microkolonies vormen;
3. binnen 6-12 uur extracellulaire polysacchariden produceren en aanzienlijk toleranter worden voor biociden, zoals antibiotica, antiseptica en desinfectiemiddelen;
4. zijn betrokken bij volwaardige biofilmkolonies, die zeer resistent zijn tegen biociden en afhankelijk van het type bacterie en de groeiomstandigheden binnen 2 tot 4 dagen hun planktonische bacteriën verliezen;
5. Snel herstellen van mechanische vernietiging en binnen 24 uur een volwassen biofilm vormen. Deze feiten suggereren dat meerdere opeenvolgende wondreinigingen een korte periode kunnen bieden, bijvoorbeeld minder dan 24 uur, waarin antimicrobiële behandeling het meest effectief is tegen zowel planktonische micro-organismen als intra-biofilm pathogene cellen in de wond.

Ziet u microbiële biofilm?

Biofilms zijn microscopisch kleine structuren. In sommige gevallen worden ze echter, wanneer ze langere tijd ongecontroleerd groeien, zo dicht dat ze met het blote oog zichtbaar zijn. Tandplak kan zich bijvoorbeeld ophopen en binnen een dag duidelijk zichtbaar worden. Sommige bacteriën in dit fenotype produceren pigmenten die de visuele detectie van de gehele biofilm vergemakkelijken. Zo produceert P. aeruginosa, die tot het biofilmfenotype behoort, het groene moleculaire pyocyanine in het "quorum sensing"-systeem. Maar zelfs in dit geval wijst groene verkleuring van de wond niet altijd op de aanwezigheid van een biofilm gevormd door Pseudomonas sp.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Kunnen er biofilms in korstjes gevonden worden?

Eschar wordt beschreven als een dikke, gele, relatief donkere laag op het wondbed, terwijl biofilms in wonden er gelatineuzer en lichter uitzien. Er kan echter een verband bestaan tussen biofilms en eschar. Biofilms stimuleren ontstekingen, wat de vasculaire permeabiliteit, de wondvochtvorming en de fibrine-escharvorming verhoogt. De aanwezigheid van eschar kan dus wijzen op de aanwezigheid van biofilm in de wond. Een dergelijk verband tussen eschar en biofilm in chronische wonden moet echter nog grondiger worden onderzocht.

Momenteel is gespecialiseerde microscopie, zoals confocale laserscanmicroscopie, de meest betrouwbare methode om de aanwezigheid van microbiële biofilm vast te stellen.

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Classificatie

Het gebruik van een effectieve classificatie is belangrijk voor het kiezen van een rationele behandelmethode en het vergelijken van de resultaten. Ondanks de diversiteit aan voorgestelde classificatiesystemen bestaat er geen enkel internationaal geaccepteerd systeem voor het construeren van een diagnose en de daaropvolgende behandeling van para-endoprothetische infecties. De behandeling van infectieuze complicaties na endoprothesen is dus niet gestandaardiseerd.

De meest voorkomende classificatie van diepe infecties na een totale heupprothese is die van MB Coventry (1975) - RH Fitzgerald (1977). Het belangrijkste classificatiecriterium is het tijdstip waarop de infectie zich manifesteert (het tijdsinterval tussen de operatie en de eerste manifestatie van het infectieproces). Op basis van dit criterium stelden de auteurs drie belangrijke klinische typen diepe infecties voor. In 1996 vulden DT Tsukayama et al. deze classificatie aan met type IV, gedefinieerd als een positieve intraoperatieve kweek. Dit type para-endoprothetische infectie duidt op asymptomatische bacteriële kolonisatie van het endoprotheseoppervlak, wat zich manifesteert in de vorm van positieve intraoperatieve kweken van twee of meer monsters met isolatie van dezelfde pathogeen. Positieve kweken van 2-5 intraoperatieve monsters. Afhankelijk van het type infectie adviseerden de auteurs een bepaalde behandelstrategie.

Classificatie van diepe infectie na totale heupprothese (Coventry-Fitzgerald-Tsukayama)

1. Acute postoperatieve infectie - binnen de eerste maand
2. Late chronische infectie - vanaf één maand
3. Acute hematogene infectie - tot een jaar
4. Positieve intraoperatieve kweek - na een jaar of langer

Bij een type I-infectie wordt revisie met necrectomie, vervanging van de polyethyleenliner en behoud van de resterende componenten van de endoprothese daarom gerechtvaardigd geacht. Bij een type II-infectie is tijdens revisie met verplichte necrectomie verwijdering van de endoprothese vereist, en bij patiënten met een type III para-endoprothetische infectie is een poging tot behoud van de endoprothese mogelijk. Bij een positieve intraoperatieve kweek kan de behandeling conservatief zijn - suppressieve parenterale antibiotische therapie gedurende zes weken.
Kenmerken van de pathogenese van para-endoprothetische infectie.

Para-endoprothetische infectie is een speciaal geval van implantaat-geassocieerde infectie en is, ongeacht de penetratieroute van de ziekteverwekker, de ontwikkelingstijd en de ernst van de klinische manifestaties, specifiek voor endoprothesen. In dit geval is de leidende rol in de ontwikkeling van het infectieproces weggelegd voor micro-organismen, die biogene en abiogene oppervlakken kunnen koloniseren.

Micro-organismen kunnen in verschillende fenotypische toestanden voorkomen: hechtende biofilmvorm van bacteriën (biofilm), vrijlevende planktonvorm (in oplossing in suspensie), latente sporenvorm. De pathogeniciteit van microben die para-endoprothetische infecties veroorzaken, is gebaseerd op hun vermogen om speciale biofilms (biofilms) te vormen op de oppervlakken van implantaten. Inzicht in dit feit is uiterst belangrijk voor het bepalen van rationele behandelmethoden.

Bacteriële kolonisatie van het implantaat kan via twee alternatieve mechanismen worden bereikt. Door directe, niet-specifieke interactie tussen de bacterie en het kunstmatige oppervlak dat niet bedekt is met gastheereiwitten, door elektrostatische veldkrachten, oppervlaktespanning, Vander-Wils-krachten, hydrofobiciteit en waterstofbruggen (het eerste mechanisme). Er is aangetoond dat microben zich selectief aan het implantaat hechten, afhankelijk van het materiaal waarvan het is gemaakt. De hechting van St. epidermidis-stammen verloopt beter aan polymeeronderdelen van de endoprothese, en van St. aureus-stammen aan metalen onderdelen.

Bij het tweede mechanisme wordt het materiaal waarvan het implantaat is gemaakt, bedekt met 'gast'-eiwitten, die fungeren als receptoren en liganden die het vreemde lichaam en het micro-organisme aan elkaar binden. Alle implantaten ondergaan zogenaamde fysiologische veranderingen, waardoor het implantaat vrijwel direct wordt bedekt met plasma-eiwitten, voornamelijk albumine.

[ 15 ], [ 16 ]

Hoe verstoren biofilms het wondgenezingsproces?

Tijdens het loskomen van het wondoppervlak van de biofilm stimuleert deze een chronische ontstekingsreactie. Deze reactie resulteert in de vorming van grote aantallen neutrofielen en macrofagen rondom de biofilm. Deze ontstekingscellen produceren grote aantallen reactieve oxidanten en proteasen (matrixmetalloproteïnasen en elastasen). Proteasen helpen de hechting van de biofilm aan weefsels te verstoren en deze van de wond te verwijderen. Deze reactieve oxidanten en proteasen vernietigen echter ook gezond en genezend weefsel, eiwitten en immuuncellen, wat de kwaliteit van de behandeling negatief beïnvloedt.

De chronische ontstekingsreactie leidt niet altijd tot succesvolle verwijdering van de biofilm, en er wordt verondersteld dat een dergelijke reactie "gunstig" is voor de biofilm. Door een ineffectieve ontstekingsreactie te induceren, beschermt de biofilm de micro-organismen die hem vormen en verhoogt de productie van exsudaat, wat op zijn beurt een voedingsbron is en een middel om de biofilm in stand te houden.

Zijn er omstandigheden die de vorming van biofilm in een wond bevorderen?

Het is niet bekend of er omstandigheden zijn die de vorming van biofilm in een wond bevorderen. Onderliggende omstandigheden die het immuunsysteem verzwakken of de werking van antibiotica verminderen, kunnen echter de ontwikkeling van biofilm in wonden bevorderen (bijvoorbeeld weefselischemie of -necrose, slechte voeding).

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

Wat zijn de principes van biofilmbeheer?

Zelfs als de kans groot is dat een wond biofilm bevat, bestaat er geen behandeling in één stap. Een combinatiestrategie die elementen van wondbedvoorbereiding gebruikt om de biofilmmassa te verwijderen en biofilmremodellering te voorkomen, kan optimaal zijn. Deze aanpak wordt soms ook wel 'biofilmgebaseerde wondzorg' genoemd.

Hoe weet ik of de biofilm is verwijderd?

Het ontbreken van duidelijke symptomen en gevestigde laboratoriummethoden voor het identificeren van microbiële gemeenschappen maakt het moeilijk om het moment vast te stellen waarop een wond vrij is van biofilm. De meest indicatieve indicatie is progressieve wondgenezing, gekenmerkt door een afname van exsudaatsecretie en afstoting van de eschar. Totdat definitieve richtlijnen zijn ontwikkeld, zullen clinici per geval beslissingen moeten nemen over de behandeling van wonden met biofilm. Wanneer de behandeling succesvol is, kan het bijvoorbeeld nodig zijn om de methode of frequentie van wondverzorging te wijzigen of de noodzaak van topische antimicrobiële middelen te overwegen. Aanvullende maatregelen om de wondgenezing te stimuleren, moeten worden overwogen in de context van de gezondheidstoestand van de patiënt en moeten gericht zijn op het ondersteunen van het immuunsysteem. Biofilms beïnvloeden dus het beloop van chronische ontstekingsziekten en recente gegevens suggereren dat ze ook een belangrijke rol spelen bij het verstoren van het genezingsproces van chronische wonden. Biofilms hebben een hoge tolerantie voor antilichamen, antibiotica, antiseptica, desinfectiemiddelen en fagocyten. Huidige behandelingen voor wonden met biofilms bestaan uit het verplicht en frequent reinigen van de wond, in combinatie met het gebruik van wondverbanden en antimicrobiële middelen om herinfectie van de wond te voorkomen en de vorming van biofilms te remmen.

Bij het beschouwen van de etiopathogenese van wondinfectie moet er rekening mee worden gehouden dat elke lokale infectiehaard vanuit microbiologisch oogpunt als een pathologische biocenose moet worden beschouwd. Dit betekent dat elke microbiota die zich in een bepaalde haard bevindt, alleen actief kan deelnemen aan het infectieproces als er optimale omstandigheden zijn voor het bestaan en de manifestatie van alle vegetatieve functies, inclusief de maximale realisatie van zijn pathogeniciteit voor het gastheerorganisme. De erkenning van deze positie dient op zijn beurt als basis voor latere conclusies. Indien de initiële pathogeniciteit van de ziekteverwekker hoog genoeg is en de natuurlijke anti-infectieuze afweermechanismen van de gastheer onvoldoende zijn of verzwakt door een pathologisch achtergrondproces, kan de vorming van een pathologisch biotoop een gevolg zijn van de geleidelijke ontwikkeling van het infectieuze proces zelf.

Kandidaat Medische Wetenschappen Garifullov Gamil Gakilievich. Enkele aspecten van het ontstaan van infectieuze complicaties tijdens artroplastiek // Praktische Geneeskunde. 8 (64) december 2012 / Deel 1