Поиск
Подать статью
Cовременные направления в биомедицине

2025 Том 1 №1

Назад к списку Скачать статью Download the article
Лямцева А. К. Костюк С. А. Полуян О. С.
Lyamtseva A. K Kostiuk S. A Poluyan O. S.

Определение роли условно-патогенных микроорганизмов Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae в этиологии перипротезной инфекции после эндопротезирования крупных суставов

Determination of the role of opportunistic microorganisms Staphylococcus spp., Streptococcus spp. and Enterobacteriaceae in the etiology of periprosthetic infection after endoprosthetics of large joints
DOI
10.5922/ATB-2025-1-1-3
Страницы / Pages
31-50
перипротезная инфекция эндопротезирование крупные суставы полимеразная цепная реакция условно-патогенные микроорганизмы periprosthetic infection endoprosthetics large joints polymerase chain reaction opportunistic microorga­nisms

Аннотация

Перипротезная инфекция (ППИ) является серьезным осложнением после эндопротезирования крупных суставов, требующим повторного хирургического вмешательства и длительной антимикробной терапии. Использование ПЦР в этиологической диагностике ППИ имеет значительное преимущество, заключающееся в экспресс-варианте получения результата и высокой чувствительности и специфичности. Цель исследования — c использованием метода ПЦР в режиме реального времени установить роль Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae как микробного этиологического фактора ППИ; изучить присутствие Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae в биоценозах верхних дыхательных путей, урогенитального и желудочно-кишечного трактов у пациентов с ППИ для определения условно-патогенных бактерий как эндогенного фактора риска развития инфекции после эндопротезирования крупных суставов. На основании проведенных исследований установлено, что выявление в синовиальной жидкости и фрагментах синовиальной оболочки ДНК Staphylococcus spp., Streptococcus spp. и Enterobacteriaceae у пациентов с клиническими признаками инфекции является микробиологическим этиологическим фактором ППИ. Изучен микробный состав биоценозов верхних дыхательных путей, урогенитального и желудочно-кишечного трактов: диагностически значимым критерием для отнесения пациента к группе риска по ППИ является определение концентрации ДНК условно-патогенного микроорганизма в исследуемом биотопе — 1,0 × 104 копий/мл при наличии клинической картины воспалительного процесса в этом биотопе.

ЛЯМЦЕВА_СТАТЬЯ.png

Abstract

Periprosthetic joint infection (PJI) is a serious complication of large joint arthoplasty, often necessitating repeated surgical interventions and prolonged antimicrobial therapy. Polymerase chain reaction (PCR) offers significant advantages in the aetiological diagnosis of PJI, namely rapid result acquisition and high sensitivity and specificity. This study aims to use real-time PCR to determine the role of Staphylococcus spp., Streptococcus spp., and Enterobacteriaceae as microbial aetiological agents of PJI, and to examine their presence in the biocenoses of the upper respiratory, urogenital, and gastrointestinal tracts in patients with PJI, in order to assess the potential role of opportunistic bacteria as endogenous risk factors for infection follo­wing large joint arthroplasty. The findings confirm that the detection of Staphylococcus spp., Streptococcus spp. and Enterobacteriaceae DNA in synovial fluid and synovial membrane fragments in patients with clinical signs of infection serves as a microbiological indicator of PJI. Furthermore, the microbial composition of the upper respiratory, urogenital and gastrointestinal biocenoses is analysed. A diagnostically significant criterion for identifying patients at risk of PJI is the detection of opportunistic microorganism DNA at concentrations of ≥1.0 × 10⁴ copies/ml in the study biotope, accompanied by clinical evidence of local inflammation.

Список литературы

  1. Tsikopoulos K., Meroni G. Periprosthetic Joint Infection Diagnosis: A Narrative Review. Antibiotics (Basel). 2023, 12, 1485, DOI: 10.3390/antibiotics12101485.
  2. Nelson S. B., Pinkney J. A., Chen A. F., Tande A. J. Periprosthetic Joint Infection: Current Clinical Challenges. Clin. Infect. Dis. 2023, 77, 34—45, DOI: 10.1093/cid/ciad360.
  3. Gazendam A., Wood T. J., Tushinski D., Bali K. Diagnosing Periprosthetic Joint Infection: a Scoping Review. Curr. Rev. Musculoskelet. Med. 2022, 15, 219—229, DOI: 10.1007/s12178-022-09751-w.
  4. Pellegrini A., Suardi V., Legnani C. Classification and management options for prosthetic joint infection. Ann. Jt. 2022, 7, 3, DOI: 10.21037/aoj-20-86.
  5. Полуян О. С., Костюк С. А., Бенько А. Н., Герасименко М. А. Особенности микробиологического профиля синовиальной жидкости пациентов с артропатиями коленного сустава. Сборник трудов X Юбилейной международной научно-­практической конференции «Молекулярная диагностика», Москва. 2021, 2, 281— 282.
  6. Rakow A., Perka C., Trampuz A., Renz N. Origin and characteristics of haematogenous periprosthetic joint infection. Clin. Microbiol. Infect. 2019, 25, 845—850, DOI: 10.1016/j.cmi.2018.10.010.
  7. Li Y., Quan X., Zhou C., Duan X., Nie M., Si H. Risk factors for metachronous periprosthetic joint infection in patients with multiple prosthetic joints: a systematic review and meta-analysis. J. Orthop. Surg. Res. 2025, 20, 293, DOI: 10.1186/s13018-025-05694-3.
  8. Костюк С. А., Полуян О. С., Лямцева А. К., Бенько А. Н. Особенности микробного состава различных биоценозов у пациентов с перипротезной инфекцией после эндопротезирования крупных суставов. Биохимия и молекулярная биология. 2024, 3, 49—56.
  9. Wisplinghoff H., Bischoff T., Tallent S. M., Seifert H., Wenzel R. P., Edmond M. B. Nosocomial bloodstream infections in US hospitals: analysis of 24,179 cases from a prospective nationwide surveillance study. Clin. Infect. Dis. 2004, 39, 309—317, DOI: 10.1086/421946.
  10. Jacobsson G., Dashti S., Wahlberg T., Andersson R. The epidemiology of and risk factors for invasive Staphylococcus aureus infections in western Sweden. Scand. J. Infect. Dis. 2007, 39, 6—13, DOI: 10.1080/00365540600810026.
  11. Egerci O. F., Yapar A., Dogruoz F., Selcuk H., Kose O. Preventive strategies to reduce the rate of periprosthetic infections in total joint arthroplasty; a comprehensive review. Arch. Orthop. Trauma Surg. 2024, 144, 5131—5146, DOI: 10.1007/s00402-024-05301-w.
  12. Raval P., Coolican M. Preoperative, intraoperative, and postoperative concepts to prevent infection for unicompartmental knee arthroplasty. J. ISAKOS. 2024, 9, 100345, DOI: 10.1016/j.jisako.2024.100345.
  13. de Buys M., Moodley K., Cakic J. N., Pietrzak J. R.T. Staphylococcus aureus colonization and periprosthetic joint infection in patients undergoing elective total joint arthroplasty: a narrative review. EFORT Open Rev. 2023, 8, 680—689, DOI: 10.1530/EOR-23-0031.
  14. Sendi P., Rohrbach M., Graber P., Frei R., Ochsner P. E., Zimmerli W. Staphylococcus aureus small colony variants in prosthetic joint infection. Clin. Infect. Dis. 2006, 43,
    961—967, DOI: 10.1086/507633.
  15. Widerström M., Stegger M., Johansson A., Gurram B. K., Larsen A. R., Wal­linder L., Edebro H., Monsen T. Heterogeneity of Staphylococcus epidermidis in prosthetic joint infections: time to reevaluate microbiological criteria? Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2022, 41, 87—97, DOI: 10.1007/s10096-021-04352-w.
  16. Gatti M., Barnini S., Guarracino F., Parisio E. M., Spinicci M., Viaggi B., D’Arienzo S., Forni S., Galano A., Gemmi F. Orthopaedic Implant-­Associated Staphylococcal Infections: A Critical Reappraisal of Unmet Clinical Needs Associated with the Implementation of the Best Antibiotic Choice. Antibiotics (Basel). 2022, 11, 406, DOI: 10.3390/antibiotics11030406.
  17. Meehan A. M., Osmon D. R., Duffy M. C., Hanssen A. D., Keating M. R. Outcome of penicillin-­susceptible streptococcal prosthetic joint infection treated with debridement and retention of the prosthesis. Clin. Infect. Dis. 2003, 36, 845—849, DOI: 10.1086/368182.
  18. Löwbeer N., Stegger M., Söderquist B. Genomic characterization of beta-haemolytic streptococci isolated from prosthetic joint infections. APMIS. 2023, 131, 189—196, DOI: 10.1111/apm.13299.
  19. Sendi P., Christensson B., Uckay I., Trampuz A., Achermann Y., Boggian K., et al. Group B streptococcus in prosthetic hip and knee joint-­associated infections. Journal of Hospital Infection. 2011, 79, 64—69, DOI: 10.1016/j.jhin.2011.04.022.
  20. Kherabi Y., Zeller V., Kerroumi Y., Meyssonnier V., Heym B., Lidove O., et al. Streptococcal and Staphylococcus aureus prosthetic joint infections: are they really different? BMC Infect. Dis. 2022, 22, 555, DOI: 10.1186/s12879-022-07532-x.
  21. Lucenti L., Testa G., Caldaci A., Sammartino F., Cicio C., Ilardo M., et al. Preoperative Risk Factors for Periprosthetic Joint Infection: A Narrative Review of the Literature. Healthcare (Basel). 2024, 12, 666, DOI: 10.3390/healthcare12060666.
  22. Cobo J., Miguel L. G.S., Euba G., Rodríguez D., García-­Lechuz J. M., Riera M. et al. Early prosthetic joint infection: outcomes with debridement and implant retention followed by antibiotic therapy. Clinical Microbiology and Infection. 2011, 17, 1632—1637, DOI: 10.1016/S0002-9343(02)01117-8.
  23. Yoshino Y. Enterococcus casseliflavus Infection: A Review of Clinical Features and Treatment. Infect. Drug Resist. 2023, 16, 363—368, DOI: 10.2147/IDR.S398739.
  24. da Silva R. B., Salles M. J. Outcomes and Risk Factors in Prosthetic Joint Infections by multidrug-­resistant Gram-negative Bacteria: A Retrospective Cohort Study. Antibiotics (Basel). 2021, 10, 340, DOI: 10.3390/antibiotics10030340.
  25. Valenzuela M. M., Averkamp B. J., Odum S. M., Rowe T. M., Fehring T. K. Polymicrobial Colonization of Prosthetic Joint Infections Treated with Open Wound Management. J. Arthroplasty. 2022, 37, 653—656, DOI: 10.1016/j.arth.2022.03.016.
  26. Migliorini F., Weber C. D., Bell A., Betsch M., Maffulli N., Poth V., et al. Bacterial pathogens and in-hospital mortality in revision surgery for periprosthetic joint infection of the hip and knee: analysis of 346 patients. Eur. J. Med. Res. 2023, 28, 177, DOI: 10.1186/s40001-023-01138-y.
  27. Aboltins C. A., Dowsey M. M., Buising K. L., Peel T. N., Daffy J. R., Choong P. F., et al. Gram-negative prosthetic joint infection treated with debridement, prosthesis retention and antibiotic regimens including a fluoroquinolone. Clin. Microbiol. Infect. 2011, 17, 862—867, DOI: 10.1111/j.1469-0691.2010.03361.x.
  28. Fantoni M., Borrè S., Rostagno R., Riccio G., Carrega G., Giovannenze F., et al. Epidemiological and clinical features of prosthetic joint infections caused by gram-negative bacteria. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2019, 23, 187—194, DOI: 10.26355/eurrev_201904_17490.
  29. Tai D. B.G., Patel R., Abdel M. P., Berbari E. F., Tande A. J. Microbiology of hip and knee periprosthetic joint infections: a database study. Clin. Microbiol. Infect. 2022, 28, 255—259, DOI: 10.1016/j.cmi.2021.06.006.
  30. Fernández-Torres J., Zamudio-Cuevas Y., Martínez-­Flores K., Franco-­Cendejas R. Relationship between biofilm-forming microorganisms (BFM: Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa) and DEFB1 gene variants on β-defensin levels in peri­prosthetic joint infection (PJI). Mol. Biol. Rep. 2024, 51, 237, DOI: 10.1007/s11033-023-09126-5.