Екатерина Михайловна Гордина, к. м. н., старший научный сотрудник
отделение профилактики и лечения раневой инфекции
Санкт-Петербург
Ekaterina M. Gordina, Cand. Sci. (Med.), Senior Researcher
Department of Prevention and Treatment of Wound Infection
St. Petersburg
Александра Дмитриевна Шахматова, биолог
отделение клинической фармакологии
Санкт-Петербург
Alexandra D. Shakhmatova, biologist
Department of Clinical Pharmacology
St. Petersburg
Алина Рашидовна Касимова, к. м. н., доцент, доцент кафедры, врач – клинический фармаколог
кафедра клинической фармакологии и доказательной медицины; отделение клинической фармакологии
Санкт-Петербург
Alina R. Kasimova, Cand. Sci. (Med.), associate professor, Clinical pharmacologist
department of Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine; Department of Clinical Pharmacology
St. Petersburg
Сергей Сергеевич Торопов, врач – хирург-травматолог
отделение гнойной остеологии
Санкт-Петербург
Sergey S. Toropov, surgeon-traumatologist
Department of Purulent Osteology
St. Petersburg
Светлана Анатольевна Божкова, д. м. н., профессор, зав. отделением, профессор кафедры
научное отделение профилактики и лечения раневой инфекции; отделение клинической фармакологии; кафедра травматологии и ортопедии
Санкт-Петербург
Svetlana A. Bozhkova, MD, PhD, Head of the Department, Professor
Scientific Department of Prevention and Treatment of Wound Infection; Department of Clinical Pharmacology; Department of Traumatology and Orthopedics
St. Petersburg
Введение. Ведущими возбудителями имплантат-ассоциированной инфекции являются S. aureus и S. epidermidis, характеризующиеся способностью формировать биоплёнки, представляющие серьёзную угрозу для жизни и здоровья пациентов. Антибиотикотерапия является неотъемлемой частью комплексного лечения инфекции, однако большую роль играет промывание области хирургического вмешательства после удаления инфицированных компонентов антисептиками, в том числе на основе растворов полигексанида или хлоргексидина.
Цель исследования. Оценить наличие генов биоплёнкообразования у метициллин-резистентных S. aureus и S. epidermidis, выделенных от пациентов с ортопедической инфекцией, а также выполнить сравнительный анализ действия хлоргексидина и полигексанида на их биоплёнки.
Материалы и методы. Выделение культур выполняли в соответствии с международными стандартами микробиологических исследований. Идентификацию выполняли методом MALDI-TOF MS, антибиотикочувствительность определяли в соответствии с EUCAST. Выделение и очистку ДНК проводили с использованием Auto-Pure S32 и набора Магно-Сорб. Амплификацию осуществляли на приборе CFX-96. Визуализацию выполняли системой гель-документации ChemiDoc. Биоплёнки формировали 48 часов, а затем обрабатывали полигексанидом или хлор-гексидином в течение 5, 10, 20, 40 минут. Деструктивное действие антисептиков определяли путём окраски генцианвиолетом и последующим сравнением с контролем. Наличие живых бактериальных клеток в биоплёнке после обработки препаратами оценивали с помощью раствора резазурина. Статистический анализ выполняли в GraphPad Prism 9.0.
Результаты. Выявлен ген bap и не обнаружено генов ica-оперона. MRSA характеризовались наличием 3-х маркерных генов, а штаммы MRSE имели один или два маркерных гена. Полигексанид более эффективно разрушал биомассу сформированных суточных биоплёнок S. aureus — носителей генов bap, clfA/B, в отличие от хлоргексидина. Полигексанид статистически значимо снижал биомассу при экспозиции более 10 минут. Аналогичная закономерность выявлена и в отношении биоплёнок MRSE. Кроме того, препараты практически полностью уничтожали сесильные формы MRSE, а для бесплёночных клеток MRSA более эффективным былполигексанид.
Заключение. Выполненное исследование позволило выявить основные генетические детерминанты биоплёнкообразования у метициллин-резистентных S. aureus и S. epidermidis. Установленные межвидовые генетические различия могут определять эффективность антисептиков и демонстрируют необходимость экспозиции изученных антисептических препаратов не менее 20 минут для достижения максимального действия на сесильные клетки стафилококков.
Introduction. The leading pathogens of implant-associated infection are S. aureus and S. epidermidis, characterized by the ability to biofilm formation, which pose a serious threat to the life and health of patients. Antibiotic therapy is an integral part of the complex treatment of infection, but washing the surgical area after the removal of infected components with antiseptics, including those based on polyhexanide or chlorhexidine, plays a major role.
Objective. To evaluate the presence of biofilm-forming genes in methicillin-resistant S. aureus and S. epidermidis isolated from patients with orthopedic infection and to perform a comparative analysis of the effect of chlorhexidine and polyhexanide on their biofilms.
Materials and methods. Cultures were isolated according to the international standards of microbiological research. Identification was performed by MALDI-TOF MS, and antibiotic susceptibility was determined according to EUCAST. DNA was isolated and purified using Auto-Pure S32 and the Magno-Sorb kit. Amplification was performed on a CFX-96 device. Visualization was performed using the ChemiDoc gel documentation system. Biofilms were formed for 48 hours and then treated with polyhexanide or chlorhexidine for 5, 10, 20, 40 minutes. The destructive effect of the antiseptics was determined by staining with gentian violet and subsequent comparison with the control. The presence of live bacterial cells in the biofilm after treatment with the drugs was assessed using a resazurin sodium salt. Statistical analysis was performed in GraphPad Prism 9.0.
Results. The bap gene was detected, and no ica-operon genes were found. MRSA were characterized by the presence of 3 marker genes, and MRSE strains had one or two marker genes. Polyhexanide was more effective in destroying the biomass of the formed daily biofilms of S. aureus — carriers of the bap, clfA/B genes, in contrast to chlorhexidine. Polyhexanide statistically significantly reduced the biomass with an exposure of more than 10 minutes. A similar pattern was found for the MRSE biofilms. In addition, the drugs almost destroyed the biofilm cells of MRSE, and polyhexanide was more effective against MRSA.
Conclusion. The study revealed the main genetic determinants of methicillin-resistant S. aureus and S. epidermidis biofilm formation. The established interspecies genetic differences can determine the effectiveness of antiseptics and demonstrate the need for exposure of the studied antiseptic for at least 20 minutes to achieve maximum effect on the biofilm cells of staphylococci.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.