ПРОБЛЕМА ПЕРИПРОТЕЗНОЙ ИНФЕКЦИИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ, ПОИСК НОВЫХ АНТИМИКРОБНЫХ СРЕДСТВ : УДК 616.728-089.168.1-06:615.28

Кристина Сергеевна Лякишева; Антон Владимирович Затеев; Анастасия Анатольевна Котлярова; Данила Игоревич Чернопятов; Павел Геннадьевич Мадонов

doi:10.31684/25418475_2022_2_102

Авторы

Кристина Сергеевна Лякишева Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск https://orcid.org/0000-0003-3631-643X Email: lyakisheva-kristina@mail.ru
Антон Владимирович Затеев Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск https://orcid.org/0000-0002-8863-2672 Email: zateev1997@mail.ru
Анастасия Анатольевна Котлярова Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск https://orcid.org/0000-0003-1071-9724 Email: kotlyarova.anastasiya@yandex.ru
Данила Игоревич Чернопятов Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск https://orcid.org/0000-0003-1190-1747 Email: zateev1997@mail.ru
Павел Геннадьевич Мадонов Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск https://orcid.org/0000-0002-1093-8938 Email: pmadonov@yandex.ru

DOI:

https://doi.org/10.31684/25418475_2022_2_102

Ключевые слова:

перипротезная инфекция, антибиотикорезистентность, бактериальные пленки

Аннотация

Резюме: На протяжении многих десятилетий неуклонно растет число эндопротезирований суставов, которые, несомненно, приводят к улучшению качества жизни пациентов, однако наряду с этим существует чрезвычайно важная проблема, которая иногда девальвирует успехи проведенных операций. В данной статье представлены материалы о современных взглядах на проблему перипротезной инфекции (ППИ). Проведен анализ отечественной и англоязычной литературы по данной теме через сервис PubMed по данным источников с 2014 по 2021 год, а также современные российские клинические рекомендации и диссертационное исследование.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Информация об авторах

Кристина Сергеевна Лякишева,
Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии «Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»», г. Новосибирск
E-mail: lyakisheva-kristina@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3631-643X

Антон Владимирович Затеев,
Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии «Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»», г. Новосибирск
E-mail: zateev1997@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8863-2672

Анастасия Анатольевна Котлярова,
Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

заведующая лабораторией экспериментальной и клинической фармакологии «Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»», г. Новосибирск
E-mail: kotlyarova.anastasiya@yandex.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1071-9724

Данила Игоревич Чернопятов,
Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии «Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»», г. Новосибирск
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1190-1747

Павел Геннадьевич Мадонов,
Институт клинической и экспериментальной лимфологии, филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск

руководитель отдела экспериментальной фармакологии «Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»», г. Новосибирск
E-mail: pmadonov@yandex.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1093-8938

Библиографические ссылки

Otto-Lambertz, C; Yagdiran, A; Wallscheid, F; Eysel, P; Jung, N. Periprosthetic Infection in Joint Replacement DtschArzteblInt. 2017; 114(20): 347353. doi:10.3238/arztebl. 2017.0347

Jake A Mooney, Eric M Pridgen, Robert Manasherob, Gina Suh, Helen E Blackwell, Annelise E Barron, Paul L Bollyky, Stuart B Goodman, Derek F Amanatullah «Periprosthetic bacterial biofilm and quorum sensing» 16 April 2018

Bedair H, Goyal N, Dietz MJ, Urish K, Hansen V, Manrique J, Hamilton W, Deirmengian G. A History of Treated Periprosthetic Joint Infection Increases the Risk of Subsequent Different Site Infection. ClinOrthopRelat Res. 2015 Jul;473(7):2300-4. doi: 10.1007/s11999-015-4174-4.

Parvizi J, Haddad FS. Periprosthetic joint infection: the last frontier. Bone Joint J. 2015 Sep;97-B(9):1157-8. doi: 10.1302/0301-620X.97B9.37018.

Ramasamy M, Lee J. Recent Nanotechnology Approaches for Prevention and Treatment of Biofilm-Associated Infections on Medical Devices. Biomed Res Int. 2016;2016:1851242. doi: 10.1155/2016/1851242.

Dmitry Gil, Scott Grindy, OrhunMuratoglu, HanyBedair, Ebru Oral « Antimicrobial effect of anesthetic-eluting ultra-high molecular weight polyethylene for post-arthroplasty antibacterial prophylaxis» J Orthop Res. 2019 Apr;37(4):981-990. doi: 10.1002/jor.24243.

Parvizi J, Shohat N, Gehrke T. Prevention of periprosthetic joint infection: new guidelines. Bone Joint J. 2017 Apr;99-B(4 Supple B):3-10. doi: 10.1302/0301-620X.99B4.BJJ-2016-1212.R1.

Bernd Fink, Florian Sevelda, "Periprosthetic Joint Infection of Shoulder Arthroplasties: Diagnostic and Treatment Options", BioMed Research International, vol. 2017, Article ID 4582756, 10 pages, 2017. https://doi.org/10.1155/2017/4582756

Shahi A, Parvizi J. Prevention of Periprosthetic Joint Infection. Arch Bone Jt Surg. 2015 Apr;3(2):72-81.

Kahlenberg CA, Hernandez-Soria A, Cross MB. Poor Prognosis of Patients Treated for Periprosthetic Joint Infection. HSS J. 2017 Feb;13(1):96-99. doi: 10.1007/s11420-016-9507-7. Epub 2016 Jun 1. PMID: 28167881; PMCID: PMC5264567.

Kong L, Cao J, Zhang Y, Ding W, Shen Y. Risk factors for periprosthetic joint infection following primary total hip or knee arthroplasty: a meta-analysis. Int Wound J. 2017 Jun;14(3):529-536. doi: 10.1111/iwj.12640.

Yi Ping Wei, Ju Chun Chien , Wei Hsin Hsiang , Shan Wei Yang, Chun Yu Chen «Aspirin administration might accelerate the subsidence of periprosthetic joint infection» Sci Rep. 2020; 10: 15967. Published online 2020 Sep 29. doi: 10.1038/s41598-020-72731-y

Eka A, Chen AF. Patient-related medical risk factors for periprosthetic joint infection of the hip and knee. Ann Transl Med. 2015 Sep;3(16):233. doi: 10.3978/j.issn.2305-5839.2015.09.26.

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский ордена трудового красного знамени научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена Минздрава России). Лечение параэндопротезной инфекции тазобедренного сустава (Т84.5; Т84.7; Z96.6) (Клинические рекомендации). Артюх В.А., Божкова С.А., 2013. [Federal State Budgetary Institution "R.R. Vreden Russian Order of the Red Banner of Labor Research Institute of Traumatology and Orthopedics," Ministry of Health of the Russian Federation (R.R. Vreden Federal State Budgetary Institution). Treatment of Paraendoprosthetic Hip Joint Infection (T84.5; T84.7; Z96.6) (Clinical Guidelines). Artyukh V.A., Bozhkova S.A., 2013.]

Божкова С.А., Оптимизация антибактериальной терапии у пациентов с перипротезной инфекцией стафилококковой этиологии (экспериментально-клиническое исследование): дис. доктора мед. наук. 2016/ Божкова С.А. С-П. 2016; 308 с. [Bozhkova S.A., Optimization of antibiotic therapy in patients with periprosthetic infection of staphylococcal etiology (experimental and clinical study): Ph. 2016/ Bozhkova S.A. S-P. 2016; 308 p.]

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет). Куковенко Г.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук «Двухэтапное ревизионное эндопротезирование в лечении глубокой перипротезной инфекции тазобедренного сустава», 2020. [I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education, Ministry of Healthcare of the Russian Federation (Sechenov University). Kukovenko G.A. Dissertation for the degree of Candidate of Medical Sciences "Two-stage revision endoprosthesis in the treatment of deep periprosthetic infection of the hip joint", 2020]

Мурылев В.Ю. Перипротезная инфекция при эндопротезировании тазобедренного сустава. Г.А. Куковенко, П.М. Елизаров, Я.А. Рукин, Н.А. Цыгин. Врач. 2018; 29 (3): 17–22. doi: https://doi.org/10.29296/25877305-2018-03-04 [Murylev V.Y. Periprosthetic infection in hip arthroplasty. Kukovenko G.A., Elizarov P.M., Rukin Y.A., Tsygin N.A. Phys. 2018; 29 (3): 17-22. doi: https://doi.org/10.29296/25877305-2018-03-04]

McConoughey SJ, Howlin R, Granger JF, Manring MM, Calhoun JH, Shirtliff M, Kathju S, Stoodley P. Biofilms in periprosthetic orthopedic infections. Future Microbiol. 2014;9(8):987-1007. doi: 10.2217/fmb.14.64. Erratum in: Future Microbiol. 2014;9(10):1234.

Amelia Staats, Daniel Li, Anne C. Sullivan and Paul Stoodley « Biofilm formation in periprosthetic joint infections» Published in final edited form as:Ann Jt. 2021 Oct; 6: 43. Published online 2021 Oct 15. doi: 10.21037/aoj-20-85

Fink B, Sevelda F. Periprosthetic Joint Infection of Shoulder Arthroplasties: Diagnostic and Treatment Options. Biomed Res Int. 2017;2017:4582756. doi: 10.1155/2017/4582756.

Achermann Y, Goldstein EJ, Coenye T, Shirtliff ME. Propionibacterium acnes: from commensal to opportunistic biofilm-associated implant pathogen. ClinMicrobiol Rev. 2014 Jul;27(3):419-40. doi: 10.1128/CMR.00092-13.

Patel R, Alijanipour P, Parvizi J. Advancements in Diagnosing Periprosthetic Joint Infections after Total Hip and Knee Arthroplasty. Open Orthop J. 2016 Nov 30;10:654-661. doi: 10.2174/1874325001610010654.

Mirza YH, Tansey R, Sukeik M, Shaath M, Haddad FS. Biofilm and the Role of Antibiotics in the Treatment of Periprosthetic Hip and Knee Joint Infections. Open Orthop J. 2016 Nov 30;10:636-645. doi: 10.2174/1874325001610010636.

Schoof B, Jakobs O, Schmidl S, Klatte TO, Frommelt L, Gehrke T, Gebauer M. Fungal periprosthetic joint infection of the hip: a systematic review. Orthop Rev (Pavia). 2015 Mar 31;7(1):5748. doi: 10.4081/or.2015.5748.

Rumbaugh KP, Sauer K. Biofilm dispersion. Nat Rev Microbiol. 2020 Oct;18(10):571-586. doi: 10.1038/s41579-020-0385-0.

Jamal, Muhsina,*; Ahmad, Wisala; Andleeb, Saadiac; Jalil, Fazalb; Imran, Muhammade;

Nawaz, Muhammad Asifd; Hussain, Tahira; Ali, Muhammadd; Rafiq, Muhammada; Kamil, Muhammad Atifb Bacterial biofilm and associated infections, Journal of the Chinese Medical Association: January 2018 - Volume 81 - Issue 1 - p 7-11 doi: 10.1016/j.jcma.2017.07.012

Lee HD, Prashant K, Shon WY. Management of Periprosthetic Hip Joint Infection. Hip Pelvis. 2015 Jun;27(2):63-71. doi: 10.5371/hp.2015.27.2.63.

Nodzo SR, Boyle KK, Bhimani S, Duquin TR, Miller AO, Westrich GH. Propionibacterium acnes Host Inflammatory Response DuringPeriprosthetic Infection Is Joint Specific. HSS J. 2017 Jul;13(2):159-164. doi: 10.1007/s11420-016-9528-2.

KonstantinosTsikopoulos, MD, MSc,corresponding author Alessandro Bidossi, PhD, Lorenzo Drago, PhD, Daniil R. Petrenyov, MSc, PanagiotisGivissis, MD, PhD, DimitrisMavridis, PhD, and ParaskeviPapaioannidou, BScChem, MD, PhD. Is Implant Coating With Tyrosol- and Antibiotic-loaded Hydrogel Effective in Reducing Cutibacterium (Propionibacterium) acnes Biofilm Formation? A Preliminary In Vitro Study. ClinOrthopRelat Res. 2019 Jul; 477(7): 1736–1746. Published online 2019 May 13. doi: 10.1097/CORR.0000000000000663.

Xinyu Fang, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon, 1 Lvheng Zhang, MD, Orthopaedic Surgeon, 1 YuanqingCai, MD, Orthopaedic Surgeon, 1 Zida Huang, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon, 1 Wenbo Li, MD, Orthopaedic Surgeon, 1 Chaofan Zhang, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon, 1 Bin Yang, MD, Chief Technologist, 2 Jianhua Lin, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon, 1 Peter Wahl, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon, 3 and Wenming Zhang, MD, PhD, Orthopaedic Surgeon 1. Effects of different tissue specimen pretreatment methods on microbial culture results in the diagnosis of periprosthetic joint infection. Bone Joint Res. 2021 Feb; 10(2): 96–104. Published online 2021 Feb 1. doi: 10.1302/2046-3758.102.BJR-2020-0104.R3.

Mariam Taha, HeshamAbdelbary, F. Patrick Ross, and Alberto V. Carli «New Innovations in the Treatment of PJI and Biofilms—Clinical and Preclinical Topics» Curr Rev Musculoskelet Med. 2018 Sep; 11(3): 380–388. Published online 2018 Jun 20. doi: 10.1007/s12178-018-9500-5

Rossella Grande, Simone Carradori, ValentinaPuca, Irene Vitale, Andrea Angeli, AlessioNocentini, Alessandro Bonardi, Paola Gratteri, Paola Lanuti, Giuseppina Bologna, Pasquale Simeone, Clemente Capasso, Viviana De Luca, Claudiu T. Supuran. (2021) Selective Inhibition of Helicobacter pylori Carbonic Anhydrases by Carvacrol and Thymol Could Impair Biofilm Production and the Release of Outer Membrane Vesicles. InternationalJournalofMolecularSciences 22:21,

Peel TN, Dylla BL, Hughes JG, Lynch DT, Greenwood-Quaintance KE, Cheng AC, Mandrekar JN, Patel R. Improved Diagnosis of Prosthetic Joint Infection by Culturing Periprosthetic Tissue Specimens in Blood Culture Bottles. mBio. 2016 Jan 5;7(1):e01776-15. doi: 10.1128/mBio.01776-15.

Dongzhu Ma, Robert M Q Shanks, Charles M Davis 3rd, David W Craft, Thomas K Wood, Brian R Hamlin, Kenneth L Urish «Viable bacteria persist on antibiotic spacers following two-stage revision for periprosthetic joint infection» J Orthop Res. 2018 Jan; 36(1): 452–458. Published online 2017 Jun 28. doi: 10.1002/jor.23611

Kelly Moore, Rebecca Wilson-van Os, Devendra H. Dusane, Jacob R. Brooks, Craig Delury, Sean S. Aiken, Phillip A. Laycock, Anne C. Sullivan, Jeffrey F. Granger, Matthew V. Dipane, Edward J. McPherson, and Paul Stoodley. Elution Kinetics from Antibiotic-Loaded Calcium Sulfate Beads, Antibiotic-Loaded Polymethacrylate Spacers, and a Powdered Antibiotic Bolus for Surgical Site Infections in a Novel In Vitro Draining Knee Model. Antibiotics (Basel). 2021 Mar; 10(3): 270.Published online 2021 Mar 8. doi: 10.3390/antibiotics10030270.

DavideCampoccia, LucioMontanaro, and Carla RenataArciola «Extracellular DNA (eDNA). A Major Ubiquitous Element of the Bacterial Biofilm Architecture» Published online 2021 Aug 23. doi: 10.3390/ijms22169100

Zarique Z Akanda, Mariam Taha , HeshamAbdelbary « Current review-The rise of bacteriophage as a unique therapeutic platform in treating peri-prosthetic joint infections» J Orthop Res. 2018 Apr;36(4):1051-1060. doi: 10.1002/jor.23755.

Paul Stoodley, Jacob Brooks, Casey W Peters, Nan Jiang, Craig P Delury, Phillip A Laycock, Sean S Aiken, Devendra H Dusane «Prevention and Killing Efficacy of Carbapenem Resistant Enterobacteriaceae (CRE) and Vancomycin Resistant Enterococci (VRE) Biofilms by Antibiotic-Loaded Calcium Sulfate Beads» Materials (Basel). 2020 Aug; 13(15): 3258.

Фенотип антибиотикорезистентности возбудителей перипротезной инфекции как основа выбора рационального антимикробного лечения. В.Н. Митрофанов, Н.А. Гординская, ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр», Медицинский альманах, г. Н. Новгород, 2017. [Antibiotic resistance phenotype of periprosthetic infection pathogens as a basis for the selection of rational antimicrobial treatment. V.N. Mitrofanov, N.A. Gordinskaya, FSBI Volga Federal Medical Research Center, Medical Almanac, Novgorod. N. Novgorod, 2017].

Cory S. Knecht,James P. Moley,Mary S. McGrath,Jeffrey F. Granger,Paul Stoodley,Devendra H. Dusane Antibiotic loaded calcium sulfate bead and pulse lavage eradicates biofilms on metal implant materials in vitro. Firstpublished: JOrthopRes. 2018 https://doi.org/10.1002/jor.23903

Al-Wrafy F, Brzozowska E, Górska S, Gamian A. Pathogenic factors of Pseudomonas aeruginosa - the role of biofilm in pathogenicity and as a target for phage therapy. PostepyHig Med Dosw (Online). 2017 Feb 14;71(0):78-91. doi: 10.5604/01.3001.0010.3792.

Jonas D. Van Belleghem, Robert Manasherob, RyszardMiȩdzybrodzki, PawełRogóż, AndrzejGórski, Gina A. Suh, Paul L. Bollyky, and Derek F. Amanatullah, The Rationale for Using Bacteriophage to Treat and Prevent Periprosthetic Joint Infections. Front Microbiol. 2020; 11: 591021. Publishedonline 2020 Dec 21. doi: 10.3389/fmicb.2020.591021.

Rabin N, Zheng Y, Opoku-Temeng C, Du Y, Bonsu E, Sintim HO. Agents that inhibit bacterial biofilm formation. Future Med Chem. 2015;7(5):647-71. doi: 10.4155/fmc.15.7.

Ben Zhang, Jordan D. Skelly, Benjamin M. Braun, David C. Ayers, and Jie Song «Surface-grafted zwitterionic polymers improve the efficacy of a single antibiotic injection in suppressing S. aureus periprosthetic infections» ACS Appl Bio Mater. 2020 Sep 21; 3(9): 5896–5904.Publishedonline 2020 Sep 2. doi: 10.1021/acsabm.0c00600

Ben Zhang, Benjamin M. Braun, Jordan D. Skelly, David C. Ayers, and Jie Song Significant Suppression of S. aureus Colonization on Intramedullary Ti6Al4V Implants Surface-grafted with Vancomycin-bearing Polymer Brushes ACS Appl Mater Interfaces. 2019 Aug 14; 11(32): 28641–28647. Published online 2019 Jul 30. doi: 10.1021/acsami.9b07648

Chopra R, Shaikh S, Chatzinoff Y, Munaweera I, Cheng B, Daly SM, Xi Y, Bing C, Burns D, Greenberg DE. Employing high-frequency alternating magnetic fields for the non-invasive treatment of prosthetic joint infections. Sci Rep. 2017 Aug 8;7(1):7520. doi: 10.1038/s41598-017-07321-6.

Pletzer D, Coleman SR, Hancock RE. Anti-biofilm peptides as a new weapon in antimicrobial warfare. CurrOpinMicrobiol. 2016 Oct;33:35-40. doi: 10.1016/j.mib.2016.05.016.

David Huang, Nicholas Pachuda, John Michael Sauer, Dessie Dobbins, and Jonathan Steckbeck «The Engineered Antibiotic Peptide PLG0206 Eliminates Biofilms and Is a Potential Treatment for Periprosthetic Joint Infections» Antibiotics (Basel). 2022 Jan; 11(1): 41. Published online 2021 Dec 30. doi: 10.3390/antibiotics11010041

Kuo-Ti Peng, Yao-Chang Chiang, Tsung-Yu Huang, Pei-Chun Chen, Pey-Jium Chang and Chiang-Wen Lee «Curcumin nanoparticles are a promising anti-bacterial and anti-inflammatory agent for treating periprosthetic joint infections» Int J Nanomedicine. 2019; 14: 469–481. Published online 2019 Jan 11. doi: 10.2147/IJN.S191504.

Ruder JA, Springer BD. Treatment of Periprosthetic Joint Infection Using Antimicrobials: Dilute Povidone-Iodine Lavage. J Bone Jt Infect. 2017 Jan 1;2(1):10-14. doi: 10.7150/jbji.16448.

Maier GS, Horas K, Seeger JB, Roth KE, Kurth AA, Maus U. Is there an association between periprosthetic joint infection and low vitamin D levels? IntOrthop. 2014 Jul;38(7):1499-504. doi: 10.1007/s00264-014-2338-6.