ISSN 2226-6976 (Print)
ISSN 2414-9640 (Online)

Pseudomonas aeruginosa infection in inpatients of different profiles: clinical and microbiological aspects

Matievskaya N.V., Volosach O.S., Kuzmich I.A.

1) Grodno State Medical University, Grodno, Republic of Belarus; 2) Grodno Regional Infectious Diseases Clinical Hospital; Grodno, Republic of Belarus
Objective. To provide the clinical characteristics of patients with Pseudomonas aeruginosa infection, by taking into account the antibiotic resistance of isolated P. aeruginosa strains.
Subjects and methods. The investigators retrospectively analyzed clinical data on 79 patients, in whom P. aeruginosa was isolated from their various biological material samples, by taking into account the antibiotic resistance of the isolates.
Results. Pseudomonas aeruginosa infection is equally common in males and females; it can be recorded in both children and adults. Patients with Pseudomonas aeruginosa infection caused by antibiotic-resistant strains of P. aeruginosa were found to have underlying chronic diseases, such as diabetes mellitus, chronic obstructive pulmonary disease, chronic pyelonephritis, anemia, malignant tumors, bedsores, and urinary catheters. In 11.3% of patients, antibiotic-resistant strains of P. aeruginosa were isolated from the biological material collected within 48 hours after admission to hospital, indicating that they had a healthcare-associated infection prior to hospitalization. P. aeruginosa was established to be susceptible in vitro to polymyxins (86.1%), amikacin (81.0%), tobramycin (68.2%), levofloxacin (61.5%), meropenem (60.8%), imipenem (49.4%), doripenem (53.1%), ceftazidim (55.7%), cefepime (34.2%), and cefoperazone (24.2%).
Conclusion. Among the P. aeruginosa strains isolated from inpatients, antibiotic-resistant strains prevailed, amounting to 78.5%. According to the monitoring results, polymyxins remain the drug of choice for severe invasive infections caused by antibiotic-resistant P. aeruginosa strains, to which the highest frequency of susceptibility was noted.

Keywords

P. aeruginosa
nosocomial infection
antibiotic therapy
resistance
hospitalization

В настоящее время инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи (ИСМП), вызывают все большую озабоченность практических врачей. Одно из лидирующих положений среди возбудителей ИСМП занимает P. aeruginosa, и ее роль в развитии заболеваний неуклонно возрастает [1–4].

Антибиотикорезистентные штаммы (АБРШ) P. аeruginosa являются доказанной оппортунистической инфекцией у тяжелых пациентов, причиной поздних вентиляционных пневмоний, инфекций мочевых путей, ожоговых ран, раневых, катетер-ассоциированных инфекций и др. [5–9]. Результаты многоцентровых европейских исследований свидетельствуют о том, что до 30% случаев ИСМП в ОРИТ вызваны синегнойной палочкой [10–12]. Группу риска составляют пациенты с иммунодефицитными состояниями; пациенты, нуждающиеся в длительной респираторной поддержке; пациенты с различными имплантируемыми устройствами, травмами, ожогами и тяжелой соматической патологией [5, 9, 13–15].

Цель исследования – представить клиническую характеристику пациентов с синегнойной инфекцией с учетом антибиотикорезистентности выделенных штаммов P. aeruginosa.

Материалы и методы

Объектом исследования явились 79 пациентов, проходивших лечение в учреждениях здравоохранения (УЗ) стационарного типа г. Гродно (Беларусь) в 2019 г., у которых из образцов биологического материала при микробиологическом исследовании была выделена P. aeruginosa. Выполнен ретроспективный анализ медицинской документации включенных в исследование пациентов (истории болезни, выписные эпикризы, антибиотикограммы). Микробиологический мониторинг клинических изолятов P. аeruginosa осуществлялся на базе бактериологической лаборатории УЗ «Гродненская областная инфекционная клиническая больница» (центр коллективного пользования), куда поступал материал на исследование из стационаров г. Гродно: УЗ «Гродненская областная клиническая больница медицинской реабилитации», УЗ «Городская клиническая больница № 1», УЗ «Городская клиническая больница № 3», УЗ «Городская клиническая больница № 4», УЗ «Гродненская областная инфекционная клиническая больница». Материалом для микробиологического исследования в зависимости от локализации патологического процесса служили отделяемое из ран, мокрота, кал, моча и др.

Забор биологического материала проводили по классическим микробиологическим методикам. Культивацию микроорганизмов проводили на питательных средах российского производства. Рост P. Aeruginosa определяли по характерному сине-зеленому пигменту на мясо-пептонном агаре. Окончательную идентификацию выделенных микроорганизмов и определение антибиотикочувствительности проводили на микробиологическом анализаторе Vitek 2 Compact (bioMérieux, Франция). Чувствительность к антибиотикам части исследуемых культур проводили диско-диффузионным методом (ДДМ) на агаре Мюллера–Хинтона с использованием дисков фирмы Himedia (Индия). Для учета результатов производили измерение диаметра (принимая во внимание диаметр диска) задержки роста. Данные антибиотикограмм микроорганизмов оценивали с помощью аналитической компьютерной программы WHONET (США).

К АБРШ относились штаммы (MDR – multidrug resistance) с нечувствительностью как минимум к 1антибиотику в 3и более категориях антимикробных препаратов. Выделение АБРШ у пациентов с синегнойной инфекцией принималось за один из критериев наличия ИСМП.

С учетом полученных лабораторных данных по антибиотикочувствительности выделенных изолятов пациенты были разделены на 2 группы: в 1-ювошли 62 (78,5%) чел., инфицированных АБРШ P. aeruginosa, во 2-ю – 17 (21,5%) чел., инфицированных «дикими» штаммами (ДШ), чувствительными к широкому спектру тестируемых антибиотиков.

Статистическую обработку данных производили с использованием программ Statistica 10.0, Excel 2010. В качестве уровня статистической значимости принято значение p < 0,05.

Результаты

Из биологического материала пациентов, проходивших лечение в стационарах г. Гродно в 2019 г., были выделены 79 штаммов P. aeruginosa.

Характеристика пациентов представлена в табл.1.

88-1.jpg (82 KB)

Как видно из табл. 1, среди пациентов с синегнойной инфекцией преобладали взрослые, их доля достоверно превышала долю детей – 79,7 и 20,3% соответственно (p < 0,05). Однако следует отметить, что госпитализация лиц до 18 лет осуществлялась лишь в Гродненскую областную инфекционную клиническую больницу (стационар смешанного типа), в остальные стационары госпитализировали лишь взрослых. Синегнойная инфекция встречается одинаково часто у мужчин и женщин (p > 0,05). В 7 случаях наступили летальные исходы, причиной которых служила основная патология (пневмония, онкопатология, перитонит, гангрена и др.), осложненная синегнойной инфекцией, что усугубило тяжесть течения заболевания.

Структура биологического материала, из которого в 2019 г. была изолирована P. aeruginosa, представлена на рис. 1 (см. на цветной вклейке).

Из общего количества клинических изолятов P. aeruginosa 22 (27,8%) штамма были получены из биологического материала, забор которого осуществлен до 48 ч госпитализации, 57 (72,2%) – из материала, забранного позже 48 ч госпитализации, что является одним из критериев определения госпитальных штаммов.

Результаты антибиотикорезистентности клинических изолятов P. aeruginosa представлены на рис. 2.

89-1.jpg (87 KB)

Наибольшая активность в отношении P. aeruginosa отмечена у полимиксинов, к которым оказались чувствительны 86,1% (95% ДИ 77,9–91,5) выделенных штаммов, что достоверно превышало частоту штаммов с резистентностью (11,4%) и промежуточной резистентностью (2,5%; p < 0,05). В отношении P. aeruginosa высокую активность in vitro по сравнению с другими антибиотиками демонстрировал амикацин, к которому оказались чувствительны 81,0% (95% ДИ 72,2–97,5) выделенных штаммов, что достоверно превышало долю умеренно резистентных (7,6%) и резистентных (11,4%) штаммов (p < 0,05). К другим аминогликозидам – гентамицину и тобрамицину – были чувствительны 60,6% (95% ДИ 51,2–70,0) и 68,2% (95% ДИ 58,3–76,3) исследуемых штаммов соответственно. Отмечена достаточно высокая резистентность P. aeruginosa к цефалоспоринам: резистентными оказались от 41,8 до 65,8%штаммов, карбапенемрезистентными были от 34,8 до 36,7%. При этом наиболее высока была чувствительность изолятов к меропенему – 60,8% (95% ДИ 51,2–70,0). Среди фторхинолонов наибольшая частота чувствительных штаммов установлена к левофлоксацину – 61,5% (95% ДИ 52,2–70,9). К ципрофлоксацину были чувствительны 47,5% (95% ДИ 38,5–57,7) выделенных образцов, к норфлоксацину – лишь 33,3% (95% ДИ 24,6–42,7), резистентными оказались 52,5 и 66,7% клинических изолятов P. aeruginosa соответственно. 78,5% (95% ДИ 68,2–86,1) пациентов оказались инфицированы АБРШ. Сравнительная характеристика клинических данных пациентов, инфицированных АБРШ и ДШ P. aeruginosa, представлена в табл. 2.

90-1.jpg (265 KB)

Как видно из табл. 2, среди пациентов, инфицированных АБРШ, взрослых было значительно больше, чем детей, пациенты этой группы были значительно старше и дольше находились на стационарном лечении. Кроме того, в данной группе присутствовали фоновые хронические заболевания, а также анемия, пролежни, наличие мочевых катетеров, которые являются факторами риска инфицирования АБРШ P. aeruginosa.

Обсуждение

P. aeruginosa распространяется повсеместно, длительно сохраняясь в водной среде, в том числе во многих растворах, применяемых в медицине (антисептики, жидкость для хранения контактных линз, растворы для мытья рук). Она встречается на слизистых оболочках и коже у большей части населения, представляя собой компонент симбионтной для человека микрофлоры [1, 2, 12]. Часто синегнойную палочку обнаруживают на объектах окружающей среды стационаров, особенно во влажных местах [6, 10]. Инфекции, вызванные этим микроорганизмом, характеризуются тяжелым течением и высокой летальностью из-за сложности выбора адекватного стартового режима антибактериальной терапии. P. aeruginosa – один из наиболее «проблемных» микроорганизмов в отношении рационального подбора этиотропной терапии как продуцент металло-бета-лактамаз, обладающий множественной антибиотикорезистентностью, передаваемой R-плазмидами, поэтому нозокомиальные штаммы P. аeruginosa обычно характеризуются устойчивостью ко многим потенциально эффективным антибиотикам [1, 6–8]. Наличие резистентности у многих штаммов P. аeruginosa к антибиотикам может отрицательно повлиять на течение эпидемического процесса в стационаре, а также создать проблемы при проведении антибактериальной терапии, что диктует необходимость проведения динамического мониторинга за возбудителем, циркулирующим в стационарах [16–18].

Среди исследуемых штаммов P. аeruginosa 7 клинических изолятов (8,9% всех выделенных штаммов) демонстрировали резистентность, близкую к панрезистентности, и оказались устойчивыми ко всем тестируемым антибиотикам. Однако необходимо учитывать, что антибиотикорезистентность указанных штаммов к колистину определялась ДДМ, что не исключает получения результата ложной резистентности из-за плохой диффузии в агар этого антибиотика с поверхности дисков. Тем не менее ДДМ используется в реальной клинической практике при определении антибиотикорезистентности к колистину, однако интерпретация полученных результатов должна проводиться с учетом указанных данных.

Результаты проведенного исследования подчеркивают важность учета факторов риска инфицирования антибиотикорезистентными возбудителями у пациентов при поступлении в стационар, фактов предыдущих госпитализаций и курсов антибактериальной терапии. Обращает на себя внимание, что у 11,3% (95% ДИ 5,6–21,5) пациентов, инфицированных АБРШ P. aeruginosa, забор биологического материала для бактериологического исследования был выполнен до 48 ч госпитализации в стационар, что формально исключает наличие внутрибольничной инфекции. Однако анализ медицинской документации пациентов показывает, что они имели хронические заболевания, получали курсы антибактериальной терапии, накануне были выписаны из других стационаров. Это позволяет считать причиной выделения АБРШ P. aeruginosa наличие у них ИСМП. Высокую частоту выделения АБРШ, полученных из биологического материала, забор которого у пациентов произведен в течение 48 ч после госпитализации в стационары, отмечают и другие авторы [8].

Полученные данные по антибиотикорезистентности указывают на снижение чувствительности АБРШ P. aeruginosa к антисинегнойным цефалоспоринам (цефоперазону и цефепиму), которые длительное время считались золотым стандартом лечения внутрибольничной синегнойной инфекции [17].

Обращает на себя внимание достаточновысокая чувствительность к аминогликозидам, в частности к амикацину и фторхинолону. Хотя по результатам ранее проведенных исследований в Беларуси (2011–2012 гг.), а также в Российской Федерации была показана низкая чувствительность АБРШ P. aeruginosa к этим препаратам, что может быть связано с изменением фенотипов антибиотикорезистентности P. aeruginosa с течением времени [17, 18].

Препаратом выбора в терапии тяжелых инвазивных инфекций, вызванных АБРШ P. aeruginosa, по результатам проведенного мониторинга, остается полимиксин, к которому отмечена и выделенные штаммы P. aeruginosa. наиболее чувствительны. Выбор антибиотиков для этиотропной терапии должен базироваться на данных антибиотикорезистентности выделенных у пациента возбудителей с учетом имеющихся у него факторов риска инфицирования АБРШ возбудителя.

Заключение

Синегнойная инфекция регистрируется в стационарах различного профиля и вызывает как локализованные, так и генерализованные воспалительные заболевания.

Она одинаково часто встречается как у мужчин, так и у женщин, и как у детей, так и у взрослых. Однако у госпитализированных взрослых пациентов достоверно чаще, чем у детей, отмечалось выделение АБРШ P. aeruginosa Среди выделенных изолятов P. aeruginosa превалировали АБРШ, составившие 78,5% (95% ДИ 68,2–86,1).

Синегнойная инфекция, вызванная АБРШ P. aeruginosa, наиболее часто встречается у взрослых с наличием фоновой хронической патологии, такой как сахарный диабет, хроническая обструктивная болезнь легких, хронический пиелонефрит, анемия, злокачественные опухоли; при наличии пролежней, длительно используемых мочевых катетеров; лиц, получавших курсы антибактериальной терапии; ранее госпитализированных.

У 11,3% (95%ДИ 5,6–21,5) пациентов АБРШ P. aeruginosa были выделены из биологического материала, забор которого произведен в течение 48 ч госпитализации, что может свидетельствовать о наличии у них ИСМП до госпитализации в стационар.

При анализе антибиотикорезистентности наибольшая активность в отношении клинических изолятов P. aeruginosa установлена у полимиксинов. Высокая антибиотикочувствительность P. aeruginosa отмечена также к аминогликозидам и левофлоксацину. Среди тестируемых карбапенемов антисинегнойная активность более выражена у меропенема. В группе цефалоспоринов наибольшей активностью среди тестируемых антибиотиков в отношении клинических изолятов P. aeruginosa обладал цефтазидим.

Для проведения рациональной этиотропной терапии необходим динамический мониторинг за фенотипами антибиотикорезистентности штаммов P. aeruginosa, циркулирующих в стационарах различного профиля. Выбор антибиотиков для этиотропной терапии должен базироваться на локальных данных по антибиотикорезистентности, с учетом имеющихся у пациента факторов риска инфицирования АБРШ возбудителя.

References

1. Бабаян Б.Г., Саргсян А.С., Багдасарян С.А., Мелкумян М.А., Давидян Т.С., Оганесян Н.А., Оганесян А.М. Исследования стабильности плазмид антибиотикорезистентности у почвенных условно-патогенных штаммов Stenotrophomonas и Pseudomonas. Авиценна 2019; (38): 13–7. Babajan B.G., Sargsjan A.S., Bagdasarjan S.A., Melkumjan M. A., Davidjan T.S., Oganesjan N.A., Oganesjan A.M. [The research of stability of antibiotic resistance plasmids in soil opportunistic pathogenic strains of Stenotrophomonas and Pseudomonas]. Avicenna 2019; (38): 13–7. (In Russ).

2. Галстян Г.М., Клясова Г.А., Катрыш С.А., Золо­товская И.К., Галстян А.Г., Городецкий В.М. Этиология нозокомиальных пневмоний у онкогематологических больных в отделении реанимации и интенсивной терапии. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия 2011; 3(13): 231–40.

Galstyan G.M., Klyasova G.A., Katrysh S.A., Zolotovskaya I.K., Galstyan A.G., GorodeckyV.M. [Hospital-Acquired Pneumonia in Patients with Hematological Malignancies in an ICU]. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya 2011; 3(13): 23–40. (In Russ.).

3. Земко В.Ю., Окулич В.К., Дзядзько А.М. Мониторинг антибиотикорезистентности микроорганизмов в отделении реанимации и интенсивной терапии многопрофильного стационара. Трансплантология 2018; 10(4): 284–97. DOI:10.23873/2074-0506-2018-10-4-284-297

Zemko V.Yu., Okulich V.K., Dzjadz’ko A.M. [Monitoring the antibiotic resistance in the intensive care unit of a multidisciplinary hospital]. Transplantologiya 2018; 10(4): 284–97. (In Russ.). DOI:10.23873/2074-0506-2018-10-4-284-297

4. Илюкевич Г.В. Синегнойная инфекция: в новый век со старой проблемой. Мед. новости 2004; (12): 3–8

Iljukevich G.V. [Pseudomonas aeruginosa: in a new century with an old problem]. Mednovosti 2004; (12): 3–8. (In Russ.).

5. Ионов П.М., ЕлькинА.В., Дейнега И.В., Яковлев Г.А., Шевцова М.А.Этиология и клинические формы нагноительных заболеваний легких и плевры у ВИЧ-инфицированных больных. Вестник хирургии имени И.И. Грекова 2019; 178(4): 10–4. DOI:10.24884/0042-4625-2019-178-4-10-14

Ionov P.M., El’kinA.V., Dejnega I.V., Jakovlev G.A., Shevcova M.A. [Etiology and clinical forms of lungs and pleura suppurative diseases of HIV-infected patients]. Grekov’s Bulletin of Surgery 2019; 178(4):10–4. (In Russ.). DOI:10.24884/0042-4625-2019-178-4-10-14

6. Осипов В.А., Тапальский Д.В., Склеенова Е.Ю., Романов А.В., Жаворонок С.В. Клональное распространение штаммов Pseudomonas aeruginosa – продуцентов металло-бета-лактамаз на территории Беларуси. Иммунопатология, аллергология,, инфектология 2012; (4): 92–7.

Osipov V.A., Tapal’skij D.V., Skleenova E.Ju., Romanov A.V., Zhavoronok S.V. [Clonal spreading of Pseudomonas aeruginosa strains metallobetalactamasesproducers in territory of Belarus] Immunopathology, allergology, infectology 2012; (4): 92–7. (In Russ.).

7. Фокин А.А., Галкин Д.В., Мищенко В.М., Муравьев А.А., Козлов Р.С.; исследовательская группа «МИКС-07». Уроки эпидемио.микробиология и антимикробная химиотерапия 2008; 10(1): 4–14

Fokin A.A., Galkin D.V., Mishhenko V.M., Murav’jov A.A., Kozlov R.S., issledovatel’skaja gruppa «MIKS-07». [Lessons from epidemiological studies of nosocomial infections in Russia]. Klinicheskaya mikrobiologiya i antimikrobnaya himioterapiya 2008; 10(1): 4–14. (In Russ.).

8 ​Соловей Н.В. Клиническое значение антибиотикорезистентных штаммов Pseudomonas aeruginosa, выделяемых в первые дни госпитализации пациента в больничные организации здравоохранения. Клиническая инфектология и паразитология 2014; 1(8): 36–44

Solovey N.V. [The clinical value of antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa strains which were diagnosed in the first days of patient’s admission to the hospitals]. Clinical Infectology and Parasitology 2014; 1 (08): 36–44. (In Russ.).

9. Хабалова Н.Р., Кафтырева Л.А. Pseudomonas aeruginosa как этиологический фактор внутрибольничных инфекций в отделениях реанимации и интенсивной терапии: микробиологические и эпидемиологические особенности. Владикавказский медико-биологический вестник 2012; 15(23): 149–59

Habalova N.R., Kaftyreva L.A. [Pseudomonas aeruginosa as the etiologic agent of intrahospital infections in reanimation and intensive therapy departments: microbiological and epidemiological features]. Vladikavkazskiy mediko-biologicheskiy vestnik 2012; 15 (23): 149–59. (In Russ.).

10. Bedard E., Prevost M., Deziel E. Pseudomonas aeruginosa in premise plumbing of large buildings. Microbiology Оpen 2016; 5(6): 937–56.

11. Zhang Y., Li Y., Zeng J., Chang Y., Han S., Zhao J.et al. Risk Factors for Mortality of Inpatients with Pseudomonas aeruginosa Bacteremia in China: Impact of Resistance Profile in the Mortality. Infect. Drug Resist. 2020;13:4115–23. doi: 10.2147/IDR.S268744. eCollection 2020. PMID: 33209041

12. Zaragoza R., Vidal-Cortés P., Aguilar G., Borges M., Diaz E., Ferrer R.et al. Update of the treatment of nosocomial pneumonia in the ICU. Crit Care 2020; 24(1): 383. doi: 10.1186/s13054-020-03091-2. PMID: 32600375

13. Torres A., Carlet J. European Task Force on Ventilator-associated pneumonia. Eur. Respir. J. 2001; 17(5): 1034–45. doi: 10.1183/09031936.01.17510340

14. Van Delden C., Igewski B. Cell-to-cell signaling and Pseudomonas aeruginosa infections. Emerg. Infect. Dis. 1998; (4): 551–60.

15. Vincent J.-L., Rello J., Marshall J., Silva E., Anzueto A., Martin C.D.et al. International study ofthe prevalence and outcomes of infection in intensive care units. EPIC II Group of Investigators. JAMA 2009; 302 (21): 2323–9.

16. Zilberberg M.D., Shorr A.F. Prevalence of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa and carbapenem-resistant Enterobacteriaceae among specimens from hospitalized patients with pneumonia and bloodstream infections in the United States from 2000 to 2009. J. Hosp. Med. 2013; (8): 559–63.

17. Иванов Д.В., Егоров А.М. Распространение и механизмы резистентности микроорганизмов, продуцирующих бета-лактамазы. Фенотипический скрининг продуцентов металло-бета-лактамаз (карбапенемаз подкласса в1) штаммов бактерий рода Pseudomonas при внутрибольничных инфекциях. Биомедицинская химия 2007; 53(6): 653–61.

Ivanov D.V., Egorov A.M. [Distribution and mechanisms of resistance of microorganisms producing beta-lactamases. Phenotypic screening of producers of metallo-beta-lactamases (carbapenemases, subclass B1) strains of bacteria of the genus Pseudomonas in nosocomial infections]. Biomedical Chemistry 2007; 53(6): 653–61. (In Russ.).

18. Харченко Л.А. Синегнойная палочка: современные реальности антибактериальной терапии. Медицина неотложных состояний 2015; 1 (64): 164–8.

Harchenko L.A. [Pseudomonas aeruginosa: modern realities of antibiotic therapy]. Medicina neotlozhnyh sostojanij 2015; 1 (64): 164–8. (In Russ).

About the Authors

Professor Natalya V. Matsiyeuskaya, MD, Heard, Department of Infectious Diseases, Grodno State Medical University, Grodno, Belarus; natamati@mail.ru; http://orcid.org/0000-0001-8492-6377
Olga S. Volosach,– Cand. Med. Sci., Associated Professor, Department of Infectious Diseases, Grodno State Medical University, Grodno, Belarus; o.vol@tut.by; http://orcid.org/0000-0002-3612-5003
Irina A. Kuzmich Heard, Clinical-Diagnostic Laboratory, Grodno Regional Infectious Diseases Clinical Hospital, Grodno, Belarus; ira0807@mail.ru

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.