Возбудители гнойно-воспалительных и раневых инфекций

01Общая характеристика и классификация возбудителей раневых инфекций

Гнойно-воспалительные и раневые инфекции представляют собой патологические процессы, развивающиеся в результате внедрения и размножения микроорганизмов в области нарушения целостности кожных покровов, слизистых оболочек и глубжележащих мягких тканей. Характерной особенностью современной хирургической инфекции является смена моноинфекций полимикробными ассоциациями (микст-инфекциями), где взаимодействие различных видов усиливает патогенный потенциал каждого участника.

Этиологические группы микроорганизмов

Всех возбудителей раневого воспаления принято делить на четыре фундаментальные микробиологические группы:

1. Грамположительные аэробные и факультативно-анаэробные кокки: Staphylococcus aureus (включая MRSA), коагулазонегативные стафилококки (S. epidermidis), Streptococcus pyogenes (БГСА), Enterococcus faecalis и E. faecium.

2. Грамотрицательные палочки семейства Enterobacterales: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Enterobacter cloacae. Чаще встречаются при ранах промежности, брюшной стенки и внутрибольничных процессах.

3. Грамотрицательные неферментирующие бактерии (НГОБ): Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophilia. Основные агенты нозокомиальных раневых и ожоговых поражений.

4. Облигатно-анаэробные бактерии:

   • Спорообразующие (род Clostridium: C. perfringens, C. novyi, C. septicum, C. histolyticum) — возбудители анаэробной клостридиальной раневой инфекции (газовой гангрены);

   • Неспорообразующие (неклостридиальные): роды Bacteroides (в первую очередь B. fragilis), Fusobacterium, Prevotella, Peptostreptococcus.

Эндогенные и экзогенные пути инфицирования

• Экзогенное инфицирование происходит при попадании микробов из внешней среды в момент травмы (почва, вода, пыль, инородные тела) либо в условиях стационара через руки медицинского персонала, нестерильный перевязочный материал, аппаратуру и инструментарий (ятрогенный/нозокомиальный путь).

• Эндогенное инфицирование обусловлено транслокацией представителей собственной нормальной микробиоты пациента (с поверхности кожи, из просвета желудочно-кишечного тракта, дыхательных или мочевыводящих путей) в раневую зону при иммуносупрессии, шоке или массивной травме.

02Стафилококки как ведущие возбудители гнойных процессов

Род Staphylococcus относится к семейству Staphylococcaceae. Это грамположительные неподвижные кокки округлой формы, располагающиеся в мазках скоплениями в виде гроздьев винограда. Они являются факультативными анаэробами, каталазоположительными, устойчивыми к высушиванию и высоким концентрациям хлорида натрия (рост на желточно-солевом агаре — ЖСА).

Staphylococcus aureus и его факторы патогенности

Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) — наиболее частый этиологический фактор первичных острых гнойных процессов (фурункулы, карбункулы, абсцессы, флегмоны, послеоперационные нагноения). Его высокая вирулентность обеспечивается комплексом факторов:

• Факторы адгезии и экранирования:

  • Белок А (Protein A) — специфически связывается с Fc-фрагментом иммуноглобулинов класса G (IgG). В результате молекула антитела ориентируется Fab-фрагментом наружу, что блокирует опсонизацию, нарушает классический путь активации комплемента и предотвращает фагоцитоз нейтрофилами.

  • Микрокапсула — препятствует прямому контакту рецепторов фагоцита с клеточной стенкой бактерии.

• Ферменты агрессии и защиты:

  • Плазмокоагулаза — ключевой дифференциально-диагностический маркер. Реагирует с коагулазореагирующим фактором плазмы с образованием тромбиноподобного комплекса, превращающего фибриноген в фибрин. Сформированная фибриновая сеть оседает на поверхности стафилококков, отграничивая очаг воспаления от факторов иммунной системы хозяина и способствуя формированию типичного абсцесса.

  • Гиалуронидаза — расщепляет гиалуроновую кислоту соединительной ткани, облегчая распространение возбудителя в межклеточном матриксе.

  • Лецитиназа (лецитовителлаза) — гидролизует лецитин клеточных мембран; выявляется на ЖСА по зоне помутнения с перламутровым венчиком вокруг колонии.

  • ДНК-аза (дезоксирибонуклеаза) — деполимеризует свободную ДНК некротизированных лейкоцитов, снижая вязкость гноя и разрушая экстрацеллюлярные нейтрофильные ловушки (NETs).

• Токсины:

  • Мембранотоксины (гемолизины: альфа, бета, гамма, дельта) — формируют поры в мембранах эритроцитов, лейкоцитов и других клеток, приводя к их осмотическому лизису.

  • Лейкоцидин Пантона-Валентина (PVL) — двухкомпонентный цитотоксин, избирательно порообразующий на мембранах нейтрофилов и макрофагов. Штаммы, продуцирующие PVL, вызывают тяжелые деструктивные некротизирующие инфекции кожи и мягких тканей.

  • Эксфолиативные токсины (ETA, ETB) — сериновые протеазы, селективно расщепляющие десмоглеин-1 в шиповатом слое эпидермиса, что приводит к отслойке рогового слоя (синдром ошпаренной кожи, пузырчатка новорожденных).

  • Токсин синдрома токсического шока (TSST-1) — классический суперантиген, связывающийся одновременно с молекулами MHC класса II и вариабельным участком бета-цепи T-клеточного рецептора без предварительного процессинга, вызывая неспецифическую поликлональную активацию до 20% всех Т-лимфоцитов с массивным «цитокиновым штормом» (ИЛ-1, ИЛ-2, ФНО-альфа, ИФН-гамма).

Коагулазонегативные стафилококки (CoNS)

Staphylococcus epidermidis и близкие виды (S. haemolyticus, S. saprophyticus) обладают меньшей инвазивной активностью, но выступают ведущими возбудителями имплантат-ассоциированных инфекций. Они вырабатывают капсульный полисахаридный адгезин (PS/A, PIA), который обеспечивает прикрепление к полимерным и металлическим поверхностям (катетеры, эндопротезы суставов, сосудистые протезы, клапаны сердца) с последующим формированием защищенных многослойных биопленок.

03Стрептококки: биологические свойства и механизмы тканевой инвазии

Представители рода Streptococcus — грамположительные каталазоотрицательные неподвижные кокки, формирующие в мазках пары или цепочки различной длины. В клинической картине раневых инфекций доминирует Streptococcus pyogenes (бета-гемолитический стрептококк группы А — БГСА).

Механизмы диффузного распространения S. pyogenes

В отличие от стафилококка, дающего локализованные абсцессы за счет свертывания плазмы, для стрептококкового воспаления патогномонично диффузное, быстро прогрессирующее серозно-гнойное распространение без четких границ: рожа, флегмона, некротизирующий фасциит.

• М-белок — фибриллярный белок клеточной стенки. Предотвращает фагоцитоз за счет связывания фактора H сыворотки крови, ингибирующего каскад активации комплемента по альтернативному пути, а также связывает фибриноген.

• Капсула из гиалуроновой кислоты — обеспечивает феномен иммунной мимикрии: идентична гиалуроновой кислоте соединительной ткани макроорганизма, поэтому не распознается как чужеродный антиген и физически экранирует бактериальные структуры от опсонинов.

• Ферменты инвазии:

  • Стрептокиназа (фибринолизин) — переводит плазминоген хозяина в плазмин, который растворяет фибриновые сгустки и барьеры, способствуя генерализации процесса.

  • Гиалуронидаза — разрушает основное вещество соединительной ткани.

  • Стрептодорназа (ДНК-аза В) — гидролизует клеточный детрит и облегчает продвижение микроба.

• Токсины:

  • Стрептолизин О (кислородолабильный) — обладает высокой гемолитической активностью, токсичен для лейкоцитов, миокарда; вызывает выработку антистрептолизина О (АСЛО), имеющего серологическое диагностическое значение.

  • Стрептолизин S (кислородостабильный) — пептид, лизирующий широкий спектр эукариотических клеток, не обладает выраженной иммуногенностью.

  • Пирогенные экзотоксины стрептококков (SpeA, SpeC) — суперантигены, индуцирующие стрептококковый синдром токсического шока (STSS) и тяжелые некрозы при флегмонах и фасциитах.

04Грамотрицательные неферментирующие бактерии: синегнойная палочка и ацинетобактеры

Грамотрицательные неферментирующие оксидазоположительные или оксидазоотрицательные бактерии — доминирующие патогены в отделениях реанимации, гнойной хирургии и ожоговых центрах.

Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка)

Прямая или изогнутая подвижная палочка (монотрих), строгий аэроб, оксидазоположительна, не ферментирует глюкозу в анаэробных условиях (окислительный тип метаболизма). Продуцирует водорастворимые пигменты: пиоцианин (сине-зеленый цвет раневого экссудата) и пиовердин (флуоресцирует в ультрафиолете, служит сидерофором для захвата ионов железа).

ФАКТОРЫ ПАТОГЕННОСТИ PSEUDOMONAS AERUGINOSA: ├── Поверхностные: жгутик + пили IV типа (подвижность, адгезия) + альгинатная капсула (мукоидность, биопленки) ├── Экзоферменты: эластаза (LasA, LasB), щелочная протеаза (деструкция эластина стенок сосудов и коллагена) ├── Токсины: экзотоксин А (АДФ-рибозилирование фактора элонгации EF-2 -> блок синтеза белка -> некроз) └── Система секреции III типа (T3SS): эффекторы ExoU (фосфолипаза -> быстрый лизис фагоцитов), ExoS, ExoT

При раневом процессе P. aeruginosa вызывает распространенный влажный некроз тканей, специфическое зеленоватое окрашивание повязок со сладковатым запахом «жасмина/винограда», а также проникает в сосудистое русло с развитием гангренозной эктимы (ecthyma gangrenosum) и грамотрицательного сепсиса.

Acinetobacter baumannii

Неподвижная грамотрицательная коккобацилла, оксидазоотрицательная, строгий аэроб. Характеризуется колоссальной выживаемостью на объектах внешней среды (до нескольких месяцев на пластике и металле) за счет способности противостоять полному высыханию. В ранах формирует плотные биопленки. Главное клиническое значение A. baumannii заключается в его экстремальной антибиотикорезистентности (XDR- и PDR-изоляты), обусловленной продукцией металло-бета-лактамаз, оксациллиназ (OXA-типа), потерей поринов клеточной стенки и активацией эффлюксных насосов.

05Грамотрицательные энтеробактерии (Enterobacterales)

Порядок Enterobacterales объединяет прямые грамотрицательные палочки, являющиеся факультативными анаэробами, каталазоположительными, оксидазоотрицательными, сбраживающими глюкозу с образованием кислоты или кислоты и газа.

Представители и их клинические ниши

• Escherichia coli — типичный колонизатор при загрязнении ран содержимым ЖКТ, травмах таза и абдоминальной хирургии. Вирулентность раневых изолятов связана с эндотоксином (ЛПС) и пилями прикрепления.

• Klebsiella pneumoniae — образует выраженную полисахаридную капсулу, придающую колониям слизистый характер. Капсула надежно защищает клетку от опсонофагоцитоза. Мукоидные гипервирулентные штаммы вызывают тяжелые флегмоны забрюшинного пространства и мягких тканей.

• Proteus mirabilis и Proteus vulgaris — подвижные палочки (перитрихи), обладающие феноменом «роения» (феномен Н-роста по Хроуку) на влажном агаре. Продуцируют активную уреазу, расщепляющую мочевину до аммиака с защелачиванием среды, что оказывает токсическое действие на грануляционную ткань.

Роль эндотоксина (липополисахарида, ЛПС)

При лизисе грамотрицательных бактерий высвобождается ЛПС наружной мембраны. Его гидрофобная часть — липид А — связывается с белком LBP плазмы крови, после чего комплекс взаимодействует с рецептором CD14 и толл-подобным рецептором 4 (TLR-4) на поверхности макрофагов. Это запускает каскад транскрипционного фактора NF-kB и лавинообразный выброс провоспалительных интерлейкинов (ИЛ-1-бета, ФНО-альфа, ИЛ-6, ИЛ-8). При массивном попадании ЛПС в кровоток из обширной инфицированной раны развивается системный воспалительный ответ, падение сосудистого тонуса, диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром) и септический шок.

06Анаэробная инфекция ран: клостридиальная и неклостридиальная

Анаэробная инфекция развивается в условиях критического снижения окислительно-восстановительного потенциала (Eh) тканей, что происходит при размозжении мышц, нарушении кровоснабжения (жгут, повреждение магистральных артерий), наличии глубоких слепых карманов и сопутствующей аэробной флоры, потребляющей кислород.

Клостридиальная газовая гангрена

Возбудители — грамположительные спорообразующие палочки рода Clostridium (C. perfringens типа А — до 80–90% случаев, реже C. novyi, C. septicum, C. histolyticum). Споры бактерий попадают в рану с почвой или загрязненным обмундированием.

• Альфа-токсин C. perfringens — лецитиназа С (фосфолипаза С). Расщепляет фосфатидилхолин и сфингомиелин мембран миоцитов, эритроцитов и эндотелия. Механизм действия:

Это приводит к необратимому лизису плазмолеммы, остановке капиллярного кровотока (микротромбоз), обширному некрозу скелетной мускулатуры (мионекроз).

• Тета-токсин (перфринголизин О) — тиол-активируемый порообразующий цитолизин, разрушающий лейкоциты и кардиомиоциты.

• Сахаролитическая активность — ферментация мышечного гликогена с образованием колоссального объема газов ($CO_2, H_2$), что клинически проявляется крепитацией при пальпации раны и выраженным отеком.

Неклостридиальная анаэробная инфекция (НАИ)

Вызывается бесспоровыми облигатными анаэробами: грамотрицательными палочками (Bacteroides fragilis, Prevotella melaninogenica, Fusobacterium necrophorum) и грамположительными кокками (Peptostreptococcus spp.).

Клинические и биологические маркеры НАИ:

• Зловонный гнилостный запах экссудата (за счет выделения летучих жирных кислот: масляной, валериановой, изовалериановой);

• Серо-коричневый или дегтеобразный цвет отделяемого с каплями жира;

• Преобладание некроза клетчатки и фасций над гнойным расплавлением (гнилостная флегмона, фасциит);

• В мазках — обилие полиморфной микрофлоры при отсутствии роста на стандартных питательных средах в аэробных условиях.

07Биопленки как патогенетический фактор хронизации ран

Бактериальная биопленка (biofilm) — это высокоупорядоченное микробное сообщество, клетки которого прикреплены к поверхности (живые ткани, шовный материал, имплантаты) и погружены в общий синтезируемый ими внеклеточный полимерный матрикс (экзополисахариды, внеклеточная ДНК, протеины).

` ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ БИОПЛЕНКИ:

1. Обратимая адгезия (планктонные клетки) ↓

2. Необратимая фиксация (синтез адгезинов и пилей) ↓

3. Секреция экстрацеллюлярного матрикса (EPS) ↓

4. Созревание (формирование каналов циркуляции, гетерогенность метаболизма) ↓

5. Дисперсия (выход планктонных форм и диссеминация) `

Феномен толерантности и персистенции

Биопленка обеспечивает микроорганизмам специфическую защиту, отличную от классической плазмидной резистентности:

• Диффузионный барьер: матрикс задерживает или ферментативно инактивирует заряженные молекулы антибиотиков (например, связывание аминогликозидов альгинатом P. aeruginosa).

• Метаболическая гетерогенность: в глубоких слоях биопленки снижено парциальное давление кислорода и истощены питательные вещества. Бактерии переходят в состояние покоя — формируется популяция клеток-персистеров (persister cells). Поскольку бета-лактамы и фторхинолоны действуют только на делящиеся клетки, метаболически неактивные персистеры выживают даже при сверхвысоких концентрациях антибиотиков.

• Защита от факторов фагоцитоза: нейтрофилы не способны фагоцитировать фрагменты биопленки целиком («фрустрированный фагоцитоз»), при этом происходит внеклеточный выброс гранулярных ферментов, повреждающих окружающие ткани пациента без элиминации возбудителя.

08Механизмы множественной лекарственной устойчивости раневых возбудителей

Проблема госпитальных раневых инфекций неразрывно связана с возбудителями группы ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp.).

Метициллинорезистентность стафилококков (MRSA)

Устойчивость S. aureus к метициллину, оксациллину и всем классическим бета-лактамам кодируется хромосомным геном mecA (или mecC), расположенным в составе мобильного генетического элемента — стафилококковой кассетной хромосомы (SCCmec).

• Ген mecA кодирует видоизмененный пенициллинсвязывающий белок 2a (PBP2a / ПСБ-2а).

• Стандартные бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины I–IV поколений, карбапенемы) обладают крайне низким сродством к активному центру PBP2a.

• PBP2a продолжает осуществлять реакцию транспептидации при синтезе пептидогликана даже в присутствии терапевтических концентраций антибиотика, предотвращая осмотический лизис бактерии. Препаратами выбора против MRSA становятся гликопептиды (ванкомицин) и оксазолидиноны (линезолид).

Бета-лактамазы грамотрицательных патогенов

09Принципы и этапы микробиологической диагностики

Цель исследования — не просто выявить присутствие микроорганизма, а дифференцировать истинного возбудителя от транзиторной контаминации или колонизации краев раны.

Правила забора биологического материала

1. Материал отбирается до начала антибактериальной терапии либо непосредственно перед введением очередной дозы препарата.

2. Кожу вокруг раны обрабатывают 70% спиртом, некротические массы и детрит с поверхности удаляют стерильной салфеткой (исследование поверхностного мазка неинформативно!).

3. Забор производят из глубоких слоев на границе со здоровыми тканями методом аспирации шприцем через пункционную иглу, либо стерильным зондом-тампоном, либо путем биопсии участка ткани.

4. При подозрении на анаэробную инфекцию аспират немедленно помещают в бескислородную транспортную среду (тиогликолевую) или доставляют шприц с удаленным воздухом в лабораторию в течение 1–2 часов.

Алгоритм лабораторного исследования

• 1. Бактериоскопическое исследование (экспресс-этап):

  • Окраска по Граму: позволяет ориентировочно оценить морфологию (грамположительные кокки, грамотрицательные палочки), наличие спор, лейкоцитарную реакцию (фагоцитоз) и скорректировать стартовую эмпирическую антибиотикотерапию в течение 30 минут.

• 2. Культуральное исследование (основной этап):

  • Первичный посев на дифференциально-диагностические и селективные среды: кровяной агар (выявление гемолиза), желточно-солевой агар (стафилококки), среду Эндо/МакКонки (грамотрицательные энтеробактерии), среду Шедлера или кровяной агар с гемином и менадионом в анаэростате (анаэробы).

  • Количественный посев: клинически значимым порогом для подтверждения этиологической роли условно-патогенного микроорганизма в ране считается микробная обсемененность $\ge 10^5$ колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 грамм ткани или 1 мл экссудата (так называемое «критическое число» бактерий в ране).

• 3. Идентификация чистой культуры:

  • Масс-спектрометрия MALDI-TOF MS (идентификация белкового профиля рибосом за минуты);

  • Автоматические биохимические анализаторы (ферментация углеводов, утилизация субстратов).

• 4. Определение антибиотикочувствительности:

  • Диско-диффузионный метод (оценка диаметров зон задержки роста);

  • Метод градиентной диффузии (E-тесты) и метод серийных микроразведений в бульоне для определения точной минимальной подавляющей концентрации (МПК) в мг/л в соответствии с критериями EUCAST.

10На экзамене

11Частая ошибка