Vývoj in vitro modelu pre štúdium vplyvu hyperbarickej oxygenoterapie na antimikrobiálne účinky vybraných antibiotik

Download PDF English version

Authors: M. Rozložník ^1,2,3; S. Havliková ¹; J. Kociánová ¹; M. Hájek ^1,4; A. Lochmanová ^1,5; B. Balcarková ¹; J. Kuzma ¹; D. Chmelař ¹
Authors‘ workplace: Katedra biomedicínských oborů, Lékařská fakulta Ostravské univerzity, Ostrava, vedoucí katedry prof. MUDr. David Stejskal, Ph. D., MBA ¹; DNB consult, s. r. o, Kežmarok, vedoucí pracoviště Dr. Miroslav Rozložník ²; DAN Europe Slovensko, město ³; Městská nemocnice, Ostrava, MUDr. Petr Uhlig ⁴; Institut ochrany veřejného zdraví, Ostrava ⁵
Published in: Pracov. Lék., 70, 2018, No. 3-4, s. 156-158.
Category:

Overview

Bakteriálne infekcie kože a mäkkých tkanív zahŕňajú rozsiahlu problematiku a predstavujú najčastejšie vyskytujúce sa infekcie vo všetkých vekových skupinách. Obvykle ide o infekcie zmiešané vyvolané anaeróbnymi, mikroaerofilnými, fakultatívne anaeróbnymi a aeróbnymi baktériami. Pri patogenéze je možné v ložisku infekcie pozorovať prítomnosť aeróbnych baktérií, ktoré produktmi svojho metabolizmu a redukciou koncentrácie kyslíka umožnia pomnoženie striktne anaeróbnym patogénom. Úspešná terapia infekcií mäkkých tkanív je závislá od adekvátneho chirurgického prístupu, vhodnou antimikrobiálnou terapiou a adjuvantnej terapie infekcie mäkkých tkanív pomocou hyperbarickej oxygenoterapie (HBOT), t. j. dýchanie 100% kyslíka pod zvýšeným tlakom. V súčasnosti, aj napriek dostatočným empirickým znalostiam o benefitoch využitia HBOT pri liečbe infekcií mäkkých tkanív, neexistuje vhodný model pre detailnejšie štúdium interakcií organizmu a patogénov. Cieľom tohto projektu je vývoj in vitro modelu vhodného pre štúdium mechanizmov účinku antibiotík v kombinácii s HBOT, ako aj optimalizáciu používaných liečebných postupov.

Klíčová slova:

HBOT – antibiotiká – baktérie – hyperoxia

ÚVOD

Bakteriálne infekcie mäkkých tkanív predstavujú relatívne komplikovaný medicínsky problém, či už z hľadiska terapie, možných komplikácií, ale aj socio-ekonomických a psychologických dopadov na kvalitu života pacienta. Bakteriálne infekcie kože a mäkkých tkanív zahŕňajú rozsiahlu problematiku a predstavujú najčastejšie vyskytujúce sa infekcie vo všetkých vekových skupinách. Z etiologického hľadiska môžeme bakteriálne infekcie mäkkých tkanív rozdeliť na traumatologického a environmentálneho pôvodu. Kým traumatické infekcie vznikajú na základe porušenia integrity kožného krytu, environmentálne sú obvykle spôsobené zmenou lokálnych environmentálnych faktorov, napr. zmena pH, prekrvenia apod. Klinický prejav je veľmi variabilný a môže mať charakter od ľahkých infekcií až po ťažké nekrotizujúce infekcie s prípadným fatálnym koncom pre pacienta. Z hľadiska klasifikácie rozoznávame povrchové (zahrňujúce epidermis a dermis) a hĺbkové infekcie (zahrňujúce fasciu až svalovina). Z mikrobiologického hľadiska môže ísť o infekcie, aeróbne, anaeróbne a zmiešané. Obvykle ide o infekcie zmiešané vyvolané anaeróbnymi, mikroaerofilnými, fakultatívne anaeróbnymi a aeróbnymi baktériami. Výnimočne sú infekcie spôsobené samotnými anaeróbnymi patogénmi bez kooperácie s ďalšími druhmi. Vzájomná kooperácia má oxidačno-redukčný a metabolický charakter, a môže byť spojená s využívaním enzýmov aeróbnych baktérií. Pri patogenéze je možné v ložisku infekcie pozorovať prítomnosť aeróbnych baktérií, ktoré produktmi svojho metabolizmu a redukciou koncentrácie kyslíka umožnia pomnoženie striktne anaeróbnym patogénom [1]. Z bakteriologického pohľadu sa často zastúpené Streptococcus sp, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacteroides fragilis a Clostridium perfrigens. Do organizmu vstupujú z vonkajšieho prostredia pri kontaminácii rany, alebo z vnútorného prostredia (črevná mikroflóra). Úspešná eradikácia infekcií mäkkých tkanív je podmienená kvalitným chirurgickým vyčistením ložiska a adekvátnou antimikrobiálnou terapiou [2, 3]. Jednou z progresívnych možností adjuvantnej terapie infekcie mäkkých tkanív je aj liečba pomocou hyperbarickej oxygenoterapie (HBOT), t.j. dýchanie 100% kyslíka pod zvýšeným tlakom. Zvýšený parciálny tlak kyslíka, okrem svojho priameho pôsobenia na anaeróbne kmene, zlepšuje mikrocirkuláciu, podporuje angiogenézu a prostredníctvom ROS/MAPK/MMP kaskády redukuje degeneráciu tkaniva a zlepšuje hojenie ischemickej rany. Takisto napomáha pri následnej regenerácii poškodeného tkaniva, najmä prostredníctvom zvýšenej proliferácie fibroblastov so súčasnou zvýšenou produkciou kolagénu. Použitie HBOT má značný vplyv na prežívanie pacientov s ťažkými infekciami mäkkých tkanív. Devaney et al. [4] opisuje vo svojej jednocentrovej, retrospektívnej štúdii významnú redukciu mortality pri pacientoch s nekrotizujúcou fascitis (12% s HBOT vs. 24,3% bez HBOT). Obdobne Mathieu [5] uvádza redukciu priemernej úmrtnosti pacientov s ťažkou nekrotizujúcou infekciou mäkkých tkanív pri použití kombinácie chirurgickej, antibiotickej liečby a HBOT [22 %] v porovnaní s chirurgickou, antibiotickou liečbou bez HBOT (36 %). Aj na základe týchto výsledkov, konsenzuálna konferencia European Committee for Hyperbaric Medicine konaná v roku 2016 veľmi doporučuje HBOT na liečbu nekrotizujúcich infekcií mäkkých tkanív. V súčasnosti, aj napriek relatívne dostatočným empirickým znalostiam o benefitoch využitia HBOT pri liečbe infekcií mäkkých tkanív, ne-existuje vhodný in vitro model, ktorý by umožnil štúdium mechanizmov účinku antibiotík v kombinácii s HBOT, ako aj optimalizáciu používaných liečebných postupov.

METODIKA

Vývoj in vitro modelu na štúdium vplyvu HBOT na antimikrobiálnu účinnosť antibiotík na bude zahŕňať viacero krokov:

vytypovanie vhodných aeróbnych a anaeróbnych antimikrobiálnych kmeňov pre tvorbu modelu
stanovanie antimikrobiálnych účinkov HBOT na vybraných aeróbnych a anaeróbnych antimikrobiálnych kmeňoch
stanovanie antimikrobiálnych účinkov vybraných druhov antibiotík na vybraných aeróbnych a anaeróbnych antimikrobiálnych kmeňoch v laboratórnych podmienkach
stanovanie antimikrobiálnych účinkov vybraných druhov antibiotík na vybraných aeróbnych a anaeróbnych antimikrobiálnych kmeňoch v experimentálnych podmienkach počas HBOT

CIEĽ

Cieľom projektu je vytvorenie in vitro modelu pre štúdium antimikrobiálnych vlastností HBOT v kombinácií s antibiotikami.

Tento výskum je podporený študentským grantom Lekárskej fakulty Ostravskej univerzity č. SGS09/LF/2018.

Do redakce došlo dne 5. 9. 2018.

Do tisku přijato dne 11. 9. 2018.

Adresa pro korespondenci:

Dr. Miroslav Rozložník

Katedra biomedicínských oborů

Lékařská fakulta Ostravské univerzity

Dvořákova 7

701 03 Ostrava

e-mail: miroslav.rozloznik@osu.cz

Sources

1. Brook, I. Microbiology and management of abdominal infections. Dig Dis Sci., 2008 Oct;53(10):2585–91.

2. Edmiston, C. E., McBain, A. J., Kiernan, M., Leaper D. J. A narrative review of microbial biofilm in postoperative surgical site infections: clinical presentation and treatment. J Wound Care, 2016 Dec 2;25(12):693–702.

3. Signoretto, C., Bianchi, F., Burlacchini, G., Canepari, P. Microbiological evaluation of the effects of hyperbaric oxygen on periodontal disease. New Microbiol., 2007 Oct;30(4):431–437.

4. Devaney, B., Frawley, G., Frawley, L., Pilcher, D. V. Necrotising soft tissue infections: the effect of hyperbaric oxygen on mortality. Anaesth Intensive Care, 2015 Nov;43(6):685–692.

5. Mathieu, D. (ed): Handbook on Hyperbaric Medicine. Springer, Dordrecht 2006, s. 31–48.