Alcuni aspetti dello sviluppo di complicanze infettive nell'artroplastica

La chirurgia di sostituzione dell'anca ha assunto un ruolo di primo piano nel trattamento chirurgico delle forme gravi di patologia dell'anca. Questo intervento elimina o riduce significativamente il dolore, ripristina il movimento articolare, fornisce supporto all'arto, migliora l'andatura e, di conseguenza, migliora significativamente la qualità della vita del paziente. Tuttavia, non è un segreto che qualsiasi intervento chirurgico possa presentare una serie di complicazioni, una delle quali è l'infezione. Secondo la letteratura, un centro ortopedico che esegue interventi di sostituzione articolare di grandi dimensioni ed esegue almeno 100 interventi all'anno può avere un tasso di complicanze infettive del 17% nel primo anno, che diminuisce del 5% nel secondo anno, del 3% nel terzo anno e può raggiungere una media del 4%.

Il problema delle complicanze infettive nelle endoprotesi delle grandi articolazioni sta diventando ogni giorno più urgente, nonostante l'uso attivo della profilassi antibiotica e dei moderni metodi di antisepsi chirurgica. Ciò è dovuto alla crescita del numero di centri che praticano l'artroplastica, alla difficoltà di identificare l'agente patogeno, alla complessità del trattamento e alla gravità delle conseguenze. Tutto ciò porta in ultima analisi a un peggioramento dei risultati dell'intervento, a un aumento dei costi e dei tempi di riabilitazione postoperatoria dei pazienti.

Il problema è causato anche dalle condizioni generali, soprattutto di un paziente anziano, in cui l'organismo ha grandi difficoltà a combattere le infezioni. Lo stato immunodepressivo è causato da un'immunodeficienza secondaria indotta dopo un intervento chirurgico a lungo termine altamente traumatico e dall'ingresso di prodotti di distruzione tissutale nel sangue, nonché da caratteristiche del sistema immunitario legate all'età nei pazienti anziani.

L'aumento del numero di artroplastiche, abbinato a un elevato potenziale riabilitativo, è accompagnato da un aumento dei casi di infezione profonda nell'area dell'intervento chirurgico, che, secondo autori nazionali e stranieri, ammontano dallo 0,3% all'1% negli interventi primari e fino al 40% o più nelle revisioni. Il trattamento di tali complicanze infettive è un processo lungo che richiede l'impiego di farmaci e materiali costosi. Un tempo era considerato assolutamente inaccettabile impiantare un'endoprotesi in un'area interessata da un'infezione. Tuttavia, la crescente comprensione della fisiopatologia delle infezioni associate agli impianti, nonché i progressi nella tecnica chirurgica, hanno reso possibile l'impiego di endoprotesi di successo anche in queste condizioni.

La maggior parte dei chirurghi concorda sul fatto che la rimozione dei componenti dell'endoprotesi e un attento trattamento chirurgico della ferita rappresentino una fase iniziale importante del trattamento del paziente. Tuttavia, non esiste ancora un consenso sui metodi che possano ripristinare la funzionalità dell'articolazione senza dolore e con un rischio minimo di recidiva dell'infezione.

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Fasi di formazione del biofilm

Fase 1. Adesione reversibile alla superficie. Nella maggior parte dei casi, i microrganismi esistono come masse libere o colonie singole (ad esempio, planctoniche). Tuttavia, in condizioni normali, la maggior parte dei microrganismi tende ad aderire alla superficie e, infine, a formare un biofilm.

Fase 2. Adesione permanente alla superficie. Man mano che i batteri si moltiplicano, aderiscono più saldamente alla superficie, si differenziano e scambiano geni, garantendone la sopravvivenza.

Fase 3: Formazione di una matrice mucosa protettiva/biofilm. Una volta saldamente attaccati, i batteri iniziano a formare un esopolisaccaride che circonda la matrice, nota come sostanza polimerica extracellulare. Questa è la matrice EPS. Piccole colonie di batteri formano quindi il biofilm iniziale. La composizione della matrice EPS varia a seconda degli specifici microrganismi presenti, ma generalmente include polisaccaridi, proteine, glicolipidi e DNA batterico. Una varietà di proteine ed enzimi aiuta il biofilm ad aderire più saldamente al letto della ferita. I biofilm completamente formati (maturi) rilasciano continuamente batteri planctonici, microcolonie e frammenti, che possono disperdersi e aderire ad altre parti del letto della ferita o ad altre superfici della ferita per formare nuove colonie di biofilm.

Quanto velocemente si forma il biofilm?

Studi sperimentali di laboratorio hanno dimostrato che i batteri planctonici, come stafilococchi, streptococchi, pseudomonas ed Escherichia coli, solitamente:

1. unirsi l'uno all'altro entro pochi minuti;
2. formano microcolonie saldamente attaccate entro 2-4 ore;
3. producono polisaccaridi extracellulari e diventano significativamente più tolleranti ai biocidi, come antibiotici, antisettici e disinfettanti, entro 6-12 ore;
4. sono coinvolte in colonie di biofilm completamente sviluppate, che sono molto resistenti ai biocidi e perdono batteri planctonici entro 2-4 giorni a seconda del tipo di batteri e delle condizioni di crescita;
5. si riprendono rapidamente dalla distruzione meccanica e riformano un biofilm maturo entro 24 ore. Questi dati suggeriscono che diverse pulizie successive della ferita possano fornire un breve periodo di tempo, ad esempio inferiore alle 24 ore, durante il quale il trattamento antimicrobico è più efficace sia contro i microrganismi planctonici che contro le cellule patogene intra-biofilm presenti nella ferita.

Riesci a vedere il biofilm microbico?

I biofilm sono strutture microscopiche. Tuttavia, in alcune situazioni, se lasciati crescere indisturbati per un periodo di tempo prolungato, diventano così densi da poter essere visti a occhio nudo. Ad esempio, la placca dentale può accumularsi e diventare chiaramente visibile nel giro di un giorno. Alcuni batteri con questo fenotipo producono pigmenti che possono facilitare la rilevazione visiva dell'intero biofilm. Ad esempio, P. aeruginosa, essendo nel fenotipo del biofilm, produce la piocianina molecolare verde nel sistema di "quorum sensing". Ma anche in questo caso, la colorazione verde della ferita non indica sempre la presenza di un biofilm formato da Pseudomonas sp.

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I biofilm possono essere presenti nelle croste?

L'escara è descritta come uno strato spesso, giallo e relativamente scuro del letto della ferita, mentre i biofilm presenti nelle ferite appaiono più gelatinosi e più chiari. Tuttavia, potrebbe esserci una relazione tra biofilm ed escara. I biofilm stimolano l'infiammazione, che aumenta la permeabilità vascolare, la formazione di essudato e la formazione di escara fibrinosa nella ferita. Pertanto, la presenza di escara può indicare la presenza di biofilm nella ferita. Tuttavia, tale relazione tra escara e biofilm nelle ferite croniche necessita di studi più approfonditi.

Attualmente, il metodo più affidabile per confermare la presenza di biofilm microbico è la microscopia specializzata, come la microscopia confocale a scansione laser.

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Classificazione

L'utilizzo di una classificazione efficace è importante per la scelta di un metodo di trattamento razionale e per il confronto dei risultati. Nonostante la diversità dei sistemi di classificazione proposti, non esiste un sistema unico accettato a livello internazionale per la diagnosi e il successivo trattamento delle infezioni paraendoprotesiche, ovvero il trattamento delle complicanze infettive dopo l'inserimento di un'endoprotesi non è standardizzato.

La classificazione più comune delle infezioni profonde dopo artroplastica totale d'anca è quella di MB Coventry (1975) - RH Fitzgerald (1977). Il principale criterio di classificazione è il momento della manifestazione dell'infezione (l'intervallo di tempo tra l'intervento chirurgico e la prima manifestazione del processo infettivo). Sulla base di questo criterio, gli autori hanno proposto tre principali tipi clinici di infezione profonda. Nel 1996, DT Tsukayama et al. hanno integrato questa classificazione con il tipo IV, definito come coltura intraoperatoria positiva. Questo tipo di infezione paraendoprotesica si riferisce alla colonizzazione batterica asintomatica della superficie dell'endoprotesi, che si manifesta sotto forma di colture intraoperatorie positive di due o più campioni con isolamento dello stesso patogeno. Colture positive di 2-5 campioni intraoperatori. A seconda del tipo di infezione, gli autori hanno raccomandato una specifica strategia di trattamento.

Classificazione dell'infezione profonda dopo artroplastica totale dell'anca (Coventry-Fitzgerald-Tsukayama)

1. Infezione postoperatoria acuta - entro il primo mese
2. Infezione cronica tardiva - da un mese
3. Infezione ematogena acuta - fino a un anno
4. Coltura intraoperatoria positiva - dopo un anno o più

Pertanto, in caso di infezione di tipo I, la revisione con necrectomia, la sostituzione del rivestimento in polietilene e la conservazione dei restanti componenti dell'endoprotesi sono considerate giustificate. In caso di infezione di tipo II, durante la revisione con necrectomia obbligatoria, è necessaria la rimozione dell'endoprotesi e, nei pazienti con infezione paraendoprotesica di tipo III, è possibile tentare di preservare l'endoprotesi. A sua volta, in caso di diagnosi di coltura intraoperatoria positiva, il trattamento può essere conservativo: terapia antibiotica parenterale soppressiva per sei settimane.
Caratteristiche della patogenesi dell'infezione paraendoprotesica.

L'infezione paraendoprotesica è un caso particolare di infezione associata all'impianto e, indipendentemente dalle vie di penetrazione del patogeno, dal tempo di sviluppo e dalla gravità delle manifestazioni cliniche, è specifica dell'endoprotesi. In questo caso, il ruolo principale nello sviluppo del processo infettivo è attribuito ai microrganismi, alla loro capacità di colonizzare superfici biogene e abiogeniche.

I microrganismi possono esistere in diversi stati fenotipici: aderenti - forma di biofilm batterico (biofilm), liberi - forma planctonica (in soluzione, in stato di sospensione), latenti - spore. La base della patogenicità dei microbi che causano infezioni paraendoprotesiche è la loro capacità di formare biofilm specifici (biofilm) sulle superfici degli impianti. Comprendere questo fatto è estremamente importante per determinare strategie terapeutiche razionali.

La colonizzazione batterica dell'impianto può essere ottenuta attraverso due meccanismi alternativi. Il primo meccanismo è l'interazione diretta aspecifica tra il batterio e la superficie artificiale non ricoperta dalle proteine dell'ospite, dovuta a forze di campo elettrostatico, forze di tensione superficiale, forze di Vander-Wils, idrofobicità e legami a idrogeno. È stato dimostrato che l'adesione dei microbi all'impianto avviene in modo selettivo a seconda del materiale di cui è costituito. L'adesione dei ceppi di St. epidermidis avviene meglio alle parti polimeriche dell'endoprotesi, mentre quella dei ceppi di St. aureus a quelle metalliche.

Nel secondo meccanismo, il materiale di cui è costituito l'impianto è rivestito da proteine "ospite", che agiscono come recettori e ligandi, legando insieme il corpo estraneo e il microrganismo. È importante notare che tutti gli impianti subiscono i cosiddetti cambiamenti fisiologici, che portano l'impianto a essere rivestito quasi istantaneamente da proteine plasmatiche, principalmente albumina.

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In che modo i biofilm interferiscono con il processo di guarigione delle ferite?

Durante il distacco della superficie della ferita dal biofilm, quest'ultimo stimola una risposta infiammatoria cronica. Questa reazione provoca la comparsa di un gran numero di neutrofili e macrofagi che circondano il biofilm. Queste cellule infiammatorie producono un gran numero di ossidanti reattivi e proteasi (metalloproteinasi di matrice ed elastasi). Le proteasi contribuiscono a interrompere l'adesione del biofilm ai tessuti, rimuovendolo dalla ferita. Tuttavia, questi ossidanti reattivi e proteasi distruggono anche tessuti sani e in via di guarigione, proteine e cellule immunitarie, compromettendo la qualità del trattamento.

La risposta infiammatoria cronica non sempre porta alla rimozione del biofilm, ed è stato ipotizzato che tale risposta sia "benefica" per il biofilm. Inducendo una risposta infiammatoria inefficace, il biofilm protegge i microrganismi che lo formano e aumenta la produzione di essudato, che a sua volta è una fonte di nutrimento e un mezzo per il mantenimento del biofilm.

Esistono condizioni che favoriscono la formazione di biofilm in una ferita?

Non è noto se esistano condizioni che favoriscano la formazione di biofilm in una ferita. Tuttavia, condizioni sottostanti che indeboliscono il sistema immunitario o riducono l'efficacia degli antibiotici possono favorire lo sviluppo di biofilm nelle ferite (ad esempio, ischemia o necrosi tissutale, malnutrizione).

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Quali sono i principi della gestione del biofilm?

Anche se esiste un'alta probabilità che una ferita contenga biofilm, non esiste un trattamento in un'unica fase. Una strategia combinata che utilizza elementi di preparazione del letto della ferita per rimuovere la massa di biofilm e prevenirne il rimodellamento può essere ottimale. Questo approccio è talvolta definito "cura delle ferite basata sul biofilm".

Come faccio a sapere se il biofilm è stato rimosso?

La mancanza di sintomi chiari e di metodi di laboratorio consolidati per l'identificazione delle comunità microbiche rende difficile individuare il momento in cui una ferita è priva di biofilm. Il più indicativo è la guarigione progressiva della ferita, caratterizzata da una diminuzione della secrezione di essudato e dalla desquamazione dell'escara. Fino a quando non verranno sviluppate linee guida definitive, i medici dovranno decidere caso per caso come trattare le ferite affette da biofilm. Ad esempio, quando il trattamento ha successo, potrebbe essere necessario modificare il metodo o la frequenza della cura della ferita o valutare la necessità di antimicrobici topici. Ulteriori misure per stimolare la guarigione della ferita dovrebbero essere considerate nel contesto dello stato di salute del paziente e dovrebbero essere mirate a supportare il sistema immunitario. Pertanto, i biofilm influenzano il decorso delle malattie infiammatorie croniche e dati recenti suggeriscono che svolgano anche un ruolo significativo nell'interrompere il processo di guarigione delle ferite croniche. I biofilm presentano un'elevata tolleranza ad anticorpi, antibiotici, antisettici, disinfettanti e fagociti. Gli attuali trattamenti per le ferite con biofilm prevedono la pulizia frequente e obbligatoria della ferita in combinazione con l'uso di medicazioni e agenti antimicrobici per prevenire la reinfezione della ferita e inibire la riformazione del biofilm.

Quando si considera l'eziopatogenesi dell'infezione della ferita, è opportuno tenere presente che qualsiasi focolaio infettivo locale deve essere considerato una biocenosi patologica dal punto di vista microbiologico. Ciò significa che qualsiasi microbiota localizzato in un dato focolaio è in grado di partecipare attivamente al processo infettivo solo nella misura in cui trova le condizioni ottimali per l'esistenza e la manifestazione di tutte le funzioni vegetative, inclusa la massima realizzazione della sua patogenicità per l'organismo ospite. Il riconoscimento di questa posizione, a sua volta, costituisce la base per le conclusioni successive. Se la patogenicità iniziale del patogeno è sufficientemente elevata e i meccanismi naturali di difesa anti-infettiva dell'ospite sono insufficienti o indeboliti da un processo patologico di fondo, la formazione di un biotopo patologico può essere una conseguenza del graduale sviluppo del processo infettivo stesso.

Candidato di Scienze Mediche Garifullov Gamil Gakilievich. Alcuni aspetti dello sviluppo delle complicanze infettive durante l'artroplastica // Medicina Pratica. 8 (64) Dicembre 2012 / Volume 1