Estudi in vitro de la formació i tractament de les biopel·lícules de Staphylococcus aureus a les infeccions protètiques vasculars

Abstract

INTRODUCCIÓ: Les pròtesis o empelts vasculars són elements fonamentals a la pràctica clínica habitual, en cirurgia vascular, per a la reconstrucció arterial o venosa. La infecció de pròtesi vascular és una entitat infreqüent però associada a gran morbimortalitat. A més, presenta un maneig difícil, i és habitual l’abordatge multidisciplinari. El tractament consisteix en l'extracció del material infectat, substituint-lo sovint per un nou empelt, i la teràpia antibiòtica perllongada. El creixement en forma de biopel·lícules sobre les pròtesis vasculars per part dels microorganismes colonitzadors els confereix protecció davant del sistema immune i resistència als antibiòtics. Per tant, és desitjable minimitzar o evitar la formació d’aquestes biopel·lícules.

JUSTIFICACIÓ: Malgrat les múltiples investigacions sobre les infeccions protètiques y els materials utilitzats, no hi ha recomanacions específiques sobre les pròtesis més resistents a la infecció. Atesa la poca freqüència de les infeccions protètiques vasculars i la gran heterogeneïtat en la seva presentació els estudis in vitro s’antullen necessaris com a punt de partida.

HIPÒTESI I OBJECTIUS: La hipòtesi d’aquest treball és que hi ha diferències in vitro entre pròtesis vasculars en la formació de biopel·lícules de Staphyloccocus aureus sensible a meticil·lina (SASM) , així com diferències en la susceptibilitat d'aquestes biopel·lícules a diferents antibiòtics comunament utilitzats a la pràctica clínica.

El nostres objectius són, d’una banda, avaluar les diferències en la formació in vitro de biopel·lícules entre diferents pròtesis vasculars, tant biològiques com sintètiques, d’altra banda, comparar l’eficàcia de diferents antibiòtics i determinar quins d’ells mostren més efectivitat in vitro en l’erradicació de les biopel·lícules de dues soques clíniques de Staphyloccocus aureus sensible a meticil·lina a les diferents pròtesis estudiades.

DISSENY DE L’ESTUDI: Estudi de laboratori in vitro

RESULTATS: Hem observat que el creixement de les biopel·lícules de les dues soques clíniques de SASM estudiades sobre diverses pròtesis vasculars va ser significativament menor en la pròtesi de Dacron-triclosan-plata i la pròtesi de polièster recoberta de col·lagen oví (OmniflowII) en comparació amb la resta. Una de les soques (SASM2) no va aconseguir formar biopel·lícules sobre la pròtesi Dacron-triclosan-plata en cap de les repeticions. La resta de les pròtesis estudiades van mostrar un creixement de biopel·lícula similar. Dels antibiòtics estudiats, la ciprofloxacina i la cloxacil·lina van ser els més efectius per reduir la biopel·lícula en les dues soques. L'antibioticoteràpia va aconseguir una major reducció de la biopel·lícula formada per la soca SASM6 sobre el Dacron-triclosan-plata, de manera significativa. Cap dels antibiòtics en monoteràpia va eliminar completament les biopel·lícules formades en els empelts de Dacron o de pericardi boví.

CONCLUSIONS: Els resultats d’aquest estudi ens indiquen que les pròtesis de polièster recobertes de col·lagen oví i Dacron-triclosan-plata podrien ser els empelts més efectius per prevenir la infecció protètica vascular en pacients amb alt risc d’infecció. Així mateix, la biopel·lícula formada sobre aquestes mateixes pròtesis presenta una bona susceptibilitat antibiòtica, per la qual cosa serien una bona opció en cas de reconstrucció després de l'explant d'una pròtesi infectada. La ciprofloxacina i la cloxacil·lina es postulen com els antibiòtics d’elecció en les infeccions provocades per aquestes soques de SASM.

INTRODUCCIÓN: Las prótesis o injertos vasculares son elementos fundamentales en la práctica clínica habitual, en cirugía vascular, para la reconstrucción arterial o venosa. La infección de prótesis vascular es una entidad infrecuente pero asociada a gran morbimortalidad. Además, presenta un manejo difícil, siendo habitual el abordaje multidisciplinar. El tratamiento consiste en la extracción del material infectado, sustituyéndolo a menudo por un nuevo injerto, y la terapia antibiótica prolongada. El crecimiento en forma de biopelículas sobre las prótesis vasculares por parte de los microorganismos colonizadores les confiere protección frente al sistema inmune y resistencia a los antibióticos. Por tanto, es deseable minimizar o evitar la formación de estas biopelículas.

JUSTIFICACIÓN: A pesar de las múltiples investigaciones sobre las infecciones protésicas y los materiales utilizados, no existen recomendaciones específicas sobre las prótesis más resistentes a la infección. Dada la poca frecuencia de las infecciones protésicas vasculares y la gran heterogeneidad en su presentación los estudios in vitro se antojan necesarios como punto de partida.

HIPÓTESIS Y OBJETIVOS: La hipótesis de este trabajo es que existen diferencias in vitro entre prótesis vasculares en la formación de biopelículas de Staphyloccocus aureus sensible a meticilina (SASM), así como diferencias en la susceptibilidad de estas biopelículas a diferentes antibióticos comúnmente utilizados en la práctica clínica.

Nuestros objetivos son, por un lado, evaluar las diferencias en la formación in vitro de biopelículas entre diferentes prótesis vasculares, tanto biológicas como sintéticas, por otra parte, comparar la eficacia de diferentes antibióticos y determinar cuáles de ellos muestran más efectividad in vitro en la erradicación de las biopelículas de dos cepas clínicas de Staphyloccocus aureus sensible a meticilina en las diferentes prótesis estudiadas.

DISEÑO DEL ESTUDIO: Estudio de laboratorio in vitro

RESULTADOS: Hemos observado que el crecimiento de las biopelículas de las dos cepas clínicas de SASM estudiadas sobre varias prótesis vasculares fue significativamente menor en la prótesis de Dacron-triclosán-plata y la prótesis de poliéster recubierta de colágeno ovino (OmniflowII) en comparación con el resto. Una de las cepas (SASM2) no logró formar biopelículas sobre la prótesis Dacron-triclosan-plata en ninguna de las repeticiones. El resto de las prótesis estudiadas mostraron un crecimiento de biopelícula similar. De los antibióticos estudiados, el ciprofloxacino y la cloxacilina fueron los más efectivos para reducir la biopelícula en las dos cepas. La antibioticoterapia consiguió una mayor reducción de la biopelícula formada por la cepa SASM6 sobre el Dacron-triclosan-plata, de manera significativa. Ninguno de los antibióticos en monoterapia eliminó completamente las biopelículas formadas en los injertos de Dacron o de pericardio vacuno.

CONCLUSIONES: Los resultados de este estudio nos indican que las prótesis de poliéster recubiertas de colágeno ovino y Dacron-triclosán-plata podrían ser los injertos más efectivos para prevenir la infección protésica vascular en pacientes con alto riesgo de infección. Asimismo, la biopelícula formada sobre estas mismas prótesis presenta una buena susceptibilidad antibiótica, por lo que serían una buena opción en caso de reconstrucción después del explante de una prótesis infectada. El ciprofloxacino y la cloxacilina se postulan como los antibióticos de elección en las infecciones provocadas por estas cepas de SASM.

INTRODUCTION: Vascular grafts are a fundamental part of routine practice in vascular surgery for arterial or venous reconstruction. Infection of vascular grafts is an infrequent entity but associated with high morbidity and mortality. Its management is complex and requires a multidisciplinary approach. Treatment consists of removal of the infected material, often replacing it with a new graft, and prolonged antibiotic therapy. Biofilm growth on vascular prostheses by colonizing microorganisms confers protection against the immune system and resistance to antibiotics. Therefore, it is desirable to minimize or avoid the formation of these biofilms.

JUSTIFICATION: Despite numerous studies on vascular graft infection and materials, there are no specific recommendations regarding the most infection resistant grafts. Given the infrequency of vascular graft infections and the great heterogeneity in their presentation, in vitro studies appear necessary as a starting point.

HYPOTHESIS AND OBJECTIVES: The hypothesis of this study is that in vitro differences between vascular grafts exist in the formation of methicillin sensitive Staphyloccocus aureus (MSSA) biofilms, as well as differences in the susceptibility of these biofilms to different antibiotics commonly used in clinical practice.

Our objectives were, first, to evaluate the differences in in vitro biofilm formation between different vascular grafts, both biological and synthetic, and second, to compare the efficacy of different antibiotics and determine which were most effective in eradicating in vitro biofilms of two clinical strains of methicillin susceptible Staphyloccocus aureus on the different studied grafts.

STUDY DESIGN: In vitro laboratory study

RESULTS: We observed that biofilm growth of the two MSSA strains studied on various vascular grafts was significantly lower on Dacron-triclosan-silver and OmniflowII compared to the rest of the grafts. One of the strains (MSSA2) failed to form biofilm on the Dacron-triclosan-silver graft in any of the replicates. The rest of the studied grafts showed similar biofilm growth. Of the antibiotics studied, ciprofloxacin and cloxacillin were the most effective in reducing biofilm in both strains. Antibiotic therapy achieved a significantly greater reduction of the biofilm formed by MSSA6 on Dacron-triclosan-silver. None of the antibiotics in monotherapy completely eliminated the biofilms formed on Dacron or bovine pericardium grafts.

CONCLUSIONS: The results of this study indicate that polyester grafts covered with ovine collagen and Dacron-triclosan-silver grafts could be the most effective grafts to prevent vascular graft infection in patients with a high risk of infection, likewise, the biofilm formed on these same grafts show good antibiotic susceptibility and would therefore be a good option in the case of reconstruction after the explant of an infected prosthesis. Ciprofloxacin and cloxacillin are postulated as the antibiotics of choice in infections caused by these strains of MSSA.