Species diversity and biological properties of dominant species of causative agents of poststernotomic infectious complications in cardiac surgery

Abstract

Objective. To study the microbial and biological properties of the dominant species of causative agents of infectious and inflammatory complications after cardiac surgery. Infectious and inflammatory complications (IIC) developing after cardiac surgery with sternal approach such as thoracic and rib osteomyelitis, sterno-mediastinitis are severe life threatening states.

Materials and methods. Bacteriological study of the sternal wound discharge from 178 patients with different infectious and inflammatory complications after sternotomic open-heart surgeries was conducted. Biological properties of isolates were investigated.

Results. There were detected 242 strains of microorganisms referring to different taxons. Gram-positive bacteria, in particular, S. aureus and S. epidermidis prevailed. Out of gram-negative bacteria, prevailed P. aeruginosa and E. coli. All isolates S. aureus and P. aeruginosa possessed different factors of virulence and persistence including ability to biofilm formation. Carbapenems displayed the greatest bactericidal activity in relation to S. aureus and P. aeruginosa.

Conclusions. The obtained data permit to optimize the preoperative preparation of cardiac surgery patients.

Keywords

Microorganisms / biological properties / infectious and inflammatory complications / cardiac surgery

References

[1] Khubulava G.G., Shikhverdiev N.N., Vogt P.R., Marchenko S.P., Naumov A.B., Suvorov V.V., Averkin I.I. Results of the application of the technique for elimination of sternal infection in cardiac surgery patients. Vestnik hirurgii im. I.I. Grekova. 2015; 174 5): 57–60 in Russian).

[2] Хубулава Г.Г., Шихвердиев Н.Н., Фогт П.Р., Марченко С.П., Наумов А.Б., Суворов В.В., Аверкин И.И. Результаты применения методики элиминации стернальной инфекции у кардиохирургических пациентов. Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2015; 174 5): 57–60.

[3] Porkhanov V.A., Polyakov I.S., Kovalenko A.L., Sirota A.A. Modern tactics of treatment of postoperative sternomediastinitis using vacuum dressings. Rany i ranevye infekcii: Materialy I Mezhdunarodnogo kongressa Moscow 2012; 277–278 in Russian).

[4] Порханов В.А., Поляков И.С., Коваленко А.Л., Сирота А.А. Современная тактика лечения послеоперационных стерномедиастинитов с использованием вакуумных повязок. Раны и раневые инфекции: материалы I Международного конгресса М. 2012; 277–278.

[5] Meszaros K., Fuehrer U., Grogg S., Sodeck G., Czerny M., Marschall J., Carrel T. Risk Factors for Sternal Wound Infection After Open Heart Operations Vary According to Type of Operation. Ann Thorac Surg 2016; 101: 1418–1425.

[6] Korymasov E.A., Pushkin S. Yu., Benyan A.S., Medvedchiov-Ardia M.A. Strategy and tactics of surgical treatment of infectious complications after sternotomy. Rany i ranevye infekcii. Zhurnal im. prof. B.M. Kostjuchenka 2015; 2 4): 15–25 in Russian).

[7] Корымасов Е.А., Пушкин С.Ю., Бенян А.С., Медведчиов-Ардия М.А. Стратегия и тактика хирургического лечения инфекционных осложнений после стернотомии. Раны и раневые инфекции. Журнал им. проф. Б.М. Костюченка 2015; 2 4): 15–25.

[8] Popov D.A. Postoperative infectious complications in cardiac surgery. Annaly Hirurgii 2013; 5: 15–21 in Russian).

[9] Попов Д.А. Послеоперационные инфекционные осложнения в кардиохирургии. Анналы хирургии 2013; 5: 15–21.

[10] Gardlund B., Bitkover C.Y., Vaage J. Postoperative mediastinitis in cardiac surgery – microbiology and pathogenesis. Eur J Cardiothorac Surg 2002; 21 5): 825–830.

[11] Epifanova N.Yu., Kulabukhov V.V., Zhao A.V. The principles of the approach to antibiotic prophylaxis in surgery in modern conditions. Vysokotehnologicheskaja medicina 2016; 3 1): 26–39 in Russian).

[12] Епифанова Н.Ю., Кулабухов В.В., Чжао А.В. Принципы подхода к антибиотикопрофилактике в хирургии в современных условиях. Высокотехнологическая медицина 2016; 3 1): 26–39.

[13] Vachev A.N., Koryttsev V.K., Adyshirin E.E., Gladyshev V.V. Differentiated approach in the treatment of patients with sternomediastinitis after cardiac surgery. Vestnik hirurgii 2018; 177 2): 60–63 in Russian).

[14] Вачев А.Н., Корытцев В.К., Адыширин Э.Э., Гладышев В.В. Дифференцированный подход при лечении больных со стерномедиастинитом после кардиохирургических операций. Вестник хирургии 2018; 177 2): 60–63.

[15] Bukharin O.V. Persistence of pathogenic bacteria. M.: Medicine 1999; 366 in Russian).

[16] Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. М.: Медицина 1999; 366.

[17] Shaginyan I.A., Danilina G.A., Chernukha M.Yu., Alekseeva G.V., Batov A.B. Biofilm formation by clinical strains of bacteria of the Burkholderia cepacia complex depending on their phenotypic and genotypic characteristics. Zhurnal mikrobiologii 2007; 1: 3–9 in Russian).

[18] Шагинян И.А., Данилина Г.А., Чернуха М.Ю., Алексеева Г.В., Батов А.Б. Формирование биопленок клиническими штаммами бактерий комплекса Вurkholderia сepacia в зависимости от их фенотипических и генотипических характеристик. Журнал микробиологии 2007; 1: 3–9.

[19] O'Toole G.A., Kolter R. Flagellar and twitching motility are necessary for P. aeruginosa biofilm development. Mol Microbiol 1998; 30: 295–304.

[20] O´Toole G.A., Kolter R. Flagellar and twitching motility are necessary for P. aeruginosa biofilm development. Mol Microbiol 1998; 30: 295–304.

[21] Nazarchuk A.A., Faustova M.A., Kolodiy S.A. Microbiological characteristics of infectious complications, current aspects of their prevention and treatment in surgical patients. Novosti hirurgii 2019; 27 3): 318–327.

[22] Назарчук А.А., Фаустова М.А., Колодий С.А. Микробиологическая характеристика инфекционных осложнений, актуальные аспекты их профилактики и лечения у хирургических пациентов. Новости хирургии 2019; 27 3): 318–327.

[23] Kramer A., Pochhammer J., Walger P., Seifert U., Ruhnke M., Harnoss J.C. Erregerspek trum postoperativer Komplikationen in der Viszeralchirurgie. Der Chirurg 2017; 88 5): 369–376.

[24] Kramer A., Pochhammer J., Walger P., Seifert U., Ruhnke M., Harnoss J.C. Erreger spektrum postoperativer Komplikationen in der Visze ralchirurgie. Der Chirurg 2017; 88 5): 369–376.

[25] Kuznetsova M.V. Characterization of the biological properties of nosocomial strains of Pseudomonas aeruginosa. Permskij medicinskij zhurnal 2014; 31 3): 59–64 in Russian).

[26] Кузнецова М.В. Характеристика биологических свойств нозокомиальных штаммов Pseudomonas aeruginosa. Пермский медицинский журнал 2014; 31 3): 59–64.

[27] Walsh E.E., Greene L., Kirshner R. Sustained reduction in methicillin-resistant Staphylococcus aureus wound infections after cardiothoracic surgery. Arch Intern Med 2011; 171 1): 68–73.

[28] Gorbunov V.A., Dzhordzhikia R.K., Mukharyamov M.N., Vagizov I.I. Management tactics of post-sternotomy mediastinitis in cardiac surgery patients. Hirurgija 2016; 11 2): 41–45 in Russian).

[29] Горбунов В.А., Джорджикия Р.К., Мухарямов М.Н., Вагизов И.И. Тактика ведения постстернотомного медиастинита у кардиохирургических пациентов. Хирургия 2016; 11 2): 41–45.

RIGHTS & PERMISSIONS

Kasatov A.V., Gorovits E.S.