Больничная среда может содержать значительный уровень микробного разнообразия, что приводит к формированию сложных микробных сообществ.
Бактерии, формирующие микробиом в таких средах, могут иметь самое разное происхождение, включая кожу человека, как пациентов, так и персонала, воздух из внешней среды или медицинское оборудование. Другим важнейшим фактором, влияющим на клинический микробиом, являются условия окружающей среды, которые влияют на селекцию определенных микроорганизмов. Такие переменные, как температура и относительная влажность воздуха, поток пациентов, вентиляция и практика уборки, способствуют распространению потенциально патогенных бактерий в стационарах.
В больницах многие поверхности и зоны могут служить резервуарами для бактерий, при этом некоторые места или условия особенно важны для понимания динамики инфекций. Месторасположение также имеет решающее значение, так некоторые авторы сообщают, что отделения интенсивной терапии особенно уязвимы для проблем, возникающих из-за бактериальных резервуаров.
Стоки раковин являются хорошо известными резервуарами для разнообразных бактериальных сообществ, потенциально содержащих аэрозольные патогены или условно-патогенные микроорганизмы. Эти среды могут не только содержать клинически значимые бактерии, но и служить резервуарами для мобильных генетических элементов, несущих гены резистентности к антибиотикам или вирулентности. Кроме того, учитывая разнообразие источников бактерий в стоках, они могут служить индикаторами видов, присутствующих в больнице, и потенциально являться источниками инфекции.
Бактерии, колонизирующие эти среды, варьируют от комменсалов до условно-патогенных микроорганизмов, включая распространенных возбудителей нозокомиальных инфекций и антибиотикорезистентные бактерии. Нозокомиальные или внутрибольничные инфекции (ВБИ), становятся все более проблематичными во всем мире, вызывая повышенную смертность и заболеваемость пациентов и оказывая значительное экономическое бремя на системы здравоохранения, потенциально поглощая до 6% бюджетов государственных больниц. По оценкам, в Европейском союзе и Европейской экономической зоне ежегодно происходит более 3,5 миллиона случаев ВБИ, что приводит к более чем 90 000 смертей и составляет около 2,5 миллиона лет жизни с поправкой на инвалидность.
Селективное давление в больничной среде, особенно связанное с применением антибиотиков, оказывает значительное влияние на резидентную микробиоту, повышая уровень резистентности. Давление антибиотического отбора особенно опасно, когда гены резистентности связаны с мобильными генетическими элементами, такими как плазмиды, что способствует их распространению среди микроорганизмов. Таким образом, больничная среда является не только резервуаром для бактерий, способных вызвать инфекцию, но и идеальной средой для распространения или появления новых механизмов резистентности к антибиотикам или вирулентности. Потенциальные инфекционные агенты, присутствующие в окружающей среде, могут попасть в больницы различными путями, включая водоснабжение и распределительные системы. Бактерии могут колонизировать эти системы путем образования биопленок, что делает их серьезными резервуарами для различных бактерий, включая потенциальных патогенов и/или носителей генов резистентности к антибиотикам.
Хотя многие исследования посвящены присутствию и численности хорошо известных патогенных штаммов, таких как представители группы «ESKAPE», Enterococcus spp., Staphylococcus spp., Klebsiella spp., Acinetobacter spp., Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp., другие потенциально опасные бактерии также могут обитать в этих средах, представляя риск, особенно для пациентов с ослабленным иммунитетом. К ним относятся такие виды, как Mycobacterium llatzerense, Pseudomonas putida, Brucella anthropii или новый патоген Stenotrophomonas maltophilia. Эти бактерии часто упускаются из виду в исследованиях, посвященных только известным патогенам, несмотря на их способность причинять вред в конкретных условиях.
Хотя отделение интенсивной терапии является наиболее изученной зоной для выявления ВБИ, другие больничные отделения также важны и требуют пристального внимания из-за высокой текучести пациентов, включая людей с ослабленным иммунитетом, даже за пределами таких основных зон риска, как отделение интенсивной терапии. Поэтому крайне важно изучить различные больничные среды, чтобы понять их разнообразие и оценить потенциальные риски, связанные с их присутствием.
Понимание состава микроорганизмов в больничной среде необходимо для эффективного инфекционного контроля. Несмотря на то, что последние исследования посвящены анализу микробиома с помощью независимых от культивирования методов, в значительной степени опираясь на метагеномные подходы, эти методы часто не позволяют выделить бактерии и точно идентифицировать виды, что препятствует проведению более глубоких исследований.
Наше исследование было направлено на устранение важнейшего пробела в понимании динамики бактериальной колонизации в больничной среде в течение одного года. Проведя комплексный анализ бактериального разнообразия в стоках раковин в различных отделениях больницы, мы попытались получить сведения о роли стоков раковин как резервуара для потенциальных патогенов и устойчивости к антибиотикам, уделяя особое внимание бактериям, продуцирующим карбапенемазу. Эти знания необходимы для разработки и внедрения целенаправленных мер инфекционного контроля, что в конечном итоге позволит снизить риск возникновения инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.
Цель данного исследования - оценить бактериальное разнообразие с помощью культуромики, расширить исследование за пределы отделения интенсивной терапии и выявить антибиотикорезистентные бактерии. В течение 1 года (с марта 2022 г. по март 2023 г.) было проведено четыре отбора проб в пяти различных отделениях больницы [отделение интенсивной терапии, отделение общей медицины, гематологическое отделение, отделение кратковременного пребывания) и микробиологическая лаборатория].
Все образцы были культивированы на селективных и неселективных культуральных средах, в результате чего 1058 изолятов были идентифицированы с помощью MALDI-TOF MS, а часть из них подтверждена с помощью секвенирования гена 16S рРНК. Изоляты, выделенные с агаровых сред с добавлением антибиотиков, были подвергнуты тестированию на чувствительность к антибиотикам. Наибольшее бактериальное разнообразие, измеряемое индексом Шеннона, наблюдалось в отделениях интенсивной терапии и гематологическом отделении, что представляет значительный риск для пациентов в этих отделениях.
Хотя рода бактерий в разных отделениях и в разное время отбора проб были в основном одинаковыми, а наиболее распространенными были Pseudomonas и Stenotrophomonas, в каждой пробе были обнаружены разные виды, что свидетельствует об отсутствии потери разнообразия. Это говорит о том, что данные среды претерпевают динамические изменения с течением времени под влиянием окружающей среды. Результаты также указывают на связь между деятельностью человека и использованием канализации и присутствием Pseudomonas aeruginosa, наиболее часто встречающегося вида в большинстве отделений. Анализ на чувствительность к антибиотикам показал, что все исследуемые изоляты, за исключением одного, были мультирезистентными, включая клинически значимые виды, такие как P. aeruginosa и K. pneumoniae.
Полученные нами данные свидетельствуют о том, что стоки больничных раковин могут служить резервуаром для известных и новых патогенных микроорганизмов, демонстрируя тревожное присутствие генов резистентности к антибиотикам. Следует шире использовать культуромику, поскольку она облегчает выделение бактерий, позволяя лучше различать виды и поддерживать дальнейшие исследования. Кроме того, она позволяет визуализировать динамику колонизации, как это наблюдалось в данном исследовании, что может быть затруднено только с помощью метагеномики. Данное исследование также подчеркивает необходимость совершенствования методов инфекционного контроля. Разработка и внедрение усовершенствованных протоколов уборки, особенно в зонах повышенного риска, таких как сливы раковин, имеет решающее значение.
Для борьбы с мультирезистентными бактериями необходимо проводить регулярный мониторинг микроорганизмов и применять методы целенаправленной дезинфекции. Для борьбы с бактериальным заражением необходимы новые стратегии, такие как программы рационального использования антибиотиков, новые методы лечения (например, терапия бактериофагами) и постоянное обучение медицинских работников. Политические и нормативные меры должны стандартизировать и обновлять методы инфекционного контроля, а также расширять сотрудничество и обмен данными для улучшения результатов лечения пациентов и здоровья населения. Удовлетворяя эти потребности и реализуя эти меры, медицинские учреждения смогут лучше управлять бактериальной контаминацией и снизить частоту внутрибольничных инфекций.
