Сравнительный анализ бактериальной микрофлоры, выделенной от больных пневмонией и из внешней среды в лечебных учреждениях Амурской области

Введение. В период пандемии новой коронавирусной инфекции (НКИ) бесконтрольное потребление антибиотиков привело к нарастанию антибиотикорезистентности бактериальных возбудителей пневмоний, быстрому их распространению в больничной среде и за ее пределами и формированию условий для нозокомиальных инфекций [1]. Массовому использованию антибиотиков способствовал тот факт, что их применение было предусмотрено первоначальными протоколами лечения COVID-19 при отсутствии критериев их назначения при этой инфекции. По данным В.Г. Акимкина и соавт. (2021 г.), 68,9 % пациентов с COVID-19 использовали антибиотики до госпитализации, при этом уровень самолечения составил 33,0 % [1]. По сообщению Э.А. Ортенберга, реальная необходимость назначения АМП отмечается лишь для 6–8 % пациентов, у которых развиваются бактериальные осложнения [2]. Неправильное использование антимикробных препаратов (АМП) в период пандемии НКИ привело к дополнительному косвенному прессингу, способствуя отбору устойчивых к антибиотикам форм бактерий за счет гибели чувствительных к АМП вариантов, что создает предпосылки для формирования лекарственной устойчивости основных видов микроорганизмов, циркулирующих в стационарах. Нерациональное применение АМП коснулось группы препаратов широкого спектра действия и также препаратов резерва (имипенема, меропенема) как в стационарах, так и в амбулаторной практике, что привело к формированию возбудителей, устойчивых к карбапенемам.

Условия пандемии COVID-19 были связаны с распространением вирусной инфекции. Тем не менее эта ситуация оказала существенное влияние на ускорение темпов селекции штаммов бактерий с множественной лекарственной устойчивостью [3]. Она также обострила проблему инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП), в частности проблему распространения устойчивых штаммов внутри стационаров с возможным развитием нозокомиальных инфекций [4][5].

Больничный стационар представляет собой специфическую экологическую нишу, в которой непрерывно происходит селекция штаммов, способных конкурировать с другими микроорганизмами и формировать госпитальные клоны с высоким эпидемическим потенциалом и свойством длительно сохраняться и накапливаться в больничной среде [6].

Подавляющее большинство ИСМП развивается в результате колонизации локусов пациентов и медицинского персонала госпитальными клонами возбудителей. Основным резервуаром возбудителей является организм пациента, в котором происходит селекция и накопление эпидемических вариантов возбудителей [7].

Особенностью исследований, выполненных в период пандемии НКИ, является выделение от тяжелых больных отделений реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), с разнообразными формами респираторной поддержки, карбапенемустойчивых патогенных биологических агентов (ПБА) [8]. Именно эти больные впоследствии становятся «резервуаром» антибиотикорезистентных возбудителей, а в ОРИТ формируются условия для нозокомиальных инфекций [9].

В период пандемии многие лечебные учреждения, изначально не предназначенные для госпитализации инфекционных больных, были перепрофилированы в «ковидные» стационары. Как показал опыт, именно в этих учреждениях велика вероятность возникновения очагов внутрибольничных инфекций, чему способствуют экстренный характер оказания медицинской помощи, высокая загрузка отделений интенсивной терапии, привлечение к работе персонала без опыта трудовой деятельности в инфекционных стационарах [10].

В этой связи следует отметить высокий профессиональный риск заражения медицинских работников – наиболее уязвимой и активно вовлекаемой в эпидемический процесс НКИ группы населения [11][12]. Закономерности, выявленные для НКИ, являются актуальными и для бактериальных инфекций. Как следует из анализа результатов анонимного анкетирования медицинских работников, проведенного в мае – июне 2020 г. в Екатеринбурге, среди 1872 участников опроса коронавирусную инфекцию уже перенес 161 человек (8,6 %). Риск заражения был выше у среднего и младшего медицинского персонала и особенно высок при выполнении манипуляций, связанных с генерацией аэрозоля (интубация, трахеостомия). Показано, что работа с биологическим материалом пациентов повышает риск инфицирования в 2,07 раза, контакт с поверхностями в окружении больного (кровать, тумбочка, постельное белье, личные вещи пациента) увеличивает риск инфицирования в 2,58 раза [13].

В исследовании, проведенном в Великобритании, установлена высокая заболеваемость COVID-19 среди сотрудников клининговых служб больниц, а самая низкая – среди сотрудников, работающих в отделениях интенсивной терапии [14]. Это свидетельствует, с одной стороны, о загрязненности объектов больничной среды, с другой – о важности соблюдения мер инфекционной безопасности и подготовленности персонала к условиям работы с высоким риском инфицирования.

Возбудителями инфекций, связанных с оказанием помощи, чаще становятся грамотрицательные бактерии (Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia). Селекция антибиотикоустойчивых изолятов, обладающих различными механизмами резистентности, более выражена у грамотрицательных микроорганизмов, чем у грамположительных [15][16]. Всесторонний микробиологический мониторинг этих микроорганизмов, выявление особенностей распределения их во внутрибольничной среде и среди пациентов в каждом больничном учреждении является основанием для организации стратегии инфекционного контроля [17].

Так, известно, что одной из отличительных особенностей Acinetobacter baumannii является способность сохранять жизнеспособность в течение длительного времени на поверхностях, что способствует их распространению в лечебных учреждениях. Было показано: если в больничной палате есть больной – выделитель Acinetobacter baumannii, то в 39 % случаев палата такого пациента контаминирована этим патогеном [18]. При контакте персонала с больными, инфицированными лекарственно-устойчивыми штаммами A. baumannii, контаминация перчаток и халатов медперсонала составляла 38,7 %. Пребывание в палате больного более 5 минут является независимым фактором риска инфицирования A. baumannii [19, 20].

Все это обосновывает необходимость дальнейшего изучения условий формирования и распространения этиологически значимых лекарственно-устойчивых вариантов возбудителей пневмоний, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП).

Цель исследования – провести сравнительный анализ бактериальной микрофлоры, выделенной от больных пневмонией и из внешней среды, и с помощью методов микробиологического и эпидемиологического анализа дать оценку потенциальной опасности больничной среды в плане риска присоединения инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, у больных пневмонией в условиях стационаров Амурской области.

Материалы и методы. Исследование проведено в Амурской области в период с 21.12.2020 по 15.03.2021 в условиях реализации научно-исследовательской программы Роспотребнадзора «Особенности эпидемиологии, клиники и этиологии внебольничных пневмоний. Формирование этиологически значимых лекарственно-устойчивых вариантов бактериальных возбудителей пневмоний, связанных с оказанием медицинской помощи в период пандемии COVID-19». Наряду с изучением значимости лекарственноустойчивых вариантов бактериальных возбудителей в этиологии пневмонии, на базе двух госпиталей – ЛПУ 1 (соматическое отделение) и ЛПУ 2 («ковидный» госпиталь) – проведен отбор проб в динамике (еженедельно) в течение 12 недель наблюдения с объектов внешней среды в палатах, где находились обследуемые пациенты. При этом исследование организовано 6 циклами длительностью по две недели каждый.

В ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Амурской области» параллельно с исследованием 519 проб биологического материала от 284 пациентов (в том числе 285 проб от 151 пациента из ЛПУ 1 и 234 пробы от 133 пациентов из ЛПУ 2) отобрано и исследовано 468 проб внешней среды, в том числе 210 проб смывов с объектов внешней среды и 24 пробы воздуха в ЛПУ 1, 210 и 24 пробы соответственно в ЛПУ 2.

Бактериологическое исследование выполнено классическим методом. Идентификацию патогенов и определение их чувствительности к антимикробным препаратам (АМП) проводили с помощью баканализаторов Autoskan-4 и Vitek® 2 Compact 30.

Статистическая обработка осуществлялась с помощью программы Statistica 6.0. Анализ результатов проводился с использованием непараметрических методов статистической обработки (критерий хи-квадрат, в том числе с поправкой Йейтса, и точный критерий Фишера). Для получения данных рассчитывался доверительный интервал (95 % ДИ). В случае, если уровень значимости отличий составлял менее 0,05, разница между изучаемыми показателями считалась достоверной.

Результаты

Результаты исследования в ЛПУ 1. В табл. 1 представлен сравнительный анализ структуры патогенов, выявленных у больных ЛПУ 1 и из объектов внешней среды этого же стационара. ПБА в количестве 43 изолятов были выделены от 32 из 151 больного – 21,2 % (95 % ДИ: 14,7–27,7 %) в процессе их первичного и повторного обследования. Флора представлена 9 видами ПБА. Выделен 1 изолят классического возбудителя внебольничной пневмонии (ВП) – Streptococcus pneumoniae – 2,3 % (95 % ДИ: 0,0–8,9 %). Другая грамположительная флора составила 39,5 % (95 % ДИ: 24,9–54,2 %) – S. aureus, S. epidermidis, S. saprophyticus, Enterococcus faecalis. Лекарственно-устойчивых форм в этой группе возбудителей не выявлено.

В группе грамотрицательных энтеробактерий – 2 изолята Klebsiella pneumoniae с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) – 4,7 % (95 % ДИ: 0,5–12,9 %).

Неферментирующие грамотрицательные бактерии (НГОБ) в структуре патогенов составили 2,3 % (95 % ДИ: 0,0–8,9 %), в их числе 1 изолят Pseudomonas aeruginosa. Большая часть изолятов представлена грибами рода Candida.

Частота выявления ПБА в смывах оказалась высокой – 49 положительных проб из 210 смывов – 23,3 % (95 % ДИ: 17,6–29,1 %), и даже превысила частоту выделения бактериальных возбудителей от пациентов – 21,2 % (95 % ДИ: 14,7–27,7 %). Микрофлора, выделенная в смывах, представлена 12 наименованиями ПБА, в том числе грамположительная флора – 5 наименованиями, грамотрицательная – 5 наименованиями, НГОБ – 2 наименованиями. В структуре возбудителей грамположительная флора, выделенная из смывов, составила 55,1 % (95 % ДИ: 41,2–69,0 %) и представлена только чувствительными к антибиотикам вариантами.

Грамотрицательные энтеробактерии составили 38,8 % (95 % ДИ: 25,1–52,4 %) положительных проб смывов, представлены 5 наименованиями и в основном лекарственно-устойчивыми вариантами (16 из 19 изолятов – 84,2 % (95 % ДИ: 64,9–96,7 %) – Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Enterobacter cloacae и Citrobacter freundii). Без маркеров лекарственной устойчивости оказался только Enterobacter agglomerans. НГОБ составили 6,1 % (95 % ДИ: 1,2–14,5 %) в структуре возбудителей, выявленных в смывах (3 штамма из 49 изолятов), в том числе 1 штамм Acinetobacter baumannii с лекарственно-устойчивыми маркерами. При этом спектр возбудителей в смывах был шире, чем в клиническом материале, доля лекарственноустойчивых ПБА (17 штаммов среди 49 изолятов) составила в смывах 34,7 % (95 % ДИ: 21,3–48,0 %).

Исследование проб смывов в динамике в 8 палатах в ЛПУ 1 показало, что в первые 3 цикла наблюдения, с 1-й по 6-ю неделю, бактериальная контаминация выявлена в 21,1 % (95 % ДИ: 12,7–29,5 %) случаев – в 19 из 90 проб смывов, эпидемиологически значимые возбудители (Acinetobacter baumannii с МЛУ, Klebsiella pneumoniae с МЛУ, E. coli с МЛУ, Enterobacter cloacae с МЛУ) выделены в 4 из 90 проб – 4,4 % (95 % ДИ: 1,2–9,6 %), остальная микрофлора представлена антибиотикочувствительными вариантами S. aureus, S. epidermidis, Enterococcus faecalis, Enterobacter agglomerans.

В последующие 3 цикла наблюдения, с 7-й по 12-ю неделю, микрофлора выявлена в 25,0 % (95 % ДИ: 17,3–32,7 %) случаев – в 30 из 120 проб смывов, при этом с маркерами лекарственной устойчивости (Klebsiella pneumoniae с МЛУ, Enterobacter cloacae c MЛУ, Citrobacter freundii с МЛУ) – в 13 из 120 проб – 10,8 % (95 % ДИ: 5,3–16,4 %).

Следовательно, при динамическом наблюдении установлены не только значительное число больных пневмонией с выделением ПБА – 21,2 % (95 % ДИ: 14,7–27,7 %) случаев, но и широкая циркуляция бактерий в больничных палатах, при этом с течением времени зафиксировано накопление во внешней среде эпидемиологически значимых возбудителей с маркерами лекарственной устойчивости.

Таким образом, источниками контаминации внешней среды являются больные пневмонией и они же подвергаются бактериальному суперинфицированию из внешней среды. Опасность внешней больничной среды при отсутствии должного дезинфекционного режима заключена в сохранении и накоплении агрессивных ПБА.

При исследовании 24 проб воздуха бактериальная флора в ЛПУ 1 не была выявлена.

Результаты исследования в ЛПУ 2. Структура патогенов у больных пневмонией в сопоставлении со структурой ПБА, выделенных из внешней среды ЛПУ 2, представлена в табл. 2.

Итак, 78 изолятов ПБА были выделены от 64 из 133 обследованных больных пневмонией – 48,1 % (95 % ДИ: 39,6–56,6 %) в процессе их первичного и повторного обследования. Флора представлена 11 видами ПБА. Классический возбудитель пневмонией S. pneumoniae выделен у 1 больного, что занимает 1,3 % (95 % ДИ: 0,0– 5,0 %) случаев в структуре возбудителей. Другая грамположительная флора составляет 24,4 % (95 % ДИ: 14,8–33,9 %) – S. epidermidis c МЛУ, S. epidermidis, S. salivarius, E. faecalis.

В группе грамотрицательных энтеробактерий – 3 штамма K. pneumoniae c МЛУ – 3,8 % (95 % ДИ: 0,7–9,1 %). НГОБ представлены только одним изолятом Pseudomonas spp. – 1,3 % (95 % ДИ: 0,0–5,0 %). Большая часть изолятов представлена грибами рода Candida – 54 изолята – 69,2 % случаев (95 % ДИ: 59,0–79,5 %).

Частота выявления ПБА в смывах из внешней среды ЛПУ 2 (26 положительных проб из 210 смывов) составила 12,4 % (95 % ДИ: 20,7– 32,6 %). Микрофлора, выделенная в смывах, представлена 7 наименованиями ПБА, в том числе грамположительной флорой (22 штамма из 26 положительных проб – 84,6 % (95 % ДИ: 68,5–95,6 %) – S. epidermidis, S. saprophyticus, E. faecalis, E. faecium), грамотрицательными энтеробактериями – 2 штамма – 7,7 % (95 % ДИ: 0,8–20,8 %) – E. cloacae с МЛУ и E. agglomerans, НГОБ – 2 штамма – 7,7 % (95 % ДИ: 0,8–20,8 %). Таким образом, лекарственно-устойчивые ПБА (E. cloacae с МЛУ) определены только в 1 случае из 26 положительных проб смывов, то есть в 3,8 % (95 % ДИ: 0,0–14,3 %).

Исследование проб смывов в динамике в 8 палатах ЛПУ 2 показало, что в первые 3 цикла (6 недель) наблюдения частота выявлений ПБА составила 14,4 % (95 % ДИ: 7,2–21,7) – из 90 смывов выделены 13 патогенов, в том числе E. cloacae с МЛУ. В последующие 3 цикла (с 4-го по 6-й цикл, 7–12-я недели) уровень выделений ПБА несколько снизился, составив 10,8 % (95 % ДИ: 5,3–16,4 %) – 13 положительных находок из 120 смывов, лекарственно-устойчивых штаммов не выделено.

Следует отметить, что нормативные документы по исследованию обсемененности объектов больничной среды не предусматривают поиски грибов р. Candida.

При исследовании 24 проб воздуха бактериальная флора в ЛПУ 2 не была выявлена. В целом, подводя итоги данному разделу исследований, следует констатировать отсутствие в ЛПУ 2 сходства между составом возбудителей, выявленных у больных и из внешней среды, хотя основными источниками инфекции для больничной среды являются больные, и уровень положительных находок ПБА в смывах довольно высокий (12,4 %; 95 % ДИ: 20,7–32,6 %). В условиях инфекционного госпиталя с усиленным дезинфекционным режимом большая часть ПБА, попадающих в больничную среду, обезвреживается, что, возможно, объясняет данную ситуацию. Но, как показали наши исследования, остается еще довольно широкий спектр микроорганизмов, выявляемых в смывах с достаточно высокой частотой, что свидетельствует о потенциальной опасности больничной среды.

Характеристика лекарственной устойчивости патогенов, выявленных от больных и из внешней среды двух стационаров – в ЛПУ 1 и ЛПУ 2

В целом по двум учреждениям в период выполнения исследований (декабрь 2020 года – март 2021 года) были выделены 24 культуры с множественной лекарственной устойчивостью (табл. 3). В том числе 6 культур – 25 % (95 % ДИ: 10,1–43,8 %) – выделены из образцов мокроты и 18 культур – 75 % (95 % ДИ: 56,2–89,9 %) – с объектов больничной среды. Обращает на себя внимание тот факт, что большая часть изолятов из внешней среды была выделена с санитарно-технического оборудования.

В смывах преобладали находки полирезистентной K. pneumoniae (8 из 18 штаммов) – 44,4 % (95 % ДИ: 22,8–67,1 %), на втором месте лекарственно-устойчивые E. cloacae (7 из 18 штаммов) – 33,3 % (95 % ДИ: 14,0–56,1 %).

В клиническом материале, аналогично смывам с объектов больничной среды, подавляющее большинство находок приходится также на полирезистентные K. pneumoniae – 83,3 % (95 % ДИ: 46,4–99,9 %) случаев.

Все 24 культуры фенотипически проявляли устойчивость к цефалоспоринам IV поколения и могли быть определены как штаммы ESBL (Extended Spectrum Beta-lactamases), и часть из них, 8 культур – 33,3 % (95 % ДИ: 16,3–53,0 %), были дополнительно устойчивы к карбапенемам (carb R) – 7 культур из внешней среды и 1 культура от больного.

Из 6 лекарственно-устойчивых культур, выделенных от больных, только 5 относятся к грамотрицательным ПБА, и только у одного из 5 штаммов – 20,0 % (95 % ДИ: 0,1–61,5 %) выявлена устойчивость к карбапенемам. При этом 4 культуры выделены от больных из ЛПУ 2, в том числе штамм с карбапенем-устойчивостью (carb R). Из 18 культур, выделенных из объектов внешней среды, в 7 случаях – 38,9 % (95 % ДИ: 18,3– 61,8 %) определена устойчивость к карбапенемам, в том числе 2 штамма K. pneumoniae, 2 штамма E. cloacae, 1 штамм E. coli, 1 штамм C. freundii и 1 штамм Acinetobacter baumannii. Большая часть carb R-штаммов (6 из 7) выделена в ЛПУ 1.

Таким образом, в двух стационарах отмечено следующее:

• в ЛПУ 1 высокая частота выделения патогенов с лекарственной устойчивостью из внешней среды (из 18 культур с МЛУ 17 выделены в ЛПУ 1 – 94,5 % (95 % ДИ: 79,7–99,9 %) и низкая частота выявления штаммов с лекарственно-устойчивыми маркерами от больных (2 штамма из 6);
• в ЛПУ 2 только 1 штамм из 18 лекарственно-устойчивых, выделенных в смывах, относился к этому стационару – 5,5 % (95 % ДИ: 0,0–20,3 %); но чаще, чем в ЛПУ 1, выявляли лекарственноустойчивые штаммы от больных (4 штамма из 6) – 66,7 % (95 % ДИ: 27,8–95,4 %).

Обсуждение. Таким образом, при сравнительном анализе бактериальной микрофлоры, выделенной от больных пневмонией и из внешней среды в лечебных учреждениях Амурской области, установлено следующее.

В ЛПУ 1 (соматический стационар) уровни выделения ПБА от больных и из внешней среды были сходными: 21,2 % (95 % ДИ: 14,7–27,7 %) и 23,3 % (95 % ДИ: 17,6–29,1 %).

В ЛПУ 2 («ковидный» госпиталь) уровень выделения патогенов из мокроты больных был высоким – 48,1 % (95 % ДИ: 39,6–56,6 %). Уровень выделения ПБА из объектов внешней среды ЛПУ 2 был более низким по сравнению с ЛПУ 1 и составил 12,4 % (95 % ДИ: 20,7–32,6 %) случаев. Такая ситуация могла быть вызвана усиленным режимом дезинфекции в «ковидном» госпитале, а именно: увеличением кратности дезинфекции объектов окружающей среды стационара (через каждые 4 часа), ротацией дезинфицирующих препаратов (каждые три месяца), установлением строгого контроля за концентрацией активного вещества в рабочих растворах дезинфицирующих средств.

С одной стороны, положительные находки ПБА во внешней среде и в клиническом материале подтверждают факт возможного формирования и циркуляции резистентной микрофлоры как госпитального штамма в больничной среде. С другой стороны, нахождение пациентов на лечении в соматическом стационаре ЛПУ 1 и последующий их перевод (при установлении диагноза «Внебольничная пневмония», обусловленная SARS-CoV-2) в инфекционный госпиталь ЛПУ 2, вероятно, обеспечивает «кумуляцию» мультирезистентных штаммов в популяции пациентов ЛПУ 2.

В целом при обследовании внешней среды двух стационаров из 420 смывов было выделено 75 изолятов возбудителей – 17,9 % (95 % ДИ: 14,2–21,5 %).

При динамическом наблюдении за циркуляцией патогенов во внешней среде (с 1-й по 6-ю и с 7-й по 12-ю неделю) установлены не только широкая циркуляция патогенов в больничных палатах, но и накопление во внешней среде эпидемиологически значимых возбудителей.

Широкий спектр возбудителей, выявленных в смывах с объектов больничной среды с достаточно высокой частотой, свидетельствует о потенциальной опасности больничной среды и риске внутрибольничного инфицирования. Следует отметить значительную долю карбапенемрезистентных штаммов в составе возбудителей, выявляемых как от больных (20 %; 95 % ДИ: 0,1–61,5 % случаев), так и из смывов с объектов больничной среды (38,9; 95 % ДИ: 18,3–61,8 %).

Результаты выполненного исследования обосновывают роль следующих факторов формирования агрессивной госпитальной среды: низкий уровень этиологической расшифровки заболеваний; эмпирическая нерациональная антимикробная терапия; продолжительное нахождение больных в стационаре; непрерывное функционирование госпитальных баз (отсутствие систематической заключительной дезинфекции); неэффективный санитарно-бактериологический контроль больничных стационаров; формальный подход к выбору точек для отбора материала с объектов внешней среды и, как следствие, отсутствие контроля за проведением дезинфекционных мероприятий; отсутствие в должном объеме микробиологической диагностики каждого случая нозокомиальной пневмонии (исследование биологического материала из дыхательных путей, крови, при наличии плеврита – плевральной жидкости) с определением чувствительности возбудителя к антибактериальным препаратам [21].

Подтверждена необходимость проведения частого и регулярного микробиологического мониторинга в многопрофильных стационарах, а также в разных отделениях одного и того же стационара. Как показывает опыт работы в условиях пандемии COVID-19, территории госпиталей неоднородны по структуре выделенных микроорганизмов и уровню их чувствительности к АМП.

Тактика противодействия должна основываться на характеристике «локальных» микроорганизмов. Результаты микробиологического мониторирования станут еще более важными инструментами предотвращения роста резистентности к АМП внутри клиник и отделений [4].

Выводы

1. Преобладание в пробах из внешней среды и в клиническом материале Klebsiella pneumoniae с МЛУ свидетельствует о возможном формировании госпитальных штаммов и риске внутрибольничного инфицирования.

2. Установлено накопление в больничной среде резистентной микрофлоры в процессе длительного пребывания больного в стационаре.

3. Определена значительная доля карбапенемрезистентных штаммов с МЛУ, выявленных как от больных (20 %; 95 % ДИ: 0,1–61,5 % случаев), так и из смывов с объектов больничной среды (38,9; 95 % ДИ: 18,3–61,8 %).

4. Широкий спектр возбудителей, выявленный в смывах с объектов больничной среды с достаточно высокой частотой (23,3 и 12,3 % случаев соответственно ЛПУ 1 и ЛПУ 2), свидетельствует о потенциальной опасности больничной среды и риске внутрибольничного инфицирования.