Поиск бактериальных биопленок в хронической анальной трещине (описательное исследование с углубленной визуализацией)

ЦЕЛЬ: поиск биопленок и оценка бактериального состава хронической анальной трещины (ХАТ).

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ: пациенту А., 40 лет, с диагнозом «хронические задняя и передняя анальные трещины со спазмом сфинктера» была проведена боковая подкожная сфинктеротомия с иссечением ХАТ. Перед операцией у пациента брались мазки из трещин для микробиологических исследований. Иссеченные операционные препараты ХАТ помещались в фиксирующие растворы. Микробиологические исследования, включающие в себя секвенирование генов 16S рРНК и MALDI-ToF масс-спектрометрию выделенных культур, проводились с целью оценки бактериального состава ХАТ. Микроскопические исследования, в которые входили сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) применялись для поиска биопленочного расположения микроорганизмов. Выводы о наличии биопленок делали по результатам сравнения фотографий с достоверными их изображениями, описанными в литературе.

РЕЗУЛЬТАТЫ: в тканях, формирующих ХАТ, на основе секвенирования генов 16S рРНК выявлено большое разнообразие бактерий (56 родов); масс-спектрометрия мазков выявила лишь E. coli и P. anaerobius в значимой концентрации. С помощью СЭМ на одном из участков иссеченной ХАТ были обнаружены биопленки, содержащие бактериальные клетки (размером до 2 мкм), погруженные во внеклеточный матрикс; вне трещины подобных структур выявлено не было. При ПЭМ было идентифицировано скопление бактериальных клеток, окруженных внеклеточным полимерным матриксом, что было трактовано как биопленка из грамотрицательных бактерий. Через 7 месяцев у пациента сохранялась незаживающая послеоперационная рана в области ранее иссеченной задней трещины. При повторном посеве были получены E. coli и S. gallolyticus в значимых концентрациях. Иссечение рубцово-измененных краев раны и назначенное консервативное лечение позволили ране эпителизироваться в течение 3 недель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: полученные результаты указывают на то, что микробные биопленки могут быть локализованы в ХАТ. Для достоверных выводов о биопленочной организации микроорганизмов в ХАТ и их влиянии на патологические и репаративные процессы необходимы дальнейшие исследования.

1. Агапов М.А., Алиев Ф.Ш., Ачкасов С.И., и соавт. Клинические рекомендации. Анальная трещина. Колопроктология. 2021;20(4):10–21. doi: 10.33878/2073-7556-2021-20-4-10-21

2. Canchy L, Kerob D, Demessant A, et al. Wound healing and microbiome, an unexpected relationship. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 2023;37(3):7–15. doi: 10.1111/jdv.18854

3. Malone M, Bjarnsholt T, McBain AJ, et al. The prevalence of biofilms in chronic wounds: a sysПЭМatic review and meta-analysis of published data. Journal of wound care. 2017;26(1):20–25. doi: 10.12968/jowc.2017.26.1.20

4. Kozlovska I, Kornaga S, Kykhtyn M, et al. Formation of biofilms by bacteria excreted from chronic anal fissure and the influence of the direct current electric field on them. Georgian medical news. 2018;6(279):12–18.

5. Gompelman M, van Asten SAV, Peters EJG. Update on the Role of Infection and Biofilms in Wound Healing: Pathophysiology and Treatment. Plastic and reconstructive surgery. 2016;138(3):61s-70s. doi: 10.1097/PRS.0000000000002679

6. Hall-Stoodley L, Stoodley P, Kathju S, et al. Towards diagnostic guidelines for biofilm-associated infections. FEMS immunology and medical microbiology. 2012;65(2):127–145. doi: 10.1111/j.1574-695X.2012.00968.x

7. Lynch AS, Gregory TR. Bacterial and Fungal Biofilm Infections. Annual Review of Medicine. 2008;59:415–428. doi: 10.1146/annurev.med.59.110106.132000

8. Frey B, Rime T, Phillips M, et al. Microbial diversity in European alpine permafrost and active layers. FEMS Microbiology Ecology. 2016;92(3):fiw018. doi: 10.1093/femsec/fiw018

9. Edgar RC. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST. Bioinformatics. 2010;26(19):2460–2461. doi: 10.1093/bioinformatics/btq461

10. Reynolds ES. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy. The Journal of cell biology. 1963;17(1):208–212. doi: 10.1083/jcb.17.1.208

11. Didenko LV, Tolordava E, Perpanova TS, et al. Electron microscopy investigation of urine stones suggests how to prevent post-operation septic complications in nephrolithiasis. Journal of Applied Medical Sciences. 2014;3(4):19–34.

12. Romanova YM, Mulabaev NS, Tolordava ER, et al. Microbial Communities on Kidney Stones. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2015;30(2):74–84. doi: 10.3103/S089141681502007X

13. Oates A, Bowling FL, Boulton AJ, et al. The visualization of biofilms in chronic diabetic footwounds using routine diagnostic microscopy methods. Journal of diabetes research. 2014;2014:153586. doi: 10.1155/2014/153586

14. James GA, Swogger E, Wolcott R, et al. Biofilms in chronic wounds. Wound Repair Regeneration. 2008;16(1):37–44. doi: 10.1111/j.1524-475X.2007.00321.x

15. Johani K, Malone M, Jensen S, et al. Microscopy visualisation confirms multi-species biofilms are ubiquitous in diabetic foot ulcers. International wound journal. 2017;14(6):1160–1169. doi: 10.1111/iwj.12777

16. Galuza OA, El'-Registan GI, Kanapatskiy TA, et al. Long-Term Survival of Enterococcus faecium under Varied Stabilization and Cell Immobilization Conditions. Microbiology. 2024;93(5):615–628. doi: 10.1134/S0026261724606195

17. Schooling SR, Beveridge TJ. Membrane vesicles: an overlooked component of the matrices of biofilms. Journal of bacteriology. 2006;188(16):5945–5957. doi: 10.1128/JB.00257-06

18. Grekova NM, Maleva EA, Lebedeva Y. The effects of topical application of metronidazole for treatment of chronic anal fissure: A randomized, controlled pilot study. Indian journal of gastroenterology. 2015;34(2):152–157. doi: 10.1007/s12664-015-0559-2

19. Karapolat B. Could local antibiotics be included in the treatment of acute anal fissure? Turkish journal of surgery. 2018;34(4):286–289. doi: 10.5152/turkjsurg.2018.3988

20. Mert T. The importance of topical metronidazole in the treatment of acute anal fissure: a double-blind study controlled for prospective randomization. Annals of coloproctology. 2023;39(2):131–138. doi: 10.3393/ac.2021.00675.0096

21. Shahid MH, Javed S, Javed S, et al. Comparative Efficacy of Topical Metronidazole and Glyceryl Trinitrate Versus Topical Glyceryl Trinitrate Alone in the Treatment of Acute Anal Fissure. A Randomized Clinical Trial. 2022;14(11):e31812. doi: 10.7759/cureus.31812

22. Sauer K, Stoodley P, Goeres DM, et al. The biofilm life cycle: expanding the conceptual model of biofilm formation. Nature Reviews Microbiology. 2022;20(10):608–620. doi: 10.1038/s41579-022-00767-0

23. Mirzaei R, Mohammadzadeh R, Sholeh M, et al. The importance of intracellular bacterial biofilm in infectious diseases. Microbial Pathogenesis. 2020;147:104393. doi: 10.1016/j.mic-path.2020.104393

24. Worlitzsch D, R. Tarran, M. Ulrich, et al. Effects of reduced mucus oxygen concentration in airway Pseudomonas infections of cystic fibrosis patients. The Journal of clinical investigation. 2002;109(3):317–325. doi: 10.1172/JCI13870

25. O'Neill AM, Gallo RL. Host-microbiome interactions and recent progress into understanding the biology of acne vulgaris. Microbiome. 2018;6(1):177. doi: 10.1186/s40168-018-0558-5

26. Holmberg A, Lood R, Mörgelin M, et al. Biofilm formation by Propionibacterium acnes is a characteristic of invasive isolates. Clinical Microbiology and Infection. 2009;15:787–795. doi: 10.1111/j.1469-0691.2009.02747.x

27. Davis LE, Cook G, Costerton JW. Biofilm on Ventriculo-Peritoneal Shunt Tubing as a Cause of Treatment Failure in Coccidioidal Meningitis. Emerging Infectious Diseases. 2002;8(4):376–379. doi: 10.3201/eid0804.010103

28. Cai YM, Zhang YD, Yang L. NO donors and NO delivery methods for controlling biofilms in chronic lung infections. Applied Microbiology and Biotechnology. 2021;105(10):3931–3954. doi: 10.1007/s00253-021-11274-2

29. Николаев Ю.А., Тихонова Е.Н., Эль-Регистан Г.И., и соавт. Сравнительное исследование состава и структуры микробных биопленок экониш мясоперерабатывающих комбинатов, различающихся источниками сырья. Микробиология. 2022;91(5):613–630. doi: 10.31857/S0026365622600407