Международный эндокринологический журнал 2(14) 2008

Введение

Синдром диабетической стопы (СДС) объединяет патологические изменения периферической нервной системы, артериального и микроциркуляторного русла, явления остеоартропатии, представляющие непосредственную угрозу развития язвенно-некротических процессов и гангрены стопы [1, 2]. СДС — одно из наиболее грозных осложнений сахарного диабета (СД), развивающееся более чем у 70 % больных. Частота ампутаций конечностей у больных СД в 15–30 раз превышает данный показатель в общей популяции и составляет 50–70 % общего количества всех нетравматических ампутаций [3, 4, 7]. После высокой ампутации конечностей в последующие 5 лет выживает не более 25 % больных. Своевременно начатое адекватное консервативное и хирургическое лечение позволяет в 86,8 % случаев перевести влажную гангрену в сухую и избежать ампутации нижних конечностей у 40–60 % больных [5, 6].

Одной из наиболее сложных задач при лечении больных с хирургической инфекцией на фоне СД является проведение адекватной антимикробной терапии. Это связано с наличием полимикробной флоры гнойного очага, локализующегося на стопе у больных СД, с развитием артериоло-венозных шунтов, которые приводят к сбросу артериальной крови в венозную систему, минуя капиллярную сеть, что приводит к обкрадыванию кровотока в микроциркуляторном русле. Это в свою очередь, по-видимому, может изменить проницаемость антибактериальных препаратов в зону язвенно-некротического поражения на стопе.

В связи с этим представлялось целесообразным изучить клинико-фармакологические аспекты фармакотерапии СДС, особенности фармакокинетики (ФК) антибактериальных препаратов у больных с СДС, разработать подходы к проведению адекватной системной антибактериальной терапии.

Цель настоящего исследования — повысить эффективность антибактериальной терапии при лечении язвенно-некротических поражений стоп у больных с СДС путем рациональной комбинации антибиотиков и средств, улучшающих периферическое кровообращение.

Материалы и методы исследования

Клинико-инструментальное исследование осуществлялось на базе «Центра диабетической стопы» городской клинической больницы № 3 г. Ставрополя и бактериологической лаборатории «Центра клинической фармакологии и фармакотерапии» за период с 2001 по 2003 г.

Клиническая часть работы основана на результатах комплексного обследования и лечения 120 больных с СДС, кроме того, проведен ретроспективный анализ 50 историй болезни больных с СДС, находившихся на лечении в «Центре диабетической стопы» в 2000 г. В обследованной группе больных мужчин было 54 человека (45 %), женщин — 66 человек (55 %). Средний возраст составил 64,9 ± 5 лет.

Для объективной оценки состояния больных были применены общие и специальные методы обследования. Общие методы обследования включали анализ жалоб больных, длительности диабетического анамнеза, наличия сопутствующих заболеваний, выполнение общепринятых клинических и биохимических исследований крови и мочи.

Специальные методы обследования включали:

1. Оценку структуры микрофлоры в очаге язвенно-некротического поражения на стопе с определением ее чувствительности к широкому кругу антибиотиков (стандарты NCCLS 1999–2000).

2. Определение концентрации антибактериальных препаратов в раневом отделяемом, метод диффузии в агар (С.М. Навашин, М.П. Фомина, 1982).

3. Для оценки состояния магистрального кровотока нижних конечностей использовался метод УЗДГ. Функциональное состояние микроциркуляторного русла оценивали на основании тепловизионной картины и динамики изменения температуры нижних конечностей (И.Г. Игнатьев, 1994; Г.И. Зеновко,1998).

Для обработки полученных данных использовали методы вариационной статистики. Достоверность полученных результатов оценивали по критерию Стьюдента и критерию Фишера.

Результаты исследований и их обсуждение

На первом этапе исследования проведено изучение сложившейся практики применения антибактериальных препаратов у больных с СДС.

При проведении анализа было выяснено, что сложившаяся практика проведения антибактериальной терапии у больных с СДС по ряду позиций не соответствует Федеральным стандартам (Федеральное руководство по использованию лекарственных средств, 2000–2005). Основным антибактериальным препаратом, применяемым у данной категории больных, был гентамицин (80 % случаев), преимущественно с внутриартериальным (в/а) способом введения. Кроме того, отсутствовала доказательная база эффективности такой технологии. Все заключения о высокой эффективности применяемых методов лечения носили предположительный характер. В связи с этим в проспективном исследовании представлялось интересным оценить адекватность проводимой антибиотикотерапии с учетом ФК особенностей антибактериальных препаратов.

На первом этапе проспективного исследования было необходимо изучить чувствительность микрофлоры, выделенной из раневого отделяемого у пациентов с СДС, к различным группам антибактериальных препаратов. Далее было целесообразно оценить способность антибактериальных препаратов проникать в очаг поражения и с учетом определенных для выделенных микроорганизмов in vitro значений МПК попытаться спрогнозировать клинический эффект терапии.

При проведении бактериологической диагностики было установлено, что в очаге поражения на стопе выделяется как монокультура, так и ассоциация микроорганизмов. В монокультуре была обнаружена грамположительная флора (51,9 %) и грамотрицательные микроорганизмы (48,1 %). В структуре грамположительной флоры наиболее часто встречался Staphylococcus aureus — 42,6 % случаев. Среди грамотрицательных микроорганизмов преобладали Enterobacteriaceae spp. — 48,1 %. В ассоциации, выделенной из раневого отделяемого, было идентифицировано 7 вариантов комбинаций микроорганизмов. Наиболее часто встречались комбинации: Staphylococcus aureus + Enterobacteriaceae spp. и Streptococcus spp. + Enterobacteriaceae spp.

Таким образом, согласно данным микробиологического исследования, в структуре выделенных микроорганизмов преобладают энтеробактерии (Enterobacteriаceae spp.) и стафилококки (Staphylococcus aureus). Заметно реже выделяются стрептококки (Streptococcus spp.), синегнойная палочка (P.aeruginosa) и другие микроорганизмы. Причем P.aeruginosa выделялась исключительно как компонент микробных ассоциаций.

При совокупной оценке чувствительности микрофлоры к антибактериальным средствам было установлено, что микрофлора раневого отделяемого у больных с СДС имела высокую резистентность ко многим антибактериальным препаратам. Выделенные микроорганизмы оказались чувствительны к ампициллину только в 19,2 % случаев, к доксициклину — в 19,6 %, к гентамицину — в 25,9 %, к цефазолину — в 30,8 %.

Достаточно высокой была эффективность аминогликозидов III поколения (амикацин — 63,8 %) и цефалоспоринов III поколения (цефотаксим — 62,9 %). Высокой была чувствительность микроорганизмов и к фторхинолонам (ципрофлоксацин — 66,6 %).

При оценке чувствительности к антибактериальным препаратам Enterobacteriaceae spp., Staphylococcus aureus было выявлено, что выделенные микроорганизмы имели высокую чувствительность к цефотаксиму и амикацину (табл. 1, 2).

Streptococcus spp., которые выделялись из раневого отделяемого гораздо реже, также имели высокую чувствительность к цефотаксиму. Как известно, стрептококки характеризуются природной устойчивостью к аминогликозидам, аналогичная ситуация была выявлена и в наших исследованиях (табл. 3).

Следовательно, по данным микробиологического исследования можно было ожидать наилучшего антимикробного эффекта у больных с СДС при использовании цефалоспоринов III и аминогликозидов III поколений, а также фторхинолонов.

Однако конечный результат антибактериальной терапии обусловлен не только чувствительностью микроорганизма к антибиотикам, но и возможностью обеспечить в органе-мишени необходимый эффективный уровень препарата. Поэтому для проведения рациональной противомикробной терапии необходимо иметь не только данные микробиологических исследований, полученные in vitro, но и четкие представления об особенностях ФК препаратов у конкретных пациентов.

При изучении концентрации цефотаксима в крови у больных с СДС было выявлено, что основные показатели кинетики цефотаксима — объем распределения, Т₅₀, клиренс — существенно не отличаются по сравнению с людьми, не болеющими СД. Опираясь на величину этих показателей и значения ФК параметров для антибиотиков, было проведено моделирование отношений между концентрацией антибактериального средства в крови и МПК конкретного микроорганизма (ФК/ФД моделирование).

При построении ФК/ФД модели для внутривенного (в/в) введения цефотаксима было выявлено, что содержание антибиотика в крови превышает средние значения МПК для Enterobacteriaceae spp. в течение чуть более 3,5 часа — 50 % интервала между инъекциями препарата. Для Staphylococcus aureus и Streptococcus spp. превышение МПК в крови обеспечивается в течение всего интервала между введениями цефотаксима. Значения МПК для P.aeruginosa были заметно выше тех концентраций, которые создавал цефотаксим в сыворотке крови при в/в его введении.

Однако концентрация антибиотика в крови лишь косвенно характеризует его содержание в органе-мишени. Как показывает анализ литературы, у больных СД при развитии СДС существенно нарушается микроциркуляция, что может затруднять проникновение противомикробных средств в очаг поражения на стопе. Поэтому для прогнозирования результативности противомикробного действия было изучено проникновение антибиотика в ткани с оценкой его концентрации в раневом отделяемом и последующим проведением ФК/ФД моделирования с учетом тканевых концентраций цефотаксима.

Цефалоспорины относятся к препаратам с времязависимым эффектом и, по мнению ряда авторов, обладают максимальной антимикробной активностью при концентрации, превышающей МПК в пределах не менее 50 % времени между введениями антибиотика. Впрочем, у проблемных больных рекомендуют обеспечивать превышение МПК в течение всего временного интервала между инъекциями препарата. Поэтому, с учетом сложности выполнения исследования у больных с СДС, концентрацию цефотаксима в раневом отделяемом определяли через 5 часов после очередной инъекции (80 % интервала между введениями). При этом оценивали концентрации препарата как при в/в, так и при внутримышечном (в/м) введении антибиотика.

Установлено, что при в/в введении цефотаксима в дозе 1,0 г содержание антибиотика в раневом отделяемом было достоверно выше, чем при его в/м использовании (р < 0,001). Проведенное ФК/ФД моделирование с учетом тканевых концентраций препарата показало, что у больных с СДС можно прогнозировать относительно невысокую эффективность цефотаксима при в/в, а тем более при в/м введении препарата (табл. 4, 5).

При изучении ФК/ФД параметров у аминогликозидов (гентамицин, амикацин) исходили из того, что эти препараты относятся к группе препаратов с дозозависимым эффектом. Поэтому для оценки тканевой проницаемости аминогликозидов определяли как пиковые, так и остаточные концентрации препаратов в очаге язвенно-некротического поражения на стопе при в/м и в/а способах введения.

Результаты исследования показали, что пиковые значения гентамицина в раневом отделяемом через 1 час после в/м введения 80 мг препарата в среднем составили 0,18 ± 0,05 мг/л, при этом в 40 % случаев концентрация в раневом отделяемом не выявлялась. Остаточная тканевая концентрация отсутствовала у 66,6 % больных, среднее значение составило 0,1 ± 0,04 мг/л.

При в/а введении 80 мг гентамицина в сочетании с регулярным в/м его введением среднее значение пиковой концентрации составило 0,4 ± 0,08 мг/л, в 13,3 % случаев концентрация препарата в раневом отделяемом не выявлялась. Через 7 часов после в/а введения гентамицина в 68 % случаев остаточная концентрация препарата в раневом отделяемом отсутствовала, в остальных случаях концентрация гентамицина составила в среднем 0,11 ± 0,04 мг/л.

При однократном в/а введении 1,0 г амикацина через 1 час после инъекции в очаге язвенно-некротического поражения на стопе средняя концентрация препарата составила 0,64 ± 0,1 мг/л, в 6,7 % концентрация амикацина в раневом отделяемом не выявлялась. Через 23 часа после введения амикацина среднее значение тканевой концентрации препарата составило 0,21 ± 0,06 мг/л, в 33,3 % случаев остаточная концентрация препарата в раневом отделяемом отсутствовала.

Построение ФК/ФД модели для в/м и в/а введения гентамицина, в/а введения амикацина выявило, что концентрация антибиотиков в раневом отделяемом не достигает средних значений МПК для выделенных штаммов Enterobacteriаceae spp., Staphylococcus aureus, Streptoccoccus spp. и P.aeruginosa.

Таким образом, как показывает ФК/ФД моделирование для цефотаксима, гентамицина и амикацина при различных путях введения препаратов у больных с СДС, можно прогнозировать очень низкую эффективность препаратов при в/в, в/а, а тем более при в/м введении препаратов. С учетом низкой чувствительности выделенной микрофлоры к гентамицину, низкой эффективности препарата, определенной in vitro, и крайне низких тканевых концентраций препарата гентамицин для дальнейшего применения в клинике не рекомендовался и в дальнейших исследованиях не применялся.

Очевидно, что в этой ситуации необходим поиск путей повышения результативности антибактериальной терапии у больных с СДС. С этой целью нами была предпринята попытка улучшить проникновение антибиотиков в ткани с помощью препаратов, усиливающих периферический кровоток. В качестве средств, улучшающих периферическое кровообращение, использовались никотиновая кислота, традиционно применяемая у этой категории больных, и толперизона гидрохлорид (мидокалм).

Выполненные исследования с оценкой изменения ФК антибиотиков при их сочетании с препаратами, улучшающими периферическое кровообращение, показали, что никотиновая кислота и толперизона гидрохлорид способны улучшать проникновение антибактериальных средств в зону язвенно-некротического поражения на стопе. При использовании в качестве сосудистого средства никотиновой кислоты и толперизона гидрохлорида было достигнуто двукратное увеличение в раневом отделяемом концентрации цефотаксима, вводимого в/м. При в/в способе введения цефотаксима отмечалось еще более выраженное увеличение концентрации антибиотика в раневом отделяемом (рис. 1).

ФК/ФД моделирование при в/м введении цефотаксима в сочетании с препаратами, улучшающими периферическое кровообращение, показало, что, несмотря на повышение концентрации антибиотика в раневом отделяемом, ситуация существенно не изменилась. Число штаммов выделенных микроорганизмов с МПК ниже тканевой концентрации было таким же, как и без введения сосудистых препаратов.

При в/в способе введения цефотаксима в сочетании с никотиновой кислотой и толперизона гидрохлоридом (в большей мере), согласно данным ФК/ФД моделирования, удается достигнуть превышения тканевыми концентрациями антибиотика значений МПК у большого количества штаммов Enterobacteriaceae spp., Staphylococcus aureus, Streptococcus spp. с МПК ниже тканевой концентрации антибактериального препарата (табл. 6).

В отношении штаммов P.aeruginosa ситуация не изменилась, выделенные штаммы имели значения МПК, многократно превышающие уровни антибиотика в раневом отделяемом.

При в/а введении амикацина в сочетании с никотиновой кислотой было отмечено увеличение концентрации препарата в раневом отделяемом по сравнению с исходным значением на 0,4 ± 0,01 мг/л. При использовании в качестве сосудистого препарата толперизона гидрохлорида отмечено еще более выраженное увеличение концентрации амикацина в раневом отделяемом (рис. 2).

Проведенное ФК/ФД моделирование для в/а введения амикацина в сочетании с препаратами, улучшающими периферическое кровообращение, показало, что применение никотиновой кислоты в качестве сосудистого препарата не позволяет добиться увеличения тканевых концентраций препарата, превышающих средние значения МПК для выделенных штаммов Enterobacteriaceae spp., Staphylococcus aureus и P.аeruginosa. Применение в качестве сосудистого препарата толперизона гидрохлорида позволяет прогнозировать повышение эффективности амикацина в отношении Enterobacteriaceae spp. до 48,8 %. Однако выделенные штаммы Staphylococcus aureus, Streptoccoccus spp. и P.аeruginosa имели значения МПК, превышающие уровни антибиотика в раневом отделяемом.

Важным критерием неэффективности лечения у больных СД с СДС является необходимость проведения ампутации пораженной нижней конечности. Поэтому в группах больных, у которых изучалась фармакокинетика антибактериальных средств, был оценен и результат лечения в стационаре по факту проведения ампутации пораженной конечности.

Наибольшее количество случаев ампутаций было зарегистрировано у больных, которым антибиотикотерапия проводилась гентамицином с его в/м введением (доля ампутаций в группе — 46,7 %). Высокий риск ампутаций был и у больных, получавших гентамицин в/а и в/м (26,7 %). Это вполне согласуется с низким уровнем чувствительности выделенной микрофлоры к гентамицину и с результатами ФК/ФД моделирования.

В/а введение амикацина без его сочетания с сосудистыми средствами также было недостаточно эффективным (доля ампутаций в группе — 20 %). Сочетание антибиотика с никотиновой кислотой снизило вероятность ампутации конечности (6,7 %). В группе пациентов, получавших амикацин в/а в сочетании с толперизона гидрохлоридом, ампутации конечностей не проводились. Различия с группой больных, которым вводился один амикацин, были статистически значимыми (р < 0,05).

Аналогичным образом применение одного цефотаксима либо его сочетание с никотиновой кислотой обеспечивало меньшую эффективность, чем применение β-лактамного антибиотика совместно с толперизона гидрохлоридом. Доля больных, которым пришлось провести ампутацию конечности при изолированном в/м применении цефотаксима или при его сочетании с никотиновой кислотой, составляла 20 %. В группе пациентов, которым вводили вместе с антибиотиком толперизона гидрохлорид, ампутации не проводились. Высокой результативностью характеризовалось в/в введение цефотаксима. В этом случае необходимости в ампутации не возникло ни у одного больного.

Термографическая картина нижних конечностей на фоне проведенной терапии сосудорасширяющими средствами (особенно толперизона гидрохлоридом) характеризуется увеличением интенсивности инфракрасного излучения и площади теплового рисунка. При термометрии нижних конечностей также было установлено, что проведение сосудистой терапии привело к повышению кожной температуры к 10-м суткам исследования на 1,4 °С у больных, получавших никотиновую кислоту, и 3,2 °С — у получавших толперизона гидрохлорид.

Таким образом, применение никотиновой кислоты и толперизона гидрохлорида повышает клиническую эффективность антибактериальной терапии у больных СД. Вместе с тем изучение ФК исследуемых препаратов показало, что далеко не всегда в раневом отделяемом удается достигнуть эффективных концентраций антибиотиков. В связи с этим для повышения результативности антибактериальной терапии у больных с СДС возникает необходимость проведения активной местной терапии язвенно-некротического очага. Проводимая местная терапия должна оказывать мощное противомикробное действие на микрофлору раневого отделяемого и усиливать процессы регенерации тканей.

Одним из препаратов, который соответствует всем требованиям для местной терапии СДС, является мазь пиолизин, представляющая собой безмикробный фильтрат питательной среды из культур Staphylococcus, Streptoccoccus, Е.coli, Enterococcus и P.aeruginosa, консервированный 0,45% раствором фенола в сочетании с окисью цинка и салициловой кислотой.

Проводимая местная терапия мазью пиолизин в сравнении с мазью левомеколь характеризовалась более активным заживлением ран. Местное применение мази пиолизин в 42,2 % случаев привело к эпителизации раневой поверхности к 25-му дню исследования, в 55,6 % случаев лечение закончено эпителизацией более 50 % поверхности раневого дефекта на 30-е сутки терапии. При использовании в качестве местной терапии мази левомеколь для эпителизации раневой поверхности потребовалось применение мази актовегин или солкосерил. Полное заживление раны наступило в 16 % случаев к 25-му дню исследования, в 76 % случаев лечение закончено эпителизацией более 50 % раневой поверхности на 30-й день исследования.

Таким образом, дифференцированный подход к местной терапии раневых поверхностей с применением мази пиолизин позволил более эффективно оказывать местное воздействие на очаг поражения, что в сочетании с системной антибактериальной терапией дало возможность оптимизировать методы консервативной терапии СДС.

Выводы

1. Анализ сложившейся практики проведения антибактериальной терапии у больных СД с СДС показал, что основными антибиотиками, которые традиционно применяются у данной категории больных, являются аминогликозиды (преимущественно гентамицин — 80 % случаев).

2. В зоне язвенно-некротического поражения на стопе у больных с СДС доминирующими микроорганизмами являются Staphylococcus aureus — 42,6 %; Enterobacteriaceae spp. — 48,1 %. Staphylococcus aureus имеет высокую чувствительность к цефотаксиму в 57,7 % и к амикацину в 53,8 % случаев. Enterobacteriaceae spp. в 62,9 % случаев высокочувствительны к цефотаксиму и в 63,8 % — к амикацину.

3. При различных способах введения (в/м, в/в, в/а) цефотаксим и амикацин не создают эффективной концентрации препаратов в зоне язвенно-некротического поражения на стопе у больных с СДС для большинства микроорганизмов (согласно значениям МПК), выделенных из раны.

4. Применение никотиновой кислоты и толперизона гидрохлорида способствует двукратному повышению концентрации цефотаксима (в/м) в раневом отделяемом. При в/в введении цефотаксима в сочетании с никотиновой кислотой концентрация препарата в раневом отделяемом увеличивается в 1,5 раза, а при сочетании с толперизона гидрохлоридом — в 2 раза. Никотиновая кислота повышает концентрацию амикацина (в/а) в раневом отделяемом в 3 раза, а толперизона гидрохлорид — в 7 раз.

5. ФК/ФД моделирование для в/в введения цефотаксима в сочетании с никотиновой кислотой и толперизона гидрохлоридом позволяет прогнозировать увеличение эффективности антибиотика в отношении Enterobacteriаceae spp. до 34,9 %, Streptococcus spp. — до 60 % случаев. В случае присутствия в раневом отделяемом Staphylococcus aureus можно ожидать увеличения эффективности препарата до 72 %. ФК/ФД моделирование для в/а введения амикацина в сочетании с толперизона гидрохлоридом позволяет ожидать повышения эффективности амикацина в отношении Enterobacteriaceae spp. до 48,8 %.

6. Применение никотиновой кислоты и толперизона гидрохлорида повышает клиническую эффективность антибактериальной терапии у больных с СДС, что проявляется снижением доли больных, у которых возникает необходимость проведения ампутации пораженной нижней конечности.

7. Применение мази пиолизин в сравнении с мазью левомеколь обеспечивает лучшую динамику заживления раневой поверхности у больных СД с СДС.