Местное применение бактериофагов для лечения остеомиелита, вызванного Staphylococcus aureus

В настоящем обзоре проведен анализ научных публикаций, представлены современные взгляды по применению бактериофагов для лечения инфекции, локализованной в костной ткани, в частности, остеомиелита. Кратко рассмотрены этапы развития инфекционного процесса, особенности бактериальной инвазии, характерные для костной ткани, механизмы защиты бактериальных клеток, наиболее часто являющихся возбудителями остеомиелита. Такие защитные механизмы, как формирование биопленок, образование новых фенотипов внутри колоний микроорганизмов, значительно снижают эффективность иммунной системы, антибактериальной терапии. Долгосрочное выживание патогенов приводит к значительному ущербу окружающим тканям, потере костной массы.
Бактериофаги — это уникальный терапевтический резерв, они имеют отличный от антибактериальных препаратов механизм развития устойчивости, узко специфичны, способны к эрадикации биопленок и инфицированию патогенов с измененным фенотипом. В нашем обзоре мы пришли к выводу, что, невзирая на доказанную эффективность применения бактериофагов в отдельных исследованиях, методика находится на этапе изучения и ее нельзя масштабировать до отраслевого стандарта, требуется проведение дальнейших исследований.

1. Nasser A., Azimi T., Ostadmohammadi S., Shariati A., Asadollahi P., Soroush S. A comprehensive review of bacterial osteomyelitis with emphasis on Staphylococcus aureus. Microb Pathog. 2020; 148: 104431. DOI: 10.1016/j.micpath.2020.104431

2. Гришаев В.В., Шамсиев А.М. Современные представления о метафизарно-эпифизарном остеомиелите. Обзор литературы. Хирургия позвоночника. 2021; 18(3): 149–156. DOI: 10.14531/ss2021.3.149-156

3. Gimza B.D., Cassat J.E. Mechanisms of Antibiotic Failure During Staphylococcus aureusOsteomyelitis. Front Immunol. 2021; 12: 638085. DOI: 10.3389/fimmu.2021.638085

4. de Mesy Bentley K.L., Trombetta R., Nishitani K., Ito H., Giddings V.L., Kates S.L. Evidence of Staphylococcus aureusDeformation, Proliferation, and Migration in Canaliculi of Live Cortical Bone in Murine Models of Osteomyelitis. J Bone Miner Res. 2017; 32(5): 985–990. DOI: 10.1002/jbmr.3055

5. Крупаткин А.И., Дорохин А.И., Адрианова А.А. Роль микроциркуляции костной ткани в ее жизнедеятельности и репаративной регенерации. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2022; 21(1): 12–17. DOI: 10.24884/1682-6655-2022-21-1-12-17

6. Гордина Е.М., Божкова С.А. Бактериальные биопленки в ортопедии: проблема и возможные перспективы профилактики. Медицинское обозрение. 2021; 8: 29–32. DOI: 10.32364/2587-6821-2021-8-29-32

7. Литусов Н.В. Частная бактериология. Екатеринбург: УГМУ; 2017. 707 с.

8. Zhang K., Bai Y.Z., Liu C., Wang Y., Zhang K., Wang L. et al. Composition of pathogenic microorganism in chronic osteomyelitis based on metagenomic sequencing and its application value in etiological diagnosis. BMC Microbiol. 2023; 23(1): 313. DOI: 10.1186/s12866-023-03046-x

9. Сыпачева Н.А., Сакаева Э.Х. Биопленки: структура, этапы формирования и методы борьбы. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2024;(1): 45–52.

10. Дрюккер В.В., Горшкова А.С. Бактериофаги и их функционирование в биопленках. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2012; 5(3): 45–52.

11. Cobb L.H., McCabe E.M., Priddy L.B. Therapeutics and delivery vehicles for local treatment of osteomyelitis. J Orthop Res. 2020; 38(10): 2091–2103. DOI: 10.1002/jor.24689

12. Huang Z.D., Zhang Z.J., Yang B., Wang W.Y., Zhang Y.Q., Liu J.H. Pathogenic detection by metagenomic next-generation sequencing in osteoarticular infections. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10: 471. DOI: 10.3389/fcimb.2020.00471

13. Malandain D., Bémer P., Leroy A.G., Lombart E., Brochard J., Hamdad F. Assessment of the automated multiplex-PCR Unyvero i60 ITI®️ cartridge system to diagnose prosthetic joint infection: A multicentre study. Clin Microbiol Infect. 2018; 24(1): 83.e1–83.e6. DOI: 10.1016/j.cmi.2017.05.017

14. Ellington J.K., Harris M., Hudson M.C., Webb L.X., Sherertz R., Moon R.E. Intracellular Staphylococcus aureus and antibiotic resistance: Implications for treatment of staphylococcal osteomyelitis. J Orthop Res. 2006; 24(1): 87–93. DOI: 10.1002/jor.20003

15. Jefferson K.K., Goldmann D.A., Pier G.B. Use of confocal microscopy to analyze the rate of vancomycin penetration through Staphylococcus aureus biofilms. Antimicrob Agents Chemother. 2005; 49(6): 2467–2473. DOI: 10.1128/AAC.49.6.2467-2473.2005

16. Власов В.В., Тикунова Н.В., Морозова В.В. Бактериофаги как лечебные средства: что мешает их применению в медицине. Биохимия. 2020; 85(11): 1587–1600. DOI: 10.31857/S0320972520110068

17. Шевалаев Г.А., Ефремов И.М. Комплексное применение антибиотика, озона и фаготерапии для лечения пациентов с хроническим остеомиелитом. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2013;(2): 104–114. DOI: 10.17816/2072-2354.2013.0.2.104-114

18. Genevière J., McCallin S., Huttner A., Bassetti S., Esseiva C., Guery P. A systematic review of phage therapy applied to bone and joint infections: An analysis of success rates, treatment modalities and safety. EFORT Open Rev. 2021; 6(12): 1148– 1156. DOI: 10.1302/2058-5241.6.210073

19. Akanda Z.Z., Taha M., Abdelbary H. Current review-The rise of bacteriophage as a unique therapeutic platform in treating peri-prosthetic joint infections. J Orthop Res. 2018; 36(4): 1051–1060. DOI: 10.1002/jor.23755

20. Хайруллин И.Н., Поздеев О.К., Шаймарданов Р.Ш. Эффективность применения специфических бактериофагов в лечении и профилактике хирургических послеоперационных инфекций. Казанский медицинский журнал. 2002; 83(4): 256–260.

21. Fish R., Kutter E., Bryan D., Wheat G., Kohler T., Townsend E. et al. Resolving Digital Staphylococcal Osteomyelitis Using Bacteriophage-A Case Report. Antibiotics (Basel). 2018; 7(4): 87. DOI: 10.3390/antibiotics7040087

22. Kishor C., Mishra R.R., Saraf S.K., Kumar D., Kumar S., Singh W.N. Phage therapy of staphylococcal chronic osteomyelitis in experimental animal model. Indian J Med Res. 2016; 143(1): 87–94. DOI: 10.4103/0971-5916.178615

23. Nadareishvili L., Hoyle N., Nakaidze N., Nizharadze D., Kutateladze M., Balarjishvili N. et al. Bacteriophage Therapy as a Potential Management Option for Surgical Wound Infections. PHAGE (New Rochelle). 2020; 1(3): 123–135. DOI: 10.1089/phage.2020.0010

24. Amankwah S., Abdella K., Kassa T. Bacterial Biofilm Destruction: A Focused Review On The Recent Use of Phage-Based Strategies With Other Antibiofilm Agents. Nanotechnol Sci Appl. 2021; 14: 161–177. DOI: 10.2147/NSA.S325594

25. Брюсов П.Г., Лищук А.Н., Потапов В.А. Развитие концепции комплексного лечения послеоперационного стерномедиастинита. Клиническая медицина. 2022; 100(9–10): 45–50.

26. Gibb B.P., Hadjiargyrou M. Bacteriophage therapy for bone and joint infections. Bone Joint J. 2021; 103-B(2): 234–244. DOI: 10.1302/0301-620X.103B2.BJJ-2020-0452.R2

27. Hawkins C., Harper C., Jones B., Lang A., Laird T., Maddox T. et al. Case Report: Successful Treatment of MultidrugResistant Pseudomonas aeruginosa Osteomyelitis in a Dog Using Phage Therapy. J Vet Intern Med. 2022; 36(5): 1783– 1787. DOI: 10.1111/jvim.16521