К вопросу лечения и заполнения костных дефектов инфекционной этиологии. Обзор литературы

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.52889/1684-9280-2025-76-1-4-14

Ключевые слова:

хронический остеомиелит, Staphylococcus aureus, биопленки, лечение, заменители кости, наноцеллюлоза, костный аллографт

Аннотация

Вопрос лечения и заполнения костных дефектов является актуальным по сей день. Остеомиелит - инфекционное воспаление всех элементов кости, затрагивающее костный мозг, губчатое и компактное вещество, надкостницу. Диагностика и лечение хронического остеомиелита является актуальной задачей травматологии и ортопедии. Данный  постулат обусловлен высоким процентом осложнений, большими экономическими затратами при лечении пациентов, длительностью терапии. 
Поиск и обзор литературы проведен в феврале 2024 года и осуществлялся по ключевым словам на сайтах Web of science, Scopus, PubMed, Wiley. Из полученной выборки отбирались статьи, соответствующие тематике исследования, предпочтение отдавалось работам 2014-2024 гг. Также изучены и включены в обзор диссертации травматолого-ортопедического профиля, выполненные на кафедре хирургических болезней Медицинского университета Караганды. 
Условно обзор состоит из нескольких частей: 1) экспликация структурно-функциональных свойств биопленок на примере Staphylococcus aureus, как наиболее частого инфекционного этиофактора хронического остеомиелита; 2)  сравнительно описательный анализ современных заполнителей костных дефектов; 3) дескрипция научных достижений кафедры хирургических болезней Медицинского университета Караганды в области применения костного аллографта. Такая дифференциация, по мнению авторов, позволила наиболее полно раскрыть тему статьи.

Биографии авторов

  • Рашова М.Г., Медицинский университет Караганды

    PhD докторант

  • Тулеубаев Б.Е., Медицинский университет Караганды

    Заведующий кафедрой хирургических болезней 

  • Ахметова С.Б., Медицинский университет Караганды

    Профессор кафедры биомедицины

  • Дарменов Е.Н., Медицинский университет Караганды

    Ассоциированный профессор кафедры хирургических болезней

  • Кошанова А.А., Медицинский университет Караганды

    Ассоциированный профессор кафедры хирургических болезней

Библиографические ссылки

1. Wagner, J. M., Reinkemeier, F., Wallner, C., Dadras, M., Huber, J., Schmidt, S. V., Behr, B. (2019). Adipose-derived stromal cells are capable of restoring bone regeneration after post-traumatic osteomyelitis and modulate B-cell response. Stem cells translational medicine, 8(10), 1084-1091. https://doi.org/10.1002/sctm.18-0266

2. Henry, M., Lundy, F. H. (2021). Oral antibiotic management of acute osteomyelitis of the hand: outcomes and cost comparison to standard intravenous regimen. Hand, 16(4), 535-541. https://doi.org/10.1177/1558944719873145

3. Garcia del Pozo, E., Collazos, J., Carton, J. A., Camporro, D., Asensi, V. (2018). Factors predictive of relapse in adult bacterial osteomyelitis of long bones. BMC infectious diseases, 18, 1-11. https://doi.org/10.1186/s12879-018-3550-6

4. Ma, X., Han, S., Ma, J., Chen, X., Bai, W., Yan, W., Wang, K. (2018). Epidemiology, microbiology and therapeutic consequences of chronic osteomyelitis in northern China: A retrospective analysis of 255 Patients. Scientific reports, 8(1), 14895.

https://doi.org/10.1038/s41598-018-33106-6

5. Mina, E. G., Marques, C. N. (2016). Interaction of Staphylococcus aureus persister cells with the host when in a persister state and following awakening. Scientific Reports, 6(1), 31342. https://doi.org/10.1038/srep31342

6. Solano, C., Echeverz, M., Lasa, I. (2014). Biofilm dispersion and quorum sensing. Current opinion in microbiology, 18, 96-104. https://doi.org/10.1016/j.mib.2014.02.008

7. Paharik, A. E., Horswill, A. R. (2016). The staphylococcal biofilm: adhesins, regulation, and host response. Virulence mechanisms of bacterial pathogens, 529-566. https://doi.org/10.1128/9781555819286.ch19

8. Huang, K., Lin, B., Liu, Y., Ren, H., Guo, Q. (2022). [Retracted] Correlation Analysis between Chronic Osteomyelitis and Bacterial Biofilm. Stem Cells International, 2022(1), 9433847. https://doi.org/10.1155/2022/9433847

9. Gristina, A. G., Naylor, P., Myrvik, Q. (1988). Infections from biomaterials and implants: a race for the surface. Medical progress through technology, 14(3-4), 205-224. Website. [Cited 01 Jan 2023]. Available from URL: https://europepmc.org/article/med/2978593

10. Rozis, M., Evangelopoulos, D. S., Pneumaticos, S. G. (2021). Orthopedic implant-related biofilm pathophysiology: a review of the literature. Cureus, 13(6). https://doi.org/10.7759/cureus.15634

11. Schilcher, K., Horswill, A. R. (2020). Staphylococcal biofilm development: structure, regulation, and treatment strategies. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 84(3), 10-1128. https://doi.org/10.1128/mmbr.00026-19

12. Bilgin, M., Dosler, S., Otuk, G. (2024). Antibiotic adjuvant activities of quorum sensing signal molecules DSF and BDSF against mature biofilms of Staphylococci. Journal of Chemotherapy, 36(1), 11-23. https://doi.org/10.1080/1120009X.2023.2270743

13. Salehi, P., Hasani, A., Soltani, E., Alizadeh, K., Memar, M. Y., Ahangarzadeh Rezaee, M., Hasani, A. Aptitude of Staphylococcus epidermidis Utilizing ACME, sesC, and sesK Genes for Biofilm Formation and Antibiotic Resistance, 2023, 23 р.

https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4613859

14. Wu, S., Huang, F., Zhang, H., Lei, L. (2019). Staphylococcus aureus biofilm organization modulated by YycFG two-component regulatory pathway. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 14, 1-8. https://doi.org/10.1186/s13018-018-1055-z

15. Ronin, D., Boyer, J., Alban, N., Natoli, R. M., Johnson, A., Kjellerup, B. V. (2022). Current and novel diagnostics for orthopedic implant biofilm infections: a review. APMIS, 130(2), 59-81. https://doi.org/10.1111/apm.13197

16. Khan, F., Pham, D. T., Oloketuyi, S. F., Kim, Y. M. (2020). Antibiotics application strategies to control biofilm formation in pathogenic bacteria. Current pharmaceutical biotechnology, 21(4), 270-286. https://doi.org/10.2174/1389201020666191112155905

17. Vollaro, A., Esposito, A., Esposito, E. P., Zarrilli, R., Guaragna, A., De Gregorio, E. (2020). PYED-1 inhibits biofilm formation and disrupts the preformed biofilm of Staphylococcus aureus. Antibiotics, 9(5), 240. https://doi.org/10.3390/antibiotics9050240

18. Ahn, K. B., Baik, J. E., Yun, C. H., Han, S. H. (2018). Lipoteichoic acid inhibits Staphylococcus aureus biofilm formation. Frontiers in microbiology, 9, 327. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00327

19. Ausbacher, D., Miller, L. A., Goeres, D. M., Stewart, P. S., Strøm, M. B., Fallarero, A. (2023). α, α-disubstituted β-amino amides eliminate Staphylococcus aureus biofilms by membrane disruption and biomass removal. Biofilm, 6, 100151. https://doi.org/10.1016/j.bioflm.2023.100151

20. Paul, P., Chakraborty, P., Chatterjee, A., Sarker, R. K., Dastidar, D. G., Kundu, T., Tribedi, P. (2021). 1, 4-Naphthoquinone accumulates reactive oxygen species in Staphylococcus aureus: a promising approach towards effective management of biofilm threat. Archives of Microbiology, 203(3), 1183-1193. https://doi.org/10.1007/s00203-020-12117-1

21. Frapwell, C. J., Skipp, P. J., Howlin, R. P., Angus, E. M., Hu, Y., Coates, A. R. M., Webb, J. S. (2020). Antimicrobial activity of the quinoline derivative HT61 against Staphylococcus aureus biofilms. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 64(5), 10-1128.

https://doi.org/10.1128/aac.02073-19

22. Jordana, F., Le Visage, C., Weiss, P. (2017). Substituts osseux. médecine/sciences, 33(1), 60-65. https://doi.org/10.1051/medsci/20173301010

23. Wickramasinghe, M. L., Dias, G. J., Premadasa, K. M. G. P. (2022). A novel classification of bone graft materials. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 110(7), 1724-1749. https://doi.org/10.1002/jbm.b.35029

24. Humm, G., Noor, S., Bridgeman, P., David, M., Bose, D. (2014). Adjuvant treatment of chronic osteomyelitis of the tibia following exogenous trauma using OSTEOSET®-T: a review of 21 patients in a regional trauma centre. Strategies in Trauma and Limb Reconstruction, 9, 157-161. https://doi.org/10.1007/s11751-014-0206-y

25. Mereddy, P., Nallamilli, S. R., Gowda, V. P., Kasha, S., Godey, S. K., Nallamilli, R. R., Meda, V. G. (2023). The use of Stimulan in bone and joint infections: A prospective multicentre study. Bone Joint Open, 4(7), 516-522.

https://doi.org/10.1302/2633-1462.47.BJO-2023-0036.R1

26. Niemann, M., Graef, F., Ahmad, S. S., Braun, K. F., Stöckle, U., Trampuz, A., Meller, S. (2022). Outcome analysis of the use of Cerament® in patients with chronic osteomyelitis and corticomedullary defects. Diagnostics, 12(5), 1207. https://doi.org/10.3390/diagnostics12051207

27. Sambri, A., Cevolani, L., Passarino, V., Bortoli, M., Parisi, S. C., Fiore, M., De Paolis, M. (2023). Mid-term results of singlestage surgery for patients with chronic osteomyelitis using antibiotic-loaded resorbable PerOssal® beads. Microorganisms, 11(7), 1623. https://doi.org/10.3390/microorganisms11071623

28. Ene, R., Nica, M., Ene, D., Cursaru, A., Cirstoiu, C. (2021). Review of calcium-sulphate-based ceramics and synthetic bone substitutes used for antibiotic delivery in PJI and osteomyelitis treatment. EFORT open reviews, 6(5), 297-304.

https://doi.org/10.1302/2058-5241.6.200083

29. Padrão, T., Coelho, C. C., Costa, P., Alegrete, N., Monteiro, F. J., Sousa, S. R. (2021). Combining local antibiotic delivery with heparinized nanohydroxyapatite/collagen bone substitute: A novel strategy for osteomyelitis treatment. Materials Science and Engineering: C, 119, 111329. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111329

30. Alegrete, N., Sousa, S. R., Padrão, T., Carvalho, Â., Lucas, R., Canadas, R. F., Gutierres, M. (2023). Vancomycin-loaded, hanohydroxyapatite-based scaffold for osteomyelitis treatment: in vivo rabbit toxicological tests and in vivo efficacy tests in a sheep model. Bioengineering, 10(2), 206. https://doi.org/10.3390/bioengineering10020206

31. Mitrofanov, V. N., Orlinskaya, N. Y., Davydenko, D. V., Charykova, I. N., Aleinik, D. Y. (2021). Technology for repairing osteomyelitic bone defects using autologous mesenchymal stromal cells on a collagen matrix in experiment. Современные технологии в медицине, 13(1 (eng)), 42-49. https://doi.org/10.17691/stm2021.13.1.05

32. Wagner, J. M., Reinkemeier, F., Wallner, C., Dadras, M., Huber, J., Schmidt, S. V., Behr, B. (2019). Adipose-derived stromal cells are capable of restoring bone regeneration after post-traumatic osteomyelitis and modulate B-cell response. Stem cells translational medicine, 8(10), 1084-1091. https://doi.org/10.1002/sctm.18-0266

33. Radwan, N. H., Nasr, M., Ishak, R. A., Abdeltawab, N. F., Awad, G. A. (2020). Chitosan-calcium phosphate composite scaffolds for control of post-operative osteomyelitis: Fabrication, characterization, and in vitro–in vivo evaluation. carbohydrate Polymers, 244, 116482. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116482

34. Tao, J., Zhang, Y., Shen, A., Yang, Y., Diao, L., Wang, L., Hu, Y. (2020). Injectable chitosan-based thermosensitive ydrogel/nanoparticle-loaded system for local delivery of vancomycin in the treatment of osteomyelitis. International Journal of Nanomedicine, 5855-5871. https://doi.org/10.2147/IJN.S247088

35. Berretta, J. M., Jennings, J. A., Courtney, H. S., Beenken, K. E., Smeltzer, M. S., Haggard, W. O. (2017). Blended chitosan paste for infection prevention: preliminary and preclinical evaluations. Clinical Orthopaedics and Related Research®, 475(7), 1857-1870. https://doi.org/10.1007/s11999-017-5231-y

36. Pawar, A. Y., Jadhav, S. R., Derle, D. V. (2021). Fabrication of Chitosan Based Antibacterial Implant for Multibacterial Bone Infection. Journal of Pharmaceutical Research International, 33(46A), 224-241. https://doi.org/10.9734/JPRI/2021/v33i46A32861

37. Zhao, X., Shen, Y. (2022). Island perforator muscle flaps for chronic osteomyelitis of the lower extremities: a retrospective analysis of 21 consecutive cases. Plastic and reconstructive surgery, 150(3), 677-687. https://doi.org/10.1097/PRS.0000000000009472

38. Ruan, W., Li, M., Guo, Q., Lin, B. (2021). Gastrocnemius muscle flap with vancomycin/gentamicin-calcium sulfate and autogenous iliac bone graft for the phase I treatment of localized osteomyelitis after tibial plateau fracture surgery. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 16(1), 341. https://doi.org/10.1186/s13018-021-02496-1

39. Hong, J. P. J., Goh, T. L., Choi, D. H., Kim, J. J., Suh, H. S. (2017). The efficacy of perforator flaps in the treatment of chronic osteomyelitis. Plastic and reconstructive surgery, 140(1), 179-188. 10.1097/PRS. https://doi.org/0000000000003460

40. Thai, D. Q., Jung, Y. K., Hahn, H. M., Lee, I. J. (2021). Factors affecting the outcome of lower extremity osteomyelitis treated with microvascular free flaps: an analysis of 65 patients. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 16(1), 535.

https://doi.org/10.1186/s13018-021-02686-x

41. Abitbol, T., Rivkin, A., Cao, Y., Nevo, Y., Abraham, E., Ben-Shalom, T., Shoseyov, O. (2016). Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications. Current opinion in biotechnology, 39, 76-88. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2016.01.002

42. DeLoid, G. M., Cao, X., Molina, R. M., Silva, D. I., Bhattacharya, K., Ng, K. W., Demokritou, P. (2019). Toxicological effects of ingested nanocellulose in in vitro intestinal epithelium and in vivo rat models. Environmental Science: Nano, 6(7), 2105-2115.

https://doi.org/10.1039/C9EN00184K

43. Paukkonen, H., Kunnari, M., Laurén, P., Hakkarainen, T., Auvinen, V. V., Oksanen, T., Laaksonen, T. (2017). Nanofibrillar cellulose hydrogels and reconstructed hydrogels as matrices for controlled drug release. International journal of pharmaceutics, 532(1), 269-280. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.09.002

44. Bundjaja, V., Sari, T. M., Soetaredjo, F. E., Yuliana, M., Angkawijaya, A. E., Ismadji, S., Santoso, S. P. (2020). Aqueous sorption of tetracycline using rarasaponin-modified nanocrystalline cellulose. Journal of Molecular Liquids, 301, 112433.

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.112433

45. Huo, Y., Liu, Y., Xia, M., Du, H., Lin, Z., Li, B., Liu, H. (2022). Nanocellulose-based composite materials used in drug delivery systems. Polymers, 14(13), 2648. https://doi.org/10.3390/polym14132648

46. Van Vugt, T. A., Arts, J. J., Geurts, J. A. (2019). Antibiotic-loaded polymethylmethacrylate beads and spacers in treatment of orthopedic infections and the role of biofilm formation. Frontiers in microbiology, 10, 1626. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01626

47. Pruß, A. Wissenschaftliche Stellungnahme zu den Anforderungen im Rahmen der Herstellung des Arzneimittels Human-Femurkopf, thermodesinfiziert, gefrierkonserviert'. 2010. Access mode URL: https://www.telos-healthcare.ru/files/poleznoe/articles/61-article.pdf (1 Feb 2021)

48. Сагинова Д.А. Оперативное лечение хронического посттравматического остеомиелита с использованием биодеградируемого материала: дисс. ... на соискание ученой степени доктора философии (PhD). Режим доступа:

https://www.twirpx.com/file/3215410/

Saginova D.A. Operativnoe lechenie xronicheskogo posttravmaticheskogo osteomielita s ispol`zovaniem biodegradiruemogo materiala (Surgical treatment of chronic post-traumatic osteomyelitis using biodegradable material) [in Russian]: diss. ... na soiskanie uchenoj stepeni doktora filosofii (PhD). Rezhim dostupa: https://www.twirpx.com/file/3215410/

49. Ташметов, Э. Р. (2024). Влияние обогащённой тромбоцитами аутоплазмы в комбинации с костным графтом на репаративную регенерацию костного дефекта (экспериментальное исследование). Режим доступа:

http://repoz.kgmu.kz/handle/123456789/800

Tashmetov, E`. R. (2024). Vliyanie obogashhyonnoj trombocitami autoplazmy` v kombinacii s kostny`m graftom na reparativnuyu regeneraciyu kostnogo defekta (e`ksperimental`noe issledovanie) (Effect of platelet-rich autoplasm in combination with bone graft on reparative regeneration of bone defect (experimental study)) [in Russian]. Rezhim dostupa: http://repoz.kgmu.kz/handle/123456789/800

50. Кошанова, А. А. (2022). Разработка и экспериментально-морфологическое обоснование импрегнации антибиотиком костного аллографта заготовленного по Марбургской системе на модели остеомиелита. Website. Режим доступа: https://repoz.qmu.kz/

Koshanova, A. A. (2022). Razrabotka i e`ksperimental`no-morfologicheskoe obosnovanie impregnacii antibiotikom kostnogo allografta zagotovlennogo po Marburgskoj sisteme na modeli osteomielita (Development and experimental morphological substantiation of antibiotic impregnation of bone allograph prepared according to the Marburg system on the osteomyelitis model) [in Russian]. Rezhim dostupa: https://repoz.qmu.kz/

51. Тулеубаев, Б. Е., Сагинова, Д. А., Сагинов, А. М., Ташметов, Э. Р., Кошанова, А. А., Беляев, А. М. (2019). Импрегнация антибиотиком костного аллографта: микробиологический сравнительный анализ. Новости хирургии, 27(5), 489-495. Режим доступа: https://elib.vsmu.by/items/f7fb9ed7-8d73-4b94-b7af-d40dac6f8f73

Tuleubaev, B. E., Saginova, D. A., Saginov, A. M., Tashmetov, E`. R., Koshanova, A. A., Belyaev, A. M. (2019). Impregnaciya antibiotikom kostnogo allografta (Antibiotic impregnation of bone allograft: a microbiological comparative analysis) [in Russian]: mikrobiologicheskij sravnitel`ny`j analiz. Novosti xirurgii, 27(5), 489-495. Rezhim dostupa: https://elib.vsmu.by/items/f7fb9ed7-8d73-4b94-b7af-d40dac6f8f73

52. Tuleubaev, B., Saginova, D., Saginov, A., Tashmetov, E., Koshanova, A. (2020). Heat treated bone allograft as an antibiotic carrier for local application. Georgian Medical News, (306), 142-146. Website. [Cited 01 Sep 2020]. Available from URL: https://europepmc.org/article/med/33130662

Опубликован

2025-03-15

Выпуск

Раздел

Статьи

Похожие статьи

51-57 из 57

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.