The antimicrobial effectiveness of antiseptics as a challenge in hard to heal wounds

Wstęp

Pomimo coraz większej dostępności licznych preparatów o działaniu przeciwdrobnoustrojowym oraz wspomagających proces gojenia, leczenie ran jest dużym problemem. Szczególnie trudnym wyzwaniem klinicznym dla lekarzy jest leczenie ran trudno gojących się, do których zaliczamy zarówno rany przewlekłe, jak i chirurgiczne. Najczęstsze postacie ran to: rany chirurgiczne (pooperacyjne), owrzodzenia żylne goleni, zespół stopy cukrzycowej, oparzenia oraz odleżyny. Rany trudno gojące się oraz ich częste nawroty istotnie wpływają na komfort życia pacjentów. Według najnowszych danych w Polsce problem ten dotyczy ponad 500 tys. osób, a w USA 2,4–4,5 mln [1, 2]. Częstość występowania ran trudno gojących się stale wzrasta, co jest związane m.in. z postępującym procesem starzenia się społeczeństwa. Jest to problem interdyscyplinarny, ponieważ istnieje wiele jednostek chorobowych, w tym otyłość, cukrzyca czy miażdżyca naczyń obwodowych, które predysponują do występowania ran trudno gojących się [3]. Równie istotnym czynnikiem jest obecność w ranie drobnoustrojów chorobotwórczych, zwłaszcza zdolnych do tworzenia biofilmu lub szczepów wielolekoopornych, które nie tylko powodują rozwój zakażenia, lecz także zakłócają gojenie i przedłużają proces leczenia. Mają również wpływ na wzrost kosztów leczenia. Dlatego niezwykle ważne jest kompleksowe leczenie ran trudno gojących się oparte na miejscowym stosowaniu specjalistycznych opatrunków oraz preparatów o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, które są kluczowym elementem procesu terapeutycznego [4, 5].
Niniejsze opracowanie ma na celu usystematyzowanie wiedzy i przegląd skuteczności bójczej dostępnych produktów zawierających substancje przeciwdrobnoustrojowe wykorzystywanych w leczeniu ran trudno gojących się, ze szczególnym uwzględnieniem ran narażonych lub objętych procesem infekcji.

Ocena mikrobiologicznego stanu rany

Wśród drobnoustrojów najczęściej izolowanych z ran przewlekłych znajdują się zarówno tlenowe bakterie Gram-dodatnie, m.in. Staphylococcus aureus, w tym oporny na metycylinę (MRSA), Enterococcus faecalis, Streptococcus pyogenes, a także Gram-ujemne, np. Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae i Escherichia coli. Ponadto za infekcje ran mogą być odpowiedzialne bakterie beztlenowe z takich rodzajów, jak Bacteroides, Porphyromonas, Fusobacterium i Clostridium [6–8].
Najczęstszymi problemami w trakcie leczenia ran trudno gojących się są zakażenia wywołane przez bakterie bądź grzyby oraz wzrastająca rola biofilmu. Badania i liczne publikacje wskazują, że jednym z głównych czynników patologicznych w ranach trudno gojących się jest biofilm. Oznacza to, że skuteczna kontrola biofilmu jest niezbędna w poszczególnych fazach gojenia się rany [9–11]. Biofilm jest strukturą zawierającą bakterie i wytworzoną przez nie macierz zewnątrzkomórkową, która je otacza i umożliwia ochronę przed warunkami środowiskowymi i odpowiedzią immunologiczną gospodarza. Ponadto utrudnia penetrację antybiotyków oraz substancji przeciwdrobnoustrojowych, ograniczając ich skuteczność. Bakterie tworzące biofilm mogą się komunikować na drodze przekaźnictwa chemicznego (quorum sensing), a także są zdolne do wymiany genów oporności na antybiotyki [12, 13].
Właściwa ocena stanu mikrobiologicznego rany jest kluczowa w procesie leczenia, ponieważ umożliwia dobranie odpowiednich miejscowych środków o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, a tym samym pozwala na optymalizację terapii. W sytuacji braku możliwości przeprowadzenia diagnostyki mikrobiologicznej bardzo ważne są objawy kliniczne sugerujące rozwój biofilmu i zakażenie w ranie. Należą do nich m.in. duża ilość znekrotyzowanej tkanki, szklistość i zwiększony wysięk, nieprzyjemny zapach, powłoka fibrynowa czy też brak gojenia. W takich przypadkach walka z biofilmem i zakażeniem polega na skutecznym usuwaniu drobnoustrojów poprzez regularne oczyszczanie skóry i łożyska rany. W tym celu należy stosować połączenie substancji przeciwdrobnoustrojowej z surfaktantem, czyli substancją obniżającą napięcie powierzchniowe. Połączenia takie występują zarówno w produktach zawierających substancje przeciwdrobnoustrojowe, jak i specjalistycznych opatrunkach [2]. Szczególnie istotny jest dobór właściwego środka przeciwdrobnoustrojowego, który będzie skuteczny wobec form planktonicznych bakterii oraz będzie się charakteryzował wysokim stopniem penetracji przez struktury biofilmu [14]. Kluczowym elementem w procesie leczenia ran jest prawidłowa diagnostyka mikrobiologiczna, oparta na identyfikacji drobnoustrojów i ocenie ich leko-wrażliwości. Równie istotna jest ciągła współpraca mikrobiologów i klinicystów. Konieczne jest również uwzględnienie najnowszej wiedzy z zakresu czynników etiologicznych zakażeń oraz analiza sytuacji epidemiologicznej. Nie można też zapominać o monitorowaniu sytuacji mikrobiologicznej w placówce i ocenie mechanizmów oporności u izolowanych szczepów. Pełna diagnostyka mikrobiologiczna umożliwia analizę zagrożenia i pozwala na ograniczenie rozprzestrzeniania się zakażeń wewnątrz danej placówki [15, 16].

Patofizjologia zakażeń ran trudno gojących się i zasady postępowania

Drobnoustroje mogą przedostawać się do rany poprzez migrację własnej flory fizjologicznej pacjenta bądź poprzez bezpośredni kontakt (np. użycie niejałowych narzędzi, opatrunków czy płynów). Ranę mogą także skolonizować drobnoustroje znajdujące się w powietrzu lub wodzie. Obecność bakterii w ranie przy jednoczesnym braku odpowiedzi gospodarza nazywana jest kontaminacją. Jeśli dochodzi do namnażania drobnoustrojów, mówi się o kolonizacji. Warto jednak podkreślić, że stan ten nie wpływa negatywnie na proces gojenia rany oraz nie powoduje pogorszenia jej stanu. Środowisko rany stwarza jednak idealne warunki do rozwoju mikroorganizmów. Duża liczba bakterii może powodować upośledzenie gojenia oraz rozwój procesu zapalnego, co określane jest jako kolonizacja krytyczna. Etap ten może bezpośrednio poprzedzać infekcję. Znaczne pogorszenie stanu rany, opóźnienie procesu gojenia oraz nasilone dolegliwości bólowe przy jednoczesnej silnej odpowiedzi immunologicznej organizmu świadczą o rozwoju zakażenia [17–20]. Biorąc pod uwagę konieczność postępowania miejscowego, w tym także z wykorzystaniem strategii wczesnego zapobiegania tworzeniu biofilmu, rany można podzielić na niezakażone, „zagrożone ryzykiem infekcji” oraz zakażone. W celu oceny ryzyka możemy także posłużyć się skalą WAR (Wounds At Risk, Rany Zagrożone Ryzykiem Infekcji), która opiera się na ocenie czynników ryzyka i predyspozycji do wystąpienia zakażenia, a tym samym umożliwia podjęcie odpowiednich działań terapeutycznych bądź profilaktycznych [21].
Zgodnie z wytycznymi Polskiego Towarzystwa Leczenia Ran (PTLR) oraz międzynarodowego konsensusu dotyczącego postępowania z ranami trudno gojącymi się najważniejsze jest wykorzystanie strategii wczesnego zapobiegania tworzeniu się biofilmu opartej na higienie rany [2, 10, 19]. Rany niezakażone, czyli w fazie kontaminacji, kolonizacji i kolonizacji krytycznej, należy regularnie monitorować i oczyszczać. Długoletnie badania i obserwacje kliniczne wykazały, że decydującymi czynnikami wpływającymi na jakość procesu gojenia się ran są ich dokładne oczyszczanie, utrzymanie wilgotnego środowiska i ochrona przed zakażeniem. Pomocne w tym procesie jest przemywanie ran produktami zwanymi lawaseptykami, z zawartością substancji przeciwdrobnoustrojowej i surfaktantu, np. oktenidyna (OCT) z etyloheksylogliceryną, poloksamer lub betaina z poliheksanidem (PHMB). Rany są jednak eksponowane na warunki niejałowe i narażone na zakażenie. Dotyczy to szczególnie ran późno poddanych opracowaniu chirurgicznemu i rozległych, ze znacznym zniszczeniem tkanek. Zgodnie z Wytycznymi PTLR oraz Farmakopeą Europejską w przypadku ran rozległych należy stosować produkty sterylne [2, 22].

Skuteczność mikrobiologiczna antyseptyków

Kryteria doboru produktów przeciwdrobnoustrojowych w procesie gojenia się rany:
• skuteczność przeciwdrobnoustrojowa obejmująca jak najszersze spektrum w jak najkrótszym czasie, dostosowanym do codziennej praktyki klinicznej,
• tolerancja tkankowa,
• cytotoksyczność i kancerogenność,
• zawartość substancji zmniejszających napięcie powierzchniowe (tzw. surfaktantów),
• zdolność penetracji przez biofilm,
• brak efektu bólowego,
• brak narastania oporności nawet wskutek długotrwałego stosowania,
• kompatybilność ze stosowanymi opatrunkami specjalistycznymi,
• brak inaktywacji pod wpływem obciążeń białkowych i zmian pH [2, 19].
Preparaty i opatrunki stosowane przy opracowywaniu rany powinny działać profilaktycznie i zwalczać infekcję oraz tworzenie się biofilmu we wszystkich stanach mikrobiologicznych rany. W tym celu producenci oprócz substancji przeciwdrobnoustrojowych dodają do nich substancje powierzchniowo czynne (surfaktanty), które mają za zadanie obniżyć napięcie powierzchniowe lub międzyfazowe pomiędzy cieczą a ciałem stałym w celu zwiększenia siły oczyszczania. Prowadzi to do niszczenia struktury biofilmu i szybszego jego usunięcia podczas zmiany opatrunków [23, 24]. Na rycinie 1 przedstawiono charakterystykę wybranych tzw. nowoczesnych antyseptyków, czyli preparatów o zróżnicowanych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych i w miarę niskiej cytotoksyczności, stosowanych w opiece nad raną i dostępnych w Polsce [8, 25, 26]. Istotne są również inne cechy produktów warunkujące ich zastosowanie, takie jak bezbarwność umożliwiająca ocenę stanu rany oraz wysoki indeks biozgodności (Biocompatibility Index – BI), który powinien wynosić BI > 1. Z uwagi na opisane właściwości produkty na bazie oktenidyny i poliheksanidu są rekomendowane w przypadku ran trudno gojących się, takich jak rany przewlekłe i oparzeniowe. W ranach zakażonych, szczególnie szczepami wielolekoopornymi (MDR), a także w ranach pooperacyjnych, rekomendowane jest zastosowanie połączenia oktenidyny i fenoksyetanolu [2, 27].
Przeciwdziałanie powstawaniu biofilmu i jego eradykacja to zadanie niezwykle trudne do zrealizowania bez wprowadzenia agresywnych, nieselektywnych metod fizycznych. Opieka nad raną z biofilmem polega na zastosowaniu strategii BBWC (biofilm-based wound care) [28]. W metodzie tej stosuje się m.in. płyny z zawartością surfaktantu w połączeniu z opracowaniem mechanicznym przy użyciu gąbek lub opracowanie chirurgiczne z płukaniem substancjami przeciwdrobnoustrojowymi zawierającymi surfaktant. Podstawowym założeniem strategii BBWC jest częste opracowywanie rany (enzymatyczne, biologiczne, mechaniczne oraz przeciwdrobnoustrojowe w połączeniu z surfaktantem) w celu dokładnego usunięcia warstw martwicy, uszkodzonych tkanek oraz biofilmu [29–31]. Korzyści płynące z opracowania rany zwykle przewyższają straty związane z małą selektywnością metody oraz możliwością doświadczania bólu przez pacjenta. Zasady BBWC dotyczące leczenia miejscowego z zastosowaniem substancji przeciwdrobnoustrojowych z surfaktantem do eradykacji biofilmu pokrywają się ze strategią TIME (tissue, infection, moisture, epithelialization) oraz międzynarodowym konsensusem dotyczącym higieny rany w przypadku ran trudno gojących się [10, 32]. W wielu badaniach porównywana jest głównie aktywność przeciwbakteryjna substancji przeciwdrobnoustrojowych pod względem działania na formy planktonowe i biofilm oraz czasu wymaganego do eradykacji bakterii. W badaniach przeprowadzonych w 2014 r. oceniano zdolność dwóch lawaseptyków (ActiMaris zawierający podchloryn i Prontosan do irygacji ran) do hamowania biofilmu. Oba badane preparaty hamowały tworzenie biofilmu Staphylococcus aureus w czasie wynoszącym 30 minut oraz 3 godziny. Jednocześnie żaden z nich nie doprowadził do eradykacji biofilmu wytworzonego przez Pseudomonas aeruginosa oraz biofilmu mieszanego S. aureus i P. aeruginosa [14].
W innych badaniach porównano aktywność przeciwdrobnoustrojową antyseptyku zawierającego oktenidynę i produktu z etakrydyną. Testy były prowadzone względem 50 szczepów S. aureus i P. aeruginosa w formie biofilmowej. Wyniki wykazały wysoką skuteczność oktenidyny i jednocześnie brak aktywności etakrydyny [33]. Skuteczność oktenidyny wykazano zarówno wobec bakterii planktonowych, jak i w formie biofilmu, w tym tworzonego przez gronkowca złocistego oraz pałeczkę ropy błękitnej [34–36]. Interesujące są również wnioski z pracy, w której oceniano skuteczność przeciwdrobnoustrojową następujących antyseptyków: powidonu jodu, oktenidyny, etakrydyny, chlorheksydyny, nadtlenku wodoru i poliheksanidu, względem klinicznych szczepów P. aeruginosa w formie planktonicznej oraz biofilmowej. Najskuteczniejszymi antyseptykami w stosunku do formy planktonicznej i biofilmowej P. aeruginosa w warunkach bez obciążenia (czystych) były poliheksanid, oktenidyna i chlorheksydyna. Najsłabsze działanie wykazywały etakrydyna, powidon jodu i nadtlenek wodoru. W warunkach imitujących środowisko rany (warunki z obciążnikiem) wobec formy planktonicznej najskuteczniejsze okazały się chlorheksydyna, oktenidyna i poliheksanid, jednocześnie wszystkie badane antyseptyki nie wykazały aktywności wobec szczepów P. aeruginosa w formie biofilmowej [37]. Podobne wyniki uzyskano dla szczepów klinicznych Enterococcus faecalis, wobec których najwyższą skuteczność wykazywały dichlorowodorek oktenidyny i poliheksanid, zarówno wobec formy planktonicznej, jak i biofilmu. Najsłabszym działaniem przeciwko E. faecalis charakteryzowały się etakrydyna, powidon jodu i nadtlenek wodoru [38].
W większości publikacji porównywana jest skuteczność środków przeciwdrobnoustrojowych in vitro w warunkach czystych lub imitujących środowisko rany. Radischat i wsp. [39] opublikowali badania oceny in vivo produktów stosowanych w leczeniu ran trudno gojących się. W badaniach przeprowadzonych zgodnie z normą DIN EN 13727 porównano skuteczność oktenidyny, chlorheksydyny, poliheksanidu i powidonu jodu w obecności wysięku z ludzkiej rany wobec metycylinoopornego szczepu S. aureus ATCC 33592. Wysięk pobierano z ran 30 pacjentów z przewlekłymi owrzodzeniami nóg. Wykazano, że roztwory 0,1% i 0,05% oktenidyny oraz 7,4% i 9,7% PVP-I miały najwyższą skuteczność (ryc. 2). Redukcję 5 log poziomu bakterii osiągały odpowiednio po 30 i 60 sekundach. Chlorheksydyna i poliheksanid wymagały co najmniej 15-minutowego czasu ekspozycji [39].
Podobne konieczne czasy ekspozycji stwierdzono dla szczepu Pseudomonas aeruginosa Boston w badaniach prowadzonych na Uniwersytecie Medycznym im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu (Karpiński i wsp. – dane niepublikowane). Badania były wykonywane zgodnie z normą EN 1040:2005 dla czasów ekspozycji 1, 5, 15 i 60 minut. Najwyższą skuteczność, już po 1 minucie ekspozycji wykazano w przypadku produktów zawierających PVP-I (Braunol), oktenidynę z fenoksyetanolem (Octenisept) i oktenidynę z etyloheksylogliceryną (Octenilin płyn) (ryc. 3). Preparaty z PHMB – poliheksanid z betainą (Prontosan) i poliheksanid z poloksamerem (Sutrisept) wymagały czasu 15 minut do eradykacji bakterii. Najmniejszą skuteczność wykazano w przypadku preparatów z podchlorynem (Hydrocyn), roztworem jonów srebra (Raniseptol), mleczanem etakrydyny (Rivanol) i kwasem bornym (Borasol). Substancje te nie doprowadziły do eradykacji szczepu P. aeruginosa Boston nawet po godzinnej ekspozycji.

Wnioski

Najlepszą skutecznością przeciwdrobnoustrojową, w tym przeciwbiofilmową, charakteryzują się nowoczesne susbtancje przeciwdrobnoustrojowe, w szczególności poliheksanid i oktenidyna. Najszybsze działanie przeciwdrobnoustrojowe, już w ciągu 1 minuty ekspozycji, mają oktenidyna i powidon jodu. Ze względu na słabą skuteczność preparaty z podchlorynem, roztworem jonów srebra, mleczanem etakrydyny i kwasem bornym nie powinny być stosowane w profilaktyce i leczeniu ran zakażonych. Zgodnie z wytycznymi do higieny ran trudno gojących się w celu przeciwdziałania powstawaniu i usuwania biofilmu powinny być stosowane produkty sterylne, mające w składzie substancję przeciwbakteryjną i surfaktant, np. połączenie oktenidyny z etyloheksylogliceryną lub poliheksanidu z betainą. W ranach zakażonych szczepami wielolekoopornymi Wytyczne zalecają stosowanie preparatów z oktenidyną.

Oświadczenie

Autorzy nie zgłaszaja konfliktu interesów.