La ricerca che confronta i batteri nel microbioma – quelli che colonizzano il nostro naso, la pelle e altre aree del corpo – con i batteri che causano polmonite , diarrea , infezioni del flusso sanguigno e infezioni del sito chirurgico mostra che i batteri vivono innocuamente nel nostro corpo quando siamo sani sono molto spesso responsabili di queste brutte infezioni quando siamo malati.

La nostra ricerca recentemente pubblicata su Science Translational Medicine si aggiunge al crescente numero di studi a sostegno di questa idea. Abbiamo dimostrato che molte infezioni del sito chirurgico dopo un intervento chirurgico alla colonna vertebrale sono causate da microbi già presenti sulla pelle del paziente.

Le infezioni chirurgiche sono un problema persistente

Tra i diversi tipi di infezioni associate all’assistenza sanitaria, le infezioni del sito chirurgico si distinguono come particolarmente problematiche. Uno studio del 2013 ha rilevato che le infezioni del sito chirurgico contribuiscono maggiormente ai costi annuali delle infezioni contratte in ospedale, per un totale di oltre il 33% dei 9,8 miliardi di dollari spesi ogni anno. Le infezioni del sito chirurgico sono anche una causa significativa di riammissione ospedaliera e di morte dopo l’intervento chirurgico.

Nel nostro lavoro come medici presso l’Harborview Medical Center dell’Università di Washington – sì, quello di Seattle su cui si suppone fosse basato “Grey’s Anatomy” – abbiamo visto come gli ospedali fanno di tutto per prevenire queste infezioni. Questi includono la sterilizzazione di tutte le attrezzature chirurgiche, l’utilizzo della luce ultravioletta per pulire la sala operatoria, il rispetto di protocolli rigorosi per l’abbigliamento chirurgico e il monitoraggio del flusso d’aria all’interno della sala operatoria.

Tuttavia, le infezioni del sito chirurgico si verificano dopo circa 1 procedura su 30 , in genere senza spiegazione. Mentre i tassi di molte altre complicazioni mediche hanno mostrato un miglioramento costante nel tempo, i dati dell’Agenzia per la ricerca e la qualità sanitaria e dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie mostrano che il problema delle infezioni del sito chirurgico non sta migliorando.

Infatti, poiché la somministrazione di antibiotici durante l’intervento chirurgico è una pietra angolare della prevenzione delle infezioni, si prevede che l’aumento globale della resistenza agli antibiotici aumenterà i tassi di infezione dopo l’intervento chirurgico.

BYOB (Porta i tuoi batteri)

Come team di medici-scienziati con competenze in terapia intensiva , malattie infettive , medicina di laboratorio , microbiologia , farmacia , ortopedia e neurochirurgia , volevamo comprendere meglio come e perché si verificavano infezioni chirurgiche nei nostri pazienti nonostante seguissero i protocolli raccomandati per prevenirle.

Studi precedenti sull’infezione del sito chirurgico erano limitati a una singola specie di batteri e utilizzavano metodi di analisi genetica più vecchi. Ma le nuove tecnologie hanno aperto la porta allo studio di tutti i tipi di batteri e al test simultaneo dei loro geni di resistenza agli antibiotici.

Ci siamo concentrati sulle infezioni nella chirurgia spinale per alcuni motivi. In primo luogo, un numero simile di donne e uomini si sottopongono a un intervento chirurgico alla colonna vertebrale per vari motivi nel corso della loro vita, il che significa che i nostri risultati sarebbero applicabili a un gruppo più ampio di persone. In secondo luogo, negli Stati Uniti vengono spese più risorse sanitarie per la chirurgia spinale rispetto a qualsiasi altro tipo di procedura chirurgica. In terzo luogo, l’infezione conseguente a un intervento chirurgico alla colonna vertebrale può essere particolarmente devastante per i pazienti perché spesso richiede interventi chirurgici ripetuti e lunghi cicli di antibiotici per avere una possibilità di cura. .

Per un periodo di un anno, abbiamo campionato i batteri che vivono nel naso, nella pelle e nelle feci di oltre 200 pazienti prima dell’intervento chirurgico. Abbiamo quindi seguito questo gruppo per 90 giorni per confrontare i campioni con eventuali infezioni verificatesi successivamente.

I nostri risultati hanno rivelato che, sebbene le specie di batteri che vivono sulla pelle della schiena dei pazienti variano notevolmente da persona a persona, esistono alcuni modelli chiari . I batteri che colonizzano la parte superiore della schiena attorno al collo e alle spalle sono più simili a quelli del naso; quelli normalmente presenti nella parte bassa della schiena sono più simili a quelli nell’intestino e nelle feci. La frequenza relativa della loro presenza in queste regioni cutanee rispecchia da vicino la frequenza con cui si manifestano nelle infezioni dopo l’intervento chirurgico su quelle stesse regioni specifiche della colonna vertebrale.

Infatti, l’86% dei batteri che causano infezioni dopo un intervento chirurgico alla colonna vertebrale erano geneticamente abbinati ai batteri portati da un paziente prima dell’intervento. Quel numero è notevolmente vicino alle stime di studi precedenti che utilizzavano tecniche genetiche più vecchie focalizzate sullo Staphylococcus aureus.

Quasi il 60% delle infezioni erano resistenti anche all’antibiotico preventivo somministrato durante l’intervento chirurgico, all’antisettico utilizzato per pulire la pelle prima dell’incisione o a entrambi. Si scopre che anche la fonte di questa resistenza agli antibiotici non è stata acquisita in ospedale, ma da microbi con cui il paziente conviveva già inconsapevolmente. Probabilmente hanno acquisito questi microbi resistenti agli antibiotici attraverso una precedente esposizione agli antibiotici, prodotti di consumo o contatti di routine con la comunità.

Prevenire le infezioni chirurgiche

A prima vista, i nostri risultati possono sembrare intuitivi: le infezioni delle ferite chirurgiche provengono da batteri che si trovano in quella parte del corpo. Ma questa consapevolezza ha alcune implicazioni potenzialmente potenti per la prevenzione e la cura.

Se la fonte più probabile dell’infezione chirurgica – il microbioma del paziente – è conosciuta in anticipo, ciò offre ai team medici l’opportunità di proteggersi da esso prima di una procedura programmata. Gli attuali protocolli per la prevenzione delle infezioni, come gli antibiotici o gli antisettici topici, seguono un modello valido per tutti – ad esempio, l’antibiotico cefazolina viene utilizzato per tutti i pazienti sottoposti alla maggior parte delle procedure – ma la personalizzazione potrebbe renderli più efficaci.

Se oggi dovessi subire un intervento chirurgico importante, nessuno saprebbe se il sito in cui verrà effettuata l’incisione è stato colonizzato da batteri resistenti al regime antibiotico standard per quella procedura. In futuro, i medici potrebbero utilizzare le informazioni sul microbioma per selezionare antimicrobici più mirati. Ma sono necessarie ulteriori ricerche su come interpretare tali informazioni e capire se un tale approccio alla fine porterebbe a risultati migliori.

Oggi, le linee guida pratiche , lo sviluppo di prodotti commerciali , i protocolli ospedalieri e l’accreditamento relativo alla prevenzione delle infezioni sono spesso focalizzati sulla sterilità dell’ambiente fisico. Il fatto che la maggior parte delle infezioni in realtà non abbia origine in ospedale è probabilmente una prova dell’efficacia di questi protocolli. Ma crediamo che il passaggio ad approcci più incentrati sul paziente e individualizzati alla prevenzione delle infezioni possa potenzialmente avvantaggiare sia gli ospedali che i pazienti.

Riassunto dell’editore

Nonostante le procedure di sterilizzazione rafforzate, le infezioni del sito chirurgico possono comunque verificarsi dopo un intervento. Per comprenderne le cause, Long et al. hanno confrontato i microbi riscontrati nelle infezioni del sito chirurgico con il microbioma endogeno presente nella sede dell’intervento chirurgico negli stessi pazienti prima di un intervento alla colonna vertebrale. L’analisi genomica di questi ceppi pre e post-operatori non ha mostrato alcuna evidenza di trasferimento di patogeni tra pazienti. Piuttosto, nella maggior parte dei casi, i batteri responsabili dell’infezione del sito chirurgico, insieme a eventuali geni di resistenza agli antibiotici che eludono l’antibiotico profilattico scelto, erano probabilmente già presenti sulla pelle del paziente prima della prima incisione. Questi risultati suggeriscono la necessità di strategie antisettiche alternative. —Catherine Charneski

Astratto

Nonostante le moderne tecniche antisettiche, l’infezione del sito chirurgico (SSI) rimane una delle principali complicanze della chirurgia. Tuttavia, le origini delle SSI e gli alti tassi di resistenza antimicrobica osservati in queste infezioni sono poco compresi. Utilizzando la chirurgia spinale strumentata come modello di incisione cutanea pulita (classe I), abbiamo campionato prospetticamente i microbiomi preoperatori e gli isolati di SSI postoperatori in una coorte di 204 pazienti. Combinando diverse forme di analisi genomica, abbiamo correlato l’identità, la distribuzione anatomica e i profili di resistenza antimicrobica dei patogeni delle SSI con quelli dei ceppi preoperatori ottenuti dal microbioma cutaneo del paziente. Abbiamo scoperto che l’86% delle SSI, comprendenti un’ampia gamma di specie batteriche, ha avuto origine endogenamente da ceppi preoperatori, senza alcuna evidenza di infezione da fonte comune in un superset di 1610 pazienti. La maggior parte degli isolati di SSI (59%) era resistente all’antibiotico profilattico somministrato durante l’intervento chirurgico e i loro fenotipi di resistenza erano correlati con il resistoma preoperatorio del paziente ( P = 0,0002). Questi risultati indicano la necessità di strategie di prevenzione delle SSI personalizzate in base al microbioma e al resistoma preoperatori presenti nei singoli pazienti.

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