The phenomenon of excess of arterial bacteremia over venous bacteremia in the localization of an infectious focus in the heart
Ю.Л. Шевченко
Диплом на открытие № 540 от 19 ноября 2023 г.
Бактериологическое исследование культуры венозной крови является одним из важнейших методов в диагностике инфекционного эндокардита (ИЭ). Однако, далеко не всегда удается получить положительную гемокультуру из венозной крови, даже при явной клинической картине с проявлениями генерализации инфекции и сепсиса.
Верификация возбудителя имеет чрезвычайно важное значение и по существу определяет стратегию антибактериальной терапии, особенно в эпоху внедренного хирургического метода лечения внутрисердечной инфекции.
Однако, получить положительную венозную гемокультуру практически удается лишь у
Особенно велика роль и ответственность бактериологической диагностики ИЭ (выделение возбудителя, его идентификация и определение чувствительности к антибактериальным препаратам) при необходимости оперативного вмешательства на сердце. Именно этим продиктованы практические устремления повысить вероятность получения положительных гемокультур.
Исходя из инфекционной природы заболевания и учитывая особенности этиологии и патогенеза ИЭ, с целью увеличения вероятности получения положительных гемокультур мы стали исследовать бактериологически не только венозную кровь больных (как это общепринято), но и артериальную.
Рис. 1. Принципиальная схема механизма очищения крови, обусловливающего разницу между напряженностью артериальной (Ва) и венозной (Bv) бактериемией
Предпосылкой этому послужило предположение о том, что при ИЭ источник бактериемии, как правило, локализуется в левых камерах сердца (аортальный или(и) митральный клапаны, реже — пристеночные вегетации в левом предсердии или желудочке, откуда периодически бактерии, освобождаясь, поступают в артериальную часть большого круга кровообращения. Далее, в секторе микроциркуляции на тканевом ультракапиллярном уровне происходит механическая и биологическая фильтрация крови, и в венозные коллекторы собирается кровь, в какой-то мере очищенная от микроорганизмов. Таким образом, следует полагать, что напряжённость артериальной бактериемии выше, чем венозной. Следовательно, вероятность высева бактерий из артериальной крови больше, чем из венозной (рис. 1).
С целью доказательства предположения, что при ИЭ напряженность артериальной бактериемии выше венозной, было предпринято специальное экспериментальное исследование (рис. 2).
Рис. 2. Принципиальная схема опыта создания экспериментальной элиминации бактерий из ЛЖ в артериальную часть большого круга кровообращения
Качественная оценка различий в напряженности артериальной и венозной бактериемии проведена в экспериментах на 18 собаках. Животным под тиопеналовым наркозом через катетер, проведенный по сонной артерии в левый желудочек, впрыскивали бактериальную суспензию. Одновременно брали кровь из бедренной артерии, а спустя
Рис. 3. Схема I серии экспериментов (объяснение в тексте)
В результате бактериологического исследования проб крови положительные артериальные гемокультуры получены во всех 18 опытах, положительные венозные — только в восьми (44,4 %).
Во второй серии экспериментов изучена количественная характеристика градиента между напряженностью артериальной и венозной бактериемией. С этой целью использована радиоизотопная методика. Животным в левый желудочек впрыскивали бактериальную суспензию, приготовленную из St. aureus, культивированной на агаре, в состав которого вводился альбумин меченный 131I. Во взятых пробах артериальной и венозной крови в счетной камере колодезного счетчика определялась относительная концентрация 131I (число импульсов в мин. от 1 мл крови) (рис. 4). Результаты этой серии опытов приведены в табл. 1.
Рис. 4. Схема II серии экспериментов (объяснение в тексте)
Рассчитывали градиент напряженности артериальной бактериемии, который составил 3,81:1. Данный показатель напряженности артериальной бактериемии при локализации в левых отделах сердца является определяющим для развития ИЭ.
Таблица 1. Результаты радиоизотопного измерения моделированной артериальной и венозной бактериемии при локализации ее источника в левых камерах сердца
| Число опытов | Число импульсов в I мин (М + т ) | ||
|---|---|---|---|
| Рабочий стандарт | Артериальная кровь | Венозная кровь | |
| 10 | 2650 ± 54,5 | 1764,3 ± 43,5 р < 0,05 |
462,5 ± 14,4 0,03 р < 0,05 |
Для выявления роли механического компонента в общей фильтрации крови тканями в подобной серии опытов использованы ганглиоблокаторы (пентамин 5 % — 2,0). Этим достигалось расширение периферического капиллярного русла, что, по предположению, должно увеличить проникновение бактериальных конгломератов в венозную часть сосудистого сектора и, тем самым, уменьшить градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемией (рис. 5). Результаты этого исследования, приведенные в табл. 2, показывают значительное уменьшение градиента напряженности артериальной и венозной бактериемии.
Рис. 5. Схема III серии экспериментов (объяснение в тексте)
Таблица 2. Влияние ганглионарного блока на градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемии
| Число опытов | Число импульсов в I мин (М + м) | ||
|---|---|---|---|
| Рабочий стандарт | Артериальная кровь | Венозная кровь | |
| 10 | 2724 ± 49,6 | 1638,9 ± 34,5 р < 0,05 |
789,4 ± 19,9 р < 0,05 |
В четвертой серии опытов предпринята попытка оценить фильтрующие свойства малого круга кровообращения, а также степень различия в напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации источника бактериемии в правых отделах сердца. Для этого изотопную бактериальную суспензию вводили в периферическую вену передней конечности животного. Через
Рис. 6. Схема IV серии экспериментов (объяснение в тексте)
Оценка фильтрующих свойств малого круга кровообращения, а также степень различия в напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации источника бактериемии в правых отделах сердца показали значения этого соотношения напряженности артериальной и венозной бактериемии при ее источнике в правых отделах сердца 2,62:1, что является условием развития ИЭ.
Таблица 3. Результаты измерения напряженности артериальной и венозной бактериемии при локализации ее источника в правых отделах сердца
| Число опытов | Число импульсов в I мин (М + т ) | |||
|---|---|---|---|---|
| Рабочий стандарт | Кровь из правого желудочка | Артериальная кровь | Кровь из правого желудочка | |
| 10 | 2840 ± 55,4 | 1984,5 ± 21,6 | 1015 ± 16,2 р = 0,05 |
386,5 ± 9,19 р < 0,05 |
Итак, экспериментальные исследования показали, что при локализации очага инфекции в сердце напряженность артериальной бактериемии существенно выше, чем венозной. Об этом свидетельствует более частая высеваемость микроорганизмов из артериальной крови (100 %), чем из венозной (44,4 %) при экспериментальной транзиторной массивной бактериемии, моделированный источник которой локализовали в левых камерах сердца. Количественная оценка градиента между напряженностью артериальной и венозной бактериемией в экспериментах с использованием меченных 131I бактерий показала, что напряженность артериальной бактериемии в
Результаты бактериологической диагностики ИЭ в клинике
На последующем этапе клинического подтверждения нашей гипотезы обследован 141 пациент с признаками внутрисердечной инфекции.
Параллельное бактериологическое исследование артериальной и венозной крови выполнено у всех оперированных больных. Кровь брали по принятым правилам: по 10 мл на 100 мл соответствующей среды. Венозную кровь забирали либо из локтевой вены, либо через катетер, установленный в подключичной или верхней полой вене. Артериальную кровь брали из бедренной артерии путем ее пункции по обычной методике.
С целью повышения механического воздействия на обсемененные клапаны, что способствует более обильной элиминации в кровоток бактерий, непосредственно перед взятием крови больному предлагали умеренную физическую нагрузку. Такое повышение функциональной нагрузки на сердце (при отсутствии гипертермии, тахикардии и с учетом тяжести состояния больного) достигалось пяти-, семикратным переходом больного из положения «лежа» в положение «сидя».
До операции бактериологическое исследование артериальной и венозной крови выполнено у каждого больного
Положительные артериальные гемокультуры до операции были получены у 120 человек от 3 до 6 раз. Соответственные штаммы микроорганизмов высеяны из операционного материала этих больных. Положительные венозные гемокультуры были получены у 45 больных однократно.
Таким образом, и клинические результаты показали более высокую высеваемость микробов из артериальной крови, чем из венозной. Полученные клинические данные позволяют считать, что бактериологическое исследование артериальной крови по своей диагностической значимости существенно выше, чем аналогичное изолированное исследование венозной гемокультуры. По-видимому, градиент между напряженностью артериальной и венозной бактериемии обусловлен, с одной стороны, биологической и механической фильтрацией крови тканями, с другой — возможно, что качество микроорганизмов, прошедших через тканевой фильтр и все же попавших в венозную часть большого круга кровообращения, в определенной степени изменяется, и, таким образом, вероятность их полноценного роста на искусственных питательных средах уменьшается.
Необходимо отметить, что более напряженная артериальная бактериемия, по-видимому, может иметь место и при нагноительных заболеваниях легких, поскольку коллектором крови, оттекающей от них, являются левые камеры сердца, откуда кровь, обогащенная не только кислородом, но и микроорганизмами устремляется в артериальную часть большого круга кровообращения. Однако клинические и инструментальные возможности распознавания нагноительных заболеваний легких достаточно широки и без бактериологического исследования крови. Тем не менее разница между напряженностью артериальной и венозной бактериемии (или отсутствие такой разницы) как при бактериальном эндокардите, так и при нагноительных заболеваниях легких может оказаться критерием качественного состояния макроорганизма, т.е. его общебиологических резервов, защитных сил, иммунитета и т.д. В связи с этим параллельное бактериологическое исследование венозной и артериальной крови приобретает более широкое значение.
В общей сложности возбудитель заболевания установлен у 141 больного. У 120 человек он высеян из артериальной крови, в том числе у 45 больных получены положительные венозные гемокультуры. У 21 человека при стойких отрицательных артериальных и венозных гемокультурах возбудители выделены из операционного сердечного материала. В клинику они поступили в среднем через
У 5 больных с довольно характерной клинической картиной ИЭ и соответствующими операционными находками посевы крови и материала из сердца также были стерильными. Однако, гистологическое исследование выявило во всех этих случаях наличие выраженной круглоклеточной гистиоцитарной инфильтрации в тканях разрушенных, рубцово измененных клапанов, свидетельствующей о длительном хроническом воспалительном процессе, вероятнее всего, инфекционного генеза.
Последующий опыт лечения больных с внутрисердечной инфекцией на протяжении многих лет полностью подтвердил открытую закономерность в преобладании напряженности артериальной бактериемии над венозной. Общие показатели бактериологического исследования крови и операционного материала больных в зависимости от степени клинических проявлений ИЭ приведены в табл. 4.
Таблица 4. Результаты бактериологического исследования крови и операционного материала у больных ИЭ с различным его клиническим проявлением
| Степень клинических проявлений ИЭ | Положительные гемокультуры до операции | Высев бактерий из сердца | |
|---|---|---|---|
| Венозная | Артериальная | ||
| ИЭ с развернутой клинической картиной | 40 % | 94,5 % | 95 % |
| ИЭ без ярких клинических проявлений | 15 % | 75 % | 98 % |
| ИЭ без клинических проявлений | — | — | 25 % |
Следовательно, результаты бактериологического исследования крови больных ИЭ в сопоставлении с микробиологическим обследованием внутрисердечного очага инфекции свидетельствуют о высокой диагностической значимости посевов артериальной крови.
Таким образом, открытие явления превышения артериальной бактериемии над венозной при локализации инфекционного очага в сердце, основанное на феномене микроциркуляторного бактериального тканевого фильтра, имеет весьма важное теоретическое и практическое значение. Во-первых, оно указывает на внутрисердечную локализацию очага инфекции, а во-вторых, существенно повышает выявляемость возбудителя и его патогенных свойств, чувствительность к антибиотикам, и, в итоге, позволяет выработать конкретному больному наиболее рациональную программу медикаментозной и хирургической стратегии, значительно улучшить результаты лечения этого грозного заболевания.
