FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN
Academiejaar 2009 - 2010
PSEUDOMONAS AERUGINOSA INFECTIES BIJ BRANDWONDEN
Leen DE MUELENAERE
Promotor: Prof. Dr. S. Monstrey Co-promotor: Dhr. Henk Hoeksema
Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot
MASTER IN DE GENEESKUNDE
FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN
Academiejaar 2009 - 2010
PSEUDOMONAS AERUGINOSA INFECTIES BIJ BRANDWONDEN
Leen DE MUELENAERE
Promotor: Prof. Dr. S. Monstrey Co-promotor: Dhr. Henk Hoeksema
Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot
MASTER IN DE GENEESKUNDE
“De auteur(s) en de promotor geven de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie.”
13 augustus 2010
Leen de Mûelenaere
Prof. dr. S. Monstrey
Inhoudsopgave 1. Inleiding .......................................................................................................................................... 1 2. Pseudomonas aeruginosa ................................................................................................................. 1 2.1. Microbiologie......................................................................................................................... 2 2.2. Virulentie ............................................................................................................................... 2 2.2.1.Virulentiefactoren op het celoppervlak ........................................................................... 2 2.2.2.Gesecreteerde virulentiefactoren ..................................................................................... 4 2.2.3.Type III secretie systeem................................................................................................. 7 2.2.4.Biofilm formatie .............................................................................................................. 8 2.2.5.Quorum Sensing ............................................................................................................ 10 2.3. Antibiotica resistentie .......................................................................................................... 10 2.4. Reservoirs en transmissie routes .......................................................................................... 13 3. Brandwonden ................................................................................................................................ 16 3.1. Classificatie .......................................................................................................................... 16 3.1.1.Etiologie ........................................................................................................................ 16 3.1.2.Diepte ............................................................................................................................ 16 3.1.3.Uitgebreidheid ............................................................................................................... 18 3.1.4.Ernst en prognose .......................................................................................................... 19 3.2. Pathofysiologie .................................................................................................................... 20 3.2.1.Lokale pathofysiologische veranderingen ..................................................................... 20 3.2.2.Systemische pathofysiologische veranderingen ............................................................ 21 3.3. Infectie van brandwonden .................................................................................................... 22 3.3.1.Pathogenese ................................................................................................................... 23 3.3.2.Classificatie en diagnose ............................................................................................... 23 4. Pseudomonas aeruginosa Infecties van Brandwonden .................................................................. 26 4.1. Epidemiologie ...................................................................................................................... 26 4.2. Pathogenese ......................................................................................................................... 27 4.3. Preventie .............................................................................................................................. 30 4.3.1.Isolatiemaatregelen........................................................................................................ 30 4.3.2.Wondzorg ...................................................................................................................... 32 4.3.3.Topische antimicrobiële middelen ................................................................................ 36 4.3.4.Preventie van transmissie via leidingwater ................................................................... 46 4.3.5.Immunotherapie ............................................................................................................ 47 4.4. Behandeling ......................................................................................................................... 40 4.4.1.Topische antibacteriële therapie .................................................................................... 40 4.4.2.Systemische antibacteriële therapie .............................................................................. 49 4.4.3.Chirurgische therapie .................................................................................................... 50 5. Besluit............................................................................................................................................ 42 6. Referenties ..................................................................................................................................... 43
1. Inleiding Patiënten met brandwonden zijn zeer vatbaar voor infecties ten gevolge van het ontbreken van de normale huid-barrière samen met het verzwakken van het immuunsysteem. Bovendien biedt een brandwonde, die een grote hoeveelheid necrotisch weefsel en eiwitrijk wondvocht bevat, een rijke voedingsbodem voor organismen van endogene en exogene oorsprong. Men schat dat 75% van de mortaliteit door brandwonden te wijten is aan infecties (Sharma, 2007). Begin vorige eeuw was Streptococcus pyogenes de meest frequente oorzaak van sepsis bij de brandwondenpatiënt. Over de jaren heen zijn echter Pseudomonas aeruginosa en Staphylococcus aureus de meest frequent geïsoleerde organismen geworden in de brandwondencentra. Zowel patiënt-gebonden factoren (ernst van de brandwonde, leeftijd,…), eigenschappen van het organisme (prevalentie, virulentie, resistentie,…) als omgevingsfactoren bepalen het risico op en het verloop van infecties. De relatie tussen deze factoren en het risico op infectie kan weergegeven worden volgens het model volgens Duncan en Edberg (1995):
[Aantal MO] x [Virulentie karakteristieken vh MO] Risico op infectie
~
Immuunstatus van de patiënt
Een goed inzicht in deze factoren vormt de basis voor het preventief en therapeutisch beleid in brandwondencentra. Echter zijn factoren zoals bijvoorbeeld de prevalentie en resistentie van een organisme geen constant gegeven en komt men bovendien voortdurend tot nieuwe inzichten en ontdekkingen. Dit maakt systematische reviews een noodzakelijk instrument in het optimaliseren van de preventie-
en
behandelingsstrategieën
van
brandwondencentra.
Daarnaast
maakt
een
brandwondencentrum ook gebruik van eigen ervaringen en onderzoeken om hun beleid te optimaliseren.
2. Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa is een opportunistisch pathogeen voor de mens. Deze bacterie is voor het eerst geïsoleerd door Gessard in 1882. P. aeruginosa is alomtegenwoordig in de natuur (in de bodem en in water of op oppervlakken die in contact staan met aarde of water) en is vaak terug te vinden in ziekenhuizen waar deze bacterie een bron kan zijn van nosocomiale infecties. In normale individuen, met een intacte epitheliale barrière, veroorzaakt Pseudomonas aeruginosa zelden infectie. In situaties met epitheliale schade, zoals gezien bij immuungecompromiteerde en/of gehospitaliseerde patiënten, is P. aeruginosa echter een belangrijke oorzaak van nosocomiale infecties. De meeste van deze infecties zijn acute infecties zoals sepsis, VAP (ventilator-associated pneumonia) en infecties van postoperatieve wonden en brandwonden. Patiënten met mucoviscidose zijn vaak chronisch gekoloniseerd door P. aeruginosa, wat leidt tot enstige longbeschadiging en mogelijk tot de dood. Ondanks behandeling met passende antibiotica blijft de mortaliteit ongeveer 40% bij acute infecties en multi-resistente stammen worden meer en meer gerapporteerd (Engel en Balachandram, 2009).
1
2.1. Microbiologie P.aeruginosa is het voornaamste pathogene species in de familie Pseudomonaceae en wordt geïdentificeerd als een gram-negatief recht of lichtjes gebogen staafje met een lengte van 1 à 3 µm en een breedte van 0.5 à 1.0 µm. Eén van de voornaamste morfologische karakteristieken in laboratorische media is de productie van pigment, voornamelijk een oplosbaar blauw-gekleurd phenazine pigment pyocyanine genaamd. Sommige stammen produceren rode of zwarte kolonies als gevolg van de productie van de respectievelijke pigmenten pyorubine en pyomelanine. Een ander pigment dat geproduceerd wordt door P. aeruginosa is het geel-groene tot geel-bruine pigment pyoverdine, welke wanneer het samen geproduceerd wordt met pyocyanine de typische groene tot groen-blauwe colonies geeft op vaste kweekbodems. De naam „aeruginosa‟ komt van de groen-blauwe kleur die men terugvindt in kolonies van vele klinische stalen. Het metabolisme van P. aeruginosa is respiratoir en nooit fermentatief, maar de bacterie zal groeien in de afwezigheid van O2 als NO2 beschikbaar is als respiratoire elektronenacceptor. De groei van P. aeruginosa vereist zeer weinig voedingsstoffen. In het laboratorium bestaat de meest eenvoudige kweekbodem voor P. aeruginosa uit acetaat voor carbon en ammonium sulfaat voor nitrogeen. De optimale temperatuur voor groei is 37°C, maar groei is mogelijk tot 42°C. Op ultrastructureel niveau zien we een polair flagellum en vele fimbriae of pili op het celoppervlak.
2.2. Virulentie 2.2.1. Virulentiefactoren op het celoppervlak Flagel P. aeruginosa produceert een enkelvoudige polaire flagel ter hoogte van zijn celoppervlak. De flagel is het belangrijkste aanhangsel dat instaat voor de motiliteit van de bacterie in de vorm van propellerachtige zwembewegingen. Daarnaast speelt de flagel ook een rol in de adhesie aan epitheelcellen, voornamelijk door binding met de membraancomponent asialoGM1. De flagel lokt tevens een NFκB afhankelijke inflammatoire respons via de interacties met Toll-receptors TLR5 en TLR2 en via de activatie van een kinase pathway die resulteert in IL-8 productie. De flagel is echter wel sterk immunogeen. Om de immuunrespons van de gastheer te ontwijken is P. aeruginosa in staat zich aan te passen door aflagellaire mutanten te selecteren bij chronische infecties.
Pili Pili of fimbriae zijn kleinere filamenteuse aanhangseltjes van het celoppervlak. Net zoals de flagel zijn de pili cruciaal in de adhesie-fase van de colonisatie door de binding aan asialo GM1 op het epitheelcel membraan. De type IV pili van P. aeruginosa dragen tevens bij tot de motiliteit van de bacterie door de extensie en retractie van de pili waardoor een soort trillende beweging ontstaat die de bacterie in staat stelt zich over een vochtig oppervlak te verspreiden. Deze beweging is ook van belang bij de vorming van biofilms.
2
LPS Lipopolysacchariden (LPS) zijn vitaal voor zowel de structurele en functionele integriteit van het buitenste membraan van Gram-negatieve bacteriën en zijn één van de primaire targets voor het immuunsysteem van de gastheer. LPS is opgebouwd uit 3 delen. Lipide A verankert het molecule in de buitenmembraan en is verantwoordelijk voor de endotoxische activiteit van LPS. De mate van endotoxiciteit wordt bepaald door de samenstelling en de architectuur van het lipide A, zo is bijvoorbeeld het LPS van P. aeruginosa minder endotoxisch dan dat van E. coli of H. influenzae (Erridge et al., 2002). Lipide A activeert cellen van het immuunsysteem zoals monocyten en macrofagen door de stimulatie TLR4 (Toll-like receptor 4), wat via intracellulaire signaaltransductie leidt tot vrijstelling van pro-inflammatoire mediatoren zoals TNF-α, IL-6 en IL1β. Bij lokale infectie en gematigde vrijstelling zullen deze mediatoren inflammatie promoten en het immuunsysteem stimuleren om het organisme te elimineren. Wanneer LPS echter overmatig of systemisch aan het lichaam wordt gepresenteerd kan het een systemische inflammatoire reactie veroorzaken, welke kan leiden tot multiple orgaanfalen, shock en zelfs overlijden. Covalent gebonden aan het hydrofobe lipide A is een hydrofiele staart bestaande uit het core-polysaccharide en het O-specifieke polysaccharide. Het core gedeelte bestaat uit een keten van suikers en kan nog eens opgesplitst worden in een binnenste en buitenste deel. Het binnenste deel is gebonden aan het lipide A en is relatief stabiel. Het buitenste gedeelte is meer variabel, voor P. aeruginosa zijn momenteel minsten 4 verschillende core structuren beschreven. Hoewel het lipide A verantwoordelijk is voor de endotoxische activiteit hebben de aangehechte sacchariden een modulerende invloed op deze activiteit. Het buitenste deel van het LPS is de Opolysaccharide regio, een keten van oligosaccharide subunits. Het O-polysaccharide is het voornaamste target voor antilichaam-respons van de gastheer. Deze respons kan zeer specifiek zijn voor een bepaald O-polysaccharide, dewelke dan ook vaak een O-antigen genoemd wordt. De serologie van deze Oantigenen is dan ook een belangrijke methode om stammen de typeren. Zo zijn er voor P. aeruginosa momenteel minstens 20 serogroepen geïdentificeerd op basis van het O-antigen. LPS O-antigenen blijken ook essentieel te zijn voor de systemische verspreiding van P. aeruginosa aangezien mutanten met korte of geen O-polysaccharide-keten vernietigd worden door complement in het serum (Pier, 2007). De productie van O-antigenen kan beïnvloed worden door bepaalde omgevingsfactoren (Goldberg en Pier, 1996).
Alginaat Sommige P. aeruginosa stammen produceren alginaat, een mucoïd exopolysaccharide, dat kan functioneren als adhesine dat de bacterie verankert op het epitheel. Alginaat geproduceerd door andere stammen is dan weer niet in staat tot adhesie (Doig et al., 1987). De synthese van alginaat wordt vooral gestimuleerd in de longen van chronisch geïnfecteerde mucoviscidose patiënten en zelden bij infecties op andere plaatsen zoals brandwonden, ogen en urinewegen (Kamath et al., 1998). Deze verhoogde synthese van alginaat leidt tot een conversie van P. aeruginosa naar een mucoïd fenotype. De consequentie van deze conversie is een sterk gereduceerde secretie van andere virulentiefactoren zoals elastase en exotoxine A (Kamath et al., 1998). Alginaat beschermt P. aeruginosa tegen
3
afweermechanismen van de gastheer door de reductie van polymorfonucleaire chemotaxis, inhibitie van complement-activatie en reductie van fagocytose door neutrofielen en macrofagen (Kamath et al., 1998). Alginaat is ook terug te vinden in biofilms. Hoewel dit exopolysaccharide een invloed heeft op de architectuur en een rol speelt in de eigenschappen van biofilms is alginaat niet cruciaal voor de ontwikkeling van biofilms (Kipnis et al., 2006). Overproductie van alginaat leidt tot significante architecturale en morfologische veranderingen in de biofilm. Dit vertaalt zich in een toegenomen resistentie tegen antibiotica of tegen IFN-γ-gemedieerde destructie door cellen van het aangeboren immuunsysteem zoals macrofagen (Ryder et al., 2007; Leid et al., 2005).
2.2.2. Gesecreteerde virulentiefactoren P. aeruginosa heeft een breed arsenaal aan gesecreteerde virulentiefactoren. Vele van deze moleculen zijn, afhankelijk van hun grootte, voor hun secretie afhankelijk van specifieke secretiesystemen. Momenteel zijn er voor de gram-negatieve bateriën 6 types van secretiesystemen geïdentificeerd (type I tot VI). Met uitzondering van type IV zijn deze allemaal terug te vinden in P. aeruginosa (Engel en Balachandran, 2009). Type I en III transporteren de proteïnen in één stap van de bacteriële cytosol naar buiten. Het type III secretiesysteem (T3SS) speelt een bijzondere rol in de virulentie doordat het effector proteïne rechtstreeks in de gastheercel kan projecteren, dit wordt verder in detail besproken. Type II en V secreteren proteïnen in 2 stappen, het proteïne wordt eerst getransporteerd over het binnenste membraan naar het periplasma en vervolgens over het buitenste membraan naar het externe medium. Recent werd het type VI secretiesysteem ontdekt, de precieze rol en het werkingsmechanisme zijn echter nog niet gekend (Filloux et al., 2008).
Pyocyanine Het blauwe pigment pyocyanine is een redox-actief secundair metaboliet dat geproduceerd wordt door P. aeruginosa. De effecten van deze virulentiefactor werden vooral gerapporteerd in de context van luchtweginfecties door P. aeruginosa. Pyocyanine vertraagt de beweging van de trilharen en de afvoer van mucus in de trachea, induceert neutrofiele apoptose, inhibeert leukotrien B4 synthese en verhoogt IL-8 expressie in respiratoire epitheelcellen. Pyocyanine oxideert gluthatione (in de gereduceerde vorm functioneert gluthatione als antioxidant) en inactiveert catalase (een antioxidant) in respiratoire epitheelcellen en draagt dus op deze manier bij aan celschade veroorzaakt door oxidatieve stress. Recent toonden Muller et al. (2009) aan dat pyocyanine interfereert met wondheling door inductie van premature cellulaire senescentie. Senescente cellen zijn niet meer in staat te groeien en te delen en ondergaan fenotypische veranderingen. Muller et al. (2009) testten in vitro het effect van pyocyanine op normale humane diploïde fibroblasten. Ze stelden vast dat pyocyanine de groei van de fibroblasten inhibeerde op een concentratie-afhankelijke manier. In een concentratie vergelijkbaar met deze die werd teruggevonden in geïnfecteerde brandwonden ondergingen deze fibroblasten premature cellulaire senescentie. Deze senescente fibroblasten bevonden zich in een irreversiebele groeistilstand en ontwikkelden een pro-inflammatoir fenotype dat resulteerde in vertraagde wondheling door de inhibitie van essentiële weefselherstel-mechanismen en hypertrofe littekens.
4
Pyoverdine Pyoverdine is een siderofoor, een klein molecule dat ijzer uit de omgeving bindt, en via een membraanreceptor terug in de bacterie wordt opgenomen waarna het ijzer gebruikt wordt in het metabolisme van P. aeruginosa. Een tweede belangrijk siderofoor van P. aeruginosa is pycheline. Pyoverdine blijkt ook een rol te spelen in de virulentie van P. aeruginosa (Meyer et al., 1996). Een verklaring voor deze rol werd door Lamont et al. (2002) voorgesteld toen zij ontdekten dat pyoverdine de secretie van andere virulentiefactoren van P. aeruginosa reguleert. Dit is het geval voor minstens 3 virulentiefactoren: exotoxine A, een endoprotease en pyoverdine zelf.
Proteasen Pseudomonas aeruginosa is in staat verschillende types proteasen te produceren als virulentiefactoren. Tot nog toe zijn er 4 proteasen geïdentificeerd: elastase A, elastase B, alkaline protease en protease IV. De eerste 3 zijn metalloproteïnasen en protease IV is een serine protease. Elastase A degradeert elastine en is voornamelijk van belang bij de pathogenese van corneale infecties (Caballero et al., 2001). Elastase B, een metalloproteïnase dat in de extracellulaire ruimte wordt gesecreteerd via een type II secretie systeem (Kipnis et al., 2006), breekt naast elastine ook nog andere weefseleiwitten af zoals collageen, fibrine en bouwstenen van het basaal membraan (Caballero et al., 2001). Elastase B draagt bovendien ook bij tot de virulentie door de afbraak van eiwitten die deel uitmaken van het afweersysteem van de gastheer, deze zijn IgG, IgA, interferon γ en TNF α (Caballero et al., 2001). In de longen is elastase B in staat het respiratoire epitheel te beschadigen door de destructie van tightjunctions en de immuunrespons van de gastheer te verminderen door de inactivatie van surfactant proteïnen A en D (Kipnis et al., 2006). Elastase B blijkt van belang te zijn voor de virulentie bij infecties van de luchtwegen en van brandwonden. Het derde metalloproteïnase, alkaline protease, wordt gesecreteerd via een type I secretiesysteem (Kipnis et al., 2006) in geval van otitis media, keratitis, respiratoire infecties en bacteriemie (Caballero et al., 2001). Alkaline protease degradeert fibrine, de complement componenten C1q en C3, interferon γ en TNF α (Caballero et al., 2001). Protease IV, een serine protease, is vooral van belang bij de pathogenese van ooginfecties doordat het in staat is het corneale epitheel af te breken (Engel et al., 1998). Protease IV degradeert fibrinogeen, plasmine, plasminogeen,IgG en complement componenten C3 en C1q (Caballero et al., 2001). Ook in de pathogenese van longinfecties speelt protease IV een rol door de degradatie van surfactant, proteïnen A, D en B (Malloy et al., 2005).
Hemolysines Pseudomonas aeruginosa secreteert 2 eiwitten met hemolytische activiteit; een hitte-labiel hemolysine, fosfolipase C, en een hitte-stabiel hemolysine, rhamnolipide. Fosfolipase C, meer specifiek hemolytisch fosfolipsas C, wordt door P. aeruginosa gesecreteerd via een type II secretie systeem (Kipnis et al., 2006). Het target van fosfolipase C zijn de fosfolipiden van de eukaryote celmembraan. Op die manier wordt de continuïteit van de celmembraan verstoord waardoor cel-lysis optreedt. Ook longsurfactant bevat fosfolipiden die door fosfolipase C kunnen gesplitst worden waardoor het surfactant geïnactiveerd wordt. Een andere manier waarop fosfolipase C P. aeruginosa beschermt tegen
5
afweermechanismen van de gastheer is de onderdrukking van de oxidatieve burst reactie (vrijzetting van reactieve zuurstof species bij contact met de bacterie) in neutrofielen (Kipnis et al., 2006). Ondanks vele studies is de exacte rol van het biosurfactant rhamnolipide nog niet geheel duidelijk (SoberónChavez et al., 2005). In vitro studies rapporteerden reeds multiple eigenschappen van dat molecule die mogelijk kunnen bijdragen in de pathogenese van P. aeruginosa in vivo. De eerste mogelijke pathogene eigenschap die werd voorgesteld was de hemolytische activiteit (Sierra, 1960). Later werd gesuggereerd dat rhamnolipide een rol zou spelen in de pathogenese door het meer oplosbaar maken van de fosfolipiden van longsurfactant waardoor deze gemakkelijker gesplitst kunnen worden door fosfolipase C (Kurioka en Liu, 1967). Verdere studies toonden aan dat rhamnolipide verscheidene effecten heeft op zoogdier-cellen zoals verstoring van polymorfonucleaire leukocyten chemotactische respons, inhibitie van de normale functie van de macrofagen, stimulatie van de cytokine vrijzetting door respiratoire epitheelcellen en verstoring van de ciliaire functie (Soberón-Chavez et al., 2005). Rhamnolipiden zouden ook bijdragen in de motiliteit van P. aeruginosa (Déziel et al., 2003) en de vorming van biofilms (Lequette en Greenberg, 2005). Soberón-Chavez et al. (2005) toonden aan dat de productie van rhamnolipide zeer strikt gereguleerd wordt op transcriptie-niveau door quorum-sensing en omgevingsfactoren. Rhamnolipide faciliteert de kolonisatie van P. aeruginosa door zijn toxisch effect op vele micro-organismen waardoor P. aeruginosa een competitieve voorsprong krijgt (Soberón-Chavez et al., 2005).
Exotoxine A ExoA wordt in de extracellulaire ruimte gesecreteerd via een type II secretiesysteem. Het is een ADPribosyl transferase dat EF-2 (elongation factor-2) inhibeert en zo de eiwitsynthese in de gastheercel stillegt. De inhibitie van de eiwitsynthese leidt tot celdood en weefselnecrose. Exotoxine A wordt door de meerderheid van de P. aeruginosa stammen geproduceerd en speelt een rol in zowel lokale als systemische infecties. De necrotiserende activiteit speelt bij lokale infecties een rol in het kolonisatieproces en bij systemische infecties veroorzaakt dit orgaanschade. Exotoxine A interfereert met de bacteriële klaring door de beschadiging van fagocyten zoals de macrofagen (Pollack en Anderson, 1978). Exotoxine A speelt ook een rol in het ontstaan van een septische shock als gevolg van een P. aeruginosa bacteriemie. ExoA stimuleert de proliferatie van T-cellen en de productie van cytokines. Schumann et al. (1998) registreerden een sterk verhoogde vrijstelling van de cytokines TNF, IL-6, IL-2 en IFN-γ 8 à 10 uren na de injectie van exotoxine A in een muis. Deze cytokines zijn in staat om, in voldoende hoge dosis, een septische shock te induceren. Uit hun onderzoek concludeerden Schumann et al. (1998) eveneens dat de acute hepatotoxiciteit, die ze waarnamen na 12 uren, niet enkel veroorzaakt werd door de inhibitie van eiwitsynthese maar dat ook de T-cellen en TNF een rol spelen in de leverschade. Exotoxine A levert een belangrijke bijdrage tot de mortaliteit door P. aeruginosa infecties, wat blijkt uit de significant toegenomen overleving bij patiënten met een vooraf bestaande hoge anti-exotoxine A antilichaamtiter (Pollack et al., 1976).
6
2.2.3. Type III secretie systeem Type III secretie systemen (T3SS) gebruiken een naald-achtige structuur om effector proteïnen rechtstreeks in de gastheercel te injecteren. Voor P. aeruginosa zijn 4 toxines gekend, in variabele combinaties in verschillende stammen en isolaten, die via T3SS in de gastheercel geïnjecteerd worden: ExoS, ExoT, ExoY en ExoU. Terwijl praktisch geen enkele stam de 4 effectors secreteert, zorgen de vaak voorkomende combinaties ExoU/ExoT of ExoS/ExoT voor onfeilbare mechanismen voor de beschadiging van mucosale barrières, de inhibitie van vele takken van de initiële immuunrespons en het verhinderen van de wondheling (Engel en Balachandran, 2009). De T3SS effectors hebben diverse en pleiotrope effecten op de functie van de gastheercellen (zie figuur 1). ExoU heeft een fosfolipase activiteit waardoor het na translocatie de eukaryote celmembraan aanvalt en zo celdood uitlokt. Sato et al. (2006) identificeerden superoxide dismutase als de co-factor voor ExoU. Naast het cytotoxisch effect activeert ExoU een arachidonzuur-afhankelijke inflammatoire cascade en induceert de expressie van inflammatoire genen. In de longen breekt ExoU surfactant af en richt het zich specifiek op neutrofielen. Door het vernietigen van de neutrofielen kunnen gelokaliseerde zones van immunosuppressie ontstaan waardoor de gastheer meer vatbaar wordt voor secundaire infecties (Diaz et al., 2008). Sutterwala et al. (2007) ontdekten dat ExoU in staat is caspase-1-gemedieerde proinflammatoire cytokine productie te inhiberen. ExoU is het meest cytotoxisch van de 4 T3SS effectoren, voor patiënten die geïnfecteerd zijn door een ExoU-producerende stam stijgt het relatieve mortaliteitsrisico tot 2.3 (Kipnis et al., 2006). ExoY is een adenylaat cyclase dat het cAMP in de cel verhoogt en het actine cytoskelet kan verstoren. De adenylaat cyclase-activiteit is afhankelijk van een nog ongekende co-factor in de gastheercel (Engel en Balachandran, 2009). In de longen leidt de gestegen cAMP tot een verhoogde microvasculair gap formatie en een verhoogde pulmonaire permeabiliteit (Kipnis et al., 2006). De rol van ExoY in de algemene pathogenese en virulentie is echter nog onduidelijk. ExoS en ExoT zijn nauw verwante bifunctionele proteïnen met GAP (GTPase-activating protein) en ADPRT (ADP-ribosyltransferase) activiteit. De GAP activiteit van beide toxines hebben dezelfde targets maar ExoT lijkt minder cytotoxisch dan ExoS. De GAP domeinen van ExoS en ExoT verstoren het actine cytokelet van de epitheelcellen en mogelijk ook van de endotheelcellen, inhiberen de bacteriële uptake door epitheelcellen en fagocyten, vervormen de gastheercellen en verhinderen de wondheling. Shafikhani en Engel (2006) toonden aan dat GAP activiteit van ExoT de celdeling tegen gaat door inhibitie van vroege fasen van de cytokinese en dat ook de ADPRT activiteit van ExoT hierin bijdraagt door de inhibitie van de laatste fase van de cytokinese. De ADPRT domeinen van ExoS en ExoT hebben, in tegenstelling tot de GAP domeinen, verschillende targets. De ADPRT activiteit van ExoS lokt apoptose uit via de Fas receptor, vernietigd de tight junctions en inhibeert vesiculair transport in de gastheercel. Het ADPRT domein van ExoT interfereert met de functie van Crk proteïnen, deze zijn betrokken in vele cellulaire processen zoals focale adhesie, celmigratie, fagocytose, celdeling en apoptose (Engel en Balachandran, 2009). Epelman et al. (2004) toonden aan dat ExoS bindt aan TLR2 en TLR4 wat aantoont dat ExoS een
7
modulerend effect kan hebben op de immuun- en inflammatoire respons van de gastheer. T3SS
is
dus
pathogenese
betrokken
door
de
in
de
injectie
van
toxines in de gastheer maar er is een stijgende evidentie dat ook T3SS op zichzelf bijdraagt aan de virulentie van P. aeruginosa. Mutanten met expressie van T3SS maar niet van toxines zijn inderdaad cytotoxisch (Lee et al., 2005). Stammen waarvoor de secretie- of translocatie-functie uitgeschakeld
van
bleken
T3SS
was
echter
hun
virulentie te verliezen (Holder et al., 2001). De cytotoxiciteit van T3SS op
Figuur 1: Overzicht van de effecten van de T3SS effectors van zich kan mogelijk worden toegeschreven P. aeruginosa (Engel en Balachandran, 2009) aan de insertie van het naaldcomplex, mogelijk door het toelaten van ioneninflux en/of activatie van de initiële immuunrespons via de activatie van caspase-1-afhankelijke splitsing van IL-1B (Engel en Balachandran, 2009)
2.2.4. Biofilm formatie Biofilms zijn georganiseerde kolonies van microorganismen die vastgehecht zijn op een oppervlak en omgeven worden door een matrix van exopolysacchariden. De vorming van biofilms is een overlevingsstrategie van P. aeruginosa die de bacterie beschermt tegen schadelijke factoren uit te omgeving (bv. UV, metalen, zuren, zouten, dehydratatie, mechanische stress), schadelijke factoren tijdens infectie (bv. fagocytose) en antibiotica (Bielecki et al., 2008). Biofilms kunnen zich vormen op vochtige oppervlakken in de omgeving dewelke in een ziekenhuisomgeving dienst kunnen doen als reservoirs voor nosocomiale infecties met P. aeruginosa. Enkele voorbeelden in deze context zijn waterleidingen, kranen, endoscopen, katheters en endotracheale tubes. Daarnaast kunnen biofilms zich ook vormen op weefsel in het lichaam zoals longen, ogen, oren, bloedvaten, tanden of de urogenitale tractus (Filloux en Vallet, 2003; Schaber et al., 2007). De rol van biofilmformatie bij chronische infecties van de longen bij mucoviscidose of bij otitis media is reeds lange tijd gekend (Bielecki et al., 2008). Meer recent onderzochten Schaber et al. (2007) de rol van biofilms in de acute infectie van brandwonden aan de hand van een muis-model. Zij ontdekten dat P. aeruginosa biofilms vormde in brandwonden 8h na infectie en dat de bacteriën zich rond de bloedvaten concentreerden. De opbouw van een biofilm is schematisch weergegeven in figuur 2. De bacterie verplaatst zich naar het oppervlak met behulp van de flagel en type IV pili waarna het zich reversiebel hecht aan dit oppervlak. In deze
8
eerste fase zal de bacterie het celoppervlak waarop het zich bevind evalueren en signalen, „autoinducers‟ genaamd, uitzenden in de omgeving. Deze signalen trekken andere bacteriën uit de omgeving aan en induceren celdeling. In een tweede fase zullen de bacteriën irreversiebel aan het oppervlak binden en overgaan tot de productie van een grote hoeveelheid extracellulaire polysacchariden (EPS) die de extracellulaire matrix van de biofilm zullen vormen. De belangrijkste extracellulaire polysacchariden van P. aeruginosa zijn alginaat, Psl polysaccharide en Pel polysaccharide (Ryder et al., 2007). Door verdere celdeling zal eerst een monolayer gevormd worden en later zullen microkolonies ontstaan. De microkolonies worden gescheiden door waterkanalen of lege ruimtes waarlangs voedingsstoffen en zuurstof de bacteriën kunnen bereiken en afvalstoffen kunnen afgevoerd worden. De bacteriën zullen verder groeien en delen tot een bepaalde limiet bereikt wordt waarop de biofilm voldoende stabiel is. Dit mechanisme van intracellulaire communicatie noemt men „quorum sensing‟ (zie verder). Schaber et al. (2007) toonden aan dat biofilms ook gevormd kunnen worden zonder een quorum sensing (QS) systeem maar dat deze biofilms ongedifferentieerd en minder stabiel zijn. 25% van de mature biofilm bestaat uit microorganismen en 85% van het volume wordt ingenomen door de extracellulaire matrix (Filloux en Vallet, 2003). Door het nauwe contact tussen de bacteriën in de biofilm kan horizontale transfer van genetisch materiaal tussen 2 cellen plaatsvinden, hierdoor kunnen deze bacteriën hun virulentie en resistentie verhogen (Ortolano et al., 2005). Verdere verspreiding van bacteriën uit de biofilm kan plaatsgrijpen wanneer stukjes van de biofilm loskomen door externe krachten of door de gecontroleerde loslating van dochtercellen.
Figuur 2: Biofilm formatie (Ortolano et al., 2005)
9
2.2.5. Quorum Sensing Quorum Sensing (QS) is het mechanisme dat communicatie tussen bacteriën toelaat via kleine molecules, acyl homoserine lactones (AHL), ook gekend als „autoinducers‟ die over de bacteriële membraan diffuseren. Wanneer een bepaalde bacteriële densiteit of „quorum‟ bereikt wordt, bereiken deze molecules een concentratie waarop zij, als cofactors van transcriptie
regulators,
gecoördineerde
genexpressie in een hele bacteriële populatie tot stand brengen. De genen die dan tot expressie
komen
coderen
voor
virulentiefactoren en zijn betrokken in biofilm formatie en de overleving van de bacterie. P. aeruginosa heeft twee van deze QS-systemen, las en rhl, die op elkaar inwerken op een hiërarchische wijze. Het las systeem activeert het rhl systeem en beide volgen ze een gelijkaardige weg (Kipnis et al., 2006). Deze pathway is schematisch weergegeven in figuur
Figuur 3: Quorum Sensing systeem van P. aeruginosa (Kipnis et al., 2006)
3. Het QS systeem bestaat uit twee genen, het I gen (lasI of rhlI) dat codeert voor een autoinducer synthase en het R gen (lasR of rhlR) dat codeert voor een transcriptie activator proteïne. Het autoinducer synthase (LasI of RhlI) is verantwoordelijk voor de synthese van een autoinducer molecule of acyl homoserin lactone. Deze autoinducer komt in de omgeving terecht waar hij een bepaalde concentratie zal bereiken waarop het kan binden met een transcriptie activator. Het complex dat gevormd wordt zal dan in staat zijn bepaalde genen te activeren. Dit leidt tot de productie van elastase A en B, alkaline protease, fosfolipase C, rhamnolipide, exotoxine A, pyocyanine, pyverdine, alginaat, proteïnen van het type II secretie systeem, katalase, superoxide-dismutase,... (Van Delden en Iglewski, 1998; Kipnis et al., 2006)
2.3. Antibiotica resistentie Pseudomonas aeruginosa heeft een intrinsieke resistentie tegen vele antibiotica (vb. amoxicilline, cefotaxime, neomycine, chlooramfenicol, tetracyclines, nitrofuranen, sulfamiden, macroliden,…) omwille van de lage permeabiliteit van zijn buitenste membraan, de constitutieve aanwezigheid van verschillende effluxpompen en de productie van antibiotica-inactiverende enzymen. Naast deze natuurlijke intrinsiek resistentie heeft P. aeruginosa een opmerkelijke capaciteit om nieuwe resistentiemechanismen te ontwikkelen of te verwerven. Enkele onderzoekers rapporteerden het onstaan
10
van resistentie tijdens de behandeling na gemiddeld 14 dagen (Tredget et al., 2004). Deze nieuwe resistentie treedt op door het verwerven van resistentiegenen (bv. genen die coderen voor β-lactamasen, enzymen die aminoglycosiden inactiveren of enzymen die het target voor antibiotica wijzigen), overexpressie van efflux-pompen, verminderde expressie van porines of mutaties in quinolone-targets (Mesaros et al., 2007). Infecties veroorzaakt door resistente stammen zijn geassocieerd met een drie maal hoger mortaliteit, een negen maal hogere frequentie van secundaire bacteriemie, een verdubbeling van de opnameduur en een aanzienlijke verhoging van de gezondheidsuitgaven (Giamarellou, 2002). Tabel 1 toont de gevoeligheid van P. aeruginosa voor negen antibiotica die vaak gebruikt worden in de praktijk. Deze analyse is gebaseerd op de Europese data van de MYSTIC (Meropenem Yearly Susceptibility Test Information Collection) studie van 2005 met afkappunten voor de gevoeligheid voorgesteld door EUCAST (European Committee for Antibiotic Susceptibility Testing) en de Europese MYSTIC-data van 2006 en 2007 met CLSI (Clinical and Laboratory Standard Institute) afkappunten voor de gevoeligheid. Tabel 2 vat de voornaamste resistentie mechanismen samen die beschreven werden in klinische isolaten voor de meest gebruikte antibiotica in de behandeling van Pseudomonas aeruginosa infecties. P. aeruginosa kan de permeabiliteit voor antibiotica verminderen op 2 manieren namelijk verminderde influx en verhoogde efflux. Verminderde influx kan gerealiseerd worden door kwalitatieve of kwantitatieve wijzigingen van de porines in het buitenste membraan. Een voorbeeld hiervan is het OprD porine, de uptake pathway voor imipenem (en meropenem). Een tweede manier om antibiotica buiten de cel te houden is actieve efflux via effluxpompen. De meest voorkomende efflux pompen in P. aeruginosa zijn Mex efflux pompen (multidrug efflux pompen). Deze efflux pompen zijn opgebouwd uit een transporter van de RND (Resistance Nodulation Division) familie, een „membraan fusie proteïne‟ en een „buitenste membraan factor‟. De meest voorkomende efflux pomp, MexABOprM, wordt op een basaal niveau geproduceerd door natuurlijke stammen en draagt bij tot de intrinsieke resistentie van P. aeruginosa (Mesaros et al., 2007). Andere pompen komen pas tot uiting als reactie op antibiotica. Naast de wijziging van de permeabiliteit heeft P. aeruginosa nog twee andere mechanismen om de invloed van antibiotica af te weren. Een eerste mechanisme is de expressie van enzymen die antibiotica inactiveren. Deze enzymatische inactivatie is beschreven voor β-lactams en aminoglycosiden. Een tweede mechanisme is de mutatie van het target van de antibiotica zodat deze niet meer kunnen aangevallen worden, dit is beschreven voor de resistentie tegen fluoroquinolones (mutaties in topoisomerase IV en DNA gyrase) en aminoglycosiden (methylatie van 16S rRNA). De beschreven resistentie mechanismen zijn vaak simultaan aanwezig waardoor multiresistente stammen ontstaan, deze worden gedefinieerd als stammen die resistent zijn tegen minstens 3 klassen van antibiotica die werkzaam zijn tegen P. aeruginosa (β-lactams, carbapenems, aminoglycosiden en fluoroquinolonen). Wereldwijd ziet men een onrustwekkende stijging in de frequentie van multiresistente P. aeruginosa stammen, tot 20% in ICU‟s in de USA en meer dan 30% in Azië (Mesaros et al., 2007).
11
Antibiotica
Gevoeligheid
Tabel 2: Voornaamste resistentie mechanismen van antibiotica die fequent gebruikt worden voor de behandeling van P. aeruginosa infecties. (Mesaros et al., 2007)
2005 2006 2007 β-lactams Ceftazidime 59 % 75% 66% Cefepime 59 % Imipenem 68 % 67% 55% Meropenem 78 % 78% 78% Piperacilline/tazobactam 85% 80% Aminoglycosiden Gentamicine 58 % 85% 80% Tobramycine 65 % 71% 74% Amikacine 100 % Fluoroquinolones Ciprofloxacine 68 % 65% 70% Tabel 1: Gevoeligheid van P. aeruginosa voor 8 frequent gebruikte antibiotica op basis van de MYSTIC-data (gebaseerd op Mesaros et al., 2005 en Turner, 2009)
12
2.4. Reservoirs en transmissie routes Gegeven het feit dat P. aeruginosa meer dan 100 jaar geleden ontdekt werd en dat ontelbare studies handelden over de klinische manifestaties, antibioticaresistentie en de virulentiefactoren van het organisme, is het verwonderlijk dat er slechts relatief weinig inzichten verworven zijn met betrekking tot de reservoirs en de transmissie routes. Eén van de verklaringen van deze ogenschijnlijke achterstand is de inconsistentie van de epidemiologische data verworven door middel van conventionele typeermethoden. Wanneer gebruik gemaakt werd van fenotypische technieken zoals faag-typering, pyocianine-typering en O-antigen serotypering, waren onderzoekers vaak niet in staat een verband aan te tonen tussen isolaten van de omgeving en de patiënt. Men ging er toen dus van uit dat de P. aeruginosa stammen die men in de omgeving vond niet die stammen waren die verantwoordelijk waren voor de klinische infecties. Horizontale transmissie tussen patiënten werd lange tijd beschouwd als de meeste frequente bron van P. aeruginosa kolonisaties/infecties. De komst van moleculair typeringstechnieken stimuleerde nieuwe pogingen om de ecologie van P. aeruginosa in de ICU eenheden op te klaren. Studies die de klassieke fenotypische methoden vergeleken met de nieuwere genotypische methoden bevestigden dat de klassieke typeringsmethoden een zwak discriminatief vermogen hebben en leverden variabele resultaten op. Het is momenteel algemeen aanvaard dat de expressie van O-antigenen beïnvloed wordt door omgevingsfactoren die de productie van lipolysacchariden modificeren zoals de blootstelling aan antibiotica en beschikbaarheid van voedingsstoffen. Door het toepassen van deze nieuwe moleculaire typeermethodes gedurende de laatste 15 jaar werd het mogelijk leidingwater in de ICU te identificeren als een significante bron van exogene P. aeruginosa isolaten. Door genotypes van P.aeruginosa stammen, geïsoleerd van patiënten en uit de omgeving, met elkaar te vergelijken hebben al vele onderzoekers aangetoond dat een significant deel van infecties in ICU‟s veroorzaakt zijn door stammen die eerder werden gevonden in stalen van leidingwater bekomen via kranen op de ICU. Tabel 3 geeft de resultaten van enkele prospectieve studies, gepubliceerd tussen 1998 en 2007, weer. Deze studies toonden aan dat 9.7% tot 68.1% van de willekeurig genomen stalen van het leidingwater in verschillende ICU‟s positief waren voor P. aeruginosa, en 14.2% tot 50% van de infectie/kolonisatie episodes in patiënten veroorzaakt werden door genotypes die in het leidingwater werden teruggevonden. Leidingwater is dus een belangrijke exogene bron voor transmissie van P. aeruginosa in ICU‟s en in het bijzonder in brandwondencentra omwille van het veelvuldig contact tussen de brandwonden en het leidingwater tijdens de verzorging en hydrotherapie. De mogelijke transmissieroutes van P. aeruginosa via leidingwater zijn weergegeven in figuur 4. Cross-contaminatie tussen patiënten blijft eveneens een belangrijke bron voor P. aeruginosa infecties. Deze horizontale transmissie kan plaatsgrijpen via het ziekenhuispersoneel, medisch materiaal, matrassen, enz. Ook endogene infecties met P. aeruginosa zijn mogelijk. Tot 7% van de gezonde individuen dragen P. aeruginosa in de keel, in de nasale mucosa of op de huid en tot 24% van deze individuen draagt P. aeruginosa in de stoelgang (Pier en Ramphal, 2005). Een interessante studie die de reservoirs en transmissieroutes van P. aeruginosa in ICU‟s bestudeerde is deze van Blanc et al. (2004). Zij bestudeerden 5 ICU‟s in een universitair ziekenhuis in Zwitserland gedurende een niet-
13
epidemische periode van 1 jaar. De 5 ICU‟s waren op dezelfde verdieping gelegen maar hadden 2 verschillende waterdistributie netwerken: (a) chirurgische ICU, brandwondencentrum en pediatrische ICU (netwerk I) en (b) medische en cardiologische ICU (netwerk II). Er werden 216 stalen genomen van de binnenkant van de kranen, hiervan waren er 21 positief voor P. aeruginosa. Moleculaire typing (PFGE) werd uitgevoerd op P. aeruginosa stammen die geïsoleerd werden van de kranen (71) en van de patiënten (132). Hierbij werden 59 verschillende genotypes onderscheiden: 47 werden enkel van patiënten geïsoleerd, 9 van patiënten én kranen (zie figuur 5), en 3 enkel van de kranen. Slechts 1 van de 9 genotypes die in kranen én patiënten werd teruggevonden werd in beide netwerken geïsoleerd (figuur 5). De 132 isolaten van patiënten werden onderverdeeld in 3 groepen volgens epidemiologische en moleculaire data. Groep A bevat 56 isolaten (42%) waarvan het genotype identiek is aan één van deze die van de kranen geïsoleerd werd. Dit resultaat toont aan dat kranen een reservoir zijn voor een groot aantal van de P. aeruginosa besmettingen/kolonisaties. Groep B bevat 39 isolaten (29.5%) waarvan het genotype werd teruggevonden in minstens 1 andere patiënt maar niet in de kranen. Groep A en groep B werden nog verder ingedeeld in de genotypes die sporadisch voorkwamen en deze die in clusters voorkwamen. Van de genotypes in groep A kwam 45% in clusters voor, in groep B was dit 43%. Deze resultaten tonen aan dat ook horizontale transmissie tussen patiënten voorkomt. Groep C bevat 37 isolaten (28%) met een uniek genotype. Dit is suggestief voor een endogene besmetting met P. aeruginosa.
Figuur 4: Mogelijke routes voor transmissie van pathogenen via leidingwater in een ziekenhuissetting (Anaissie et al., 2002)
14
Auteurs, Jaar
StudiePeriode
Setting
Afdeling
Genotypering Methode
# PA pos. Stalen v leidingwater/# geteste stalen (%)
# ptn. Gekoloniseerd met stam die eerder geisoleerd werd in leidingwater/# ptn. Gekoloniseerd met PA
Percentage
Ferroni et al, 1998
1994
21/118(18.0)
3/14
21.4
19951996 19961997
AP-PCR, PFGE RAPD-PCR
34/n.o.(ICU1) 34/n.o.(ICU2) 49/72(68.1)
3/12(ICU1) 2/14(ICU2) 5/17
25 14.2 29.4
Reuter et al, 2002
19981999
UZ, Ulm, DE
RAPD-PCR
150/259(58.0)
13/31(ICU) 5/14 (perifere afd.)
42 35.7
Vallés et al, 2004
19961999
PFGE
93/149(62.4)
3/8 b 13/31
a
37.5 42
Blanc et al, 2004
1998
PFGE
21/216(9.7)
56/132
42.4
Trautmann et al, 2005 Rogues et al, 2007
2001
UZ, Barcelona, ES UZ, Lausanne, CH UZ, Ulm, DE UZ, Bordeaux, FR
Pediatrische chirurgische afdeling 2 gemengde ICUs Chirurgische ICU, 16 bedden Chirurgische ICU, 16 bedden + perifere chirurgische afdelingen Gemengde ICU, 16 bedden 5 verschillende ICUs ICU, 12 bedden ICU, 16 bedden
PFGE
Berthelot et al, 2001 Trautmann et al, 2001
Pediatrisch ZH, Parijs, FR UZ, St. Etienne, FR UZ,Ulm, DE
RAPD-PCR
60/143(42.0)
8/16
50
PFGE
55/484(11.4)
18/36
50
2003
c
PFGE: Pulsed-Field Gel Electrophoresis AP-PCR: Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction RAPD-PCR: Random Amplified Polymorphic DNA Polymerase Chain Reaction n.o.: niet opgegeven a Ptn. positief voor PA bij opname b Ptn. die later positief werden voor PA tijdens mechanische ventilatie c Enkel uitstrijkjes genomen aan de binnenkant van de kranen waren in deze studie positief, lopend water was negatief.
Tabel 3: Prospectieve studies in ICUs en perifere afdelingen die genotypes van P. aeruginosa (PA stammen geïsoleerd van patiënten en leidingwater vergelijken.
Figuur 5 : Verdeling van de genotypes die werden teruggevonden in patiënten én kranen. Elk genotype wordt door een andere vorm voorgesteld en het aantal gevallen met dit genotype is weergegeven in de vorm. (Blanc et al., 2004)
15
3. Brandwonden Brandwonden is een van de meest voorkomende en meest verwoestende vormen van trauma. Patiënten met ernstige brandwonden vereisen onmiddellijke gespecialiseerd zorg om de morbiditeit en mortaliteit te minimaliseren. De mortaliteit van brandwonden is in de laatste 40 jaar gehalveerd door vooruitgang van de medische zorg in gespecialiseerde brandwondencentra (Church et al., 2006). In België wordt de zeer gespecialiseerde en multidisciplinaire zorg van zwaarverbrande patiënten verstrekt in 6 brandwondencentra, verspreid over het land (www.brandwonden.be).
3.1. Classificatie Brandwonden kunnen ingedeeld worden op basis van de oorzaak, de diepte en de uitgebreidheid. De classificatie volgens ernst van de brandwonde is gebaseerd op de diepte, de uitgebreidheid, de lokalisatie, de etiologie, de comorbiditeit, de leeftijd van de patiënt, geassocieerde letsels en eventuele complicaties.
3.1.1. Etiologie Op basis van de oorzaak van de brandwonden kan men deze indelen in vier grote groepen: thermische brandwonden (hitte, bevriezing), elektrische brandwonden, chemische brandwonden en radiogene brandwonden (zon, radiotherapie). De thermische brandwonden door warmte zijn het meest frequent.
3.1.2. Diepte Klassiek gebeurt de indeling volgens diepte in 3 graden: eerste-, tweede- en derdegraads brandwonden. Tweedegraads brandwonden verdeeld men nog eens op in oppervlakkige en diepe tweedegraads brandwonden. Tabel 4 beschrijft deze graden op basis van de anatomie, de kliniek en de genezing. Men moet er ook rekening mee houden dat brandwonden verder kunnen evolueren tot 48 uur na de verbranding als gevolg van secundaire schade door verschillende factoren zoals oedeem en coagulatie van kleine vaatjes (Grunwald en Garner, 2008). Omwille van therapeutische consequenties worden brandwonden tegenwoordig ook ingedeeld in oppervlakkige brandwonden die spontaan genezen en diepe brandwonden die een chirurgische behandeling vereisen (Monstrey et al., 2008). De meest gebruikte en goedkoopste methode om de diepte van brandwonden te bepalen is de klinische evaluatie. Deze methode steunt op de subjectieve beoordeling van het klinisch aspect, de gevoeligheid (pin-prick test) en de vasculariteit (capilaire refill-test). Deze evaluatie is slechts subjectief en is naar schatting slechts in 2/3 van de gevallen accuraat (Heimbach et al., 1984). De meest gemaakte fout is een overschatting van de diepte van de brandwonden (Niazi et al., 1993). Een vroege en accurate diagnose van de diepte van de brandwonden is essentieel om de meest geschikte behandeling te selecteren, een inaccurate diagnose leidt immers tot onnodige operaties of vertraging van noodzakelijke behandelingen. De klinische evaluatie blijkt betrouwbaar te zijn voor zeer oppervlakkige of zeer diepe brandwonden, maar voor alle categorieën daartussenin is er nood aan meer objectieve en betrouwbare methoden om de diepte te meten (Hoeksema et al., 2009). De huidige modaliteiten die een objectieve beoordeling van de diepte van brandwonden kunnen geven werden besproken in een review van Monstrey et al. (2008). Zij
16
concludeerden dat voor de initiële spoedevaluatie het gebruik van telemetrie en eenvoudige foto‟s van de brandwonden de beste optie is, dat in het kader van wetenschappelijk onderzoek een brede waaier van verschillende technieken gebruikt kunnen worden maar dat voor de eigenlijke beslissing omtrent de behandeling „laser Doppler imaging‟ (LDI) de enige techniek is die toelaat een accurate voorspelling te maken omtrent de wondheling. LDI combineert de laser Doppler techniek, die de bloedflow meet, met beelvormingstechnieken waardoor men een twee-dimensioneel beeld met kleurcode verkrijgt dat de weefselperfusie in het onderzochte gebied nauwkeurig registreert. Het gebruik van LDI voor de beoordeling van de diepte van brandwonden steunt op de relatie tussen de diepte van de brandwonden en de verandering in microvasculaire bloedflow in de overblijvende dermis. Weefselperfusie is tevens een voorspellende parameter voor de genezingstijd. De beoordeling werd dan ook recent uitgebreid naar een classificatie van brandwonden in 3 groepen: brandwonden die genezen binnen de 14 dagen, deze die na 14 tot 21 dagen genezen en deze die niet binnen de 21 dagen zullen genezen (Monstrey et al., 2008). Hoeksema et al. (2009) kwantificeerden de superioriteit van LDI boven de klinische beoordeling voor de bepaling van de diepte van brandwonden gedurende de eerste 8 dagen na de verbranding. De accuraatheid van de beoordeling van de diepte van de brandwonde op dag 0, 1, 3, 5 en 8 met gebruik van LDI was 54%, 79.5%, 95%, 97% en 100%. Bij de klinische beoordeling was dit respectievelijk 40.6%, 61.5%, 52.5%, 71.4% en 100%. De accuraatheid van LDI was significant hoger dan deze van de klinische beoordeling op dag 3 (p<0.001) en dag 5 (p=0.005).
Graad I
Anatomisch Epidermis
Epidermis + Dermis Tot Oppervlakkig oppervlakkige dermale papillen Grootste deel Diep van de dermis II
Kliniek Hevige pijn. Droog erytheem zonder blaren. Pijnlijk. Vochtig erytheem met oedeem en blaren. Blaren meestal intact. Prikpijn. Normale capillaire refill.. Wasachtig aspect. Geen of minder prikpijn. Vertraagde capillaire refill. Kan evolueren naar 3de graad bij uitdroging of infectie.
Genezing Spontaan. Binnen enkele dagen. Zonder litteken
Spontaan. Binnen 2 à 3 weken. Minimale littekenvorming. Spontaan. Na 25-35 dagen. Hypertrofische littekenvorming met risico op contracturen. Chirurgische behandeling verbetert genezing. Geen spontane reepithelialisatie mogelijk. Chirurgische behandeling vereist.
Epidermis + Pijnloos. Beige wasachtig, bruin Volledige perkamentachtig tot dermis + zwartverkleurend. Inelastisch. Subdermaal vet Avasculair (geen capillaire refill). met zenuwuiteinden en bloedvaten Tabel 4: Brandwonden indeling in 3 graden volgens diepte (gebaseerd op: Grunwald en Garner, 2008; Doherty en Way, 2006; www.brandwonden.be) III
17
3.1.3. Uitgebreidheid De uitgebreidheid of omvang van de brandwonde wordt uitgedrukt als het percentage van het totale lichaamsoppervlak dat tweede- of derdegraads verbrand is, weergegeven als het “% TBSA” (total body surface area). De TBSA wordt, bij patiënten ouder dan 15 jaar, berekend met behulp van de “regel van 9” van Wallace (zie figuur 6). Het lichaam wordt hierbij ingedeeld in zones die 9% of een veelvoud van 9% van het lichaamsoppervlak innemen. Het diagram van Lund-Browder (figuur 7) is een meer nauwkeurige methode om het TBSA te berekenen waarbij de leeftijd in rekening wordt gebracht, deze methode is dus geschikt voor de berekening bij kinderen.
Figuur 6: De regel van 9 van Wallace. De percentages die vermeld staan op de figuren gelden enkel voor anterior of posterior, respectievelijk. (Grundwald en Garner, 2008)
Figuur 7: Lund-Browder diagram (bron: www.burnsurgery.org)
18
3.1.4. Ernst en prognose De ernst en de prognose van brandwonden is vooral afhankelijk van de uitgebreidheid (% TBSA), de diepte, de leeftijd van de patiënt en de eventuele geassocieerde luchtwegverbranding. Patiënten jonger dan 2 jaar of ouder dan 60 jaar hebben een significant hoger mortaliteitsrisico bij om het even welke uitgebreidheid (Doherty en Way, 2006). De American Burn Association heeft brandwonden ingedeeld in 3 categorieën op basis van de ernst: majeure brandwonden, matige ongecompliceerde brandwonden en mineure brandwonden (Tabel 5). Tobiasen J. ontwikkelde in 1982 na statistische analyse de ABSI (Abbreviated Burn Severity Index) waarbij leeftijd, geslacht, aanwezigheid van diepe brandwonden, aanwezigheid van luchtwegverbranding en % TBSA in rekening gebracht worden. Elke factor krijgt een bepaalde numeriek score (tabel 6). De som van deze score is de ABSI-score en komt overeen met een bepaalde overlevingskans (tabel 7). Categorie
Karakteristieken
Majeure brandwonden
2de graads > 25% TBSA bij volwassenen. 2de graads > 20% TBSA bij kinderen/bejaarden. 3de graads > 10% TBSA. De meeste brandwonden t.h.v. handen, aangezicht, ogen, oren, voeten of perineum. De meeste patiënten met luchtwegverbranding, elektrische verbranding, brandwonden gecompliceerd met andere majeure trauma‟s of voorafbestaande ernstige aandoeningen.
Matige ongecompliceerde brandwonden
2de graads 15-25% TBSA bij volwassenen. 2de graads 5-20% TBSA bij kinderen/bejaarden. 3de graads 2-10% TBSA.
Mineure brandwonden
1ste graads. 2de graads < 15% TBSA bij volwassenen. 2de graads < 5% TBSA bij kinderen/bejaarden. 3de graads < 2% TBSA.
Tabel 5: Classificatie van brandwonden volgens ernst volgens de American Burn Association.
19
Score Geslacht
ABSI-score
Mortaliteitsrisico Overlevingskans
2-3
Zeer laag
99%
Man
0
4-5
Matig
98%
Vrouw
1
6-7
Matig tot ernstig
80-90%
8-9
Ernstig
50-70%
10-11
Majeur
20-40%
12-13
Maximum
<10%
Leeftijd 0-20
1
21-40
2
41-60
3
61-80
4
81-100
5
Luchtwegverbranding
1
3de gr brandwonden
1
Tabel 7: ABSI-score als parameter voor de prognose volgens Tobiasen et al. (1982)
% TBSA 1-10
1
11-20
2
21-30
3
31-40
4
41-50
5
51-60
6
61-70
7
71-80
8
81-90
9
91-100
10
Tabel 6: Bereking van de ABSI-score voorgesteld door Tobiasen et al. (1982)
3.2. Pathofysiologie 3.2.1. Lokale pathofysiologische veranderingen Huidverbranding De lokale schade is afhankelijk van de temperatuur en de duur van het contact (Grunwald en Garner, 2008). Als de temperatuur stijgt zullen moleculaire bindingen breken wat resulteert in celmembraan disfunctie door het vernietigen van de ionkanalen (Church et al., 2006). Als de temperatuur verder stijgt zal eiwitdenaturatie plaatsgrijpen, zuurstofradicalen zullen vrijgezet worden en uiteindelijk zullen cellen afsterven en zal een laag necrotisch weefsel gevormd worden (Church et al., 2006). Ter hoogte van het wondoppervlak is er verdamping van water te wijten aan plasma-exsudatie. Een brandwonde is heterogeen, ze bestaat uit zones met verschillende niveaus van beschadiging (Grunwald en Garner, 2008). Naast de huid worden ook de capillairen aangetast waardoor hun permeabiliteit verhoogt en anorganische ionen met water, eiwitten en zelfs rode bloedcellen kunnen uittreden, wat resulteert in
20
extravasculair oedeem. Deze vasculaire schade wordt enerzijds veroorzaakt door de warmte en anderzijds door diverse inflammatoire bestanddelen die vrijkomen bij weefselverbranding.
Luchtwegverbranding De bovenste luchtwegen worden vooral aangetast door directe thermische beschadiging door het inademen van hete gassen. Na enkele uren kan acute ademnood met stridor ontstaan door de zwelling van de aangetaste zone met gevaar voor obstructie. De onderste luchtwegen kunnen beschadigd worden door de inhalatie van toxische verbrandingsproducten. Door directe microvasculaire schade en door de vrijstelling van vrije zuurstofradicalen en inflammatoire bestanddelen kan pulmonair oedeem ontstaan met mogelijk respiratoire insufficiëntie tot gevolg. De toxische verbrandingsproducten beschadigen het trilhaarepitheel en verminderen de mucociliare klaring van invaderende microorganismen. Aggregaten van mucus en cellulair debris kunnen middelgrote luchtwegen afsluiten met een atelectase tot gevolg. Verstoring van de endotheliale en epitheliale integriteit resulteert in de exsudatie van eiwitrijk plasma in de terminale luchtwegen. Dit bevordert, in combinatie met de atelectase, bacteriële groei wat kan leiden tot een pneumonie. De inhalatie van toxische gassen vernietigt ook type II pneumocyten waardoor de productie van surfactant verstoord wordt en de longcompliantie afneemt (Church et al., 2006). ARDS (Adult Respiratory Distress Syndrome) is de meest gevreesde pulmonaire complicatie bij verbrandingstrauma.
3.2.2. Systemische pathofysiologische veranderingen Circulatoir Het verlies van water, elektrolieten en eiwitten via de beschadigde capillairen en verdamping zorgt voor een snelle daling in het bloed-plasmavolume met een verminderde hartdebiet tot gevolg. Het autonoom zenuwstelsel reageert op deze hypovolemie met perifere en splanchnische vasoconstrictie om de perfusie van het hart en de hersenen te bewaren. Dit gaat ten koste van de perfusie van de nieren, de lever, het maag-darmstelsel en de skeletmusculatuur.
Metabool De periode na de verbranding is gekarakteriseerd door een toestand van hypermetabolisme met verlies van eiwitten en daling van de BMI tot gevolg. De oorzaak van dit hypermetabolisme is nog niet volledig duidelijk maar inflammatoire cytokines spelen in ieder geval een rol in deze complexe respons. Een tweede metabole reactie op brandwonden is hyperglycemie. Tijdens de initiële shockfase wordt de productie van insuline geïnhibeerd en die van glucagon gestimuleerd waardoor de beschikbaarheid van glucose in het bloed verhoogt.
Hematologisch Bij brandwondenpatiënten kan een anemie optreden door 3 mogelijke oorzaken: hemolyse, bloeding of beenmergsuppressie. Door belangrijk vochtverlies in het begin kan deze anemie gemaskeerd worden door massieve hemoconcentratie.
21
Immunologisch Mineure brandwonden lokken enkel een lokale inflammatoire reactie uit die noodzakelijk is voor de wondheling. Brandwonden met een zekere omvang zullen ook een systemische inflammatoire respons uitlokken. De immunologische respons op ernstige brandwonden is initieel pro-inflammatoir maar zal al snel anti-inflammatoir worden in een poging om homeostase te bewaren en de normale fysiologie te herstellen (Church et al., 2006). Ernstige brandwonden resulteren uiteindelijk in immuunsuppressie. De initiële inflammatoire respons is gekarakteriseerd door de vrijzetting van pro-inflammatoire cytokines zoals interleukine-1β (IL-1β), TNF-α, IL-2, IL-6 en IFN-γ. De voornaamste celtypes die een rol spelen in deze pro-inflammatoire respons zijn pro-inflammatoire macrofagen en CD4+ T helper cellen. IFN-γ stimuleert de differentiatie van T helper cellen in Th-1 cellen en inhibeert de differentiatie in Th-2 cellen (Church et al., 2006). De anti-inflammatoire respons en de daarop volgende immunosuppressie is gekarakteriseerd door anti-inflammatoire cytokines en celtypes. T helper cellen zullen bij voorkeur differentiëren in Th-2 cellen die de anti-inflammatoire cytokines IL-4 en IL-10 produceren. Ernstige brandwonden zullen uiteindelijk de cellulaire en humorale immuniteit ernstig verstoren. Gestegen concentraties van IL-4 en IL-10 hebben een anti-inflammatoir effect op de macrofagen, ze inhiberen de antigen-presentatie, verminderen de productie van pro-inflammatoire cytokines en onderdrukken de bactericide en fungicide activiteit. Macrofagen vertonen na ernstige verbranding een gestoorde fagocytose en een verhoogde productie van PGE2. PGE2 vermindert de lymfocyt-proliferatie, vermindert de productie van IL-1β en IL-2, inhibeert de activiteit van NK cellen en activeert CD8+ T suppressor cellen (Church et al., 2006). Neutrofielen vertonen in deze situatie verstoorde chemotaxis, fagocytose en intracellulaire vernietiging. De verminderde cytotoxische activiteit is het gevolg van een golf van degranulatie onmiddellijk na de verbranding en het daarop volgende
onvermogen om
intralysosomale enzymes en defensines terug aan te vullen (Church et al., 2006). Het aantal Tlymfocyten vermindert proportioneel met de ernst van de brandwonden gedurende de eerste week na de verbranding en hun reactie op antigenen en mitogenen is verzwakt. De ratio CD4+ T helper cellen/ CD8+ T supressor cellen is verlaagd bij ernstige brandwonden. Ook de humorale immuniteit is verstoord door de verminderde productie van immunoglobulines.
3.3. Infectie van brandwonden Infectie van de brandwonden veroorzaakt een vertraging in de epidermale maturatie en leidt tot hypertrofe littekenvorming (Church et al, 2006). Invasie van de micro-organismen in de weefsellagen onder de dermis kan tevens leiden tot bacteriemie en sepsis. Andere infecties die vaak voorkomen bij patiënten met brandwonden zijn onder andere pneumonie, urineweginfecties en katheter-geassocieerde infecties zoals thromboflebitis. De laatste jaren is sepsis bij patiënten met brandwonden eerder secundair aan katheter-geassocieerde infecties of pneumonie dan het resultaat van de infectie van de brandwonde zelf. Deze evolutie is er gekomen door het toepassen van vroege excisie of debridering van diepe brandwonden (Church et al., 2006) en het gebruik van effectieve antimicrobiële topische agentia (Pruitt et al., 1998).
22
Na de initiële periode van shock is infectie de meest gevreesde complicatie van brandwonden (Revathi et al., 1998). Men schat dat ongeveer 75% van de overlijdens ten gevolge van brandwonden te wijten zijn aan infecties (Sharma et al., 2007).
3.3.1. Pathogenese De destructie van de normale huid-barrière en de verstoring van de lokale en systemische immuniteit zijn de sleutelfactoren die bijdragen tot de infectieuze complicaties bij patiënten met ernstige brandwonden. De oppervlakte van diepe brandwonden is een vochtige, eiwit-rijke omgeving bestaande uit avasculair necrotisch weefsel dat zeer gunstig is voor de kolonisatie en proliferatie van microorganismen (Church et al., 2006). De avasculariteit van deze brandwonden resulteert in een gestoorde migratie van immuuncellen en verhindert dat systemische antibiotica de wonde bereiken, terwijl toxische substanties die door het necrotisch weefsel worden vrijgezet de lokale immuunreactie verstoren (Church et al., 2006). Hoewel het oppervlak van brandwonden steriel is onmiddellijk na de verbranding zullen deze wonden gekoloniseerd worden door micro-organismen. Of deze microorganismen uiteindelijk zullen leiden tot infectie hangt af van het type en de hoeveelheid van het organisme en de aard en uitgebreidheid van de brandwonde. Gram-positieve bacteriën die de verbranding overleven, zoals staphylococcen diep in zweetkliertjes en haarfollikels, zullen de brandwonde gedurende de eerste 48h koloniseren (tenzij topische antimicrobiële agentia worden gebruikt). Later, gemiddeld na 5 tot 7 dagen, zullen deze wonden gekoloniseerd worden door ander bacteriën en gisten van endogene en exogene oorsprong (Sharma, 2007). Wanneer de afweer van de patiënt inadequaat is en therapeutische interventies (zoals excisie van het necrotisch weefsel en sluiten van de wonde) niet op tijd gebeuren kunnen deze bacteriën vitaal weefsel binnendringen en zo een invasieve infectie veroorzaken. Invasieve infecties komen bijna uitsluitend voor bij diepe brandwonden en kunnen resulteren in bacteriemie, sepsis en “multiple-organ dysfunction syndrome” (Church et al, 2006). Vóór de introductie van antibiotica was Streptococcus pyogenes het voornaamste pathogeen bij infecties van brandwonden. Na de introductie van penicilline in de vroege jaren 1950 werden infecties van brandwonden voornamelijk veroorzaakt door Staphylococcus aureus. S. aureus heeft nog steeds een aandeel als pathogeen bij infecties van brandwonden, vooral tijdens de eerste week, maar in vele brandwondencentra is Pseudomonas aeruginosa tegenwoordig de meest voorkomende oorzaak van infecties (Church et al., 2006). Het spectrum van infectieuze agentia varieert echter van plaats tot plaats en van tijd tot tijd.
3.3.2. Classificatie en diagnose Men kan infecties van brandwonden indelen in 4 types: brandwonden impetigo, brandwondengerelateerde chirurgische wondinfectie, brandwonden cellulitis en invasieve infectie van niet gedebrideerde brandwonden.
23
Brandwonden impetigo Brandwonden impetigo is een oppervlakkige infectie met verlies van het epitheel van eerder gereëpithelialiseerde oppervlakken. Impetigo treed op nadat de brandwonde geheeld is of gesloten is met een huident. Klinisch ziet men multifocale kleine oppervlakkige abcessen. Deze infectie kan resulteren in de destructie van de huident en ulceratie van de spontaan genezen 2de graads brandwonden of donor sites van de huident (Pruitt et al., 1998). De diagnose op basis van de kliniek kan bevestigd worden door een kweek. Brandwonden impetigo is meestal geassocieerd met S. aureus of Streptoccus pyogenes (Sheridan, 2005).
Brandwonden-gerelateerde chirurgische wondinfectie Het betreft hier een purulente infectie van gedebrideerde brandwonden en donor sites die nog niet geëpithelialiseerd zijn. De infectie van de open wonde is geassocieerd met het verlies van de synthetische of biologische bedekking, veranderingen in het aspect van de wonde (zoals hyperemie) en erytheem van de gezonde huid rond de wonde. Deze geïnfecteerde wonden scheiden vaak wondvocht af met witte bloedcellen en zijn vaak geassocieerd met systemische symptomen zoals koorts en hypotensie. Vaak zijn deze infecties gerelateerd aan een inadequate excisie van de brandwonde waarbij het achtergebleven necrotische weefsel fungeert als kweekbodem voor de infectie (Sheridan, 2005). De kweek van een uitstrijkje of een weefselbiopsie zal positief zijn en de diagnose zal gesteld worden op basis van een histologisch onderzoek van de weefselbiopsie.
Brandwonden cellulitis De cellulitis ter hoogte van de brandwonde is het gevolg van de verspreiding van infectie in de gezonde huid en de weke delen rond de brandwonde of donor site. Deze infectie kan men herkennen door de extensie van erytheem in de gezonde huid rond de wonde, verder dan men zou verwachten bij extensie door de wonde zelf. Brandwonden cellulitis vertoont geen andere tekenen van wondinfectie maar minstens één van de volgende manifestaties is aanwezig: lokale pijn of gevoeligheid, zwelling of warmte ter hoogte van de aangetaste zone, progressie van erytheem of zwelling en tekenen van lymfangitis en/of lymfadenitis die zich uitstrekken van de aangetaste huid over de routes van lymfatische drainage naar deze zone (Church et al., 2006). Deze infectie wordt het meest gezien tijdens de eerste dagen na de verbranding of als een postoperatieve complicatie ter hoogte van de donor site. De diagnose wordt gesteld op basis van de kliniek. Deze infectie wordt voornamelijk veroorzaakt door S. pyogenes maar het is meestel moeilijk om een organisme te isoleren van wonduitstrijkjes omdat de infectie zich typisch verspreid via de dermale lymfevaten van de niet verbrande huid rond de wonde (Sheridan, 2005).
Invasieve infectie van niet gedebrideerde brandwonden Wanneer micro-organismen het leefbare onderliggend weefsel binnendringen spreekt van een invasieve infectie. Patiënten met niet gedebrideerde diepe 2de graads brandwonden of 3de graads brandwonden hebben een verhoogd risico op deze complicatie. Lokale klinische tekenen die geassocieerd zijn aan een invasieve infectie van niet gedebrideerde brandwonden zijn samengevat in tabel 8. Patiënten met een
24
invasieve infectie vertonen ook systemische symptomen zoals koorts, tachypnoe, hypotensie, hyperglycemie en/of mentale verwardheid. Deze tekenen op zich zijn echter geen bewijs voor een invasieve infectie aangezien koorts voorkomt bij praktisch alle patiënten met significante brandwonden en patiënten met uitgebreide brandwonden vertonen gelijkaardige fysiologische veranderingen als resultaat van hypermetabolisme (Sharma, 2007). Een cultuur van de brandwonde is nuttig voor de identificatie van organismen die aanwezig zijn in de brandwonde en de identificatie van de dominantie organismen in de wondflora maar zelfs een kwantitatieve cultuur is niet in staat een onderscheid te maken tussen kolonisatie en infectie van de brandwonde (Pruitt et al., 1998). Eerder werd de diagnose van infectie gesteld op basis van een kwantitatieve cultuur wanneer er 105 of meer „colony-forming units‟ (CFU) per gram weefsel aanwezig waren (Sheridan, 2005). Nu blijkt dat deze hoge concentraties ook kunnen terug gevonden worden bij kolonisatie zonder infectie en dat infecties ook al voorkomen bij concentraties vanaf 104 CFU per gram (Church et al., 2006). Histologisch onderzoek van een weefselbiopsie is de meest betrouwbare methode om de diagnose van een invasieve infectie te bevestigen (Pruitt et al., 1998). De microbiële status van een brandwonde kan door middel van histologisch onderzoek gegradeerd worden op basis van de densiteit en de diepte van penetratie van de micro-organismen (tabel 9).
Klinische tekenen van invasieve infecties Conversie van een 2de graads brandwonde naar een 3de graadsbrandwonde met necrose. Donker bruine, zwarte of violetachtige verkleuring van de wonde (focaal, multi-focaal of gegeneraliseerd). Hemorragie in het subcutane wondbed. Oedeem en/of violetachtige verkleuring van niet verbrande huid ter hoogte van de wondranden (voornamelijk bij P. aeruginosa infecties). Abnormaal snelle separatie van het necrotisch weefsel (voornamelijk bij schimmelinfecties). Groene verkleuring van subcutaan vet (typisch voor P. aeruginosa infecties door pyocyanine pigment). Initieel erythemateuse en later zwarte necrotisch laesies (ecthyma gangrenosa) van de niet verbrande huid (typisch voor bacteriële infecties). Tabel 8: Klinische tekenen van invasieve infecties van de niet gedebrideerde brandwonden (gebaseerd op Pruitt et al., 1998 en Church et al., 2006)
Stadia van de microbiële status van brandwonden op basis van histologie Stadium I : Kolonisatie A: Oppervlakkige kolonisatie (micro-organismen enkel aanwezig op wondoppervlak) B: Penetratie (micro-organismen aanwezig in necrotisch weefsel) C: Proliferatie (micro-organismen prolifereren ter hoogte van de overgang necrotisch-leefbaar weefsel) Stadium II: Invasie A: Microinvasie (micro-organismen aanwezig in leefbaar weefsel juist onder de overgang) B: Diepe invasie (multifocale of diffuse penetratie van micro-organismen in leefbaar subcutaan weefsel) C: Microvasculaire invasie (micro-organismen aanwezig in kleine bloed- en lymfevaten) Tabel 9: Stadiëring van de microbiële status van brandwonden op basis van histologisch onderzoek van een weefselbiopsie van de wonden (Pruitt et al., 1998)
25
4. Pseudomonas aeruginosa Infecties van Brandwonden 4.1. Epidemiologie Recente en betrouwbare cijfers omtrent de prevalentie van Pseudomonas aeruginosa bij brandwonden zijn schaars. McManus et al. rapporteerden in 1985 dat 10% van alle patiënten met brandwonden een Pseudomonas bacteriemie ontwikkelen dewelke gerelateerd is aan een mortaliteit van 80% en dat het risico op een Pseudomonas infectie aanzienlijk verhoogd bij brandwonden met een TBSA van meer dan 30%. In het brandwondencentrum (BWZ) van het UZ Gent worden routinematig stalen van verschillende oorsprong (uitstrijkjes ter hoogte van de brandwonden, de liesplooien, de oksels,…en stalen van urine, stoelgang, sputum, …) afgenomen om te screenen op de aanwezigheid van pathogenen. Vanaf 1 januari 2007 tot en met 31 augustus 2008 (20 maanden) werden er 160 patiënten in het brandwondencentrum opgenomen. Van deze 160 patiënten werden er voor 2 patiënten geen gegevens terug gevonden in de databank (missing data) en bij 12 patiënten werden er geen stalen genomen. De data van de overgebleven 146 patiënten werden geanalyseerd om de problematiek van Pseudomonas aeruginosa in het brandwondencentrum te objectiveren. Enkele eigenschappen van deze populatie worden samengevat in tabel 10. Uit de analyse blijkt dat bij 1 patiënt op 3 (48/146) P. aeruginosa werd aangetroffen tijdens hun opname. De mortaliteit in deze groep is 8,3% tegenover 3,1% voor de patiënten waarbij geen P. aeruginosa werd aangetroffen. Bij 41 van deze 48 patiënten (85%) werd P. aeruginosa teruggevonden in de brandwonden en bij 31 hiervan was dit ook de primaire focus. Bij 10 patiënten (24%) waarvan de brandwonden besmet raakten met P. aeruginosa werd deze kiem eerst elders is het lichaam teruggevonden, voornamelijk in urine of sputum, alvorens uitstrijkjes van de brandwonden positief werden. Hieruit kan men afleiden dat de brandwonden van deze patiënten waarschijnlijk endogeen besmet werden. Bij 13/48 patiënten (27%) werd P. aeruginosa in de eerste week na opname aangetroffen. Bij 3 patiënten was dit reeds de eerste 48u na opname, deze besmettingen beschouwen we dus niet als nosocomiaal. Bij 17/48 patiënten (35%) werd P. aeruginosa de 2de week na opname teruggevonden. Ook werd er aan de hand van deze data de relatie tussen de uitgebreidheid van de brandwonden (% TBSA) en het al of niet besmet raken met P. aeruginosa onderzocht (figuur 8 en 9). Op basis van deze analyse lijkt er een positief verband tussen toename in % TBSA en pseudomonasbesmetting. We zien dat wanneer de lichaamsverbranding kleiner is dan 20% meer mensen niet dan wel besmet raakten met P. aeruginosa en het omgekeerde stellen we vast bij meer uitgebreide brandwonden. In de groepen tussen 30 en 40 % TBSA en meer dan 50% zien we 100% positieve stalen, omdat het aantal patiënten in deze groepen zeer klein is kunnen we hieruit echter geen conclusies trekken. Een gelijkaardige analyse werd ook uitgevoerd in het brandwondencentrum van het koningin Astrid militair hospitaal in Neder-over-Heembeek voor de periode van 22 juli 1998 tot 24 juli 1999 (Pirnay et al., 2003). De onderzoekspopulatie bestond uit alle patiënten die in deze periode werden opgenomen in het brandwondencentrum, enkele eigenschappen van deze populatie zijn weergegeven in tabel 10. P. aeruginosa werd hier teruggevonden bij 70 van de 441 patiënten, dit is 16%.
26
BWC UZ Gent
BWC Neder-over-Heembeek
Studieperiode
01/01/2007 - 31/08/2008
22/07/1998 - 24/07/1999
Totaal aantal patiënten
146
441
Man : Vrouw ratio
97 : 49 (~ 2:1)
(Gegevens niet weergegeven)
Gemiddelde leeftijd (min-max)
33j (6m - 85j)
36j (2m - 95j)
Gemiddelde % TBSA (min-max)
14,8 (0 - 80)
14,1 (0 - 95)
Mortaliteit
7 (4,8%)
(Gegevens niet weergegeven)
Stalen pos. voor P. aeruginosa
48 (33%)
70 (16%)
Tabel 10: Gegevens van de studiepopulatie van de analyse in het brandwondencentrum van het UZ Gent en dat van het militair hospitaal in Neder-over-Heembeek. Figuur 8: Het aantal stalen positief en negatief voor Pseudomonas aeruginosa voor elke categorie van brandwonden ingedeeld volgens % TBSA.
Figuur 9: Het percentage stalen positief voor P. aeruginosa voor elke categorie van brandwonden ingedeeld volgens % TBSA.
4.2. Pathogenese Pseudomonas aeruginosa infecties van brandwonden verlopen, zoals de meeste bacteriële infecties, volgens het onderstaand schema. Afhankelijk van de afweer van de gastheer en de virulentie van de bacterie wordt dit schema volledig of gedeeltelijk doorlopen.
27
Besmetting (overdracht van de bacterie op de mens) ↓ Kolonisatie (hechting en proliferatie van de bacterie op huid of slijmvliezen) ↓ Lokale infectie (de bacteriën lokken een lokale reactie uit) ↓ Verspreiding van de infectie ↓ Bacteriemie (bacteriën aanwezig in de bloedbaan) ↓ Sepsis
De P. aeruginosa besmetting is van endogene (normale flora van de patiënt) of exogene oorsprong (leidingwater, medisch materiaal, andere patiënten, verplegend personeel,…). De reservoirs en transmissieroutes werden eerder al uitvoerig besproken (zie 2.4: reservoirs en transmissie routes). De intensieve verzorging die patiënten met ernstige brandwonden nodig hebben brengen een sterk verhoogd risico op contaminatie met zich mee. Tijdens de verzorging kunnen bacteriën van endogene of exogene oorsprong overgebracht worden via de handen van de verzorger, via materiaal (thermometer, bloeddrukmeter, handdoeken, pincetten,…) of via leidingwater dat tijdens hydrotherapie gebruikt wordt. Het risico op contaminatie van de brandwonden is recht evenredig met de uitgebreidheid. Na de contaminatie van het wondoppervlak zullen de bacteriën zich hechten aan de epitheelcellen met behulp van adhesines op het celoppervlak. De virulentiefactoren die een cruciale rol spelen in deze adhesie-fase zijn de pili en de flagel. Na de adhesie-fase. De oppervlakte van de brandwonde biedt een vochtige eiwitrijke omgeving met een temperatuur van ongeveer 37°C en het ontbreken van lokale verdedigingsmechanismen, kortom een optimale omgeving voor de groei en verdere deling van P. aeruginosa. Nadat de bacterie zich aan het oppervlak gehecht heeft zal hij dit evalueren en signalen (autoinducers) uitzenden in zijn omgeving waardoor andere bacteriën worden aangetrokken en celdeling wordt geïnduceerd. Op deze manier worden kolonies gevormd. Dankzij de flagel en de pili kunnen de bacteriën zich verder verspreiden in het necrotisch weefsel en ook daar kolonies vormen. Klinisch kan de kolonisatie met P. aeruginosa herkend worden aan het blauw-groene pigment, verbanden zullen groen verkleuren. Wanneer de bacteriën zich verder verspreiden en in contact komen met leefbaar weefsel zullen zij een lokale (immmuun)reactie uitlokken van de gastheer, men spreekt dan van een lokale infectie. De inflammatoire respons wordt uitgelokt door factoren op het celoppervlak van P. aeruginosa zoals de flagel en LPS. De klassieke tekenen van een lokale infectie zijn „rubor‟ (roodheid), „calor‟ (warmte), „tumor‟ (zwelling) en „dolor‟ (pijn). Kenmerken voor een lokale wondinfectie met P. aeruginosa is een blauw-groen exsudaat en een specifieke geur.
28
De gesecreteerde virulentiefactoren en de T3SS effectors zijn van belang voor de verdere verspreiding van P. aeruginosa. Vele van deze factoren staan onder controle van complexe regulatie-systemen waaronder het systeem van “quorum sensing”. De verdere verspreiding van deze bacteriën kan enkel plaatsgrijpen wanneer het immuunsysteem van de gastheer niet in staat is de invaderende organismen te vernietigen. Ten eerste is de immuniteit van de gastheer reeds sterk verstoord door de immunologische reactie op de verbranding (zie 3.2.2.) en ten tweede secreteert P. aeruginosa virulentiefactoren die in staat zijn het immuunsysteem nog meer te verstoren. Proteasen, hemolysines, exotoxine A en de T3SS effectors zijn in staat componenten van het afweersysteem af te breken, te beschadigen of te inhiberen. De bacterie zal zich met behulp van extracellulaire en T3SS virulentiefactoren verder in het onderliggend weefsel kunnen verspreiden door de vernietiging van de weefselcomponenten. Het cytotoxisch effect van fosfolipase C en de exotoxines A, U, S en T zorgen voor celdood. De proteasen vernietigen weefseleiwitten zoals elastine, collageen, fibrine, bouwstenen van het basale membraan en eiwitten van de tight-junctions. Hierdoor verliest het weefsel zijn stevigheid en is dit meer doordringbaar voor micro-organismen. De toxines die gesecreteerd worden door het type III secretiesysteem veroorzaken buiten apoptose ook nog een verstoring van het actineskelet van de epitheelcellen en een vernietiging van de tight-junctions wat de verdere verspreiding van micro-organismen vergemakkelijkt. Een verdere verspreiding van de infectie vertaalt zich klinisch in het ontstaan van systemische symptomen (koorts, tachypnoe, hypotensie, verwardheid,…) en lokale veranderingen ter hoogte van de brandwonde. Zo zal een 2de graads brandwonde evolueren naar een 3de graads brandwonde met uitgebreide necrose door de cytotoxische effecten. Deze cytotoxische effecten veroorzaken tevens een donker bruine, zwarte of violetachtige verkleuring van de brandwonde. Door het verspreiden van de infectie in de niet-verbrande omliggende huid zullen ook hier veranderingen optreden. Initieel zal er oedeem en een rode of violetachtige verkleuring optreden van de wondranden en het omliggend weefsel, later zullen hier ook zwarte necrotische laesies ontstaan. Typisch voor een invasieve infectie door P. aeruginosa is een groene verkleuring van het subcutaan vet. De verbranding op zich en de exotoxines van P. aeruginosa veroorzaken een verhoogde permeabiliteit van de bloedvaten waardoor virulente bacteriën zoals P. aeruginosa in geval van ernstige brandwonden in staat zijn de bloedbaan vanuit de geïnfecteerde brandwonde binnen te dringen, men spreekt dan van bacteriemie. Niet enkel de brandwonde is een potentiële ingangspoort voor een P. auruginosa bacteriemie. Ook via intra-veneuse katheters, de luchtwegen, het maag-darmstelsel en de urinewegen kunnen P. aeruginosa bacteriën de bloedbaan binnendringen. Wanneer het immuunsysteem niet in staat is de bacteriën te klaren zullen zij zich via de bloedbaan verspreiden naar de organen en hier door middel van de gesecreteerde toxines (voornamelijk extoxine A) orgaanschade veroorzaken. Er zal tevens hemolyse plaatsgrijpen door de gesecreteerde hemolysines. Een invaderende infectie kan leiden tot sepsis, een inflammatoire respons van het hele lichaam op de invasieve bacterie en de vrijgestelde toxines. Sepsis wordt veroorzaakt door een massale vrijzetting van cytokines. De belangrijkste virulentiefactoren die deze vrijzetting stimuleren zijn exotoxine A en lipide A ( deel van LPS). Sepsis is een levensbedreigende situatie die wordt gekenmerkt door hoge koorts,
29
tachycardie, tachypnoe, koude rillingen, hypotensie, verwardheid, verminderde urineproductie, oedemen en diffuse intravasale stolling (petechiën en purpura). Septische shock kan leiden tot multiple orgaanfalen (MOF) en tot de dood.
4.3. Preventie De preventie van P. aeruginosa infecties van brandwonden is gebaseerd op een goede kennis van de reservoirs en transmissieroutes van P. aeruginosa en de pathogenese van deze infectie. P. aeruginosa is afkomstig uit de eigen endogene flora van de patiënt, uit exogene bronnen in de omgeving, van andere patiënten (cross-contaminatie) en van gezondheidswerkers (deze zijn in het geval van P. aeruginosa eerder een transmissieroute dan een bron op zich). Exogene organismen uit het hospitaalmilieu zijn doorgaans meer resistent tegen antimicrobiële middelen dan endogene organismen (Weber en McManus, 2004). De voornaamste manier van transmissie van P. aeruginosa is direct of indirect contact via de handen van het personeel tijdens de verzorging van de patiënt, via onvoldoende gedecontamineerd materiaal of oppervlakken of via contact met gecontamineerd water. Brandwonden patiënten zijn uniek in hun vatbaarheid voor kolonisatie door organismen uit de omgeving alsook in hun neiging om organismen te verspreiden in hun omgeving. In het algemeen kan men stellen dat hoe uitgebreider de brandwonden en hoe sterker de kolonisatie, hoe groter het volume micro-organismen dat in de omgeving van de patiënt zal verspreid worden (Weber en McManus, 2004).
4.3.1. Isolatiemaatregelen Onder isolatiemaatregelen verstaat men preventieve maatregelen die erop gericht zijn overdracht van schadelijke micro-organismen tussen patiënten, personeelsleden en omgeving te voorkomen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee vormen van isolatie namelijk bronisolatie en protectieve isolatie. Patiënten met ernstige brandwonden vereisen protectieve isolatiemaatregelen. Protectieve of beschermende of omgekeerde isolatie is gericht op preventie van contaminatie met kiemen van exogene oorsprong. Een efficiënte protectieve isolatie kan slechts uitgevoerd worden indien men beschikt over een isolatieafdeling en vergt een sterke organisatie van de afdeling. Een brandwondencentrum moet beschikken over een isolatieafdeling en vergt dus een specifieke architectuur. De architectuur laat toe dat de patiënten individueel kunnen worden afgezonderd, dat zuivere en vuile stromen elkaar nooit kruisen en dat een sas-functie kan worden toegepast door middel van een dubbeldeurensysteem. Een isolatieafdeling wordt het best zo excentrisch mogelijk gelokaliseerd, zodat toevallig verkeer zo beperkt mogelijk is. Een isolatieafdeling is een speciale verpleegeenheid die beschikt over individuele isolatiekamers, elk met hun eigen sas en hun eigen laminaire luchtstroom. Isolatiekamers dienen als een fysische barrière tussen de individuele patiënten in het brandwondencentrum en tussen de patiënt en de buitenwereld. Deze barrière dient zo min mogelijk doorbroken te worden door het transport van de patiënt te beperken, circulatie van andere mensen (zorgverstrekkers, onderhoudspersoneel en bezoekers) tot een minimum te herleiden en
30
materiaal in en uit de kamer tot een minimum te beperken. Om de patiënt zo min mogelijk uit deze isolatie te halen moeten deze isolatiekamers zo uitgerust zijn dat alle procedures met betrekking tot de intensieve zorgen en de verzorging van de brandwonden zoals mechanische ventilatie, hydrotherapie en chirurgische procedures zo veel mogelijk in de kamer zelf kunnen plaatsvinden (Sharma, 2007). In principe verlaat de patiënt de kamer niet. Wanneer vervoer toch noodzakelijk is, bijvoorbeeld naar het operatiekwartier, dient dit zo kort mogelijk te duren. Bezoek moet tot een minimum beperkt worden (vaste beperkte bezoekuren en een beperkt aantal personen). Alle benodigdheden voor de verpleging en eenvoudig onderzoek van de patiënt moeten in de kamer aanwezig zijn. Medisch materiaal zoals een stetoscoop, een thermometer, een bloeddrukmeter, spuitpompen en dergelijke dienen individueel te blijven en blijven dus op de kamer. Verband- en ander steriel materiaal wordt (in een hoeveelheid voor maximaal een week) in een gesloten kast bewaard. Het verdient aanbeveling geen grote voorraden verpleegartikelen aan te leggen. Iedere isolatiekamer moet voorzien zijn van een afvalbak voor besmet materiaal en een alcoholdispenser voor handontsmetting in het sas. Bloemen en planten worden niet toegelaten op de kamer aangezien deze een reservoir kunnen zijn voor Pseudomonas aeruginosa. Voor het in gebruik nemen van de isolatiekamer moet deze volledig gereinigd en ontsmet worden. Tijdens het verblijf van de patiënt moet de kamer dagelijks gereinigd worden en het bedlinnen dagelijks ververst worden. Bij opname moet de patiënt eerst grondig gewassen worden, moeten de wonden ontsmet worden en moet er een verband worden aangebracht in een ruimte met sas-functie waarna hij wordt overgebracht naar zijn persoonlijke isolatiekamer. Het verzorgend personeel is een belangrijke vector voor het overbrengen van P. aeruginosa van patiënt op patiënt en van de omgeving op de patiënt. De preventie van deze vorm van transmissie vereist goed geschoold en gemotiveerd personeel,
duidelijk geschreven richtlijnen voor de bevordering van
consequent handelen en voldoende toezicht. Een correcte handhygiëne is essentieel in de preventie van exogene besmettingen. Het dragen van juwelen ter hoogte van de handen en de polsen is niet toegestaan. De handen dienen gewassen te worden voor het betreden van de isolatieafdeling en voor en na contact met de patiënt. Het personeel moet telkens vóór het betreden van de kamer de handen ontsmetten en handschoenen aandoen. Bij de verzorging van patiënten met uitgebreide brandwonden moet er ook een beschermshort, een masker en een muts worden aangedaan. Deze omkleedprocedures worden bij voorkeur in het sas gedaan. Wanneer de handschoenen tijdens de verzorging in aanraking komen met secreties of excreties van de patiënt moeten deze onmiddellijk vervangen worden om endogene contaminatie te voorkomen. De handschoenen en de beschermende kledij worden bij het verlaten van de kamer verwijderd en onmiddellijk in de vuilbak in het sas gedeponeerd. Personeel en bezoekers dragen aangepaste kledij op de isolatieafdeling en kleden zich om vóór het betreden van de afdeling om te vermijden dat micro-organismen uit de buitenwereld via kleding de isolatieafdeling kunnen binnen komen. P. aeruginosa is van nature resistent voor verschillende desinfectantia zoals biguanides, triclosan en quaternaire ammoniumverbindingen als gevolg van efflux pompen (Kerr en Snelling, 2009).
31
Blootstelling aan deze desinfectantia resulteert in een verhoogde resistentie door een selectiedruk voor resistente stammen en door overexpressie van effluxpompen. Enkele studies toonden aan dat hierdoor ook de gevoeligheid voor bepaalde antibiotica significant daalde, er ontstaat als het ware een kruisresistentie tussen het antisepticum en het antibioticum. Chuanchuen et al. (2001) beschreven het ontstaan van P. aeruginosa mutanten met een overexpressie van MexCD-OprJ efflux systeem na blootstelling van een gevoelige P. aeruginosa stam aan triclosan. Deze mutanten toonden een 94voudige verlaging van de gevoeligheid voor ciprofloxacine. McCay et al. (2010) toonden in een gelijkaardige studie een verlaagde gevoeligheid voor fluoroquinolones na blootstelling van P. aeruginosa aan bezalkonium chloride (een quaternaire ammoniumverbinding). Deze cross-resistentie is hoofzakelijk te wijten aan een overexpressie aan efflux-pompen. Ook de mogelijkheid tot het vormen van biofilms draagt bij tot de resistentie voor desinfectantia en bemoeilijkt tevens het mechanisch verwijderen van de bacteriën. Aangezien biofilms zich vormen op vochtige oppervlakken is het belangrijk om er voor te zorgen dat oppervlakken en materiaal na gebruik goed ontsmet en afgedroogd worden en dat materiaal droog bewaard wordt.
4.3.2. Wondzorg Door verbranding van de huid gaat de fysische barrière voor micro-organismen uit de omgeving verloren. Wondverbanden moeten worden gebruikt om de brandwonde af te schermen van deze omgeving. Maar deze barrière zal nooit zo effectief zijn als de natuurlijke barrière die gevormd word door de huid. Het uiteindelijke doel is dus om deze natuurlijke barrière zo snel mogelijk te herstellen. De diepte en/of het genezingspotentieel zijn de belangrijkste determinanten in de keuze van de therapie. Oppervlakkige brandwonden die binnen de 2 à 3 weken genezen worden conservatief behandeld met als doel de mate van re-epithelialisatie te optimaliseren zodat de natuurlijke barrière zo snel mogelijk hersteld wordt. Diepe brandwonden die niet spontaan genezen na 2 à 3 weken vereisen een chirurgische behandeling. Talrijke studies hebben aangetoond dat re-epithelialisatie sneller verloopt wanneer de wonde vochtig blijft (Greenhalgh, 2009). Zo is het ook bewezen dat bacteriële overgroei en infectie de genezing vertragen. 1ste graads brandwonden zullen spontaan genezen na enkele dagen en het risico op infectie is beperkt. Enkel het reinigen van de wonden en een hydraterende crème of lotion volstaat dus voor de behandeling. Een vlotte genezing van oppervlakkige 2de graads brandwonden
vereist een reine en vochtige
wondomgeving en een aantal maatregelen ter preventie van bacteriële overgroei en infectie. De dagelijkse wondzorg bestaat uit het reinigen, debrideren en afdekken van de brandwonde. Klassiek begint de dagelijkse verzorging met hydrotherapie (in de vorm van bad, douche, sproeitafel of lokaal wassen van de brandwonden) voor het reinigen van de brandwonden. De agentia die worden gebruikt voor het reinigen van de wonden zijn zeer variabel, maar moeten niet-toxisch zijn voor het wondbed (Honari, 2004). Klassiek worden de wonden gereinigd met stromend water en een milde antibacteriële
zeep
zoals
bijvoorbeeld
povidon-jood-oplossing
(Iso-Betadine
Dermicum®).
32
Hydrotherapie brengt echter wel een verhoogd risico op infecties met zich mee door de verspreiding van bacteriën van de ene wonde naar de andere, door gecontamineerd hydrotherapie- materiaal en door contaminatie met bacteriën (voornamelijk Pseudomonas aeruginosa) die aanwezig zijn in het leidingwater zelf. Vaak worden patiënten gewassen met een mengsel van water en Iso-bethadine Dermicum. In een studie van Taylor et al. (1992) werd lokale wondreiniging met een steriele fysiologische oplossing en een zilver nitraat oplossing gebruikt als alternatief voor hydrotherapie. In deze studie zag men een daling van de Pseudomonas-geassocieerde mortaliteit en morbiditeit zonder dat er een stijging werd waargenomen van andere infecties. Men vermijdt de verspreiding van een besmetting door steeds te beginnen met de verzorging van de zuiverste wonden en voor elke wonde nieuwe handschoenen te gebruiken. Wanneer de handschoenen in contact komen met secreties of excreties van de patiënt moeten deze vervangen worden alvorens de verzorging te continueren. Haren binnen een afstand van 2 cm van de brandwonde moeten afgeschoren worden aangezien deze een mogelijkse bron voor kolonisatie kunnen zijn (Jeffery, 2009). Debrideren is het verwijderen van necrotisch weefsel en heeft als doel het genezingsproces te versnellen en preventie van infectie aangezien necrotisch weefsel een goede omgeving biedt voor de groei van organismen. Er bestaan vijf methoden om brandwonden te debrideren: autolytisch, mechanisch, chirurgisch, enzymatisch en biologisch. Onder autolytische debridering verstaan we het natuurlijke fysiologische proces waarbij fibroblasten en macrofagen, samen met de koloniserende bacteriën, enzymen produceren die het collageen in het dode weefsel afbreken waarna door fagocytose het necrotiserend weefsel wordt gescheiden van het gezond wondbed (Honari, 2004). Dit proces wordt bevorderd door vochtig verbanden. Deze methode is niet pijnlijk en is veilig maar is zeer traag en kan dus enkel worden toegepast bij brandwonden waarbij er zeer weinig risico is op infectie (kleine zeer oppervlakkige 2de graads brandwonden). Mechanische debridering kan uitgevoerd worden door hydrotherapie waarbij stromende water loszittend weefsel zal verwijderen, door op de wonden te schrobben met een borsteltje of een gaasje of door „wet-to-dry‟ of „wet-to-moist‟ verbanden. Deze vorm van mechanische debridering wordt verkregen door de wonde te bedekken met gaasverbanden gedrenkt in fysiologisch oplossing of een andere topische oplossing en deze te laten opdrogen. Wanneer het verband dan wordt verwijderd wordt de wonde mechanisch gedebrideerd. Deze methode kan echter extreem pijnlijk zijn en kan het granulatieweefsel beschadigen en wordt dus nog maar weinig gebruikt. Mechanische debridering is een niet-selectieve methode van debridering die kan toegepast worden bij brandwonden met een beperkte hoeveelheid necrotisch materiaal maar wanneer granulatieweefsel meer prevalent wordt is een meer selectieve methode aangewezen. Chirurgische of scherpe debridering is de meest effectieve, agressieve en snelle methode om een grote hoeveelheid necrotisch materiaal te verwijderen. Maar deze methode houdt ook bepaalde risico‟s in zoals sepsis en bloeding. Deze methode is zeer pijnlijk en vereist anesthesie, lokaal of systemisch, wat dan ook weer risico‟s met zich meebrengt. Bij deze vorm van debridering wordt het necrotisch weefsel verwijderd met behulp van een scalpel, een schaar, een pincet of een curret. Een nieuw instrument dat kan worden gebruikt is het Versajet® systeem, een instrument dat door middel van een fijn waterstraaltje onder zeer hoge druk het
33
necrotisch materiaal kan verwijderen. De debridering met de Versajet® is precieser dan deze met een mes maar is ook een stuk duurder en meer tijdrovend. Door middel van een review van de literatuur gevolgd door een prospectieve trial stelden Rees-Lee et al. (2008) drie indicaties op voor het gebruik van de Versajet® in de behandeling van brandwonden: debrideren van laat presenterende pediatrische brandwonden om de applicatie van Biobrane® mogelijk te maken, debridering van pediatrische 2de graads brandwonden met behoud van de dermis en debridering van anatomisch moeilijke plaatsen (gelaat, handen, voeten, …). Een vierde manier van debrideren is door middel van enzymen die het necrotische weefsel verteren terwijl het vitaal weefsel intact blijft. Reeds talrijke enzyme preparaten werden onderzocht en klinisch getest sinds de jaren 1940. Hoewel deze techniek in theorie toen veelbelovend leek omwille van de selectiviteit waren de clinici zeer terughoudend. De meeste preparaten die in het verleden werden voorgesteld vereisten langdurige en herhaaldelijke applicaties om voldoende debidering te bekomen waarbij er vaak alsnog bijkomend chirurgische debridering nodig was. Bovendien kunnen herhaaldelijke applicaties, in het bijzonder bij langdurig gebruik van vochtige occlusieve verbanden, leiden tot lokale infectie en de systemische verspreiding van het infectieuze proces bevorderen (Rosenberg et al., 2004). Eerdere experimentele en klinische data hebben dit risico op invasieve infecties bij enzymatische debridering gestaafd en resulteerden in de aanbeveling om concomitant profylactische topische antibiotica te gebruiken om deze complicatie te vermijden (Payne et al., 2008). De ontwikkeling van nieuwe agentia die een snellere en veiligere enzymatische debridering bieden hebben opnieuw plaats gemaakt voor enzymatische debridering in de behandeling van brandwonden. Een veel belovend product is Debrase® Gel Dressing (DGD), een samenstelling van proteolytische enzymen geëxtraheerd uit de ananas plant gemengd met een hydraterende gel. DGD werd voorgesteld voor de debridering van 2de en 3de graads brandwonden om het wondbed voor te bereiden op spontane genezing of grafting. Een éénmalig applicatie van slechts 4u zou resulteren in 90% debridering (Rosenberg et al., 2009). De voordelen van deze methode is de hoge selectiviteit, de hoge effectiviteit, de veiligheid (minimale bijwerkingen, geen algemene anesthesie nodig, minimaal bloedverlies), de snelheid, de mogelijkheid om een snelle en accurate bepaling van de diepte van de brandwonde te maken onmiddellijk na de therapie en het feit dat de patiënt zijn kamer niet hoeft te verlaten voor deze behandeling. De klinische resultaten zijn totnogtoe zeer positief (Rosenberg et al., 2004; Rosenberg et al., 2009; Jester et al., 2009). Een laatste methode van debrideren is de biologische methode. De voornaamste vorm is „Maggot Debridement Therapy‟ (MDT), een gecontroleerde applicatie van commercieel gekweekte steriele larven van de groene vleesvlieg of Lucilia sericata. Voordelen van deze methode zijn de hoge selectiviteit voor dood weefsel en het feit dat de patiënt niet moet verplaatst worden voor deze therapie. Bovendien zouden de larven tevens antibacteriële stoffen in de wonde vrijzetten. Het bactericide effect van deze secreties/excreties werd beschreven voor een breed spectrum gram-positieve micro-organismen (Bexfield et al., 2008; Cazander et al., 2009), maar ze zijn minder effectief tegen gram-negatieve bacteriën, in het bijzonder tegen Pseudomonas aeruginosa (Cazander et al., 2009; Jaklic et al., 2008). De nadelen van deze vorm van debrideren is dat het tijdrovend en arbeidsintensief is en mogelijks een gotere psychologische belasting met zich meebrengt
34
voor de patiënt en de verzorgende. Andersen et al. (2010) toonden aan dat quorum-sensinggereguleerde virulentie factoren in Pseudomonas aeruginosa toxisch zijn voor de L. sericata larven. Dit maakt MDT onbruikbaar in wonden die gekoloniseerd zijn door P. aeruginosa. MDT wordt voornamelijk gebruikt voor necrotische chronische wonden maar zijn plaats in de brandwondenzorg is zeer beperkt. Wondverbanden vormen een fysische barrière die de brandwonde afschermt van micro-organismen in de omgeving. Het gamma wondverbanden is zeer uitgebreid en er komen voortdurend nieuwe wondverband-systemen op de markt. Bij de keuze van een wondverband zijn er heel wat factoren die in rekening moeten gebracht worden, de belangrijkste werden samengevat in tabel 11. Pankhurst en Pochkhanawala (2002) en Alsbjörn et al. (2007) beschreven een aantal karakteristieken van een goed wondverband, samengevat in tabel 11. Een goede kennis van de karakteristieken en voor- en nadelen van de beschikbare verbanden is dus noodzakelijk voor het selecteren van het meest geschikte verband. Elk brandwondencentrum zou dus moeten beschikken over een lijst met beschikbare verbanden met hun karakteristieken en voor- en nadelen dewelke regelmatig wordt bijgewerkt. Karakteristieken
Factoren
van een goed wondverband
die in rekening dienen gebracht te worden bij de keuze van een wondverband
Behoud van vochtig wondklimaat.
Diepte van de brandwonde.
Bescherming tegen fysische schade en micro- Uitgebreidheid van de brandwonde. organismen.
Lokalisatie brandwonde.
Niet-adherent maar nauw contact met de wonde.
Hoeveelheid exsudaat.
Absorptie van overmatig exsudaat.
Verhoogde infectierisico (vb. koeling met vuil
Laat gasuitwisseling toe.
rivierwater).
Compatibel met gebruikte topische agentia.
Ervaring
Pijnloos bij aanbrengen en verwijderen.
wondverbanden.
van
verzorgende
met
bepaalde
Comfortabel. Niet toxisch. Geeft geen irritatie. Kostenefficiënt. Kan langere tijd ter plaatse blijven. Tabel 11: Karakteristieken van een goed wondverband en factoren die in rekening dienen gebracht te worden bij de keuze van een wondverband. Diepe 2de graads brandwonden en 3de graads brandwonden vereisen een chirurgische aanpak. De voorkeursbehandeling voor diepe brandwonden waarbij spontane heling binnen de 2 à 3 weken is uitgesloten is vroege excisie en bedekking om het infectierisico te verkleinen en de fysische barrière te herstellen. Verbrand weefsel wordt tangentieel en sequentieel uitgesneden tot op leefbaar weefsel. Op deze manier wordt de potentiële haard voor bacteriële infecties verwijderd en wordt er een leefbaar
35
wondbed gemaakt voor huidenten. De wonde kan dan bedekt worden met autografts, allografts of synthetische huidsubstituten. De verzorging van open brandwonden is een steriele procedure. De verzorgende draagt dus steriele handschoenen, een short, een masker en een muts en werkt met steriel materiaal. Bij elke wondverzorging moeten de wonden zorgvuldig geïnspecteerd worden met aandacht voor veranderingen in karakter, kleur, geur en hoeveelheid wonddrainage om zo tijdig in te grijpen bij kolonisatie of dreigende infectie. Wondculturen moeten routinematig afgenomen worden bij opname en minstens één maal per week tot de wonden gesloten zijn. Bij patiënten met uitgebreide brandwonden raadt men aan twee à drie maal per week wondculturen af te nemen ter controle (Sharma, 2007). Deze routine microbiologische monitoring hebben als doel (1) vroege identificatie van organismen die de brandwonde koloniseren, (2) beoordeling van de effectiviteit van de toegepaste therapie, (3) richten van perioperatieve en empirische antibioticatherapie (lokaal en systemisch) en (4) de detectie van crosskolonisatie zodat verdere transmissie kan voorkomen worden (Weber en McManus, 2004). Naast de routine wondculturen door middel van uitstrijkjes gebeuren er ook wondculturen op geleide van de kliniek wanneer verandering van de brandwonde suggestief is voor kolonisatie of infectie. Uitstrijkjes zijn nuttig voor de identificatie van de micro-organismen en hun antibiogram van de wondflora maar kan geen onderscheid maken tussen kolonisatie en infectie. Bij vermoeden van een infectie dient een weefselbiopsie te gebeuren voor cultuur voor de identificatie van de organismen en hun antibiogram in het weefsel en voor histologische diagnose voor de stadiëring van de microbiële status van de brandwonde (zie tabel 9).
4.3.3. Topische antimicrobiële middelen Het is bewezen dat het gebruik van effectieve topische antimicrobiële middelen de hoeveelheid bacteriën op het oppervlakte significant vermindert en zo het risico op infectie reduceert (Japoni et al., 2009). Topische antimicrobiële middelen worden dan ook voornamelijk preventief gebruikt als profylaxis voor de kolonisatie van brandwonden of wanneer de brandwonde reeds gekoloniseerd is ter preventie van infectie. Antibiotica-resistentie vormt een groot probleem bij de behandeling van pseudomonas aeruginosa infecties bij brandwonden. Rationeel gebruik van antimicrobiële middelen is dus uitermate belangrijk. De rol van topische antimicrobiële middelen in de reductie van de morbiditeit en mortaliteit bij patiënten met majeure brandwonden, vooral voor vroege excisie, werd reeds in vele studies gedemonstreerd (Church et al., 2006). Het routinematig profylactisch gebruik van topische antimicrobiële middelen bij oppervlakkige brandwonden kan echter niet ondersteund worden door wetenschappelijk evidentie. Men gaat er vaak vanuit dat elke aanwezigheid van bacteriën een negatieve impact heeft op de wondheling. Bacteriën zijn echter pas schadelijk voor de brandwonde wanneer de concentratie een bepaalde destructieve drempel overschrijdt of indien de aanwezige bacteriën uitgesproken toxisch zijn (Greenhalgh, 2009). Contaminatie met een kleine hoeveelheid van bepaalde bacteriën kan de wondheling zelfs bevorderen door de activatie van macrofagen (Greenhalgh, 2009). Topische antimicrobiële middelen hebben bewezen het risico op infecties te verlagen maar daartegenover staat dat vele topische agentia de wondheling vertragen, dat overmatig gebruik van
36
antimicrobiële middelen leidt tot ontwikkeling van resistentie en dat de eradicatie van één populatie bacteriën de weg vrijmaakt voor andere, mogelijks meer pathologische, bacteriën. Bij oppervlakkige brandwonden met een lager infectie-risico moet men steeds de voor- en nadelen tegen elkaar afwegen. Het profylactisch gebruik van topische antimicrobiële middelen is bij 1 ste graads brandwonden niet geïndiceerd, bij de behandeling van oppervlakkige 2de graads brandwonden spelen zij wel een belangrijke rol. De
effectiviteit
van
topische
antimicrobiële
middelen
die
courant
gebruikt
worden
in
brandwondencentra is dynamisch doordat bepaalde micro-organismen, in het bijzonder P. aeruginosa, in staat zijn snel resistentie te ontwikkelen (Altoparlak et al., 2004). Het behoud van de potentie van een individueel middel is afhankelijk van de omvang van het gebruik en de residente nosocomiale flora binnen het brandwondencentrum. Brandwondencentra kunnen gebruikte topische antimicrobiële middelen op regelmatige basis roteren om zo de kans op de ontwikkeling van resistentie te verlagen (Altoparlak, 2004). Om de keuze voor een bepaald topisch antimicrobieel middel te sturen en opkomende trends in topische antimicrobiële resistentie accuraat op te sporen is er nood aan gestandaardiseerde reproduceerbare methoden die klinisch toepasbaar zijn om informatie te bekomen omtrent de te verwachten in vivo gevoeligheid voor topische antimicrobiële agentia. Totnogtoe werden zulke gestandaardiseerde methoden nog niet gepubliceerd en zijn er nog geen gestandaardiseerde antimicrobiële breakpoints beschikbaar voor topische agentia (Church et al., 2006 en Glasser et al., 2010). Door het ontbreken van een betrouwbaar antibiogram is men bij de keuze van een topisch antimicrobieel middel aangewezen op de algemene activiteit van een bepaald agentia tegen de microorganismen die geïdentificeerd werden in de wondculturen en de monitoring van de nosocomiale infecties die in het brandwondencentrum werden opgelopen (Church et al., 2006). In een recente studie van Glasser et al. (2010) werd de gevoeligheid van verschillende isolaten van brandwonden, waaronder P. aeruginosa, voor een aantal vaak gebruikte topische antimicrobiële middelen getest door middel van twee verschillende methoden ter bepaling van de MIC (Minimum Inhibitory Concentrations) en ZI (Zones of Inhibition). Uit deze studie kwam mafenide acetaat naar voren als het meest actieve middel tegen gram-negatieve bacteriën en matige MIC‟s en ZI voor silver sulfadiazine, zilver nitraat en honing. De aanbevelingen die zij hieruit formuleerden is om zilverhoudende agentia te gebruiken als profylaxe tegen gram-negatieven en mafenide acetaat als therapeutische optie te bewaren. In hun studie werden zowel multidrug resistente (MDR) isolaten van P. aeruginosa als niet-MDR P. aeruginosa getest. Er was geen significant verschil tussen deze twee groepen wat betreft de gevoeligheid voor topische antimicrobiële middelen. Ondanks deze eerder geruststellende bevinding blijft de nood aan gestandaardiseerde breakpoints voor topische agentia en verder onderzoek naar de gevoeligheid voor topische antimicrobiële middelen in dit tijdperk van toenemende resistentie zeer hoog. Buiten de activiteit van een bepaald topisch antimicrobieel middel tegen de geïsoleerde of verwachte microorganismen zijn er nog een aantal karakteristieken die de keuze voor een bepaald agentia sturen. Het ideaal topisch antimicrobieel middel heeft een geschikt (breed) spectrum, promoot een vochtig wondmilieu, heeft een minimale systemische absorptie, vertraagd de wondheling niet, heeft een goede
37
penetratie in de wonde, geeft weinig allergische reacties, is pijnloos, is goedkoop en is eenvoudig in gebruik (Patel et al., 2008). Topische agentia bestaan in verschillende vormen namelijk zalven, crèmes, gels, oplossingen en verbanden met antimicrobiële eigenschappen. De vier eerste vormen vereisen een secundair wondverband. Hierbij is het belangrijk om de agentia rechtstreeks op het verband aan te brengen vóór de applicatie op de brandwonde ter preventie van contaminatie van de verpakking van het agentia (Church et al., 2006). Antimicrobiële wondverbanden combineren een barrière-functie met antimicrobiële eigenschappen. De meeste antimicrobiële middelen vereisen door een korte werkingsduur frequente verbandwissels dewelke vaak zeer pijnlijk zijn en mechanische schade van de wonde kunnen veroorzaken. Nieuwere antimicrobiële wondverbanden kunnen echter langer ter plaatse blijven door een vertraagde vrijstelling van het antimicrobieel middel wat het comfort kan verhogen. Een voorbeeld hiervan is Acticoat®, een 3-lagig antimicrobieel verband bestaande uit een absorberende polyesterlaag tussen 2 lagen polyethyleen met zilver. De antimicrobiële werking is te danken aan een constante vrijzetting van zilverionen die toxisch zijn voor een breed spectrum aan micro-organismen waaronder P. aeruginosa. Door de vertraagde vrijstelling kan het verband tot 3 (Acticoat®) of 7 dagen (Acticoat7®) ter plaatste blijven. De laatste jaren is er een grote belangstelling gekomen voor het gebruik van medicinale honing ter preventie en behandeling van brandwondeninfecties (Kwakman et al., 2008). De antimicrobiële en wondhelende eigenschappen van honing zijn reeds eeuwenlang bekend. Honing heeft een bactericide activiteit tegen gram-positieve en gram-negatieve organismen waaronder P. aeruginosa. Totnogtoe is er geen enkele melding gemaakt van resistentie voor honing. Dit maakt honing een geschikt middel ter preventie van en behandeling van brandwonden infecties met antibiotica-gevoelige en –resistente P. aeruginosa kiemen. De tabel in bijlage geeft een beschrijving van een aantal vaak gebruikte topische antimicrobiële middelen met activiteit tegen P. aeruginosa met hun werkingsmechanisme, spectrum, voor- en nadelen, beschreven resistentie-ontwikkeling, mate van penetratie en beschikbare vormen. P. aeruginosa is niet of weinig gevoelig zijn voor nitrofural (Furacine®), bacitracine, neomycine, mupirocine (Bactroban®) en fusidinezuur (Fucidin®).
4.3.4. Preventie van transmissie via leidingwater De groeiende herkenning van leidingwater als een belangrijke bron van P. aeruginosa besmettingen heeft de aanzet gegeven voor een zoektocht naar interventies om dit probleem te bestrijden (Kerr en Snelling, 2009). Het elimineren van water in de behandeling van brandwonden is niet haalbaar daar hydrotherapie een belangrijk deel uitmaakt van de verzorging van brandwonden. Het compleet vervangen van leidingwater door steriel water stelt vele praktische bezwaren. Wanneer hydrotherapie wordt toegepast geeft immersie therapie of baden een groter risico op contaminatie (voornamelijk autocontaminatie) dan hydrotherapie door middel van douchen. Douches, wastafels en kranen dienen na gebruik goed gedroogd te worden en ontsmet met een 70% alcohol-oplossing. Om P. aeruginosa in waterleidingen onder controle te houden is de controle van biofilms cruciaal aangezien zij de bacteriën beschermen tegen diverse desinfectie methodes. Omdat biofilms zeer moeilijk te verwijderen zijn eenmaal ze gevormd zijn is het belangrijk de vorming ervan te voorkomen. Preventieve maatregelen zijn gericht op de reductie van de hoeveelheid bacteriën in het watervoorzieningssysteem, continue
38
desinfectie van waterleidingen en het voorkomen van water stagnatie. Ook de aanwezigheid van kalkaanslag bevordert de vorming van biofilms en dient bestreden te worden (Van Laer, 2010). Watervoorzieningssystemen moeten zo ontworpen zijn dat de stagnatie van water tot een minimum beperkt wordt. Een andere maatregel om stagnatie van water te voorkomen is het routinematig flushen van alle kranen en douches. Er werden diverse methodes beschreven voor desinfectie van leidingwater: thermische desinfectie, UV-desinfectie, zoutelektrolyse, koper/zilverionisatie, ozonisatie en het rechtstreeks toevoegen van ontsmettingsmiddelen (chloor, chloordioxine, waterstofperoxide). Deze desinfectiesystemen kunnen de vorming van biofilms in het watervoorzieningssysteem volledig voorkomen op voorwaarde dat ze in werking worden gesteld van zodra de eerste moment dat er water door de waterleidingen stroomt (Exner et al., 2005). Het gebruik van ontsmettingsmiddelen kent echter beperkingen aangezien het leidingwater nog drinkbaar moet zijn (Van Laer, 2010). Chloordioxine blijkt efficiënter te zijn dan chloor alleen in het verwijderen van bestaande biofilms en de preventie van formatie van nieuwe biofilms (Exner et al., 20O5). Trautmann et al. (2008) vermelden de problematiek van suboptimale concentraties van chloor ter hoogte van de tappunten met het risico op uitselecteren van multiresistente P. aeruginosa kiemen. Volledige ontsmetting van de watervoorziening is echter niet mogelijk waardoor lage concentraties bacteriën mogelijk blijven, vooral aan de tappunten (kranen, douchekoppen) (Van Laer, 2010). Een oplossing hiervoor is de installatie van point-of-use waterfiltratie op tappunten. De efficiëntie van 0,2 µm waterfilters in de preventie van P. aeruginosa contaminatie via leidingwater is reeds in een aantal studies aangetoond (Trautmann et al., 2008, Sheffer et al., 2004, Hall et al., 2004). De resultaten van deze studies zijn overweldigend positief. In de studie van Trautmann et al. (2008) werd een reductie van het aantal kolonisaties en invasieve infecties met P. aeruginosa waargenomen van respectievelijk 85% en 56%.
4.3.5. Immunotherapie De laatste decades werd er veel onderzoek gedaan naar immunotherapie tegen P. aeruginosa. Döring en Pier (2008) publiceerden een review artikel met de stand van zaken. In het kader van immunotherapie kunnen twee richtingen uitgegaan worden: actieve en passieve immunisatie. Primaire vaccinatie met een heel panel van antigenen werden getest in preklinische en klinische trials (fase I/II). De meest belovende antigenen zijn Opr, LPS (Aurogen®) en ExoA. Minder interessant lijkt vaccinatie tegenover flagellen en pilli wegens de variabel expressie van deze antigenen. DNA en viral vector vaccins lijken ook een valabele piste. Een klinisch probleem was de overstimulatie door het Opr-vaccin. Een andere piste is de passieve immunisatie en deze lijkt meer geschikt voor brandwonden patiënten daar het risico voor P. aeruginosa infectie bij deze patiënten plots ontstaat en de onderliggende acute immunosuppresie, ten gevolge van de verbranding, de immuunrespons kan ontregelen. Bronnen voor deze immunoglobulines kunnen primaire immunisatie van vrijwilligers zijn met monospecifieke antigenen, recombinant technologie bij muizen of immunisatie bij vrijwilligers tegen een panel van antigenen met subcultuur van de B-lymfocyten in vitro. Hoewel vele experimentele vaccins en monoklonale antilichamen getest werden in preklinische trials, bereikten er maar weinig klinische fasen
39
en heeft geen enkel ooit het stadium van commercialisatie bereikt. Of immunotherapie in de toekomst zal kunnen ingezet worden in de preventie van Pseudomonas aeruginosa infecties blijft een open vraag.
4.4. Behandeling Ondanks de vele preventieve maatregelen blijft het risico op infectie van de brandwonden aanzienlijk, voornamelijk bij zeer uitgebreide brandwonden. Wanneer er tekenen van infectie optreden ter hoogte van de brandwonde moet men overwegen de huidige topische therapie te vervangen en moet men de frequentie van de verbandwissel opdrijven. Wanneer een invasieve infectie aanwezig is, is een chirurgische excisie van de geïnfecteerd wonde meestal aangewezen en dient een passende systemische antibiotica therapie opgestart te worden (Weber en McManus, 2004).
4.4.1. Topische antibacteriële therapie De brandwonde wordt beschouwd als een relatief avasculaire massa van necrotisch materiaal waarin therapeutische concentraties van systemische antibiotica zeer moeilijk bereikt worden. Topische antibiotica daarentegen zorgen voor een hoge concentratie ter hoogte van de wondoppervlakte die als een barrière dient voor infectie maar de penetratie in de wonde is variabel (Tredget et al., 2004). Topische antibacteriële agentia met een voldoende penetratie kunnen, in combinatie met systemische antibiotica, therapeutische gebruikt worden wanneer er reeds infectie is waarbij men de infectie wil eradiceren en verdere verspreiding wil voorkomen. Mafenide acetaat heeft een goede activiteit tegen P. aeruginosa én heeft een goede penetratie (zie tabel in bijlage). Omwille van de systemische toxiciteit (metabole acidose) die dit product veroorzaakt moet mafenide acetaat zo kort mogelijk gebruikt worden voor de behandeling van bewezen bacteriële wondinfecties, in het bijzonder P. aeruginosa infecties (Pirnay et al., 2003). Wanneer de wonde volledig gedebrideerd werd en vrij is van necrotisch weefsel kunnen ook topische antibiotica met een matige penetratie therapeutisch worden gebruikt.
4.4.2. Systemische antibacteriële therapie Invasieve P. aeruginosa infecties, gaande van lokale wondinfectie tot septische shock, zijn geassocieerd met een hoge mortaliteit en morbiditeit en vereisen intraveneuze systemische antibioticatherapie. De behandeling van patiënten met een Pseudomonas aeruginosa infectie vormt een grote uitdaging gezien de intrinsieke resistentie van dit organisme tegen vele antibiotica klassen en zijn opmerkelijke capaciteit om nieuwe resistentie mechanismen te ontwikkelen of te verwerven tegen zowat alle antibiotica (zie 2.3). De resistentie-patronen voor P. aeruginosa varieren in tijd en ruimte. De resistentie-patronen is voor elk brandwondencentrum verschillend maar wereldwijd ziet men een verontrustend stijgende trend in de frequentie van multi-resistente P.aeruginosa kiemen, geassocieerd aan een hogere mortaliteit en morbiditeit (Mesaros et al., 2007 en Giamarellou, 2002). Totaal vertrouwen op empirische therapie is dus niet langer verantwoord in een wereld met toenemende multiresistentie. Wanneer er enige verdenking is op infectie dienen er onmiddellijk kweken afgenomen te worden ter hoogte van de potentiële infectieplaats (wonde, bloed, urine, katheter-insteekplaats,…) voor identificatie en gevoeligheidstesten. Initiële therapie zal gebaseerd zijn op de risicofactoren van de patiënt, lokale
40
epidemiologie en resistentiepatronen en op eerder geïsoleerde kiemen van de patiënt en het antibiogram indien beschikbaar. In vitro studies, inclusief quantitatieve data (MIC bepaling), dienen op regelmatige basis uitgevoerd te worden om resistentiepatronen van klonen die aanwezig zijn in het brandwondencentrum op te volgen. Deze kennis is essentieel om de meest geschikte empirische therapie te kiezen (Mesaros et al., 2007). Gezien de variabiliteit in resistentiepatronen tussen verschillende brandwondencentra is het dus moeilijk om een universele aanbeveling te formuleren omtrent de empirische therapie bij P. aeruginosa infecties. De aanbevelingen volgens „The Sanford Guide to Antimicrobial Therapy 2008-2009, Belgian/Luxembourg edition‟ voor de behandeling van P. aeruginosa is de volgende: Ceftazidim, antipseudomonas penicillines (ticarcilline/clavulaanzuur of piperacilline/tazobactam) of een 2de generatie fluoroquinolone (ciprofloxacine) voor gevoelige kiemen. Voor P. aeruginosa resistent aan antipseudomonas penicillines en ceftiazidime is de aanbeveling carbapenem in combinatie met een aminoglcoside of een 2de generatie fluoroquinolone of een aminoglycoside in combinatie met een 2de generatie fluoroquinolone. De aanbeveling voor de behandeling van kiemen die tevens resistent zijn aan aminoglycosides is de combinatie van carbapenem en ciprofloxacine. Voor multiresistente kiemen die ook resistent zijn aan deze 2 laatste kan colistin gebruikt worden. Van zodra laboresultaten beschikbaar zijn dient de antibioticatherapie hieraan aangepast te worden. De toestand van de patiënt en het aspect van de wonde dient constant gemonitord worden. Colistin is een belangrijk antibioticum in de strijd tegen infectie met resistente P. aeruginosa isolaten en het gebruik ervan is enkel verantwoord wanneer er geen andere opties meer beschikbaar zijn. Het gebruik van deze molecule, ontdekt in de vroege jaren 50, was aanvankelijk verlaten omwille van nefrotoxiciteit maar heeft de laatste jaren opnieuw interesse gewonnen door zijn unieke activiteit tegen multi-resistentie P. aeruginosa kiemen. Het werkingsmechanisme van colistin, disruptie van het cytoplasmatisch membraan, behoedt dit antibioticum tegen kruisresistentie met andere antipseudomonas agentia en maakt een snelle selectie van resistentie onwaarschijnlijk (Mesaros et al., 2007). Colistin werd opnieuw geïntroduceerd met lagere nefrotoxiciteit dan eerder beschreven en een aanvaardbaar veiligheidsprofiel in de behandeling van patiënten geïnfecteerd met multiresistentie P. aeruginosa, ook bij kinderen (Goverman et al., 2007).
4.4.3. Chirurgische therapie Bij een invasieve infectie van de brandwonden is, naast het geven van effectieve systemische antibiotica, een chirurgische excisie van het geïnfecteerd weefsel nodig ter preventie van verdere verspreiding en bacteriemie.
41
5. Besluit Een goede kennis van de pathogenese en epidemiologie van Pseudomonas aeruginosa infecties bij brandwonden is noodzakelijk voor het opstellen van een optimaal preventief en therapeutisch beleid in brandwondencentrum om zo de mortaliteit en morbiditeit in te dijken. Pseudomonas aeruginosa is een opportunistisch pathogeen dat door zijn multiple virulentie- en resistentiemechanismen een grote bedreiging vormt voor brandwonden patiënten die door hun pathologie zeer vatbaar zijn voor infecties. De epidemiologische gegevens van het brandwondencentrum van het UZ Gent tonen dat 1 patiënt op 3 gekoloniseerd wordt door P. aeruginosa. De besmetting gebeurt voornamelijk tijdens de eerste twee weken van de opname en is bij 3 kwart van de besmette patiënten van exogene oorsprong. Deze studie toont tevens aan dat de kans op besmetting groter is naarmate de brandwonde uitgebreider is. De belangrijkste preventieve maatregelen zijn protectieve isolatie, correcte handhygiëne, optimale wondzorg (met debridering van diepe brandwonden) en het gebruik van effectieve topische antimicrobiële agentia. De groeiende herkenning van leidingwater als een belangrijke bron van P. aeruginosa besmettingen heeft de aanzet gegeven voor een zoektocht naar interventies om dit probleem te bestrijden. Uit deze zoektocht kwamen de „point-of-use waterfilters‟ naar voren als meest effectieve methode om de transmissie via leidingwater te voorkomen. De behandeling van patiënten met een Pseudomonas aeruginosa infectie vormt een grote uitdaging gezien de intrinsieke resistentie van dit organisme tegen vele antibiotica klassen en zijn opmerkelijke capaciteit om nieuwe resistentie mechanismen te ontwikkelen of te verwerven tegen zowat alle antibiotica. Wereldwijd ziet men een verontrustende toename van de prevalentie van multiresistente P. aeruginosa stammen. Totaal vertrouwen op empirische therapie is dus niet langer verantwoord. Initiële therapie zal gebaseerd zijn op de risicofactoren van de patiënt, lokale epidemiologie en resistentiepatronen en op eerder geïsoleerde kiemen van de patiënt en het antibiogram indien beschikbaar.
42
6. Referenties ALSBJORN, B., GILBERT, P., HARTMANN, B., KAZMIERSKI, M., MONSTREY, S., PALAO, R., ROBERTO, M.A., VAN TRIER, A., VOINCHET, V.: Guidelines for the management of partialthickness burns in a general hospital or community setting – Recommandations of a European working party. Burns, 2007, 33, 155-160. ALTOPARLAK, U., EROL, S., AKCAY, M.N., CELEBI, F., KADANALI, A.: The time-related changes of antimicrobial resistance patterns and predominant bacterial profiles of burn wounds and body flora of burned patients. Burns, 2004, 30, 660-664. ANAISSIE, E. J., PENZAK, S. R. ,DIGNANI, M. C.: The Hospital Water Supply as a Source of Nosocomial Infections: A Plea for Action. Arch Intern Med, 2002, 162, 1483-1492. ANDERSEN, A.S., JOERGENSEN, B., BJARNSHOLT, T., JOHANSEN, H., KARLSMARK, T., GIVSKOV, M., KROGFELT, K.A.: Quorum-sensing-regulated virulence factors in Pseudomonas aeruginosa are toxic to Lucilia sericata maggots. Microbiology, 2010, 156, 400-407. BERTHELOT, P., GRATTARD, F., MAHUL, P., PAIN, P., JOSPÉ, R., VENET, C., CARRICAJO, A., AUBERT, G., ROS, A., DUMONT, A., LUCHT, F., ZÉNI, F., AUBOYER, C., BERTRAND, J. C. ,POZZETTO, B.: Prospective study of nosocomial colonization and infection due to Pseudomonas aeruginosa in mechanically ventilated patients. Intensive Care Medicine, 2001, 27, 503-512. BEXFIELD, A., BOND, A.E., ROBERTS, E.C., DUDLEY, E., NIGAM, Y., THOMAS, S., NEWTON, R.P., RATCLIFFE, N.A.: The antibacterial activity against MRSA strains and other bacteria of a <500Da fraction from maggot excretion/secretions of Lucilia sericata. Microbes and Infection, 2008, 10, 325-333. BIELECKI, P., GLIK, J., KAWECKI, M. ,MARTINS DOS SANTOS, V.: Towards understanding Pseudomonas aeruginosa burn wound infections by profiling gene expression. Biotechnology Letters, 2008, 30, 777-790. BLANC, D. S., NAHIMANA, I., PETIGNAT, C., WENGER, A., BILLE, J. ,FRANCIOLI, P.: Faucets as a reservoir of endemic Pseudomonas aeruginosa colonization/infections in intensive care units. Intensive Care Medicine, 2004, 30, 1964-1968. CABALLERO, A. R., MOREAU, J. M., ENGEL, L. S., MARQUART, M. E., HILL, J. M. ,O'CALLAGHAN, R. J.: Pseudomonas aeruginosa Protease IV Enzyme Assays and Comparison to Other Pseudomonas Proteases. Analytical Biochemistry, 2001, 290, 330-337. CAZANDER, G., VAN VEEN, K.E., BERNARDS, A.T., JUKEMA, G.N.: Do maggots have an influence on bacterial growth? A study on the susceptibility of strains of six different bacterial species to maggots of Lucilia sericata and their excretions/secretions. Journal of Tissue Viability, 2009, 18, 8087. CHUANCHUEN, R., BEINLICH, K., HOANG, T.T., BECHER, A., KARKHOFF-SCHWEIZER, R.R., SCHWEIZER, H.P.: Cross-Resistance between Triclosan and Antibiotics in Pseudomonas aeruginosa Is Mediated by Multidrux Efflux Pumps: Exposure of a Suspectible Mutant Strain to
43
Triclosan Selects nfxB Mutants Overexpressing MexCD-OprJ. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2001, 45, 428-432. CHURCH, D., ELSAYED, S., REID, O., WINSTON, B. ,LINDSAY, R.: Burn Wound Infections. Clin. Microbiol. Rev., 2006, 19, 403-434. DEZIEL, E., LEPINE, F., MILOT, S. ,VILLEMUR, R.: rhlA is required for the production of a novel biosurfactant promoting swarming motility in Pseudomonas aeruginosa: 3-(3hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids (HAAs), the precursors of rhamnolipids. Microbiology, 2003, 149, 2005-2013. DIAZ, M. H., SHAVER, C. M., KING, J. D., MUSUNURI, S., KAZZAZ, J. A. ,HAUSER, A. R.: Pseudomonas aeruginosa Induces Localized Immunosuppression during Pneumonia. Infect. Immun., 2008, 76, 4414-4421. DOHERTY, G. M. ,WAY, L. W.: Current surgical diagnosis and treatment. The McGraw-Hill Companies, New York, 2006. DOIG, P., SMITH, N. R., TODD, T. ,IRVIN, R. T.: Characterization of the binding of Pseudomonas aeruginosa alginate to human epithelial cells. Infect. Immun., 1987, 55, 1517-1522. DORING, G., PIER, G.B.: Vaccines and immunotherapy against Pseudomonas aeruginosa. Vaccine, 2008, 26, 1011-1024. ENGEL, J. ,BALACHANDRAN, P.: Role of Pseudomonas aeruginosa type III effectors in disease. Current Opinion in Microbiology, 2009, 12, 61-66. ENGEL, L. S., HILL, J. M., CABALLERO, A. R., GREEN, L. C. ,O'CALLAGHAN, R. J.: Protease IV, a Unique Extracellular Protease and Virulence Factor from Pseudomonas aeruginosa. J. Biol. Chem., 1998, 273, 16792-16797. EPELMAN, S., STACK, D., BELL, C., WONG, E., NEELY, G. G., KRUTZIK, S., MIYAKE, K., KUBES, P., ZBYTNUIK, L. D., MA, L. L., XIE, X., WOODS, D. E. ,MODY, C. H.: Different Domains of Pseudomonas aeruginosa Exoenzyme S Activate Distinct TLRs. J Immunol, 2004, 173, 2031-2040. ERRIDGE, C., BENNETT-GUERRERO, E. ,POXTON, I. R.: Structure and function of lipopolysaccharides. Microbes and Infection, 2002, 4, 837-851. FERRONI, A., NGUYEN, L., PRON, B., QUESNE, G., BRUSSET, M. C. ,BERCHE, P.: Outbreak of nosocomial urinary tract infections due to Pseudomonas aeruginosa in a paediatric surgical unit associated with tap-water contamination. Journal of Hospital Infection, 1998, 39, 301-307. FILLOUX, A. ,VALLET, I.: Biofilm: mise en place et organisation d'une communauté bactérienne. Médecine Sciences, 2003, 19, 77-83. FILLOUX, A., HACHANI, A. ,BLEVES, S.: The bacterial type VI secretion machine: yet another player for protein transport across membranes. Microbiology, 2008, 154, 1570-1583. GIAMARELLOU, H.: Prescribing guidelines for severe Pseudomonas infections. J. Antimicrob. Chemother., 2002, 49, 229-233.
44
GLASSER, J.S., GUYMON, C.H., MENDE, K., WOLF, S.E., HOSPENTHAL, D.R., MURRAY, C.K.: Activity of topical antimicrobial agents against multidrug-resistant bacteria recovered from burn patients. Burns, 2010. GOLDBERG, J. B. ,PIER, G. B.: Pseudomonas aeruginosa lipopolysaccharides and pathogenesis. Trends in Microbiology, 1996, 4, 490-494. GOVERMAN, J., WEBER, J.M., KEANEY, T.J., SHERIDAN, R.L.: Intravenous Colistin for the Treatment of Multi-Drug Resistant, Gram-Negative Infection in the Pediatric Burn Population. Journal of Burn Care & Research, 2007, 28, 421-426. GRUNWALD, T. B. ,GARNER, W. L.: Acute burns. Plastic and Reconstructive Surgery, 2008, 121, 311e319e. HALL, J., HODGSON, G., KERR, K.: Provision of safe water for immunocompromised patients in hospitals. Journal of Hospital Infections, 2004, 58, 155-158. HEIMBACH, D. M., AFROMOWITZ, M. A., ENGRAV, L. H., MARVIN, J. A. ,PERRY, B.: Burn Depth Estimation - Man or Machine. Journal of Trauma-Injury Infection & Critical Care, 1984, 24, 373378. HOEKSEMA, H., VAN DE SIJPE, K., TONDU, T., HAMDI, M., VAN LANDUYT, K., BLONDEEL, P. ,MONSTREY, S.: Accuracy of early burn depth assessment by laser Doppler imaging on different days post burn. Burns, 2009, 35, 36-45. HOLDER, I. A., NEELY, A. N. ,FRANK, D. W.: Type III secretion/intoxication system important in virulence of Pseudomonas aeruginosa infections in burns. Burns, 2001, 27, 129-130. HONARI, S.: Topical therapies and antimicrobials in the management of burn wounds. Crit.Care Nurs. Clin. N. Am., 2004, 16, 1-11. JAKLIC, D., LAPANJE, A., ZUPANCIC, K., SMRKE, D., GUNDE-CIMERMAN, N.: Selective antimicrobial activity of maggots against pathogenic bacteria. Journal of Medical Microbiology, 2008, 57, 671-625. JAPONI, A., FARSHAD, S., ALBORZI, A.: Pseudomonas aeruginosa: Burn infection, Treatment and Antibacterial Resistance. Iranian Red Crescent Medical Journal, 2009, 11, 244-253. JEFFERY, S.L.A.: Current burn wound management. Trauma, 2009, 11, 241-248. JESTER, I., KOENIGS, I., SANDER, F., KUENTSCHER, M.: Experiences of two burn centers with enzymatic debridement in paediatric burns: Preliminary results of a prospective study with Debrase Gel Dressing (DGD). Burns, 2009, 35S, S1-S47. KAMATH, S., KAPATRAL, V. ,CHAKRABARTY, A. M.: Cellular function of elastase in Pseudomonas aeruginosa: role in the cleavage of nucleoside diphosphate kinase and in alginate synthesis. Molecular Microbiology, 1998, 30, 933-941. KERR, K.G., SNELLING, A.M.: Pseudomonas aeruginosa: a formidable and ever-present adversary. Journal of Hospital Infection, 2009, 73, 338-344. KIPNIS, E., SAWA, T. ,WIENER-KRONISH, J.: Targeting mechanisms of Pseudomonas aeruginosa pathogenesis. Médecine et Maladies Infectieuses, 2006, 36, 78-91.
45
KURIOKA, S. ,LIU, P. V.: Effect of the Hemolysin of Pseudomonas aeruginosa on Phosphatides and on Phospholipase c Activity. J. Bacteriol., 1967, 93, 670-674. KWAKMAN, P.H.S, VAN DEN AKKER, J.P.C, GUCLU, A., ASLAMI, H., BINNEKADE, J.M., DE BOER, L., BOSZHARD, L., PAULUS, F., MIDDELHOEK, P., TE VELDE, A.A., VANDENBROUCKE-GRAULS, C.M.J.E, SCHULTZ, M.J., ZAAT, S.A.J.: Medical-grade honey kills antibiotic-resistant bacteria in vitro and eradicates skin colonization. Clinical Infectious Diseases, 2008, 46, 1677-1682. LAMONT, I. L., BEARE, P. A., OCHSNER, U., VASIL, A. I. ,VASIL, M. L.: Siderophore-mediated signaling regulates virulence factor production in Pseudomonas aeruginosa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002, 99, 7072-7077. LEE, V. T., SMITH, R. S., TUMMLER, B. ,LORY, S.: Activities of Pseudomonas aeruginosa Effectors Secreted by the Type III Secretion System In Vitro and during Infection. Infect. Immun., 2005, 73, 1695-1705. LEID, J. G., WILLSON, C. J., SHIRTLIFF, M. E., HASSETT, D. J., PARSEK, M. R. ,JEFFERS, A. K.: The Exopolysaccharide Alginate Protects Pseudomonas aeruginosa Biofilm Bacteria from IFN-γMediated Macrophage Killing. J Immunol, 2005, 175, 7512-7518. LEQUETTE, Y. ,GREENBERG, E. P.: Timing and Localization of Rhamnolipid Synthesis Gene Expression in Pseudomonas aeruginosa Biofilms. J. Bacteriol., 2005, 187, 37-44. MALLOY, J. L., VELDHUIZEN, R. A. W., THIBODEAUX, B. A., O'CALLAGHAN, R. J. ,WRIGHT, J. R.: Pseudomonas aeruginosa protease IV degrades surfactant proteins and inhibits surfactant host defense and biophysical functions. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2005, 288, L409-418. McCAY, P.H., OCAMPO-SOSA, A.A., FLEMING, G.T.A.: Effect of subinhibitory concentrations of bezalkonium chloride on the competitiveness of Pseudomonas aeruginosa grown in continuous culture. Microbiology, 2010, 156, 30-38. MESAROS, N., NORDMANN, P., PLÉSIAT, P., ROUSSEL-DELVALLEZ, M., VAN ELDERE, J., GLUPCZYNSKI, Y., VAN LAETHEM, Y., JACOBS, F., LEBECQUE, P., MALFROOT, A., TULKENS, P. M. ,VAN BAMBEKE, F.: Pseudomonas aeruginosa: resistance and therapeutic options at the turn of the new millennium. Clinical Microbiology and Infection, 2007, 13, 560-578. MEYER, J. M., NEELY, A., STINTZI, A., GEORGES, C. ,HOLDER, I. A.: Pyoverdin is essential for virulence of Pseudomonas aeruginosa. Infect. Immun., 1996, 64, 518-523. MONSTREY, S., HOEKSEMA, H., VERBELEN, J., PIRAYESH, A. ,BLONDEEL, P.: Assessment of burn depth and burn wound healing potential. Burns, 2008, 34, 761-769. MULLER, M., LI, Z. ,MAITZ, P. K. M.: Pseudomonas pyocyanin inhibits wound repair by inducing premature cellular senescence: Role for p38 mitogen-activated protein kinase. Burns, 2009, In Press, Corrected Proof. NIAZI, Z., ESSEX, T., PAPINI, R., SCOTT, D., MCLEAN, N. ,BLACK, M.: New laser Doppler scanner, a valuable adjunct in burn depth assessment. Burns, 1993, 19, 485-489.
46
TURNER, P.J.: MYSTIC Europe 2007: activity of meropenem and other broad-spectrum agents against nosocomial isolates. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 2009, 63, 217–222. ORTOLANO, G. A., MCALISTER, M. B., ANGELBECK, J. A., SCHAFFER, J., RUSSELL, R. L., MAYNARD, E. ,WENZ, B.: Hospital water point-of-use filtration: A complementary strategy to reduce the risk of nosocomial infection. American Journal of Infection Control, 2005, 33, S1-S19. PANKHURST, S., POCHKHANAWALA, T.: Wound Care. In: Burn Trauma Management & Nursing Care, 2nd edition, Ed. C. Bosworth Bousfield, Whurr Publishers, London, 2002, 81-108. PAYNE, W.G., SALAS, R.E., KO, F., NAIDU, D.K., DONATE, G., WRIGHT, T.E., ROBSON, M.C.: Enzymatic Debriding Agents Are Safe in Wounds With High Bacterial Bioburdens and Stimulate Healing. Eplasty, 2008, 8, e17. PIRNAY, J.-P., DE VOS, D., COCHEZ, C., BILOCQ, F., PIRSON, J., STRUELENS, M., DUINSLAEGER, L., CORNELIS, P., ZIZI, M. ,VANDERKELEN, A.: Molecular Epidemiology of Pseudomonas aeruginosa Colonization in a Burn Unit: Persistence of a Multidrug-Resistant Clone and a Silver Sulfadiazine-Resistant Clone. J. Clin. Microbiol., 2003, 41, 1192-1202. POLLACK, M. ,ANDERSON, S. E., JR.: Toxicity of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A for human macrophages. Infect. Immun., 1978, 19, 1092-1096. POLLACK, M., CALLAHAN, L. T., 3RD ,TAYLOR, N. S.: Neutralizing antibody to Pseudomonas aeruginosa exotoxin in human sera: evidence for in vivo toxin production during infection. Infect. Immun., 1976, 14, 942-947. PRUITT, B. A., MCMANUS, A. T., KIM, S. H. ,GOODWIN, C. W.: Burn wound infections: current status. World Journal of Surgery, 1998, 22, 135-145. REES-LEE, J.E., BURGE, T.S., ESTELA, C.M.: The indication for Versajet® hydrosurgical debridement in burns. European Journal of Plastic Surgery, 2008, 31, 165-170. REUTER, S., SIGGE, A., WIEDECK, H. ,TRAUTMANN, M.: Analysis of transmission pathways of Pseudomonas aeruginosa between patients and tap water outlets. Critical Care Medicine, 2002, 30, 2222-2228. REVATHI, G., PURI, J. ,JAIN, B. K.: Bacteriology of burns. Burns, 1998, 24, 347-349. ROGUES, A. M., BOULESTREAU, H., LASHÉRAS, A., BOYER, A., GRUSON, D., MERLE, C., CASTAING, Y., BÉBEAR, C. M. ,GACHIE, J. P.: Contribution of tap water to patient colonisation with Pseudomonas aeruginosa in a medical intensive care unit. Journal of Hospital Infection, 2007, 67, 72-78. ROSENBERG, L., LAPID, O., BARESOVSKI, A., GLESINGER, R., KRIEGER, Y., SILVERSTEIN, E., SAGI, A., JUDKINS, K., SINGER, A.J.: Safety & efficacy of bromelain extract in debriding deep burns: A preliminary report. Bruns, 2004, 8, 843-850. ROSENBERG, L., BARESOVSKI, A., GURFINKEL, R., SILVERSTEIN, E., KRIEGER, Y.: Safety & efficacy of bromelain extract in debriding deep burns: Recent summary of all available data. Bruns, 2009, 35S, S1-S47.
47
RYDER, C., BYRD, M. ,WOZNIAK, D. J.: Role of polysaccharides in Pseudomonas aeruginosa biofilm development. Current Opinion in Microbiology, 2007, 10, 644-648. SATO, H., FEIX, J. B. ,FRANK, D. W.: Identification of Superoxide Dismutase as a Cofactor for the Pseudomonas Type III Toxin, ExoU. Biochemistry, 2006, 45, 10368-10375. SCHUMANN, J., ANGERMULLER, S., BANG, R., LOHOFF, M. ,TIEGS, G.: Acute Hepatotoxicity of Pseudomonas aeruginosa Exotoxin A in Mice Depends on T Cells and TNF. J Immunol, 1998, 161, 5745-5754. SHAFIKHANI, S. H. ,ENGEL, J.: Pseudomonas aeruginosa type III-secreted toxin ExoT inhibits host-cell division by targeting cytokinesis at multiple steps. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006, 103, 15605-15610. SHARMA, B. R.: Infection in patients with severe burns: causes and prevention thereof. Infectious Disease Clinics of North America, 2007, 21, 745-759. SHEFFER, P., STOUT, J., MUDER, R., WAGENER, M.: Efficacy of new point-of-use water filters to prevent exposure to Legionella and waterborne bacteria. American Journal of Infection Control, 2004, 32, E87. SHERIDAN, R. L.: Sepsis in pediatric burn patients. Pediatric Critical Care Medecine, 2005, 6, S112-S119. SIERRA, G.: Hemolytic effect of a glycolipid produced by Pseudomonas aeruginosa. Antonie van Leeuwenhoek, 1960, 26, 189-192. SOBERÓN-CHÁVEZ, G., LÉPINE, F. ,DÉZIEL, E.: Production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa. Applied Microbiology and Biotechnology, 2005, 68, 718-725. SUTTERWALA, F. S., MIJARES, L. A., LI, L., OGURA, Y., KAZMIERCZAK, B. I. ,FLAVELL, R. A.: Immune recognition of Pseudomonas aeruginosa mediated by the IPAF/NLRC4 inflammasome. J. Exp. Med., 2007, 204, 3235-3245. TRAUTMANN, M., HALDER, S., HOEGEL, J., ROYER, H., HALLER, M.: Point-of-use water filtration reduces endemic Pseudomonas aeruginosa infections on a surgical intensive care unit. American Journal of Infection Control, 2008, 36, 421-429. TRAUTMANN, M., LEPPER, P. M. ,HALLER, M.: Ecology of Pseudomonas aeruginosa in the intensive care unit and the evolving role of water outlets as a reservoir of the organism. American Journal of Infection Control, 2005, 33, S41-S49. TRAUTMANN, M., MICHALSKY, T., WIEDECK, H., RADOSAVLJEVIC, V. ,RUHNKE, M.: Tap Water Colonization With Pseudomonas aeruginosa in a Surgical Intensive Care Unit (ICU) and Relation to Pseudomonas Infections of ICU Patients. Infection Control and Hospital Epidemiology, 2001, 22, 49-52. VALLÉS, J., MARISCAL, D., CORTÉS, P., COLL, P., VILLAGRÁ, A., DÍAZ, E., ARTIGAS, A. ,RELLO, J.: Patterns of colonization by Pseudomonas aeruginosa in intubated patients: a 3-year prospective study of 1,607 isolates using pulsed-field gel electrophoresis with implications for prevention of ventilator-associated pneumonia. Intensive Care Medicine, 2004, 30, 1768-1775. VAN LAER, F.: De watervoorziening in het ziekenhuis en infectierisico. Noso-info, 2010, 14, 3-8.
48
VAN DELDEN, C. ,IGLEWSKI, B. H.: Cell-to-cell signaling and Pseudomonas aeruginosa infections. Emerging Infectious Diseases, 1998, 4, 551-560. WEBER ,J., McMANUS, A.: Infection control in burn patients. Burns, 2004, 30, A16-A24.
49
Zilver verbanden (Acticoat®, Silverlon®, Aquacel-Ag®, Comfeel-Ag®)
Zilversulfadiazine /Ceriumnitraat (Flammacerium®)
Topisch antimicrobieel middel Zilversulfadiazine (Flammazine®, Sedoflame®, Sulfasil®)
GramGram+
GramGram+ Gisten Schimmels
Gram – Gram + (gisten en herpesvirussen in hoge conc.)
Interfereert met elektronentransport en nucleotide synthese. Denaturatie bacterieel DNA en RNA.
Ceriumnitraat interfereert met calciumdependente enzymen en verminderd de inflammatoire reactie. Vrijzetting van zilverionen die toxisch zijn voor bacteriën.
Spectrum
Werkingmechanisme
Verband kan langer ter plaatse blijven. Breed spectrum. Weinig toxisch. Gebruiksvriendelijk.
Voordeel van toevoeging van ceriumnitraat is een betere penetratie.
Pijnloos. Gebruiksvriendelijk. Geen systemische absorptie.
Voordelen
Cfr zilversulfadiazine
Resistentie tegen P. aeruginosa werd gerapporteerd.
Resistentie
Mogelijks vertraagde wondheling, Totnogtoe werd significant ter hoogte van donor er geen sites. resistentie gerapporteerd.
Leukopenie (na 3-5d, reversibel). Vertraagde re-epithelialisatie. Zeldzaam overgevoeligheidsreacties. Contra-geïndiceerd bij zwangeren en neonaten. Verkleuring van de wonde kan de evaluatie van de wonde bemoeilijken. Cfr zilversulfadiazine
Nadelen
Matig
Matig
Slecht
Penetratie
Verband
Crème
Crème
Vorm
BIJLAGE: Bespreking van een aantal frequent gebruikte topische antimicrobiële middelen actief tegen Pseudomonas aeruginosa.
GramGram+ Gisten Fungi
Gram – (Gram +, schimmels)
Gram – Gram + (Schimmels)
Interferentie met electronentransport waardoor inhibitie van cellulaire respiratie en functie.
Inhibitie nucleotide synthese.
Spectrum
Werkingmechanisme
Povidone Iodine Destructie bacteriële (Iso-betadine®, proteïnen en DNA. Braunol®, Iodex®)
Mafenide acetaat (Sulfamylon®)
Topisch antimicrobieel middel Zilvernitraat
Breed spectrum.
Open wondzorg mogelijk. Goede activiteit tegen P. aeruginosa.
Pijnloos bij applicatie. Vermindert waterverdamping.
Voordelen
Pijnlijk bij applicatie op 2de graads BW. Systemische absorptie. Metabole acidose (kan fataal zijn bij concommitante respiratoire acidose). Elektrolietenstoornissen. Min. 2x/d aan te brengen. Vertraagde wondheling. Minimale activiteit tegen S. aureus en fungi. Vertraagde wondheling. Overgevoeligheidsreacties. Milde pijn bij applicatie. Systemische absorptie bij conc > 10% met mogelijks schildklier dysfunctie. In vitro toxiciteit voor fibroblasten en keratinocyten.
Vereist frequente verbandwissels. Verkleuring van het wondbed. Elektrolietenstoornissen. Methemoglobinemie.
Nadelen
Geen resistentie gerapporteerd.
Verworven resistentie is zeldzaam. Resistentie is vaak onstabiel en isolaten kunnen opnieuw gevoelige worden. Zelden.
Resistentie
Slecht
Zeer goed
Slecht
Penetratie
Gel Zalf Oplossing Verband
Crème Oplossing
Oplossing
Vorm
Polymxine B
Topisch antimicrobieel middel Medicinale honing (Honeysoft®, Melmax®, Lmesitran®) Gram+ Gram(grote variatie in natuurlijk honing)
Factoren die bijdragen tot de antimicrobiële activiteit zijn hoge osmolariteit, lage pH, inhibine en productie van waterstofperoxide. Mogelijks ook antiinflammatoire activiteit. Inactivatie endotoxines. Vernieting bacterieel membraan. Gram -
Spectrum
Werkingmechanisme Bevordering wondheling. Niet-toxisch. Geen irritatie. Verlichting van de pijn. Reductie littekenvorming. Enzymatisch debridering. Minimale systemische absorptie. Niet-toxisch voor wondbed. Pijnloos bij applicatie.
Voordelen
Geen activiteit tegen gram+ en fungi. Frequente verbandwissels. Overgevoeligheidsreacties.
Natuurlijke honing is niet steriel.
Nadelen
Geen data beschikbaar.
Geen resistentie gerappor-teerd.
Resistentie
Slecht
Goed
Penetratie
Zalf Oplossing
Verband Zalf Gel
Vorm
