Исследователи Сибирского медицинского университета совместно с коллегами из ТУСУРа и Томского НИМЦ РАН изучили, как локальное нагревание кости влияет на течение остеомиелита — сложного инфекционного заболевания. Результаты работы показали, что нагревание при 45°C не только подавляет возбудителя, но и стимулирует восстановление костной ткани, тогда как более высокая температура 60°C, хотя быстрее уничтожает бактерии, повреждает и саму кость. Работа велась на базе лаборатории клеточных и микрофлюидных технологий и Центра доклинических исследований Сибирского медуниверситета, открытых в рамках программы «Приоритет-2030». Проект объединил двенадцать авторов — морфологов, микробиологов, хирургов, онкологов, инженеров и биостатистиков.
Почему остеомиелит так сложно лечить
Кость — не самая удобная мишень для антибиотиков: в ней мало кровеносных сосудов, а после травмы или операции кровоснабжение ухудшается ещё сильнее. Воспаление повышает давление внутри кости и перекрывает мелкие сосуды, из-за чего отдельные участки могут отмирать. В такие фрагменты — секвестры — почти не проникают ни антибиотики, ни защитные клетки организма. Стафилококк, один из основных возбудителей остеомиелита, дополнительно защищается формированием биоплёнки, которая делает бактерии менее уязвимыми.
«Остеомиелит часто возвращается после временного улучшения: от 10 до 30% острых случаев переходят в хроническую форму. При посттравматическом остеомиелите нижних конечностей ампутация требуется примерно в 12,5% случаев, а при диабетической стопе с ним связаны около двух третей ампутаций», — рассказал участник исследования, ассистент кафедры морфологии и общей патологии Темур Насибов.
Что показали результаты исследования ученых СибГМУ
При 45°C бактерии не погибают мгновенно, но их рост замедляется, а часть клеток повреждается — инфекция становится более уязвимой для иммунитета и антибиотика. В лабораторных условиях заметное снижение роста стафилококка наступало через 45 минут, полное отсутствие колоний — через час. Костная ткань при этом переносила воздействие мягче: воспаление уменьшалось, а восстановление шло активнее.
При 60°C эффект был жестче: мембраны бактерий разрушались быстро, за 15 минут рост снижался на 95%, через 30 минут колонии не обнаруживались. Однако вместе с бактериями повреждалась и сама кость — гибли клетки, разрушались белки, менялись свойства костного матрикса.
«Один из неожиданных результатов: комбинация ванкомицина с нагреванием при 45 °C частично ослабила регенеративный эффект, который показала гипертермия в монорежиме. Мы предполагаем, что тепло и антибиотик влияют не только на бактерии, но и на иммунную систему и клетки кости. Кроме того, ванкомицин термически нестабилен — при температурах около 50 °C он может разрушаться быстрее, а продукты распада потенциально неблагоприятны для тканей», — добавил Темур Насибов.
Что дальше
По результатам работы наиболее перспективной выглядит однократная гипертермия при 45 °C без добавления антибиотика. Сейчас работа находится на доклиническом этапе. До клинических испытаний нужны более крупные и строгие исследования: повторение лечения с несколькими дозами антибиотика, и проверка разных режимов и длительности нагревания. Также важно изучить, что происходит с ванкомицином в нагретой кости - как изменяется концентрация препарата непосредственно в кости, а также как гипертермия влияет на биопленки и способность бактерий выживать внутри костных клеток. Если метод подтвердится в клинике, он может снизить число ампутаций при остеомиелите и сократить использование антибиотиков — а значит, и риск устойчивости к ним.
