Experimental translocation of intestinal bacteria caused by closed abdominal trauma, acute blood loss, internal haemorrhage

Олена Покришко; Віталій Хоменко

doi:10.61751/bmbr.2706-6290.2023.2.15

Автор(и)

Олена Покришко Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0000-0001-9640-0786
Віталій Хоменко Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0009-0004-4071-1541

DOI:

https://doi.org/10.61751/bmbr.2706-6290.2023.2.15

Ключові слова:

мікробіота кишечника, бактеріальна транслокація, мезентеріальні лімфовузли, тупа травма живота, кровотеча

Анотація

Бактеріальна транслокація відіграє важливу роль у розвитку поліорганної недостатності, яка розвивається в результаті травми. Ступінь вираженості транслокації бактерій пропорційний ступеню крововтрати й ушкодження. Метою дослідження було встановлення спектру мікроорганізмів, які брали участь у явищі транслокації, їх популяційного рівня, та вивчення напрямку змін у мікроекології мезентеріальних вузлів та тканині печінки білих щурів зі змодельованими закритою травмою живота, крововтратами (гостра крововтрата, внутрішня кровотеча) та їх поєднанням. Досліди виконано на 36 щурах-самцях. Біологічний матеріал (мезентеріальні лімфовузли, тканину печінки) брали стерильними інструментами через 7 та 14 год. від початку експерименту, проводили гомогенізацію, після чого висівали на відповідні середовища згідно з лабораторними настановами. Виділені бактерії ідентифікували за допомогою аналізатора Vitek-2 Compact 15 (bioMérieux, France), їх популяційний рівень оцінювали у log₁₀ КУО/г. Бактеріальну транслокацію вважали наявною, коли позитивний результат отримували одночасно в мезентеріальних лімфовузлах і в тканині правої долі печінки. Встановлено, що в транслокації головну роль відіграють E. coli, P. stuartii, P. mirabilis, P. aeruginosa. Поєднання травми живота з гострою крововтратою супроводжувалася транслокацією ще й K. pneumoniae. Травма, поєднана з гострою крововтратою, викликає додатково транслокацію E. faecalis, E. cloacae, E. faecium; а з внутрішньою кровотечою – транслокацію S. aureus, S. epidermidis. Спектр мікроорганізмів, здатних до транслокації, був різноманітнішим і багатокомпонентним, якщо травму поєднували із внутрішньою кровотечою. Через 14 год. після нанесення травми спостерігали тенденцію до зростання популяційного рівня виділених бактерій, у порівнянні з даними, отриманими через 7 год. В усіх дослідних групах штами E. coli висівали у найбільших концентраціях

Отримано: 22.03.2023| Переглянуто: 16.05.2023| Прийнято: 26.06.2023

Біографії авторів

Олена Покришко, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

Кандидат медичних наук, доцент 46001, майдан Волі, 1, м. Тернопіль, Україна

Віталій Хоменко, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

Аспірант 46001, майдан Волі, 1, м. Тернопіль, Україна

Посилання

Pantalone D, Chiara O, Henry S, Cimbanassi S, Gupta S, Scalea T. Facing trauma and surgical emergency in space: Hemorrhagic shock. Front Bioeng Biotechnol. 2022 Jul 1;10:780553. DOI: 10.3389/fbioe.2022.780553

Twardowska A, Makaro A, Binienda A, Fichna J, Salaga M. Preventing bacterial translocation in patients with leaky gut syndrome: nutrition and pharmacological treatment options. Int J Mol Sci. 2022;23(6):3204. DOI: 10.3390/ijms23063204

de Jong PR, González-Navajas JM, Jansen NJG. The digestive tract as the origin of systemic inflammation. Crit Care. 2016;20:279. DOI: 10.1186/s13054-016-1458-3

Doudakmanis C, Bouliaris K, Kolla C, Efthimiou M, Koukoulis GD. Bacterial translocation in patients undergoing major gastrointestinal surgery and its role in postoperative sepsis. World J Gastrointest Pathophysiol. 2021 Nov 22;12(6):106–14. DOI: 10.4291/wjgp.v12.i6.106

Scarsella E, Meineri G, Sandri M, Ganz HH, Stefanon B. Characterization of the blood microbiome and comparison with the fecal microbiome in healthy dogs and dogs with gastrointestinal disease. Vet Sci. 2023 Apr 5;10(4):277. DOI: 10.3390/vetsci1004027

Lu D, Huang Y, Kong Y, Tao T, Zhu X. Gut microecology: Why our microbes could be key to our health. Biomed Pharmacother. 2020 Nov;131:110784. DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110784

Lee B, Moon KM, Kim CY. Tight junction in the intestinal epithelium: Its association with diseases and regulation by phytochemicals. J Immunol Res. 2018 Dec 16;2018:2645465. DOI: 10.1155/2018/2645465

Nagpal R, Yadav H. Bacterial translocation from the gut to the distant organs: An overview. Ann Nutr Metab. 2017;71 Suppl 1:11–16. DOI: 10.1159/000479918

Wlazło Ł, Łopuszyński W, Nowakowicz-Dębek B, Ossowski M, Bis-Wencel H. Translocation of intestinal bacteria as a cause of subcutaneous abscesses of the neck and head in American mink (Neovison vison) – a case report. BMC Vet Res. 2020 Nov 10;16(1):434. DOI: 10.1186/s12917-020-02654-3

Ponziani FR, Zocco MA, Cerrito L, Gasbarrini A, Pompili M. Bacterial translocation in patients with liver cirrhosis: Physiology, clinical consequences, and practical implications. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2018 Jul;12(7):641–56. DOI: 10.1080/17474124.2018.1481747

Ucar BI, Ucar G. Intestinal barrier dysfunction, bacterial translocation and inflammation: Deathly triad in sepsis. in: Infectious diseases and sepsis [Working Title]; August 2021. DOI: 10.5772/intechopen.99554

Wang YH. Current progress of research on intestinal bacterial translocation. Microb Pathog. 2021 Mar;152:104652. DOI: 10.1016/j.micpath.2020.104652

Burak AY, Bedenuyk AD. Study of the features of bacterial translocation in the complex postoperative treatment of patients with acute decompensated adhesive small intestinal Obstruction. Hosp Surg J Kovalchuk. 2021;(2):71–75. DOI: 10.11603/2414-4533.2021.2.12303

Mamic P, Chaikijurajai T, Tang WH. Gut microbiome – a potential mediator of pathogenesis in heart failure and its comorbidities: State-of-the-Art Review. J Mol Cell Cardiol. 2021 Mar;152:105–17. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2020.12.001

Xu Y, Kong X, Zhu Y, Xu J, Mao H, Li J, et al. Contribution of gut microbiota toward renal function in sepsis. Front Microbiol. 2022; 13: 985283. Published online 2022 Sep 6. DOI: 10.3389/fmicb.2022.985283

Long N, Deng J, Qiu M, Zhang Y, Wang Y, Guo W, et al. Inflammatory and pathological changes in Escherichia coli infected mice. Heliyon. 2022 Dec; 8(12): e12533. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e12533

Chakaroun RM, Massier L, Kovacs P. Gut microbiome, intestinal permeability, and tissue bacteria in metabolic disease: Perpetrators or bystanders? Nutrients. 2020 Apr 14;12(4):1082. DOI: 10.3390/nu1204108

Komarov T, Amanova D, Turgunov E. Methods of verification of the phenomenon of microbial translocation in acute mesenterial ischemia (review). [in Russian]. Georgian Med News. 2020 Mar;(300):59–63. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32383703/

European Convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. No. 123. Strasbourg; 18.III.1986. [Internet]. [cited 2023 May 31]. Available from: https://rm.coe.int/168007a67b

National Agency of Medicines of Ukraine. Legal Framework for Conducting Ethical Assessment of Preclinical Studies of Medicinal Products Involving Laboratory Animals [Internet]. 2019 Jul 04 [cited 2023 May 31]. Available from: https://amnu.gov.ua/pravova-baza-dlya-provedennya-etychnoyi-ekspertyzy-doklinichnyh-doslidzhen-likarskyh-zasobiv-z-vykorystannyam-laboratornyh-tvaryn/

Huang R, Lu Y, Jin M, Liu Y, Zhang M, Xian S, et al. A bibliometric analysis of the role of microbiota in trauma. Front Microbiol. 2023 Feb 2;14:1091060. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1091060

Duffy LC. Interactions mediating bacterial translocation in the immature intestine. J Nutr. 2000 Feb;130(2S Suppl):432S-436S. DOI: 10.1093/jn/130.2.432S

Nieves E, Tobón LF, Ríos DI, Isaza A, Ramírez M, Beltrán JA, Garzón-Ospina D, Patarroyo MA, Gómez A. Bacterial translocation in abdominal trauma and postoperative infections. Auma. 2011 Nov;71(5):1258–61. DOI: 10.1097/TA.0b013e318215140e

Schietroma M, Pessia B, Colozzi S, Carlei F, Amicucci G. Does bacterial translocation influence the postoperative infections in splenectomized patients after abdominal trauma? Surg J (N Y). 2018 Apr;16(2)::94–100. DOI: 10.1016/j.surge.2016.09.009

da Costa, RID, Rasslan R, Koike MK, Utiyama EM, Montero EF. Bacterial translocation and mortality on rat model of intestinal ischemia and obstruction. Acta Cir Bras. 2017 Aug;32(8):641–47. DOI: 10.1590/s0102-865020170080000006

Wang F, Jiang H, Shi K, Ren Y, Zhang P, Cheng S. Gut bacterial translocation is associated with microinflammation in end-stage renal disease patients. Nephrology (Carlton). 2012 Nov;17(8):733–38. DOI: 10.1111/j.1440-1797.2012.01647

Sharapatov Y, Turgunov Y, Lavrinenko A. The role of intestinal translocation of E.coli in the development of acute obstructive pyelonephritis in an experiment. J Clin Med Kaz. 2023;20(2):9–14. DOI:10.23950/jcmk/13109

Strelbytska, IV, Pokryshko, AV, Pokhodun, K.A. Species composition and level of peritoneal exudate contamination by microorganisms in conditions of acute blood loss complicated by limb ischemia-reperfusion. Hospital Surgery. J Named by L.Ya. Kovalchuk, 2021 (2), 53–58. DOI: 10.11603/2414-4533.2021.2.12299

Soult MC, Lonergan NE, Shah B, Kim WK, Britt LD, Sullivan CJ. Outer membrane vesicles from pathogenic bacteria initiate an inflammatory response in human endothelial cells. J Surg Res. 2013 Sep;184(1):458–66. DOI: 10.1016/j.jss.2013.05.035

Potruch A, Schwartz A, Ilan Y. The role of bacterial translocation in sepsis: A new target for therapy. Therap Adv Gastroenterol. 2022;15:17562848221094214. DOI: 10.1177/17562848221094214

Wood SJ, Kuzel TM, Shafikhani SH. Pseudomonas aeruginosa: Infections, animal modeling, and therapeutics. Cells. 2023;12(1):199. DOI:10.3390/cells12010199