Роль инфекционных возбудителей в этиопатогенезе дегенеративных заболеваний межпозвонковых дисков

Цель исследования. Анализ наличия инфекционных возбудителей в тканях межпозвонковых дисков как возможного патогенетического фактора в развитии дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника.

Материал и методы. В 2017–2018 гг. проведено проспективное поисковое исследование, в которое вошли 64 пациента с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника, соответствующие следующим критериям включения: наличие клинически  и инструментально доказанных грыж межпозвонковых дисков пояснично-крестцового отдела позвоночника, отсутствие в анамнезе оперативных вмешательств на позвоночнике, отсутствие приема антибактериальных препаратов за год до операции, изменения  Modic I и/или II на МРТ. Всем пациентам проводили вмешательства с забором материалов межпозвонковых дисков, всего исследовали 80 дисков. Полученные материалы подвергали микробиологическому и патогистологическому исследованиям.

Результаты. Среди 64 пациентов лишь у 1 (1,6 %) выявлено наличие бактериальной флоры в ткани межпозвонковых дисков (штамм Propionibacterium acnes). Можно предположить, что выявленная бактериальная флора является результатом контаминации (возможно также, что инфекционный агент присоединился уже в процессе развития дегенеративно-дистрофического заболевания позвоночника). Если же бактериальная флора явилась патогенетическим фактором, то можно сделать предположение, что патогенез заболевания полиэтиологичен и включает в себя (как редкое событие) инфекционный процесс.

Заключение. С учетом высокого интереса специалистов к патогенезу дегенеративно-дистрофических заболеваний представляется целесообразным проведение дальнейших исследований в этом направлении с применением различных (с высокой чувствительностью и специфичностью) лабораторно-диагностических методов.

1. Коновалов Н.А., Шевелев И.Н., Корниенко В.Н., Назаренко А.Г. Клинико-диагностическая оценка выраженности дегенеративного поражения пояснично-крестцового отдела позвоночника // Клиническая неврология. 2009. Т. 3. № 3. С. 17–20.

2. Fisher TJ, Osti ОL.Dо bacteria play an important role in the pathogenesis of low back pain? ANZ J Surg. 2015;85:808–814. DOI: 10.1111/ans.12983.

3. Schroeder GD, Guyre CA, Vaccaro AR.The epidemiology and pathophysiology of lumbar disc herniations. Semin Spine Surg. 2016;28:2–7. DOI: 10.1053/j.semss.2015.08.003.

4. Takatalo J, Karppinen J, Taimela S, Niinimaki J, Laitinen J, Sequeiros RB, Samartzis D, Korpelainen R, Nayha S, Remes J, Tervonen O.Association of abdominal obesity with lumbar disc degeneration – a magnetic resonance imaging study. PLoS One. 2013;8:e56244. DOI: 10.1371/journal.pone.0056244.

5. Stirling A, Worthington T, Rafiq M, Lambert PA, Elliott TS.Association between sciatica and Propionibacterium acnes. Lancet. 2001;357(9273):2024–2025. DOI:10.1016/S0140-6736(00)05109-6.

6. Bierry G, Dietemann JL.Imaging of degenerative disk disease. In: Pinheiro-Franco JL, Vaccaro AR, Benzel EC, Mayer HM, eds. Advance Concepts in Lumbar Degenerative Disk Disease. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2016:91–108.

7. Williams JR.The Declaration of Helsinki and public health. Bull World Health Organ. 2008;86:650–652. DOI: 10.2471/BLT.08.050955.

8. Albert HB, Kjaer P, Jensen TS, Sorensen JS, Bendix T, Manniche C. Modic changes, possible causes and relation to low back pain. Med Hypotheses. 2008;70:361– 368. DOI: 10.1016/j.mehy.2007.05.014.

9. Bailly F, Maigne JY, Genevay S, Marty M, Gandjbakhch F, Rozenberg S, Foltz V.Inflammatory pain pattern and pain with lumbar extension associated with Modic 1 changes on MRI: A prospective case-control study of 120 patients. Eur Spine J. 2014;23:493–497. DOI: 10.1007/s00586-013-3036-6.

10. Denaro V, Denaro L, Di Martino A, Longo UG, Maffulli N. Degenerative disk disease. In: Denaro L, D’Avella D, Denaro V, eds. Pitfalls in Cervical Spine Surgery Avoidance and Management of Complications. Springer, 2010:121–163.

11. Dudli S, Liebenberg E, Magnitsky S, Miller S, Demir-Deviren S, Lotz JC.Propionibacterium acnes infected intervertebral discs cause vertebral bone marrow lesions consistent with Modic changes. J Orthop Res. 2016;34:1447–1455. DOI: 10.1002/jor.23265.

12. Chen Z, Cao P, Zhou Z, Yuan Y, Jiao Y, Zheng Y.Overview: the role of Propionibacterium acnes in nonpyogenic intervertebral discs. Int Orthop. 2016;40:1291–1298. DOI: 10.1007/s00264-016-3115-5.

13. Rao PJ, Phan K, Maharaj MM, Scherman DB, Lambie N, Salisbury E, Mobbs RJ. Histological analysis of surgical samples and a proposed scoring system for infections in intervertebral discs. J Clin Neurosci. 2016;30:115–119. DOI: 10.1016/j.jocn.2016.01.032.

14. Ganko R, Rao PJ, Phan K, Mobbs RJ.Can bacterial infection by low virulent organisms be a plausible cause for symptomatic disc degeneration? A systematic review. Spine. 2015;40:E587–E592. DOI: 10.1097/BRS.0000000000000832

15. Urquhart DM, Zheng Y, Cheng AC, Rosenfeld JV, Chan P, Liew S, Hussain SM, Cicuttini FM.Could low grade bacterial infection contribute to low back pain? A systematic review. BMC Med. 2015;13:13. DOI: 10.1186/s12916-015-0267-x.

16. Albert HB, Sorensen JS, Christensen BS, Manniche C.Antibiotic treatment in patients with chronic low back pain and vertebral bone edema (Modic type 1 changes): a double-blind randomized clinical controlled trial of efficacy. Eur. Spine J. 2013;22:697–707. DOI: 10.1007/s00586-013-2675-y.

17. Birkenmaier C.Should we start treating chronic low back pain with antibiotics rather than with pain medications? Korean J Pain. 2013;26:327–335. DOI: 10.3344/kjp.2013.26.4.327.

18. Storheim K, Espeland A, Grovle L, Skouen JS, Assmus J, Anke A, Froholdt A, Pedersen LM, Haugen AJ, Fors T, Schistad E, Lutro O, Marchand GH, Kadar T, Vetti N, Randen S, Nygaard OP, Brox JI, Grotle M, Zwart JA.Antibiotic treatment In patients with chronic low back pain and Modic changes (the AIM study): Study protocol for a randomised controlled trial. Trials. 2017;18:1–11. DOI: 10.1186/s13063-017-2306-8.

19. Rao PJ, Phan K, Reddy R, Scherman DB, Taylor P, Mobbs RJ.DISC (Degenerate-disc Infection Study With Contaminant Control): Pilot Study of Australian Cohort of Patients Without the Contaminant Control. Spine. 2016;41:935–939. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001404.

20. Rajasekaran S, Tangavel C, Aiyer SN, Nayagam SM, Raveendran M, Demonte NL, Subbaiah P, Kanna R, Shetty AP, Dharmalingam K.ISSLS PRIZE IN CLINICAL SCIENCE 2017: Is infection the possible initiator of disc disease? An insight from proteomic analysis. Eur Spine J. 2017;26:1384–1400. DOI: 10.1007/s00586-017-4972-3.

21. Zhou Z, Chen Z, Zheng Y, Cao P, Liang Y, Zhang X, Wu W, Xiao J, Qiu S.Relationship between annular tear and presence of Propionibacterium acnes in lumbar intervertebral disc. Eur. Spine J. 2015;24:2496–2502. DOI: 10.1007/s00586-015-4180-y.

22. Capoor MN, Ruzicka F, Machackova T, Jancalek R, Smrcka M, Schmitz JE, Hermanova M, Sana J, Michu E, Baird JC, Ahmed FS, Maca K, Lipina R, Alamin TF, Coscia MF, Stonemetz JL, Witham T, Ehrlich GD, Gokaslan ZL, Mavrommatis K, Birkenmaier C, Fischetti VA, Slaby O.Prevalence of propionibacterium acnes in intervertebral discs of patients undergoing lumbar microdiscectomy: A prospective cross-sectional study. PLoS One. 2016;11:e0161676. DOI: 10.1371/journal.pone.0161676.

23. Capoor MN, Ruzicka F, Schmitz JE, James GA, Machackova T, Jancalek R, Smrcka M, Lipina R, Ahmed FS, Alamin TF, Anand N, Baird JC, Bhatia N, Demir-Deviren S, Eastlack RK, Fisher S, Garfin SR, Gogia JS, Gokaslan ZL, Kuo CC, Lee YP, Mavrommatis K, Michu E, Noskova H, Raz A, Sana J, Shamie AN, Stewart PS, Stonemetz JL, Wang JC, Witham TF, Coscia MF, Birkenmaier C, Fischetti VA, Slaby O.Propionibacterium acnes biofilm is present in intervertebral discs of patients undergoing microdiscectomy. PLoS One. 2017;12:e0174518. DOI: 10.1371/journal.pone.0174518.

24. Arndt J, Charles YP, Koebel C, Bogorin I, Steib JP.Bacteriology of degenerated lumbar intervertebral disks. J Spinal Disord Tech. 2012;25:E211–E216. DOI: 10.1097/BSD.0b013e318269851a.

25. Coscia MF, Denys GA, Wack MF.Propionibacterium acnes, Coagulase-Negative Staphylococcus, and the “Biofilm-like” Intervertebral Disc. Spine. 2016;41:1860–1865. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001909.

26. Carricajo A, Nuti C, Aubert E, Hatem O, Fonsale N, Mallaval FO, Vautrin AC, Brunon J, Aubert G.Propionibacterium acnes contamination in lumbar disc surgery. J Hosp Infect. 2007;66:275–277. DOI: 10.1016/j.jhin.2007.04.007.

27. Ben-Galim P, Rand N, Giladi M, Schwartz D, Ashkenazi E, Millgram M, Dekel S, Floman Y.Association between sciatica and microbial infection: True infection or culture contamination? Spine. 2006;31:2507–2509. DOI: 10.1097/01.brs.0000238657.13263.b2.

28. Chen Z, Zheng Y, Yuan Y, Jiao Y, Xiao J, Zhou Z, Cao P.Modic changes and disc degeneration caused by inoculation of Propionibacterium acnes inside intervertebral discs of rabbits: a pilot study. Biomed Res Int. 2016;2016:9612437. DOI: 10.1155/2016/9612437.

29. Dudli S, Liebenberg E, Magnitsky S, Miller S, Demir-Deviren S, Lotz JC.Propionibacterium acnes infected intervertebral discs cause vertebral bone marrow lesions consistent with Modic changes. J Orthop Res. 2016;34:1447–1455. DOI: 10.1002/jor.23265.

30. Shan Z, Zhang X, Li S, Yu T, Liu J, Zhao F.Propionibacterium acnes incubation in the discs can result in time-dependent Modic changes. Spine. 2017;42:1595–1603. DOI: 10.1097/BRS.0000000000002192.

31. Shan Z, Zhang X, Li S, Yu T, Mamuti M, Zhao F.The influence of direct inoculation of Propionibacterium acnes on Modic changes in the spine: evidence from a rabbit model. J Bone Joint Surg Am. 2017;99:472–481. DOI: 10.2106/JBJS.16.00146.

32. Rollason J, McDowell A, Albert HB, Barnard E, Worthington T, Hilton AC, Vernallis A, Patrick S, Elliott T, Lambert P.Genotypic and antimicrobial characterisation of Propionibacterium acnes isolates from surgically excised lumbar disc herniations. Biomed Res Int. 2013;2013:530382. DOI: 10.1155/2013/530382.

33. Lama P, Zehra U, Balkovec C, Claireaux H, Flower L, Harding I, Dolan P, Adams MA.Significance of cartilage endplate within herniated disc tissue. Eur Spine J. 2014;23:1869–1877. DOI: 10.1007/s00586-014-3399-3.