A clinical case of posttraumatic osteomyelitis associated with kytococcus schroeteri and enterococcus faecalis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. In most cases, osteomyelitis is the monomicrobial disease caused by various Gram-positive bacteria. However, previous injury may contribute to formation of a microbial association. Presence of two or more pathogens in the infectious focus can markedly complicate the disease clinical picture. Kytococcus schroeteri is one of the rarest pathogens found in clinical samples. Slightly more than twenty described cases related to such infection have been recorded globally. The aim of the research was to analyse the first identified clinical case of post-traumatic osteomyelitis associated with Kytococcus schroeteri and Enterococcus faecalisMaterials and methods. The bacterial cultures were obtained from the wound discharge of the patient’s shin by the cultural method. Identification of the bacterial cultures was performed using a VITEK MS mass spectrometer followed by 16S rRNA gene sequencing. The morphological, tinctorial and biochemical features of the cultures obtained were established, and their antibacterial resistance was also determined. Results. The clinical case was associated with the diagnosis “Chronic post-traumatic osteomyelitis of the left shin”. Two types of microorganisms were isolated from the wound discharge, and identified as Kytococcus schroeteri and Enterococcus faecalis using the MALDI-ToF mass spectrometry method. 16S rRNA gene sequencing from the isolated bacterial cultures confirmed the MALDI-ToF mass spectrometry data. Antimicrobial susceptibility for this microorganism was determined according to the criteria for the staphylococcal group according to the clinical guide “Determination of sensitivity to antimicrobial drugs (rev. 2021)”. Conclusion. For the first time, the mixed infection caused by two Gram-positive bacteria K. schroeteri and E. faecalis has been described. Such associations can enhance the pathogenic effects of each other bacterium, which may contribute to transition of the infection to a chronic form with a low probability of positive cultural test. K. schroeteri is a representative of the normal skin microbiota, but this microorganism is able to cause various infections. The K. schroeteri species should be differentiated from other representatives of the order Micrococcales. At cultural examination, resistance to oxacillin is a suspicious sign indicating that the bacterial culture might be potentially assigned to K. schroeteri species. Due to the unavailability of current biochemical tests for differentiation K. schroeteri from related taxa, reliable identification of this species is recommended using MALDI-ToF mass spectrometry or 16S rRNA gene sequencing.

About the authors

Sergey D. Borisov

Orenburg State Medical University of the Ministry of Health of Russia

Email: sdborisov56@mail.ru

PhD (Medicine), Honored Worker of Science of the Russian Federation, Head and Bacteriologist of the Microbiological Laboratory, Science Research Center

Russian Federation, Orenburg

Ilshat F. Karimov

Orenburg State Medical University of the Ministry of Health of Russia

Email: ifkarimov@yandex.ru

PhD (Biology), Associate Professor of the Department of Microbiology, Virology, Immunology; Biologist of the Microbiological Laboratory, Science Research Center

Russian Federation, Orenburg

Andrey O. Plotnikov

Orenburg State Medical University of the Ministry of Health of Russia; Institute for Cellular and Intracellular Symbiosis of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Orenburg Federal Research Center of the UrB RAS

Author for correspondence.
Email: protoz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6830-4068
SPIN-code: 9543-0734
Scopus Author ID: 7101750076
ResearcherId: C-2198-2013
https://ikvs.info/institut/staff/plotnikov-andrej-olegovich/

PhD (Medicine), Associate Professor, Director, Institute for Cellular and Intracellular Symbiosis; Associate Professor, Department of Preventive Medicine

Russian Federation, Orenburg; Orenburg

Ksenia S. Inchagova

Institute for Cellular and Intracellular Symbiosis of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Orenburg Federal Research Center of the UrB RAS

Email: ksenia.inchagova@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Science Resource Center “Persistence of microorganisms”

Russian Federation, Orenburg

Alexandr S. Pankov

Orenburg State Medical University of the Ministry of Health of Russia

Email: nic@orgma.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Head of the Department of Epidemiology and Infectious Diseases,  Director of the Science Research Center

Russian Federation, Orenburg

Dmitry P. Danshin

Orenburg Regional Clinical Specialized Center of Traumatology and Orthopedics

Email: sdborisov56@mail.ru

Traumatologist

Russian Federation, Orenburg

References

  1. Техника сбора и транспортирования биоматериалов в микробиологические лаборатории: Методические указания (МУ 4.2.2039-05). М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 126 с. [Technique for collecting and transporting biomaterials to microbiological laboratories: Guidelines (MU 4.2.2039-05). Moscow: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2006. 126 p. (In Russ.)]
  2. Bagelman S., Zvigule-Neidere G. Insight into Kytococcus schroeteri infection management: a case report and review. Infect. Dis. Rep., 2021, vol. 13, no. 1, pp. 230–238. doi: 10.3390/idr13010026
  3. Ballén V., Ratia C., Cepas V., Soto S.M. Enterococcus faecalis inhibits Klebsiella pneumoniae growth in polymicrobial biofilms in a glucose-enriched medium. Biofouling, 2020, vol. 36, no. 7, pp. 846–861. doi: 10.1080/08927014.2020.1824272
  4. Bayraktar B., Dalgic N., Duman N., Petmezci E. First case of bacteremia caused by Kytococcus schroeteri in a child with congenital adrenal hyperplasia. Pediatr. Infect. Dis. J., 2018, vol. 37, no. 12, pp. 304–305. doi: 10.1097/INF.0000000000002014
  5. Becker K., Schumann P., Wüllenweber J., Schulte M., Weil H.-P., Stackebrandt E., Peters G., Von Eiff C. Kytococcus schroeteri sp. nov., a novel Gram-positive actinobacterium isolated from a human clinical source. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2002, vol. 52, pp. 1609–1614. doi: 10.1099/00207713-52-5-1609
  6. Black C.E., Costerton J.W. Current concepts regarding the effect of wound microbial ecology and biofilms on wound healing. Surg. Clin. North. Am., 2010, vol. 90, no. 6, pp. 1147–1160. doi: 10.1016/j.suc.2010.08.009
  7. Carek P.J., Dickerson L.M., Sack J.L. Diagnosis and management of osteomyelitis. Am. Fam. Physician., 2001, vol. 63, no. 12, pp. 2413–2420.
  8. Chan J.F., Wong S.S., Leung S.S., Fan R.Y., Ngan A.H., To K.K., Lau S.K., Yuen K.Y., Woo P.C. First report of chronic implant-related septic arthritis and osteomyelitis due to Kytococcus schroeteri and a review of human K. schroeteri infections. Infection, 2012, vol. 40, no. 5, pp. 567–573. doi: 10.1007/s15010-012-0250-9
  9. García Del Pozo E., Collazos J., Cartón J.A., Camporro D., Asensi V. Bacterial osteomyelitis: microbiological, clinical, therapeutic, and evolutive characteristics of 344 episodes. Rev. Esp. Quimioter., 2018, vol. 31, no. 3, pp. 217–225
  10. Gaston J.R., Andersen M.J., Johnson A.O., Bair K.L., Sullivan C.M., Guterman L.B., White A.N., Brauer A.L., Learman B.S., Flores-Mireles A.L., Armbruster C.E. Enterococcus faecalis polymicrobial interactions facilitate biofilm formation, antibiotic recalcitrance, and persistent colonization of the catheterized urinary tract. Pathogens, 2020, vol. 9, no. 10: 835. doi: 10.3390/pathogens9100835
  11. Kremers H.M., Nwojo M.E., Ransom J.E., Wood-Wentz C.M., Melton L.J. 3rd, Huddleston P.M. 3rd. Trends in the epidemiology of osteomyelitis: a population-based study, 1969 to 2009. J. Bone Joint Surg. Am., 2015, vol. 97, no. 10, pp. 837–845. doi: 10.2106/JBJS.N.01350
  12. Masters E.A., Ricciardi B.F., Bentley K.L.M., Moriarty T.F., Schwarz E.M., Muthukrishnan G. Skeletal infections: microbial pathogenesis, immunity and clinical management. Nat. Rev. Microbiol., 2022, vol. 20, no. 7, pp. 385–400. doi: 10.1038/s41579-022-00686-0
  13. Mundy L.M., Sahm D.F., Gilmore M. Relationships between enterococcal virulence and antimicrobial resistance. Clin. Microbiol. Rev., 2000, vol. 13, no. 4, pp. 513–522. doi: 10.1128/cmr.13.4.513-522.2000
  14. Noguchi K., Nishimura R., Ikawa Y., Mase S., Matsuda Y., Fujiki T., Kuroda R., Araki R., Maeba H., Yachie A. Half of Micrococcus spp. cases identified by conventional methods are revealed as other life-threatening bacteria with different drug susceptibility patterns by 16S ribosomal RNA gene sequencing. J. Infect. Chemother., 2020, vol. 26, no. 3, pp. 318–319. doi: 10.1016/j.jiac.2019.10.019
  15. Percival S.L., Hill K.E., Williams D.W., Hooper S.J., Thomas D.W., Costerton J.W. A review of the scientific evidence for biofilms in wounds. Wound Repair Regen., 2012, vol. 20, no. 5, pp. 647–657. doi: 10.1111/j.1524-475X.2012.00836.x
  16. Renvoise A., Roux V., Casalta J.P., Thuny F., Riberi A. Kytococcus schroeteri, a rare agent of endocarditis. Int. J. Infect. Dis., 2008, vol. 12, no. 2, pp. 223–227. doi: 10.1016/j.ijid.2007.06.011
  17. Shah A.S., Vijayvargiya P., Jung S., Wilson J.W. Postoperative hardware-related infection from Kytococcus schroeteri: its association with prosthetic material and hematological malignancies — a report of a case and review of existing literature. Case Rep. Infect. Dis., 2019: 6936472. doi: 10.1155/2019/6936472
  18. Shah S., Thakkar P., Poojary S., Singhal T. A case of Kytococcus schroeteri prosthetic valve endocarditis in a patient with COVID-19 infection. Indian J. Med. Microbiol., 2023, vol. 42, pp. 89–91. doi: 10.1016/j.ijmmb.2022.09.001
  19. Stackebrandt E., Koch C., Gvozdiak O., Schumann P. Taxonomic dissection of the genus Micrococcus: Kocuria gen. nov., Nesterenkonia gen. nov., Kytococcus gen. nov., Dermacoccus gen. nov., and Micrococcus Cohn 1872 gen. emend. Int. J. Syst. Bacteriol., 1995, vol. 45, no. 4, pp. 682–692. doi: 10.1099/00207713-45-4-682
  20. Tan C.A.Z., Lam L.N., Biukovic G., Soh E.Y., Toh X.W., Lemos J.A., Kline K.A. Enterococcus faecalis antagonizes Pseudomonas aeruginosa growth in mixed-species interactions. J. Bacteriol., 2022, vol. 204, no. 7: e0061521. doi: 10.1128/jb.00615-21
  21. Tien B.Y.Q., Goh H.M.S., Chong K.K.L., Bhaduri-Tagore S., Holec S., Dress R., Ginhoux F., Ingersoll M.A., Williams R.B.H., Kline K.A. Enterococcus faecalis promotes innate immune suppression and polymicrobial catheter-associated urinary tract infection. Infect. Immun., 2017, vol. 85, no. 12: e00378-17. doi: 10.1128/iai.00378-17

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Microscopy imaging of Enterococcus faecalis (left) and Kytococcus schroeteri (right) cultures. Gram stainining, ×1000 magnification

Download (65KB)
3. Figure 2. Mass spectra of Enterococcus faecalis ICIS11 (top) and Kytococcus schroeteri ICIS13 (bottom) cultures

Download (57KB)
4. Figure 3. Phylogenetic tree built using the BLAST tool (NCBI) based on the 16S rRNA gene sequences analyzed by Fast Minimum Evolution method showing the Kytococcus schroeteri cluster (in frame) composed of 15 sequences including the gene of isolated Kytococcus schroeteri strain ICIS13

Download (281KB)

Copyright (c) 2023 Borisov S.D., Karimov I.F., Plotnikov A.O., Inchagova K.S., Pankov A.S., Danshin D.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».