Suppression of the human mucosal-related colonic microflora with prophylactic parenteral and/or oral antibiotics

Abstract

The purpose of this investigation was to assess the effects of preoperative administration of parenteral antibiotics with or without concomitant preoperative administration of oral antibiotics on the colonie mucosal-related microflora. Thirty-one patients were studied in a prospective fashion. Group A patients (n=8) had colonoscopic mucosal biopsies performed after mechanical bowel preparation. Group B patients (n=5) received neomycin and erythromycin (NE), 1 g each following mechanical bowel preparation, at 1,2, and 11 p.m. the evening prior to either elective colon resection (n=2) or prior to colonoscopic biopsy (n=3). Emergent trauma patients who had left colon or sigmoid perforations due to gunshot wounds requiring segmental resection comprised group C (n=7). These patients received cefoxitin or cefotetan 2 g intravenously preoperatively. Individuals in group D (n=11) all had elective left hemicolectomies or sigmoid resections due to nonobstructing malignancies. These patients underwent the same regimen as group B patients in addition to receiving intravenous cefoxitin perioperatively. Quantitative and qualitative bacterial cultures as well as scanning electron microscopy (SEM) were used to study the mucosa-associated flora. Tissue for culture and SEM were obtained from the pathologic specimen immediately after removal. The interval between the dosage of parenteral antibiotics to tissue removal was 3 hours in both groups. Anaerobic and aerobic counts were suppressed the greatest in patients receiving both oral and parenteral antibiotics (p=0.0001). Mean anaerobic counts decreased from 3.4×10⁷ in group A to 1.8×10² (mean cfu/g) in group D patients. Mean aerobic counts in group A decreased from 3.7×10⁶ to 64 (mean cfu/g) in group D. This study documents the effectiveness of oral NE to suppress the mucosa-associated flora when administered preoperatively and suggests that parenteral antibiotics suppress the mucosa-associated bacteria in addition to providing therapeutic serum levels.

Résumé

Les objectifs des cette étude étaient d'évaluer les effets de l'administration préopératoire d'antibiotiques par voie parentérale avec ou sans antibiotiques par voie orale sur la microflore de la muqueuse colique. Trente et un patients ont été étudiés de façon prospective. Dans le groupe A (n=8), on a pratiqué des prélèvements de la muqueuse colique par coloscopie après préparation mécanique. Chaque patient dans le groupe B (n=5) a eu par voie orale après préparation mécanique 1 g de néomycine et 1 g d'érythromycine à 13 h, 14 h, et 23 h, la veille de l'intervention qui était soit une résection colique élective (n=2), soit une colonoscopie avec biopsies (n=3). Dans le groupe C (n=7), nous avons inclus des patients ayant eu une perforation colique par arme à feu nécessitant une résection segmentaire. Ces patients ont reçu soit 2 g de céfoxitine (FOX) soit 2 g de céfotétan, par voie intraveineuse en préopératoire. Les patients dans le groupe D (n=11) ont tous eu une hémicolectomie gauche ou une résection du côlon sigmoïde élective pour des lésions non occlusives. Ces patients ont eu la même préparation orale que ceux du groupe B associée à du FOX en périopératoire. La flore de la muqueuse a été étudiée par des cultures quantitatives et qualitatives ainsi qu'en microscopie électronique. Des tissus ont été prélevés pour mise en culture et examen au microscope électronique à partir des pièces opératoires juste après l'ablation. L'intervalle entre le dosage des antibiotiques parentéraux et le prélèvement tissulaire était de 3 heures dans chaque groupe. Les concentrations d'anaérobies et d'aérobies étaient diminuées surtout chez les patients ayant eu des antibiotiques par voies et orale et parentérale (p=0.0001). La numération moyenne de germes anaérobies a diminué de 3.4×10⁷ dans le groupe A à 1.8×10² (moyenne cfu/g) dans le groupe D. La numération moyenne des germes aérobies dans groupe A a diminué de 3.7×10⁶ à 64 [cfu (unités de formation de colonie) moyenne/G)] dans le groupe D. Cette étude démontre que l'administration préopératoire de la combinaison néomycine-érythromycine par voie orale est efficace pour supprimer la flore de la muqueuse et suggère que les antibiotiques par voie parentérale suppriment les bactéries sur la muqueuse en même temps qu'ils assurent un taux thérapeutique suffisant dans le sang.

Resumen

El propósito de esta investigación fue el de valorar los efectos de la administración preoperatoria de antibióticos parenterales con o sin la administración concomitante de antibióticos orales sobre la microflora de la mucosa colónica. Treinta y un pacientes fueron estudiados en forma prospectiva. Los pacientes del grupo A (n=8) fueron sometidos a biopsias de la mucosa colónica después de la preparación intestinal. Los pacientes del grupo B (n=5) recibieron neomicina y eritromicina, 1 gramo de cada una (NE), después de la preparación mecánica del intestino a la 1, 2, y 11 p.m. del día anterior a la resección electiva del colon (n=2) o antes de la biopsia colonoscópica (n=3). Pacientes traumatizados, operados de urgencia por perforaciones del colon izquierdo o del sigmoide debidas a heridas por arma de fuego y que requirieron resección segmentaria conformaron el grupo C (n=7). Estos pacientes recibieron cefoxitina o cefotetan 2 gm I.V. preoperatoriamente. Los pacientes del grupo D (n=11) fueron sometidos todos a hemicolectomías izquierdas o resecciones del sigmoide por neoplasias malignas no obstructivas. Estos pacientes estuvieron bajo el mismo régimen que los del grupo B además de recibir cefoxitina intravenosa perioperatoriamente. Cultivos cuantitativos y cualitativos, así como la microscopia electrónica de barrido (MEB), fueron utilizados para el estudio de la flora de la mucosa. Tejidos para cultivo y MEB fueron obtenidos a partir de los especímenes inmediatamente después de su remoción. El intervalo entre el dosage de los antibióticos parenterales y la remoción del tejido fue de 3 horas en ambos grupos. Los conteos anaeróbicos y aeróbicos aparecieron en supresión maxima en los pacientes que recibieron antibióticos orales y parenterales (p=0.0001). Los conteos aeróbicos promedio descendieron de 3.4×10⁷ en el grupo A a 1.8×10² (promedio cfu/g) en los pacientes del grupo D. Los conteos aeróbicos promedio en el grupo A descendieron de 3.7×10⁶ a 64 en el grupo D. El presente estudio documenta la efectividad de la NE oral en la supresión de la flora de la mucosa cuando se administran preoperatoriamente y sugiere que los antibióticos parenterales suprimen las bacterias de la mucosa además de proveer nivelés séricos terapéuticos.