Oporność bakterii na antybiotyki
Nie istnieją obecnie antybiotyki, które odznaczałyby się skutecznością wobec wszystkich bakteryjnych patogenów. Przeciwnie, notuje się alarmująco dużą liczbę doniesień o szczepach bakterii chorobotwórczych opornych na większość obecnie stosowanych antybiotyków. Zjawisko to przybiera szczególnie groźne rozmiary w oddziałach szpitalnych, gdzie z jednej strony spotyka się szczepy bakteryjne charakteryzujące się wielolekową opornością, z drugiej zaś chorych cierpiących na wiele poważnych schorzeń, w tym obniżoną odporność. Z opornością na antybiotyki mamy do czynienia wówczas, gdy stwierdzamy oporność na działanie leku in vitro (badanie antybiotykooporności w warunkach laboratoryjnych) lub, gdy dawka leku niezbędna do zabicia lub zahamowania wzrostu szczepów bakteryjnych przekracza dawki uznane za bezpieczne dla danego antybiotyku. Przypuszcza się, że zjawisko narastania oporności na antybiotyki w świecie bakterii i innych mikroorganizmów związane jest ze zbyt pochopnym stosowaniem tej grupy leków, często w sytuacjach tego nie wymagających (infekcje wirusowe), zbyt krótkim czasem ich stosowania, nieprzestrzeganiem zalecanych dawek czy odstępów czasowych między dawkami. Zwłaszcza to ostatnie, a więc nieprawidłowy, zbyt krótki czas trwania kuracji sprzyja selekcji drobnoustrojów opornych wśród populacji o różnej wrażliwości. Spadek wrażliwości na antybiotyki wśród bakterii związany jest również z rozwojem technik hodowli zwierząt. Hodowcy często stosują antybiotyki dla zwiększenia przyrostu masy ciała zwierząt.
W drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych w amerykańskiej prasie medycznej opisywano narastanie oporności na działanie chinolonów, (antybiotyków o dość szerokim spektrum działania), wśród bakterii Campylobacter jejuni, wywołującej ostry nieżyt żołądkowo-jelitowy u ludzi. Fakt ten związany był ze stosowaniem tej grupy leków dla leczenia zakażonego drobiu. Podobne przypadki sięgające nawet 50% szczepów Campylobacter jejuni zanotowano w Europie. Zapobieganie rozwojowi oporności na działanie antybiotyków polega na: stosowaniu antybiotyków wyłącznie w uzasadnionych przypadkach (infekcje bakteryjne, profilaktyczne stosowanie antybiotyków podczas infekcji wirusowych w razie ciężkich chorób towarzyszących), przestrzeganiu czasu trwania kuracji antybiotykowej, zaleconych dawek oraz odstępu czasowego między porcjami leku. W celu stosowania najbardziej skutecznej antybiotykoterapii należy znać nie tylko rodzaj bakterii wywołującej infekcję, ale również jej wrażliwość (lub brak wrażliwości) na antybiotyki. Badaniami rutynowo wykonywanymi w tym celu są posiewy materiałów biologicznych (krew, mocz, wymazy z gardła, ran itp.) na odpowiednie pożywki oraz wykonywanie antybiogramów (ocena hamowania wzrostu kolonii bakteryjnych na pożywkach z odpowiednimi antybiotykami).
Antybiotykooporność można podzielić na:
- naturalną – wynikającą z braku komórkowego punktu uchwytu działania antybiotyku; np. bakterie nie posiadające ściany komórkowej (Listeria monocytogenes) wykazują naturalną oporność na penicyliny, których działanie bakteriobójcze polega na zakłóceniu syntezy ściany bakteryjnej; a bakterie beztlenowe są naturalnie oporne na działanie antybiotyków aminoglikozydowych, wymagających aktywnego transportu do wnętrza komórki;
- nabytą – w wyniku której następuje zmiana metabolizmu bakterii poprzez ominięcie zablokowanej przez antybiotyk drogi przemiany.
Mechanizm wytwarzania się oporności na antybiotyki może polegać na selekcji drobnoustrojów opornych, mutacji genów czy też przekazywaniu poza chromosomalnych cząstek materiału genetycznego. Geny te znajdują się w plazmidach, małych, kolistych cząstkach DNA swobodnie przenoszonych z bakterii na bakterię (nawet różną gatunkowo). Informacja genetyczna zawarta w plazmidach to zazwyczaj liczne kopie genów kodujących białka, zwykle enzymy, stanowiących o rozwoju oporności na wiele antybiotyków. Przekazywanie genów z wykorzystaniem plazmidów nosi nazwę koniugacji. Zjawisko to może zachodzić wyłącznie pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi pozostającymi w ścisłym kontakcie. Rozdzielenie komórek przerywa ten proces. W przekazywaniu informacji genetycznej w mechanizmie transdukcji może brać udział specjalny rodzaj wirusów zwanych bakteriofagami. Kolejne etapy tego zjawiska obejmują: przyłączenie bakteriofagu do ściany komórki bakteryjnej; wstrzyknięcie wirusowego DNA do wnętrza bakterii; powielanie DNA wirusa oraz synteza wirusowych białek z wykorzystaniem systemów gospodarza; niekiedy w miejsce DNA wirusa są inkorporowane pewne odcinki bakteryjnego DNA i tak zainfekowany wirus przenosi materiał genetyczny z bakterii na bakterię; uszkodzenie (liza) komórki bakteryjnej i uwolnienie wirusów.
Przykłady mechanizmów oporności na działanie antybiotyków:
- synteza enzymu penicylinazy chroni przed działaniem antybiotyków beta-laktamowych (np. penicylin). Enzym ten przecina pierścień beta-laktamowy penicylin powodując rozpad cząsteczki antybiotyku;
- modyfikacja enzymów bakteryjnych np. gyrazy DNA (enzym odpowiedzialny za rozwijanie nici DNA) uniemożliwia działanie chinolonów;
- synteza specyficznych pomp w błonie komórkowej bakterii umożliwia aktywne usuwanie antybiotyku z wnętrza komórki (mechanizm oporności na tetracykliny);
- enzymatyczna modyfikacja antybiotyków (np. kanamycyny) powodująca utrudnione wiązanie z docelowym miejscem receptorowym;
- modyfikacja miejsc wiązania uniemożliwiająca działanie antybiotyków (np. metylacja rybosomów bakteryjnych w przypadku erytromycyny);
- zmiana struktury ściany komórkowej, w tym tak zwanego białka wiążącego penicyliny (PBPs), jest jednym z mechanizmów oporności na działanie antybiotyków beta-laktamowych.
Wzrost liczby szczepów bakteryjnych opornych na antybiotyki jest przyczyną rozwoju badań nad nowymi generacjami tych leków. Prace obejmują zarówno modyfikację znanych grup leków, takich jak: antybiotyki beta-laktamowe, makrolidy, chinolony, glikopeptydy czy wankomycyna, jak i syntezę nowych leków o unikalnym mechanizmie działania. Przykładem tych ostatnich jest linezolid, antybiotyk zaburzający syntezę białek bakteryjnych przez przyłączenie się do metioniny, aminokwasu znajdującego się w odcinku początkowym białka.
Pożyteczność bakterii
Bakterie żyjące w naszym otoczeniu to nie tylko bakterie chorobotwórcze, ale także bakterie spełniające wiele pożytecznych funkcji zarówno wewnątrz organizmu człowieka, jaki w środowisku naturalnym. Bakterie są niezbędnym ogniwem w obiegu materii w przyrodzie. Biorą udział w obiegu węgla, azotu, siarki, fosforu i innych pierwiastków. Szczególna uwagę warto zwrócić na bakterie, które mają zdolność do wiązania azotu atmosferycznego w postaci amoniaku (NH3), dającego po rozpuszczeniu w wodzie dostępny dla roślin kation amonowy (NH4+). Taką zdolność wykazują bakterie z rodzaju Rhizobium, wchodzące w symbiozę z niektórymi roślinami uprawnymi. Wymienione bakterie rozwijają się w brodawkach korzeniowych roślin motylkowych rosnących na glebach ubogich w azot. W zamian za dostarczany roślinie azot bakterie otrzymują organiczne produkty fotosyntezy.
Bardzo duży udział mają bakterie w rozkładaniu szkodliwych substancji produkowanych przez cywilizację. Kolonie bakterii tworzące swego rodzaju filtr biologiczny są wykorzystywane w oczyszczalniach ścieków. Istnieje także szczep bakterii, który żywi się olejem i jest stosowany w zwalczaniu wycieków ropy itp. W naturalnym środowisku bakterie wykorzystujące proces fotosyntezy do produkcji energii dostarczają znaczną część tlenu do atmosfery. Bakterie znajdujące się w przewodzie pokarmowym zwierząt roślinożernych umożliwiają trawienie celulozy znajdującej się w źdźbłach trawy. Podobnie jelitowe bakterie termitów warunkują możliwość odżywiania się drewnem. U innych zwierząt i u człowieka w przewodzie pokarmowym także spotyka się wiele bakterii zaangażowanych w rozkład nie strawionych substancji i dostarczających istotnych składników swoim gospodarzom. Synteza niezbędnej człowiekowi witaminy B12 zachodzi wyłącznie w świecie bakterii, również tych żyjących w jelitach człowieka. Obecność bakterii na skórze i wewnątrz ciała człowieka zabezpiecza przed inwazją chorobotwórczych patogenów w mechanizmie konkurencyjnego zajmowania przestrzeni życiowej. Wyniszczenie saprofitycznej flory bakteryjnej w trakcie antybiotykoterapii może prowadzić do takich powikłań jak rozwój flory grzybiczej czy chorobotwórczych bakterii w świetle jelita i w efekcie do biegunek.
W warunkach walki o nisze ekologiczne bakterie wytworzyły szereg substancji, które w naturalny sposób eliminują konkurencyjne mikroorganizmy. Związki te to antybiotyki. Z punktu widzenia człowieka najważniejszą grupą bakterii pod względem produkcji antybiotyków są promieniowce, wytwarzające między innymi streptomycynę i tetracyklinę. Pewne bakterie wykorzystuje się do produkcji węglowodanu o nazwie dekstran, stanowiącego podstawę płynu krwiozastępczego. Od bardzo dawna biochemiczne umiejętności bakterii wykorzystywano w procesach produkcji artykułów spożywczych np. serów, kefirów, jogurtów. Wszelkie procesy kiszenia (kapusty, ogórków, kiszonki dla zwierząt) także opierają się na działalności bakterii fermentacyjnych. Z drugiej strony to właśnie bakterie powodują psucie się produktów spożywczych. Aby temu zapobiec stosuje się różne zabiegi: pasteryzację, zamrażanie, solenie, słodzenie czy dodawanie związków chemicznych hamujących rozwój bakterii. Bakterie wykorzystywane są także w przemyśle garbarskim, do produkcji papieru, w produkcji alternatywnych źródeł energii (produkcja metanu z obornika).
Wielkie znaczenie odgrywają bakterie w badaniach biologicznych, szczególnie inżynierii genetycznej. Bakterie są źródłem enzymów restrykcyjnych, niezbędnych w inżynierii genetycznej narzędzi służących do przecinania cząsteczek DNA. Z komórek żyjących w wysokich temperaturach uzyskano enzym umożliwiający powielanie w warunkach laboratoryjnych DNA w dowolnie dużych ilościach (metoda PCR – łańcuchowa reakcja polimerazy). Pałeczki jelitowe (Escherichia coli) wykorzystywane są do syntezy insuliny o składzie identycznym z ludzką. Stało się to możliwe dzięki wbudowaniu do DNA bakterii genów kodujących syntezę ludzkiej insuliny. Biliony bakterii Escherichia coli wzrastają na płynnym podłożu produkując insulinę, która następnie jest ekstrahowana i oczyszczana. Pozyskanie insuliny o identycznym składzie aminokwasowym z ludzką pozwoli zrezygnować ze stosowania insulin pochodzenia zwierzęcego (wołowe, wieprzowe), z których użyciem związane były takie działania niepożądane jak namnażanie przeciwciał wobec obcogatunkowej insuliny (zmniejszenie skuteczności, konieczność stosowania dużych dawek insuliny), czy rozwój lipodystrofii insulinowej (zanik tkanki podskórnej w miejscu podawania insuliny). Inna bakteria w naturze powodująca choroby roślin, wykorzystywana jest do przenoszenia genów z jednych roślin na inne w celu otrzymania nowych odmian, o korzystnych z punktu widzenia człowieka właściwościach.
Rola bakterii
Bakterie w środowisku:
Obieg pierwiastków:
- węgla(Chromatium, Chlorobium)
- azotu(Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter)
- siarki(Thiobacillus, Desulovirio)
Związki symbiotyczne z roślinami: (Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum)
Bakterie w przemyśle i medycynie
Biotechnologia, udział w wytwarzaniu:
- związków chemicznych (butanol, kwas octowy): Clostridium acetobutylicum, Enterobacter; Corynobacterium glutamicum
- antybiotyków (Streptomyces)
- ludzkich hormonów (insuliny, hormonu wzrostu): Escherichia coli
- białek krwi (interferonu): Escherichia coli
Biologiczne niszczenie odpadów:
- farby, oleje (Pseudomonas)
- tekstylia
- beton
- => (Thiobacillus)
Produkcja żywności:
- jogurty, sery (Lactobacillus vulgaricus, Streptococcus thermophilus)
- wina,
- kiełbasy,
Biopaliwa:
- wodór (bakterie fermentacyjne)
- metan (Methanobacterium)
Najpopularniejsze rodzaje bakterii
Anty – Enterobacteriaceae
E. coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis:
- Cefalosporyny II, III i IV gen.
- Penicylina/inhibitor (Augmentin, Tazocin)
- Piperacylina (40% szczepów opornych)
- Aminoglikozydy (Gentamycyna)
- Chinolony
- Kotrimoksazol
inne Enterobacteriaceae (Enterobacter, Citrobacter, Morganella, Providencia, Seratia)
- oporne na: Cefalosporyny I, II gen., Ampicylinę i Amoksycylinę)
- wrażliwe na: Cefalosporyny III i IV gen.
- Piperacylina (60% szczepów opornych)
- Aminoglikozydy (Gentamycyna i Amikacyna)
- Chinolony
- Tazocin
- Karbapenemy
Streptococcus pyogenesgr. A (wg Lancefield)
- lek z wyboru: nadal Penicylina
- na Makrolidy wzrasta oporność (40% – Francja, Włochy)
- W przypadku zakażeń inwazyjnych, gdzie istotną rolę odgrywają toksyny paciorkowcowe, powodujące:
- zespół wstrząsu toksycznego
- martwicze zapalenie powięzi
- inne ciężkie zakażenia
- wymagana jest równoczesna terapia Penicyliną i Klindamycyną, która hamuje syntezę toksyn paciorkowcowych !
Stenotrophomonas maltophilia
- szeroko rozpowszechniony w środowisku szpitalnym
- wywołuje zakażenia będące konsekwencją intensywnego leczenia infekcji Pseudomonas aeruginosa, gdyż jest oporny na większość antybiotyków aktywnych wobec Pseudomonas, w tym Karbapenemy.
- zwykle jest wrażliwy na: Biseptol, Timentin.
Streptococcus pneumoniae
- 50% zapalenia płuc, 10% zakażenia wewnątrzczaszkowe i opon mózgowo-rdzeniowych, do 10% chorzy z obniżoną odpornością np. po splenektomii, alkoholicy.
- narasta oporność na Penicylinę (kilka % w Skandynawii, Holandii i Niemczech, do kilkudziesięciu w Hiszpanii, Rumunii i na Węgrzech)
- w infekcjach układu oddechowego nawet szczepami średnio-wrażliwymi na Penicylinę – skuteczność jest możliwa – oczywiście stosujemy lek w maksymalnych dawkach
- wrażliwość na Cefalosporyny jest bardzo dobra
- w zakażeniu OUN sukces terapeutyczny samą Penicyliną jest mało prawdopodobny. W leczeniu empirycznym należy zastosować Penicylinę + Claforan (lepszy na Gram(+))
- po uzyskaniu wyniku badania bakteriologicznego – modyfikujemy leczenie
- jeśli szczep jest oporny na Penicylinę – w terapii stosujemy: Cefotaksym + Wankomycyna
Enterococcus spp.
- Stanową florę fizjologiczną p. pokarmowego, pochwy i dróg żółciowych.
- Nie wykazuje cech zjadliwości, ale jest przyczyną poważnych zakażeń szpitalnych.
- Wzrost ich liczby wiąże się z szerokim stosowaniem Cefalosporyn i Aminoglikozydów.
- Jest naturalnie oporny na:
- β–laktamy
- Klindamycynę
- często na Aminoglikozydy w standardowych dawkach – HLAR
Enterococcus faecium
Oporny na Wankomycynę stanowi do 15% izolatów na oddziałach hematologicznych !
Powoduje:
- infekcje dróg moczowych
- zapalenie gruczołu krokowego
- posocznice
- bakteryjne zapalenie wsierdzia – 5-15% (zabiegi na otwartym sercu i osoby starsze, spoza środowiska szpitalnego, po zabiegach na drogach moczowo-płciowych)
- infekcje w ranach chirurgicznych, stopach cukrzycowych itp.
- W terapii stosujemy: bardzo wysokie dawki Ampicilliny (lub Piperacyliny) + Aminoglikozyd
- Teikoplanina + Aminoglikozyd (E. faecium)
- Synercid (E. faecium) i Linezolid – oporne na Wankomycynę.
Legionella pneumophila
pałeczki G(-) które kolonizują:
- sieć wodociągową
- wodne urządzenia kąpielowe
- klimatyzatory
- inhalatory
- nawilżacze
na OIOMie są przyczyną ciężkich zapaleń płuc, przebiegających z zaburzeniami świadomości i dysfunkcją narządową
rozpoznanie na podstawie serologii lub wykrycia w moczu specyficznego antygenu.
leczenie z wyboru: Azytromycyna iv + RifampicynaErytromycyna iv + Rifampicyna
przykłady antybiotykoterapii empirycznej
- Cefalosporyna III gen. + Metronidazol + Aminoglikozyd
- Penicylina/inhibitor + Aminoglikozyd
- β-laktam + β-laktam – nie wolno łączyć Cefalosporyn z Karbapenemami
- β-laktam + Metronidazol lub Klindamycyna
- β-laktam + Chinolon
- w oddziałach o dużym prawdopodobieństwie występowania MRSA – rozważyć Wankomycynę
- w zakażeniach pałeczkami niefermentujacymi – rozważyć Karbapenemy
antybiotykoterapia chorych gorączkujących z neutropenią
- Tazocin + Amikin
- Glikopeptyd + Tazocin + Amikin
- Glikopeptyd + Ceftazydym
- Karbapenem
- Cefepim + Amikin
- Cefepim lub Tazocin w monoterapii przy niskim ryzyku
terapia deeskalacyjna
bardzo szeroka, ale skuteczna w 97%
- Vancomycini 2×1,0g
- Imipenem 4×0,5g
- Ciprofloksacini 2×0,4g iv
kontrola efektywności antybiotykoterapii
- ocena wskaźników zakażenia
- białka C – reaktywnego,
- morfologii z rozmazem
- prokalcytoniny
- kontrola badań mikrobiologicznych:
- z ewentualnego ogniska zakażenia
- z krwi
Skomentuj jako pierwszy!