W skrócie

Zjawisko lekooporności drobnoustrojów Gram(-) ma charakter progresywny i nieodwracalny. Dotyczy w największym stopniu bakterii z rodziny Enterobacteriaceae wytwarzających beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum substratowym, bakterii z rodziny Enterobacteriaceae opornych na karbapenemy oraz wielolekoopornych szczepów Pseudomonas aeruginosa. Klasyczne leki stosowane dotychczas w zakażeniach tymi drobnoustrojami są przestarzałe i nieskuteczne. Mikroorganizmy te wytworzyły ponadto mechanizmy oporności na wiele nowych leków. W niniejszym artykule poglądowym przestawiono aktualne zalecenia postępowania w zakażeniach drobnoustrojami lekoopornymi oraz przedyskutowano możliwości terapeutyczne.

Od momentu odkrycia penicyliny zjawisko oporności bakteryjnej na leki stanowi istotny problem w leczeniu chorób zakaźnych. Jednym z motorów postępu w opracowywaniu nowych leków przeciwbakteryjnych są badania nad stale wykształcającymi się mechanizmami oporności drobnoustrojów, będącymi przyczyną nieskuteczności dotychczas stosowanych preparatów. Mają one na celu opracowanie nowych substancji o potencjalnie wyższej skuteczności i odporności na mechanizmy oporności bakteryjnej. Nadzieja na wynalezienie „magicznego” leku przeciwbakteryjnego o zakresie działania obejmującym wszystkie drobnoustroje jest raczej bardzo odległa, a liczba opracowywanych obecnie nowych leków przeciwbakteryjnych jest niewielka w porównaniu z okresem wcześniejszym.

Problem oporności bakteryjnej najlepiej opisano w odniesieniu do pałeczek Gram(-), które są trudnym przeciwnikiem zarówno dla lekarzy praktyków, jak i naukowców. Wśród 6 patogenów z tzw. grupy ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter spp., Pseudomonas aeruginosa i Enterobacter spp.), uznanych za najważniejsze zagrożenia obecnego wieku, cztery stanowią pałeczki Gram(-) (K. pneumoniae, Acinetobacter spp., P. aeruginosa i Enterobacter spp.).¹ Niniejsze opracowanie dotyczy 3 głównych wielolekoopornych (MDR – multidrug-resistant) drobnoustrojów Gram(-): Enterobacteriaceae wytwarzających beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum substratowym (ESBL – extended-spectrum β-lactamase), Enterobacteriaceae wytwarzających karbapenemazy oraz wielolekoopornych szczepów P. aeruginosa. W artykule przedstawiono mechanizmy oporności na leki, jakimi dysponują powyższe mikroorganizmy, oraz przedyskutowano epidemiologię wywoływanych przez nie zakażeń. Dokonano także przeglądu dostępnych i rozwijających się możliwości terapeutycznych ukierunkowanych na opisywane drobnoustroje.

Mechanizmy oporności

Oporność drobnoustrojów wobec antybiotyków beta-laktamowych wynika najczęściej z ich zdolności do produkcji beta-laktamaz. Opisano dotychczas wiele tego typu enzymów, kodowanych przez geny chromosomalne lub geny zlokalizowane na elementach mobilnych, takich jak plazmidy i transpozony. Beta-laktamazy klasyfikuje się na podstawie ich struktury molekularnej (klasyfikacja Amblera)² lub podobieństwa czynnościowego (klasyfikacja Bush-Jacoby’ego-Medeirosa)^2,3 (tab. 1).

Enzymy o typie beta-laktamaz o rozszerzonym spektrum substratowym (ESBL) wyjściowo powstają na skutek mutacji punktowej w obrębie genów kodujących klasyczne beta-laktamazy TEM i SHV, czego skutkiem jest synteza szeregu enzymów o rozszerzonym zakresie aktywności.⁴ W późniejszym czasie opisano także silną aktywność hydrolityczną enzymów CTX-M wobec cefotaksymu. W przeciwieństwie do enzymów ESBL typu TEM, SHV i CTX-M, których ekspresję wykazują przede wszystkim drobnoustroje z rodziny Enterobacteriaceae, enzymy hydrolizujące oksacylinę izoluje się głównie z drobnoustrojów P. aeruginosa. Niektóre z nich wyewoluowały, uzyskując fenotyp ESBL. W odróżnieniu od enzymów ESBL, kodowanych przez geny plazmidowe, beta-laktamazy AmpC są kodowane przez geny chromosomalne.⁵ Ich ekspresję obserwuje się przede wszystkim u Enterobacter spp., Citrobacter spp. i P. aeruginosa. Ekspresja chromosomalnych enzymów AmpC jest zazwyczaj słabo zaznaczona u Escherichia coli i Klebsiella spp., jednak plazmidowe enzymy AmpC mogą warunkować oporność na beta-laktamy porównywalną do prezentowanej przez szczepy Enterobacter. Do innych rzadziej spotykanych enzymów ESBL należą: PER-1, VEB-1 i BES-1.⁶

Beta-laktamazami o najszerszym spektrum aktywności są karbapenemazy. Poza zdolnością rozkładania karbapenemów wykazują one aktywność wobec większości innych antybiotyków beta-laktamowych. Główną przyczyną pojawienia się karbapenemaz stało się szerokie zastosowanie antybiotyków z rodziny karbapenemów zarówno w leczeniu empirycznym, jak i celowanym ciężkich zakażeń. Pod względem struktury molekularnej karbapenemazy należą do enzymów beta-laktamazowych z klasy A, B lub D (tab. 2).⁷

Obecnie do najbardziej rozpowszechnionych należą karbapenemazy typu KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase) pochodzenia plazmidowego. Ich wykrycie w laboratoriach mikrobiologicznych jest szczególnie trudne, ponieważ minimalne stężenie hamujące (MIC – minimum inhibitory concentrations) imipenemu lub meropenemu w przypadku wielu wyizolowanych szczepów, mimo że osiąga wysokie wartości, wskazuje, że są one wrażliwe na działanie tych leków.^8,9 W badaniach in vitro wykazano, że ertapenem może stanowić najbardziej odpowiedni substrat w procesie wykrywania produkcji enzymów KPC.⁸ Wśród innych istotnych klinicznie karbapenemaz wyróżnia się metalo-beta-laktamazy oraz karbapenemazy hydrolizujące oksacylinę. Szczepy P. aeruginosa poza zdolnością do produkcji enzymów beta-laktamazowych mogą dysponować innymi mechanizmami oporności na antybiotyki, takimi jak: enzymy modyfikujące aminoglikozydy, aktywne usuwanie antybiotyku z komórki przez białka błonowe – tzw. pompy efluksowe (efflux pumps), mutacje w genach białek porynowych oraz różne modyfikacje w miejscach docelowych działania antybiotyków.¹⁰

Epidemiologia

Piśmiennictwo medyczne obfituje w doniesienia o globalnym zjawisku znacznego wzrostu oporności drobnoustrojów Gram(-) na stosowane leki przeciwbakteryjne.^11,12 Obserwuje się jednak różnice regionalne w skali tego zjawiska. Z tego względu przy wyborze terapii empirycznej w poważnych zakażeniach niezwykle istotne znaczenie ma uwzględnianie lokalnej charakterystyki epidemiologicznej (na poziomie krajowym, regionalnym, w obrębie szpitala, a czasami nawet poszczególnych jego oddziałów).

W przeprowadzonym w 2004 r. Study for Monitoring Antimicrobial Resistance Trends zgromadzono 6156 izolatów Gram(-) pochodzących od pacjentów z zakażeniami wewnątrzbrzusznymi z 28 krajów. Stwierdzono, że całkowity wskaźnik produkcji enzymów ESBL wynosił 17% dla izolatów K. pneumoniae i 10% dla izolatów E. coli. Najwyższe wskaźniki dotyczyły izolatów pochodzących z krajów Ameryki Łacińskiej, Środkowego Wschodu, Afryki i Azji, najniższe zaś dotyczyły tych pochodzących z Europy i Stanów Zjednoczonych.¹³ Wyniki te potwierdzono w 2007 r. na podstawie danych z bazy Tigecycline Evaluation and Surveillance Trial.¹⁴ Wśród zjawisk epidemiologicznych dotyczących drobnoustrojów produkujących ESBL najbardziej zauważalne jest obserwowane w ostatnim czasie rozpowszechnienie beta-laktamaz typu CTX-M,¹⁵ szczególnie zaś CTX-M-15.¹⁶ W ostatnio opublikowanym badaniu międzynarodowym najczęściej identyfikowanymi ESBL były enzymy typu CTX-M, które stanowiły 65% wszystkich beta-laktamaz.¹⁷

Karbapenemazy chromosomalne wykrywano głównie wśród pałeczek Gram(-). Enzymy te były swoiste gatunkowo i charakteryzowały się ograniczonym potencjałem do rozprzestrzeniania poza drogą klonalną.⁷ Ostatnio zwraca się szczególną uwagę na karbapenemazy plazmidowe, takie jak KPC. Od momentu pierwszego doniesienia z Karoliny Północnej w USA w późnych latach 90. w bardzo wielu badaniach opisywano stosunkowo szybkie rozprzestrzenianie enzymów KPC.¹⁹ Epidemie szpitalne, których czynnikiem etiologicznym były patogeny Gram(-) wytwarzające KPC, opisano w niektórych regionach Stanów Zjednoczonych, a także w Europie, Azji i Ameryce Południowej.^20-22 Wśród innych karbapenemaz mających związek z występowaniem epidemii w ostatnich latach wymienia się metalo-beta-laktamazy IMP i VIM.⁷ W 2009 r. zaobserwowano pojawienie się New Delhi metalo-beta-laktamazy u bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. Zakażenia tymi patogenami były przyczyną licznych hospitalizacji w Indiach i Pakistanie.²³

Postępowanie terapeutyczne

Poniżej przedstawiono podsumowanie możliwości i trudności terapeutycznych w leczeniu zakażenia trzema wielolekoopornymi drobnoustrojami Gram(-) o największym znaczeniu klinicznym, a także zestawienie dostępnych leków przeciwbakteryjnych stosowanych w zakażeniach wywoływanych przez każdy z powyższych patogenów (patrz również tab. 3).