Dostęp Otwarty

Program edukacyjny: gastroenterologia

Zakażenie Clostridium difficile – krytyczny przegląd

Bayan Missaghi, MD

August J. Valenti, MD

Robert C. Owens Jr, PharmD

Maine Medical Center, Department of Clinical Pharmacy Services and Division of Infectious Diseases, Portland, USA

Clostridium difficile Infection: A Critical Overview Current Infectious Disease Reports 2008, 10:165-173

Tłum. dr n. biol. Maria Grąziewicz

Program edukacyjny koordynowany przez prof. dr. hab. med. Jarosława Regułę

Adres do korespondencji: Robert C. Owens Jr, PharmD, Maine Medical Center, Department of Clinical Pharmacy Services and Division of Infectious Deseases, 22 Bramhall Street, Portland, ME 04102-3175, USA. E-mail: owensr@mmc.org

W SKRÓCIE

Clostridium difficile jest Gram-dodatnią bakterią beztlenową, tworzącą przetrwalniki i produkującą toksyny. Bakterię tę zidentyfikowano jako przyczynę wielu objawów ze strony jelita grubego; w przypadkach ciężkich może prowadzić do sepsy i zgonu. Ustalono, że za epizody choroby i zwiększenie się liczby zgonów odpowiada szczep C. difficile niosący wariant genu kodującego toksynę (BI/NAP1). Aktualne pozostaje pytanie, w jaki sposób w krótkim czasie od pojawienia się tego szczepu doszło do tak licznych zakażeń, wśród których wiele zakończyło się zgonem. W niniejszej pracy omawiamy zakażenie C. difficile, opisując obraz kliniczny, rozpoznanie, postępowanie i zapobieganie.

Wprowadzenie

W 1893 r. Finney jako pierwszy opisał rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy u pacjenta z ciężką biegunką, który zmarł po operacji żołądka. W 1935 r. po raz pierwszy opisano Gram-dodatnią, tworzącą przetrwalniki i produkującą toksyny bakterię beztlenową Clostridium difficile, jako element prawidłowej flory jelitowej u noworodków.1 W latach 50. XX w. uważano, że za rzekomobłoniaste zapalenie jelita cienkiego i okrężnicy odpowiadają drożdże z gatunku Candida albicans lub bakteria Staphylococcus aureus.2 W 1977 r. wykazano, że indukowane klindamycyną rzekomobłoniaste zapalenie jelita cienkiego i okrężnicy u chomików wywołuje toksyna wytwarzana przez Clostridium sp.3 W 1978 r. zidentyfikowano C. difficile jako czynnik wywołujący rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy u ludzi.4

Od czasu tego odkrycia, a szczególnie w ciągu ostatnich 10 lat, liczba zakażeń C. difficile znamiennie wzrosła. Choroby przewodu pokarmowego spowodowane zakażeniem tą bakterią stały się problemem ogólnoświatowym. W ostatnich latach obserwowano epizody tej choroby, podczas których zachorowalność wynosiła nawet 22,5 przypadków na 100 przyjęć.5 Zakażenia Clostridium difficile mogą przebiegać pod różną postacią, począwszy od samoograniczającej się biegunki, która zanika po zaprzestaniu podawania wywołujących ją leków przeciwbakteryjnych, po postać ciężką, zagrażającą życiu, z odwodnieniem, perforacją jelita, sepsą i zgonem. Wbrew częstym opiniom, do najczęstszych objawów towarzyszących ciężkim postaciom zakażenia Clostridium difficile nie należy biegunka, lecz niedrożność jelita lub toksyczne rozdęcie okrężnicy (megacdon toxicum).2

Czynniki ryzyka wystąpienia objawowego zakażenia Clostridium difficile są liczne i złożone: zmiany flory jelitowej wywołane stosowaniem leków przeciwbakteryjnych,2,6,7 stosowanie inhibitorów pompy protonowej,8-11 niskie stężenia immunoglobulin (Ig) (śluzówkowej IgA, surowiczej IgG),12,13 podeszły wiek,14 choroby współistniejące15 oraz ekspozycja na produkujące toksyny szczepy C. difficile.15 Do zakażenia dochodzi często przez kontakt z kałem, a grupą szczególnie narażoną są pacjenci żywieni przez zgłębnik.15,16 O tym, czy dany lek przeciwbakteryjny przyczyni się do wystąpienia zakażenia Clostridium difficile, decyduje m.in. jego aktywność in vitro względem tego szczepu. Inne ważne czynniki to skumulowana ekspozycja na leki przeciwbakteryjne oraz czas trwania tej ekspozycji.2,5,17,18 Opisana m.in. przez Gerdinga sekwencja zdarzeń prowadzących do zakażenia wskazuje na konieczność zajścia trzech zdarzeń.2,15,19 W wyniku przyjmowania leków przeciwbakteryjnych, ze względu na wpływ tych leków na florę bakteryjną jelit, pacjenci stają się podatni na zakażenie (pierwsze zdarzenie).1 Jeśli nastąpił kontakt z wytwarzającymi toksyny szczepami C. difficile (drugie zdarzenie) może lub nie może dojść do rozwoju choroby,2 w zależności od obecności lub braku innych czynników (trzecie zdarzenie),3 z których najważniejsze wiążą się z odpornością gospodarza (wiek, zdolność do kumulacji odpowiedniego stężenia immunoglobulin jelitowych IgA lub surowiczych IgG skierowanych przeciwko toksynom).2,15

W 2000 r. w Pittsburgu wystąpiły epizody wyjątkowo ciężkich przypadków zakażenia Clostridium difficile, prowadzące do podwojenia odsetka choroby, zwiększenia liczby kolektomii oraz liczby zgonów.14,20,21 W 2005 r., w Quebeku odnotowano 4,4-razy więcej zakażeń Clostridium difficile niż w 1991 r. (156,3/100 000 vs 35,6/100 000) natomiast w 2004 r. liczba zgonów spowodowanych tym zakażeniem była 4,9-razy większa niż w 1991 r. (22% vs 4,5%).21 Podobnie jak w Pittsburgu, przeprowadzono więcej zabiegów kolektomii, a czas pobytu pacjentów w szpitalu wydłużył się.

Po przeprowadzeniu dochodzenia jako przyczynę szeregu geograficznie niezwiązanych ze sobą epizodów choroby zidentyfikowano rzadko występujący w przeszłości szczep C. difficile, będący nosicielem genu kodującego toksyny.22 W przeciwieństwie do wcześniejszych przypadków zakażeń szczepami C. difficile (np. szczepami typu J lub 001, co określono odpowiednio za pomocą analizy z wykorzystaniem endonukleazy restrykcyjnej [REA – restriction endonuklease analysis] i reakcji łańcuchowej polimerazy [PCR – polymerase chain reaction]) szczep ten (określony jako BI na podstawie REA i 027 na podstawie PCR) ma szczególne cechy wirulentne, które mogą tłumaczyć jego rozprzestrzenianie się i większą umieralność u zakażonych nim pacjentów. Ze względu na zróżnicowanie szczepu i ograniczenia związane z metodami typowania, do określenia różnych klinicznych izolatów C. difficile wykorzystano szereg innych metod genotypowania (np. elektroforezę pulsacyjną w zmiennym polu elektrycznym oraz analizę pod kątem wytwarzanych toksyn). Współczesny szczep epidemiczny określono za pomocą elektroforezy pulsacyjnej jako NAP1, a na podstawie analizy pod kątem produkowanych toksyn jako toksynotyp III.22 Od tej chwili będziemy określali ten szczep jako BI/NAP1. W pewien sposób takie przesunięcie w dominujących szczepach przypomina koncepcję zmiany etiologii choroby, odnoszącą się do dwoinki zapalenia płuc. W przypadku dwoinki zapalenia płuc zmiana etiologii zakażenia jest jednak prawdopodobnie wynikiem zastosowania szczepień, podczas gdy w przypadku zakażeń C. difficile przyczyna nie jest do końca jasna.

Głównymi czynnikami wirulentnymi produkujących toksyny szczepów C. difficile są same toksyny (tzn. toksyna A i toksyna B).22 Toksyna A jest enterotoksyną, a toksyna B jest cytotoksyną.2 Działają synergistycznie, prowadząc do zaburzenia cytoszkieletu komórek nabłonka jelitowego; toksyna A rozluźnia ścisłe połączenia międzykomórkowe, pozwalając toksynie B – 1000 razy bardziej cytotoksycznej od toksyny A – na wniknięcie do komórek nabłonka.11 Większość szczepów chorobotwórczych C. difficile wytwarza obie toksyny, jednak niektóre rzadko spotykane szczepy produkują tylko toksynę B. Stwarza to problem w przypadku klinicznych strategii opartych jedynie na wykonaniu testów w kierunku toksyny A.2,23 Obie toksyny należą do największych wytwarzanych przez bakterie (270-308 kDa) i są kodowane w chromosomalnym regionie określanym mianem locus patogenności (PaLoc – pathogenicity locus).24 U wszystkich szczepów BI/NAP1 wykryto delecję obejmującą 18 par zasad lub delecję jednej pary zasad, prowadzące do przesunięcia ramki odczytu w genie negatywnej regulacji toksyny tcdC (odpowiedzialnym za modulację produkcji toksyny); wynikiem tych zmian jest zwiększenie produkcji toksyn.22 W rezultacie bakterie te mogą wytwarzać in vitro 16-krotnie więcej toksyny A i 23-krotnie więcej toksyny B niż tradycyjne szczepy C. difficile.25 Oprócz zazwyczaj produkowanych przez C. difficile toksyn szczep BI/NAP1 może produkować tzw. toksynę binarną. Szczepy C. difficile mające gen kodujący tę toksynę stanowią około 6% szczepów w bibliotece szczepów wyizolowanych na przestrzeni wielu lat.22 Struktura i funkcja tej toksyny są zbliżone do struktury i funkcji innych binarnych toksyn (np. toksyny iota wytwarzanej przez Clostridium perfringens). Rola tej dodatkowej toksyny pozostaje nieznana.

C. difficile, podobnie jak Bacillus anthracis, dysponuje rzadkim czynnikiem wirulentnym, umożliwiającym wytwarzanie przetrwalników w nieprzyjaznym i pozbawionym substancji odżywczych środowisku. Dzięki nim organizm ten może przetrwać dłuższy czas w zakażonych obiektach (pościeli, kale) czy w uchyłkach przewodu pokarmowego. Zdolność do sporulacji jest unikalną cechą wirulentną, która przyczynia się do zwiększonej dynamiki przenoszenia organizmu i pozwala na większą mobilność w wywoływaniu zakażeń i większą odporność na intensywne działania dezynfekcyjne. W przeciwieństwie do szczepów, które nie prowadzą do epizodów choroby, niektóre różne genetycznie szczepy C. difficile, w tym szczepy BI/NAP1, wykazały zdolność do hipersporulacji.26,27 Aby lepiej poznać rolę sporulacji w przenoszeniu i patogenezie choroby, konieczne są dalsze badania dotyczące jej przebiegu i mechanizmów ją inicjujących.

Obraz kliniczny i rozpoznanie

W przebiegu zakażenia C. difficile najczęściej pojawia się wodnista biegunka (bez krwi czy śluzu), której towarzyszą gorączka, złe samopoczucie, jadłowstręt, ból brzucha, kurcze i leukocytoza.2 Krwawe stolce mogą występować w ciężkich przypadkach, jednak biegunka z dużą utratą krwi wskazuje na inną etiologię, taką jak enterokrwotoczne szczepy Escherichia coli, Shigella spp., Salmonella spp., Klebsiella oxytoca oraz choroby zapalne jelit. Szczególnie ciężkim przypadkom zakażenia C. difficile może towarzyszyć niedrożność jelit lub toksyczne rozdęcie okrężnicy; w takich przypadkach biegunka może nie występować. Warunkiem sine qua non zakażenia C. difficile jest wówczas odczyn białaczkowy, dlatego ustalając rozpoznanie u pacjentów z niewyjasnioną ciężką leukocytozą, należy w pierwszej kolejności brać pod uwagę zakażenie C. difficile.21

Badania obrazowe mogą być użyteczne, jeśli nie kluczowe, w rozpoznaniu ciężkich przypadków choroby i posłużyć do określenia, czy konieczna jest interwencja chirurgiczna. W ciężkich przypadkach badania radiologiczne jamy brzusznej i miednicy mogą wykazać pogrubienie ścian jelita, wodobrzusze lub rozszerzenie jelita, co zwykle wskazuje na okrężnicę olbrzymią. Tomografia komputerowa jamy brzusznej i miednicy może ujawnić dodatkowe cechy, np. charakterystyczne pasma wokół okrężnicy, zapalenie, poszerzenie jelita i inne komplikacje, w tym perforacje jelita. Kolonoskopia może być przeciwwskazana w ciężkich przypadkach z powodu podatności powłok ściany jelit na uszkodzenie. Może być natomiast skutecznym narzędziem diagnostycznym w sytuacji, gdy rozpoznanie pozostaje nieokreślone, a u pacjenta nie występuje ryzyko perforacji. Klasyczny obraz zakażenia C. difficile obejmuje zapalenie nabłonka jelitowego. Mogą wystąpić charakterystyczne, żółtawe, zlewające się płytki lub pseudobłony, zmiany te często są jednak nieobecne. Kolonoskopia może też posłużyć do pozyskania próbek do oceny histopatologicznej. Klasyczny obraz w bioptatach obejmuje ostre, nieswoiste zmiany zapalne, z ropniami krypt jelitowych lub bez nich i zmianami o wyglądzie kraterów wulkanicznych w trakcie erupcji.2,28

W najbliższym czasie opublikowane zostaną zalecenia dotyczące rozpoznawania zakażenia C. difficile, opracowane przez Infectious Diseases Society of America (IDSA) i Society for Hospital Epidemiology of America (SHEA). Rozpoznanie oparte ma być na stwierdzeniu obecności toksyny A lub B w kale, w sytuacji podejrzenia występowania zakażenia. W przypadku, gdy nie zakłada się możliwości zakażenia C. difficile, analiza próbek kału pod kątem obecności toksyn C. difficile nie jest zalecana, ponieważ obecność toksyn bez innych objawów klinicznych świadczyć może jedynie o kolonizacji produkującym toksyny szczepem C. difficile. W Stanach Zjednoczonych najczęściej stosowanym laboratoryjnym testem diagnostycznym w zakażeniach C. difficile jest analiza immunologiczna enzymu swoistego względem toksyn (EIA – enzyme immunoassay), pod kątem toksyn A i B.29 Ten dostępny w sprzedaży test charakteryzuje się czułością równą 63-99% i swoistością równą 93-100%, i umożliwia szybkie uzyskanie wyników.30 Według naszych wewnętrznych zaleceń służących poprawie czułości należy wykonać jeden test dziennie przez trzy kolejne dni (lub mniej, jeśli toksyna zostanie wykryta). Wykazaliśmy, że na podstawie analizy pierwszych trzech próbek kału pochodzących z odrębnych dni diagnozuje się ponad 95% pacjentów z zakażeniem C. difficile. Po wykryciu toksyn w kale pacjenta nie ma potrzeby przeprowadzania badania potwierdzającego wyleczenie, ponieważ wynik analizy immunologicznej enzymu swoistego względem toksyn pozostaje pozytywny przez kilka miesięcy po wyleczeniu.6

Wytyczne IDSA/SHEA dla zakażenia C. difficile zalecają wykorzystanie testu antygenowego w celu poprawy diagnostyki laboratoryjnej zakażenia. Negatywny wynik testu wyklucza zakażenie C. difficile; wynik pozytywny wymaga analizy próbki za pomocą EIA pod kątem obecności toksyn A i B. Za złoty standard w wykrywaniu toksyn C. difficile uznaje się inny test, polegający na potwierdzeniu obecności toksyny w hodowli komórkowej. Charakteryzuje się on znacznie wyższą czułością niż EIA,31 jednak wymaga większego doświadczenia, jest droższy i bardziej czasochłonny, oczekiwanie na wyniki trwa 2-3 dni.1 Beztlenowa hodowla C. difficile z pobranego materiału nie jest zalecana dla celów diagnostycznych, ponieważ w pożywce będą też rosły często spotykane szczepy tej bakterii, które nie są odpowiedzialne za rozwój choroby i nie produkują toksyn. Tradycyjna strategia diagnostyczna obejmuje zatem testy pod kątem obecności wytwarzających toksyny szczepów C. difficile, polegające na detekcji samych toksyn. Niedawne przypadki epizodów choroby na świecie spowodowały jednak, że ponownie zainteresowano się hodowlą C. difficile, jako przydatnym narzędziem służącym pogłębianiu wiedzy na temat szczepów C. difficile i ich wrażliwości na antybiotyki.32 Dr Dale Gerding z Hines Veterans Administration Medical Center otrzymał grant, który umożliwi nieodpłatne testowanie klinicznych izolatów C. difficile, co pomoże w określeniu, czy w danym szpitalu występuje szczep BI/NAP1 C. difficile.

Postępowanie

Kontrola zakażeń i środki zapobiegawcze

Przy podejrzeniu zakażenia C. difficile pierwszym krokiem w postępowaniu z chorym jest przerwanie stosowania leku przeciwbakteryjnego (jeśli to możliwe) i wdrożenie właściwych środków zapobiegawczych. Pacjentów zakażonych C. difficile powinno się umieścić w izolatkach; jeśli nie jest to możliwe, konieczne może być grupowanie zakażonych pacjentów. Personel medyczny i pomocniczy powinien używać do mycia rąk mydła i bieżącej wody. Jest to skuteczniejsza metoda usuwania przetrwalników z rąk niż alkohol, który nie zabija przetrwalników C. difficile; co więcej, w badaniach nad tym organizmem alkohol jest stosowany do zwiększenia odzysku C. difficile z próbek kału.33

W przypadku potwierdzonego zakażenia lub dobrze udokumentowanego podejrzenia zakażenia należy zachowywać środki ostrożności podczas kontaktu z pacjentem; niezbędne jest zakładanie rękawiczek przed wejściem do pomieszczenia, w którym przebywa pacjent. Przetrwalniki mogą długo pozostawać na różnych powierzchniach, zatem należy wdrożyć techniki zapobiegające przenoszeniu ich na ubranie i podręczny sprzęt medyczny (np. stetoskopy stosowane tylko w badaniu zakażonego pacjenta). Gdy czynniki epidemiologiczne i obserwacje klinicznie wyraźnie wskazują na występowanie zakażenia C. difficile (szczególnie u pacjentów ciężko chorych) leczenie empiryczne należy wdrożyć, nie czekając na wyniki badań pod kątem obecności toksyn.34 W 2002 r. wykazano, że 69% izolatów klinicznych zidentyfikowano jako BI/NAP1, co dodatkowo podkreśla wagę wcześniejszego podjęcia leczenia pacjentów z wysokim prawdopodobieństwem choroby.22

Przetrwalniki C. difficile mogą przeżyć przez dłuższy czas na zanieczyszczonych obiektach, dlatego trzeba zwrócić szczególną uwagę na właściwe sprzątanie pomieszczeń służących osobom zakażonym.1 Przetrwalniki C. difficile są stabilne w temperaturach w zakresie od −20°C do 90°C;35 są odporne na wysuszenie11 i ulegają zniszczeniu tylko w wysokich temperaturach lub w zasadowym pH.36 Wiele środków czystości skutecznie zabija wegetatywne postaci C. difficile, ale tylko środki dezynfekujące oparte na chlorze oraz wysokie stężenia gazowego nadtlenku wodoru niszczą przetrwalniki.37 W 2000 r. Mayfield i wsp.38 wykazali, że przygotowywany codziennie 10% roztwór podchlorynu sodu (wybielacza) jest skuteczniejszy w sprzątaniu pomieszczeń zajmowanych przez chorych z pozytywnymi wynikami testów w kierunku toksyn C. difficile niż roztwór czwartorzędowego związku amonu. Dostępnych jest wiele drogich i być może wygodniejszych w zastosowaniu produktów łączących wybielacz i substancje czyszczące zawierające surfaktanty, opublikowane dane w wystarczającym stopniu dokumentujące ich skuteczność są jednak nieliczne. W ważnym badaniu Freeman i Wilcox35 wykorzystali model zanieczyszczenia kałem w celu wykazania w warunkach rozpadu środka czyszczącego (po zakończeniu procesu czyszczenia). Środki łączące wybielacz i surfaktanty prowokują sporulację C. difficile, którego nieznaczne ilości pozostają w środowisku, w przeciwieństwie do samego wybielacza, który sporulacji nie wywołuje. Sam wybielacz (lub z dodatkiem substancji stabilizujących, co pozwala na uniknięcie konieczności codziennego przygotowywania nowej mieszaniny) jest środkiem bakteriobójczym z wyboru przy czyszczeniu powierzchni mających kontakt z C. difficile.