Problematika bakteriální rezistence

Předložené sdělení popisuje problematiku odolnosti baktérií k antimikrobním přípravkům, charakterizuje příčiny vzniku i šíření bakteriální rezistence a uvádí praktické příklady. Dále jsou definována základní východiska adekvátní antibiotické léčby u infekcí pacientů s hematoonkologickým onemocněním a na jejich základě jsou uvedeny konkrétní režimy antibioterapie na Hemato-onkologické klinice Fakultní nemocnice Olomouc.

Souhrn

Kolář, M. Bacterial resistance

In the presented text, resistance of bacteria to antimicrobial agents is described, causes leading to the development and spread of bacterial resistance are characterized and practical examples are shown. Additionally, the basic principles of adequate antibiotic treatment of infections in patients with hemato-oncological diseases are defined. Based on that, specific antibiotic therapy regimens at the Department of Hemato-Oncology of the University Hospital Olomouc are stated.

Nedílnou součástí lidského života jsou baktérie, bez jejichž přítomnosti ve formě přirozené mikroflóry není život v podobě, jak jej známe, možný. Na druhé straně však tyto mikroorganismy mohou a v řadě případů i reálně představují ohrožení, včetně otázky samotného přežití konkrétního jedince. V současné době je zřejmé, že k důležitým zdravotnickým problémům patří bakteriální infekce a jejich význam neustále narůstá. Důvodů této nepříznivé skutečnosti je celá řada, přičemž nejdůležitější lze charakterizovat následujícími body: • velká část infekcí má endogenní charakter (zdrojem bakteriálních původců je přirozená mikroflóra lidského těla) a vychází z vlastního terapeutického i diagnostického přístupu, • narůstající odolnost baktérií k účinku antibiotické léčby, • stoupající počet imunokompromitovaných pacientů.

Odpověď na velmi důležitou otázku – „Proč se zvyšuje rezistence baktérií k antimikrobním přípravkům?“ – spočívá především ve schopnosti baktérií se adaptovat na zevní podmínky. Od 90. let minulého století jsme svědky alarmující a nebezpečné situace, a to významného nárůstu frekvence baktérií s rozsáhlými fenotypy rezistence.(1) Rezistence baktérií k účinku antibiotik je multifaktoriální a při jejím vzniku a vývoji se může uplatnit několik mechanismů, které se navzájem kombinují a tím zrychlují zvyšování četnosti multirezistentních bakteriálních kmenů. Příčiny vzniku a šíření bakteriální rezistence lze charakterizovat následujícími body: • selekční tlak antibiotik, • rekombinační procesy vedoucí k výměně genetického materiálu u baktérií, • horizontální, klonální šíření geneticky identických kmenů určitého species.

Je vhodné se podrobněji zamyslet nad jednotlivými příčinami. Selekční tlak látek s antimikrobní účinností je hnací silou vývoje bakteriální odolnosti k jejich účinku, má však specifický charakter s částečnou závislostí na typu antimikrobního přípravku a bakteriálním druhu.(2) Tato definice znamená, že lze určit antibiotika, resp. jejich příslušné skupiny, s vyšším selekčním tlakem, které jsou více ohroženy vzestupem bakteriální rezistence, na druhé straně existují antibiotika, kde tento vývoj je méně výrazný. Jako příklad antibiotických skupin s vyšší mírou selekčního tlaku lze uvést cefalosporiny III. generace nebo fluorochinolony. Obr. 1 dokumentuje vývoj rezistence Klebsiella pneumoniae k cefalosporinům III. generace, vyvolané produkcí širokospektrých betalaktamáz ESBL (Extended Spectrum Beta Lactamases) v závislosti na jejich spotřebě ve Fakultní nemocnici Olomouc (FNOL), Obr. 2 pak vývoj rezistence Escherichia coli k ofloxacinu v korelaci se spotřebou fluorochinolonů v komunitním prostředí olomouckého regionu.(3, 4) Stále významnějšími v procesu šíření bakteriální rezistence se stávají rekombinační procesy vedoucí k výměně genetického materiálu. Nelze vyloučit předpoklad, že po dosažení určitého prahu v úrovni rezistence, resp. četnosti mobilních genetických elementů, dochází k dalšímu šíření multirezistentních baktérií i za situace menšího nebo dokonce klesajícího selekčního tlaku antibiotik. Například ve FNOL došlo v období 2005–2009 k signifikantnímu vzestupu rezistence Escherichia coli a Klebsiella pneumoniae k cefalosporinům III. generace, přičemž spotřeba, resp. selekční tlak, cefalosporinů III. generace, fluorochinolonů a kombinovaných aminopenicilinů se snížila (Obr. 3).

Obr. 1 Vývoj četnosti ESBL-pozitivních kmenů Klebsiella pneumoniae v souvislosti se spotřebou cefalosporinů III. generace ve FNOL

Obr. 2 Četnost ofloxacin-rezistentních kmenů Escherichia coli, způsobujících komunitní uroinfekce, v komunitním prostředí olomouckého regionu

Obr. 3 Vývoj rezistence Escherichia coli a Klebsiella pneumoniae k cefalosporinům III. generace ve FNOL v korelaci se spotřebou cefalosporinů III. generace, fluorochinolonů a kombinovaných penicilinů

Šíření multirezistentních bakteriálních kmenů však není podmíněno pouze selekčním tlakem antimikrobních přípravků. Další možností je horizontální, klonální šíření geneticky identických kmenů určitého species v definované epidemiologické jednotce. V tomto případě může mít selekční tlak antibiotik menší význam a mohou se negativně uplatňovat vnější faktory prostředí související např. se zdravotním personálem. Uvedenou skutečnost dokumentuje práce Kesselové et al., která popisuje klonální šíření ESBL-pozitivních kmenů Klebsiella pneumoniae na konkrétním nemocničním oddělení za velmi nízkého selekčního tlaku cefalosporinů III. generace. (5)

V odborné literatuře bylo opakovaně prokázáno, že určité bakteriální kmeny se mohou úspěšně šířit v rámci konkrétního oddělení. V této souvislosti se ukazuje jako nezbytné začlenit do standardních mikrobiologických vyšetření moderní molekulárněbiologické metody, které umožňují identifikovat tyto „epidemické klony“ a tímto způsobem významně přispívají k tradičním metodám surveillance rezistence baktérií k antimikrobním přípravkům. Jako příklad praktické aplikace lze použít práci Koláře et al., zaměřenou na molekulárněbiologickou analýzu kmenů Klebsiella pneumoniae a Pseudomonas aeruginosa izolovaných od pacientů s hematoonkologickým onemocněním.(6) Z klinického materiálu pacientů, hospitalizovaných na Hemato-onkologické klinice (HOK) FNOL, byly izolovány v průběhu dvou měsíců kmeny Pseudomonas aeruginosa a Klebsiella pneumoniae. U každého kmene byly vyhodnoceny jeho etiologická role a rezistence k antimikrobním přípravkům. Současně probíhala izolace uvedených species z prostředí HOK. Následně byla provedena molekulárněbiologická typizace za použití pulsní gelové elektroforézy fragmentů DNA naštěpených pomocí restrikční endonukleázy XbaI.

Z výsledků vyplývá vyšší klinický význam kmenů Pseudomonas aeruginosa, které u poloviny pacientů vyvolaly klinicky zřejmou infekci. Naopak Klebsiella pneumoniae představovala ve většině případů kolonizaci. U dvou dvojic pacientů se vyskytl stejný bakteriální kmen Klebsiella pneumoniae, v těchto případech se jednalo o kolonizaci. Kmeny Klebsiella pneumoniae, které způsobily infekci (6 %), měly jedinečný restrikční profil a byly tedy pravděpodobně endogenní. Z ostatních kmenů, které pacienty pouze kolonizovaly a mohly být genetickou analýzou porovnány, bylo 97 % endogenního původu, tj. pouze 3 % měla shodný restrikční profil a bylo tedy prokázáno klonální šíření prostřednictvím vektorů prostředí. Z kmenů Pseudomonas aeruginosa, které způsobily infekci, pocházelo 60 % z endogenních a 40 % z exogenních zdrojů. Z kolonizujících kmenů byly téměř tři čtvrtiny (73 %) endogenního původu. Z prostředí HOK bylo odebráno celkem 90 stěrů a zachyceno 6 izolátů Pseudomonas aeruginosa. Tři totožné izoláty byly získány vždy ze stejného místa, ze sprchové růžice v hygienickém zázemí pokoje, a bylo prokázáno přežívání kmene po dobu více než 2 měsíců. Současně byl dokumentován přenos na pacienta.(6)

Je vhodné opakovaně zdůrazňovat, že bakteriální rezistence není teoretický problém, ale naopak má významný klinický dopad spočívající ve zvýšené morbiditě a mortalitě pacientů s infekcemi vyvolanými multirezistentními baktériemi. Závažnost tohoto problému se zvyšuje s požadavkem adekvátní léčby bakteriálních infekcí, především u hematoonkologických pacientů. Například v případě febrilní neutropenie je nutné podat antimikrobní přípravek co nejdříve, optimálně v rozsahu hodin. Během tak krátké doby však není možné přesně určit etiologické agens a jeho citlivost k antibiotikům. Na druhé straně však nasazení adekvátní antibiotické léčby může významně přispět k úspěšné léčbě pacienta. Tumbarello et al. popisují mortalitu pacientů s infekcemi krevního řečiště způsobenými ESBL-pozitivními enterobaktériemi, která v případě neadekvátní antibiotické léčby dosáhla 60 % v porovnání s 19 %, pokud antibiotická léčba byla účinná na uvedené multirezistentní baktérie. (7)

Zvyšující se odolnost baktérií lze dobře dokumentovat na příkladu rezistence enterobaktérií k betalaktamovým antibiotikům. Z údajů EARS-Net (The European Antimicrobial Resistance Surveillance Network) pro Českou republiku vyplývá, že rezistence Escherichia coli k cefalosporinům III. generace se zvýšila z 2 % v roce 2005 na 10 % v roce 2009, u Klebsiella pneumoniae došlo ve stejném časovém intervalu k nárůstu z 32 % na 52 %.(8) V souladu s uvedenými údaji jsou i výsledky získané na HOK (Tab. 1). Nejvýznamnějším mechanismem této odolnosti je produkce enzymů označovaných jako betalaktamázy, k nimž patří tzv. ESBL, které jsou schopné inaktivovat účinek širokospektrých penicilinů a cefalosporinů. Nepříznivý vývoj v oblasti ESBL-pozitivních enterobaktérií mohou doplnit údaje o četnosti těchto kmenů v gastrointestinálním traktu (GIT). Jejich prevalence v GIT pacientů FNOL se zvýšila z 3 % v roce 2008 na 8 % v roce 2010, současně došlo ke změně druhového zastoupení a mezi ESBL-pozitivními izoláty byl zaznamenán vyšší počet (56 %) kmenů Klebsiella pneumoniae (nepublikované údaje). Tato skutečnost je důležitá, protože kolonizace ESBL-pozitivními izoláty je považována za rizikový faktor. Vzrůst podílu nosičů ESBL v GIT zvyšuje riziko, že další jedinci se jako důsledek interhumánního přenosu stanou nosiči. Dále se zvětšuje zdroj genů rezistence a tím dochází k urychlení jejich šíření i na citlivé baktérie.

Tab. 1 Vývoj rezistence invazívních izolátů Escherichia coli a Klebsiella pneumoniae k cefalosporinům III. generace
v České republice a na HOK v období 2005–2009 (v %)

K nejčastějším bakteriálním původcům infekcí u hematoonkologických pacientů patří enterobaktérie (především Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Enterobacter spp.), stafylokoky, enterokoky a druhy nefermentujících gramnegativních tyčinek (Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Burkholderia cepacia, Stenotrophomonas maltophilia). Obecně je nutné předpokládat, že se mohou uplatnit všechny potencionálně patogenní baktérie.(9) Může se jednat o infekce endogenní, u nichž je rezervoárem primární mikroflóra střeva, ústní dutiny a kůže. Etiologickým agens však mohou být (a velmi často reálně jsou) i druhy kolonizující sliznice pacienta sekundárně, vlivem nejrůznějších nemocničních faktorů (např. délka hospitalizace, probíhající chemoterapie). Tyto baktérie, často s vyšší mírou rezistence k antimikrobním přípravkům, nejdříve sliznice pacienta kolonizují a následně pak mohou způsobit infekci. Mezi nebezpečné původce bakteriálních infekcí u hematoonkologických pacientů patří izoláty s následujícími fenotypy či mechanismy rezistence: • enterobaktérie s produkcí širokospektrých betalaktamáz (především ESBL, AmpC, KPC), • multirezistentní kmeny druhů Pseudomonas, Acinetobacter, Stenotrophomonas, Burkholderia, • meticilin-rezistentní kmeny Staphylococcus aureus, • vankomycin-rezistentní enterokoky.

Adekvátní léčba infekcí u hematoonkologických pacientů bezesporu vyžaduje komplexní přístup a její nedílnou součástí je aplikace antibiotik působících kauzálně na bakteriální původce. Antibiotická léčba musí, mimo jiné, vycházet ze dvou základních požadavků:(10, 11) • včasnost antibiotické léčby, resp. její zahájení v průběhu několika hodin, • optimální výběr konkrétního antimikrobního přípravku, event. jejich kombinací. Bohužel, u většiny pacientů není možné okamžitě identifikovat bakteriálního původce a stanovit jeho citlivost/rezistenci k antibiotikům. Adekvátní terapeutický přístup je tedy podmíněn především frekvencí bakteriálních patogenů a vývojem jejich rezistence k antimikrobním přípravkům. V této souvislosti je úloha mikrobiologických vyšetření nezastupitelná, protože jsou schopna poskytnout adekvátní zdroje k racionální antibioterapii. V úvahu je nutné vzít následující parametry: • případnou předcházející antibiotickou léčbu, • výsledky již provedených mikrobiologických vyšetření, • výsledky bakteriální surveillance (epidemiologická situace v konkrétní epidemiologické jednotce, informace o rezistenci nejčastějších a nejdůležitějších bakteriálních patogenů, včetně jejího vývoje).

Dále lze před zahájením chemoterapie a v jejím průběhu doporučit bakteriologické monitorování, a sledovat tak sekundární kolonizaci, a tedy možné bakteriální patogeny. I když se jedná jen o určitý předpoklad, mohou tyto informace vést ke zvolení nejoptimálnějšího léčebného režimu febrilní neutropenie. Jakmile jsou k dispozici výsledky mikrobiologického vyšetření, včetně stanovení citlivosti k antimikrobním přípravkům, je vhodné přejít z iniciální antibioterapie na cílenou. Tab. 2 uvádí režimy antibiotické léčby febrilní neutropenie u pacientů HOK. Je však nutné zdůraznit, že konkrétní antibioterapie musí vycházet z posouzení příslušného pacienta a lokální situace ve frekvenci bakteriálních patogenů a jejich rezistence k antimikrobním přípravkům.

Podpořeno výzkumným záměrem MSM6198959205.


O autorovi: Prof. MUDr. Milan Kolář, Ph. D.
Univerzita Palackého v Olomouci, Lékařská fakulta a Fakultní nemocnice Olomouc, Ústav mikrobiologie

e-mail: kolar@fnol.cz

1)
roky) x AST (U/l
2)
PLT (109/l
3)
OR = 2,36, 95% CI 1,34-4,15, p = 0,003), resp. (OR = 2,42, 95% CI 1,22-4,81, p = 0,01
4)
OR = 3,22, 95% CI 2,28-4,55, p < 0,0001), resp. (OR 2,82, 95% CI 1,91-4,15, p < 0,0001
Ohodnoťte tento článek!