Госпитальные инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa. Распространение и клиническое значение антибиотикорезистентности



Скачать 306.42 Kb.
страница1/3
Дата01.05.2016
Размер306.42 Kb.
  1   2   3
Госпитальные инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa. Распространение и клиническое значение антибиотикорезистентности

Сидоренко С.В., Резван С.П., Стерхова Г.А., Грудинина С.А.

Кафедра микробиологии и клинической химиотерапии Российской медицинской академии последипломного образования, Государственный научный центр по антибиотикам, Москва.

Совершенствование медицинских технологий во второй половине XX века существенно расширило круг заболеваний, поддающихся эффективной терапии. Однако успехи в решении задач поддержания функции жизненно важных органов у пациентов, находящихся в критическом состоянии, сопровождаются возникновением новых проблем. К таким проблемам относится широкое распространение в отделениях интенсивной терапии госпитальных инфекций (ГИ). Так, по данным исследования EPIC, госпитальные инфекции в отделениях интенсивной терапии регистрируются более чем у 20% пациентов [1]. Принципиально важной особенностью ГИ является их этиологическая структура, существенно отличающаяся от таковой при внебольничных инфекциях. Представители семейства Enterobacteriaceae вызывают ГИ в 34,4% случаев, Pseudomonas aeruginosa - в 28,7%, Staphylococcus aureus - в 30,1% (60% из них являются метициллинорезистентными), Staphylococcus spp . (коагулозонегативные) - в 19,1%, Enterococcus spp . - в 11,7%, Yeasts - в 17,1% (сумма превосходит 100% в связи с наличием смешанных инфекций) [1]. Значение P.aeruginosa как возбудителя ГИ определяется не только достаточно высокой частотой ее распространения, но и тяжестью течения вызываемых ею заболеваний, а также трудностями в терапии.

Классификация псевдомонад и элементы патогенеза инфекций

Классификация семейства Pseudomonadaceae в последние годы претерпела значительные изменения, вызывая некоторую путаницу, поэтому целесообразно остановиться на ней несколько подробнее. Современная и предшествующая классификация представителей семейства Pseudomonadaceae в сокращенном варианте представлены в табл. 1



Таблица 1. Классификация семейства Pseudomonadaceae

Современная классификация (по гомологии рРНK [2, 3])

Предшествующая классификация

Род Pseudomonas (I группа)

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas putida

Pseudomonas putida

Pseudomonas stutzeri

Pseudomonas stutzeri

Pseudomonas mendocina

Pseudomonas mendocina

Pseudomonas alcaligenes

Pseudomonas alcaligenes

Pseudomonas pseudoalcaligenes и др.

Pseudomonas pseudoalcaligenes и др.

Род Burkholderia (II группа)

Burkholderia mallei

Pseudomonas mallei

Burkholderia pseudomallei

Pseudomonas pseudomallei

Burkholderia cepacia и др.

Pseudomonas cepacia и др.

Род Comamonas (III группа)

Comamonas acidovorans

Pseudomonas acidovorans

Comamonas terrigena и др.

Pseudomonas terrigena и др.

Род Brevundimonas (IV группа)

Нет

Brevundimonas diminuta

Brevundimonas vesicularis

Род Stenotrophomonas (V группа)

Stenotrophomonas maltophilia

Pseudomonas maltophilia

Роды с неясной рРНK гомологией

Chryseomonas luteola

Pseudomonas luteola

Flavimonas oryzohabitans

Pseudomonas oryzohabitans

Shewanella putrifaciens

Pseudomonas putrifaciens

Sphingomonas paucimobilus

Pseudomonas paucimobilus

В составе семейства Pseudomonadaceae по рРНК гомологии выделяют 5 групп. Pseudomonas aeruginosa (Pa) относится к роду Pseudomonas (I группа рРНК гомологии) и входит в подгруппу Fluorescent, наряду с P.fluorescens и P.putida. Ранее к роду Pseudomonas относили и других представителей семейства Pseudomonadaceae, однако в настоящее время они выделены в самостоятельные роды.

Необходимость для клинициста в корректной идентификации Pa и родственных микроорганизмов обусловлена, в первую очередь, различиями в их природной чувствительности (устойчивости) к антибиотикам. Так, S.maltophilia обладает природной устойчивостью к карбапенемам, а B.cepacia - к аминогликозидам, при этом антибиотики обеих групп высокоактивны в отношении Pa. Вполне очевидно, что идентификация возбудителя инфекции до уровня вида может принципиально изменить характер эмпирической терапии. Практическая необходимость видовой идентификации отдельных представителей семейства Pseudomonadaceae также обусловлена задачами эпидемиологической диагностики ГИ.

По сравнению с Ра подавляющее большинство микроорганизмов семейства Pseudomonadaceae, обитая в почве и воде, имеют ограниченное клиническое значение (за исключением B.mallei и B.pseudomallei - возбудителей сапа и мелиоидоза соответственно). Высокая частота выделения и более выраженная патогенность Pa связаны с наличием у этого микроорганизма ряда факторов вирулентности, способствующих колонизации и инфицированию тканей организма человека. К детерминантам вирулентности относятся факторы, способствующие адгезии, инвазии, цитотоксичности.

Адгезия Pa к клеткам эпителия опосредуется ворсинками (пилями), которые обладают способностью специфически связываться с GM-1 ганглиозидными рецепторами эпителия. Секретируемый микроорганизмом фермент нейраминидаза, отщепляя остатки сиаловых кислот от рецептора, облегчает специфическую адгезию.

Локальное и системное действие на организм млекопитающих оказывают и другие секретируемые Pa ферменты. Фосфолипаза С разрушает цитоплазматические мембраны эукариотических клеток, инактивирует опсонины, гидролизует сурфактант легких. Цитотоксическим действием (в том числе и в отношении макрофагов), а также способностью подавлять биосинтез белка обладает экзотоксин А. Биосинтез белка ингибируется также экзоэнзимом S. Эластаза разрушает иммуноглобулины и компоненты комплемента, ингибирует активность нейтрофилов. Функцию нейтрофилов и лимфоцитов подавляет токсин - лейкоцидин. Цитотоксическим эффектом обладает и пигмент пиоцианин, обусловливающий сине-зеленую окраску среды при выращивании микроорганизма в культуре или гнойного отделяемого инфицированных ран.

Мощным индуктором системной воспалительной реакции является липополисахарид Pa. Часть штаммов Pa продуцируют капсульный полисахарид альгинат. Штаммы, продуцирующие альгинат, обычно выявляются у пациентов с хроническими инфекциями, например, на фоне муковисцидоза. Альгинат способствует формированию на поверхности эпителия пленки, которая обеспечивает защиту патогена от воздействия факторов резистентности макроорганизма и антибиотиков.

Для Ра характерно разнообразие весьма тонких механизмов регуляции экспрессии факторов вирулентности. Активность механизмов регуляции направлена на быструю адаптацию микроорганизма к меняющимся условиям обитания и обеспечение максимальной экономичности с энергетической точки зрения. При пребывании микроорганизма во внешней среде факторы вирулентности не синтезируются, при попадании же во внутреннюю среду организма млекопитающих начинается интенсивный синтез этих белков, способствующих развитию инфекционного процесса. Сигналами для микроорганизма о попадании во внутреннюю среду могут быть изменения температуры, рН среды, контакт с мембраной эукариотических клеток. Распознавание таких сигналов осуществляют специфические рецепторы, локализованные в клеточной стенке микроорганизма. Передачу сигнала, обеспечивающего начало синтеза фактора вирулентности, от рецептора к гену, кодирующему белок, осуществляют двухкомпонентные системы передачи сигнала. Такие системы действуют по принципу последовательной активации ферментов в реакции фосфорилирования и являются универсальными в регуляции вирулентности микроорганизмов [4].

У Ра описаны двухкомпонентные системы, регулирующие образование ворсинок и синтез экзоэнзимов [5, 6]. Кроме регуляции синтеза факторов вирулентности на уровне отдельных микробных клеток, у Ра регуляция происходит и на уровне популяции. Речь идет о феномене "кооперативной чувствительности" или "чувства кворума" (quorum sensing), заключающемся в накоплении в микробной популяции низкомолекулярных соединений (гомосеринлактонов), осуществляющих при достижении определенной концентрации дерепрессию синтеза большинства факторов вирулентности. Таким образом, экспрессия генов вирулентности оказывается зависящей от плотности микробной популяции [7]. Биологический смысл феномена, вероятно, связан с координированным началом синтеза факторов вирулентности только после достижения микробной популяцией определенного уровня плотности. Регуляции на уровне кооперативной чувствительности у Ра подвержена экспрессия большинства факторов вирулентности и вторичных метаболитов [8].

У Pa описана система секреции протеинов (так называемый III тип), обеспечивающая не только выведение экзоэнзимов из внутренней среды бактериальной клетки, но и их транслокацию внутрь эукариотической клетки, то есть к чувствительным мишеням [9]. К протеинам, секретируемым описанной системой, относятся и факторы вирулентности. Кроме описанного пути секреции токсических субстанций, у Pa показано выделение мембранных пузырьков, которые окружены двухслойной мембраной, состоящей из липополисахарида и белков наружной мембраны микробной клетки. Внутри пузырьков содержатся многие из перечисленных выше токсинов и ферментов. Сливаясь с мембранами эукариотических клеток пузырьки, высвобождают свое содержимое в их цитоплазму, что обеспечивает выраженный токсический эффект [10].

Особенности клинической картины инфекций, вызываемых Ра

Вследствие наличия у Pa вышеперечисленных факторов вирулентности, инфекции, вызываемые этим микроорганизмом, потенциально более опасны, чем вызванные другими условно-патогенными микроорганизмами. Они развиваются у пациентов с ожогами, острым лейкозом, муковисцидозом, у находящихся по различным причинам на искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Инфекция обычно локализуется в местах скопления и застоя жидкости: в трахеостомах, нижних отделах легких, постоянных катетерах мочевого пузыря, мокнущих ранах и др. Актуальной является проблема колонизации Pa сосудистых катетеров.

Чаще всего ГИ, вызванные Pa, локализуются в нижних отделах дыхательных путей и в мочевыводящих путях, причем к наиболее серьезным из ГИ следует относить ИВЛ-ассоциированные пневмонии. К факторам риска развития таких пневмоний, вызванных Pa, относятся предшествующая терапия цефалоспоринами III поколения, длительная госпитализация или обструктивные заболевания легких в анамнезе [11]. Летальность при бактериологически подтвержденной ИВЛ-ассоциированной пневмонии (обсемененность материала, полученного из нижних отделов дыхательных путей с помощью специальных щеток, защищенных от контаминации в верхних дыхательных путях, более 103 КОЕ/мл) составляет 73%, а при колонизации нижних дыхательных путей Pa (обсемененность материала менее 103 КОЕ/мл) - 19% [12].

Роль Pa в этиологии интраабдоминальных инфекций, а также инфекций кожи и мягких тканей является независимым достоверным фактором риска неудачи лечения [13].

При любой локализации первичного очага инфекции, обусловленной Ра, возможно развитие бактериемии, существенно ухудшающей прогноз заболевания. По данным многоцентрового европейского исследования (SENTRY), частота бактериемий, вызванных Pa, составляет 5% [14]. Анализ данных литературы об исходах бактериемии, вызванной Pa, опубликованных от начала 70-х до начала 90-х годов [15- 21], выявляет достаточно стабильные показатели как общей летальности (40-75%), так и летальности, непосредственно связанной с инфекцией (34-48%). Лишь в одном исследовании показатели летальности как общей, так и непосредственно связанной с инфекцией оказались существенно ниже 18 и 11% соответственно [22].

Роль Pa в этиологии внебольничных инфекций невелика, исключением являются случаи наружного отита на фоне диабета [23] и остеомиелита, развившегося как осложнение инфицированных ран стопы [24].

Спектр антибиотикочувствительности Pa имеханизмы ее резистентности

Природная резистентность

К основным группам антибиотиков, обладающих клинически значимой антипсевдомонадной активностью, относятся беталактамы, аминогликозиды и фторхинолоны. По уровню природной чувствительности к этим антибиотикам Pa существенно отличается от большинства грамотрицательных микроорганизмов, прежде всего от представителей семейства Enterobacteriaceae.

Механизмы действия антибиотиков и устойчивости к ним Pa схематически проиллюстрированы на рис. 1



Рис. 1. Механизмы действия антибиотиков и устойчивости к ним P. aeruginosa.
Аминогликозиды. Механизм действия: подавление биосинтеза белка посредством связывания с 30S-субъединицей рибосомы; диффузия через внешнюю мембрану в результате вытеснения ионов Ca2+, Mg2+ из центров связывания; транспорт через внутреннюю мембрану - энергозависимый процесс. Резистентность (AR): 1 - ферментативная инактивация, 2 - снижение проницаемости, 3 - модификация мишени действия.
Беталактамы. Механизм действия: подавление функции ПСБ; диффузия осуществляется через пориновые каналы - OprF и другие (Имипенем использует для диффузии уникальный канал OprD). Резистентность (BR): 1 - изменение структуры поринового канала (снижение проницаемости), 2 - гидролиз бета-лактамазами, 3 - активный выброс при участии белка OprM, 4 - модификация мишени действия ПСБ. Резистентность к имипенему (IR) - изменение структуры поринового белка OprD.
Фторхинолоны. Механизм действия: ингибиция ДНК-гиразы; благодаря липофильным свойствам возможна диффузия непосредственно через мембраны, однако частично активно выводятся посредством системы MexA-MexB-OprM. Резистентность (QR): 1 - изменение структуры мишени действия (ДНК-гиразы), 2 - активация системы выведения (MexA-MexB-OprM), 3 - снижение проницаемости мембраны.

Одним из важных факторов, определяющих спектр природной чувствительности (устойчивости) Pa к антибиотикам, является строение ее внешней мембраны. Основным компонентом внешней мембраны у Ра, как и у других грамотрицательных микроорганизмов, является липополисахаридный слой, практически непроницаемый для экзогенных гидрофильных веществ (моно- и дисахаридов, аминокислот, коротких пептидов), транспорт которых внутрь бактериальной клетки осуществляется через пориновые каналы. Пориновые каналы представляют собой воронкообразные белковые структуры (пориновые белки), встроенные в липополисахаридный слой.

Из клинически значимых антибиотиков гидрофильными свойствами обладают беталактамы, мишенью действия которых являются пенициллинсвязывающие белки (ПСБ), локализованные в цитоплазматической мембране. Следовательно, для проявления активности беталактамным антибиотикам необходимо, преодолев внешнюю мембрану, попасть в периплазматическое пространство.

Основным пориновым белком, ответственным за транспорт беталактамных антибиотиков через внешнюю мембрану, является OprF. Определенную роль играют также белки OprC, OprE, OprB [25-27]. Тот факт, что проницаемость внешней мембраны Pa в 12-100 раз ниже, чем у E.colшi [28], вероятно, связан с особенностями строения их пориновых белков. У Pa описан своеобразный пориновый белок - OprD (ранее именовавшийся D2), который используется только для транспорта карбапенемных антибиотиков. Естественными субстратами для OprD являются дипептиды, с которыми карбапенемы обладают определенным структурным сходством [29, 30].

Различия в уровне антипсевдомонадной активности отдельных беталактамов в значительной степени объясняются различиями в их способности диффундировать через внешнюю мембрану Ра. Наибольшую природную активность проявляют карбапенемные антибиотики (меропенем несколько активнее имипенема), поскольку они обладают сравнительно небольшой молекулярной массой, кроме этого, их транспорт через внешнюю мембрану облегчает наличие в молекуле двух противоположных электрических зарядов. Далее в порядке убывания антипсевдомонадной активности следуют: цефалоспорины IV поколения цефпиром и цефепим (обладающие свойствами цвиттерионов [31]), азтреонам, цефалоспорины III поколения цефтазидим, цефоперазон и цефпирамид, уреидопенициллины (прежде всего пиперациллин), тикарциллин и карбенициллин.

На уровень природной активности беталактамных антибиотиков в отношении Pa оказывает влияние также способность этого микроорганизма к синтезу индуцибельных хромосомных бета-лактамаз. Указанные ферменты относятся к классу С, они разрушают все беталактамы, кроме карбапенемов и некоторых цефалоспоринов IV поколения, их активность не подавляется такими ингибиторами как сульбактам, клавуланат, тазобактам. Синтез ферментов начинается после контакта с аминопенициллинами, цефалоспоринами I-II поколений, карбапенемами. Карбоксипенициллины, уреидопенициллины, цефалоспорины III поколения являются слабыми индукторами, но чувствительны к гидролизу этим ферментом [32].

Таким образом, уровень природной активности беталактама в отношении Pa зависит от баланса трех его свойств: способности проникать через внешнюю мембрану микроорганизма, способности индуцировать синтез хромосомных бета-лактамаз и устойчивости к гидролизу этими ферментами.

Гидрофобные (липофильные) и амфифильные антибиотики, такие как фторхинолоны, тетрациклины и хлорамфеникол, способны проникать через внешнюю мембрану грамотрицательных микроорганизмов (в том числе псевдомонад), минуя пориновые каналы [33]. Липофильные антибиотики достаточно хорошо проникают и через цитоплазматическую мембрану в цитоплазму, где локализуются мишени их действия (рибосомы и ферменты топоизомеразы). Однако, несмотря на хорошую способность проникать через внешнюю мембрану Pa, перечисленные антибиотики обладают лишь незначительной антипсевдомонадной активностью или вовсе лишены ее. Фактором, ограничивающим уровень их природной активности, является наличие у Pa (и других псевдомонад) механизма активного выведения липофильных антибиотиков из цитоплазмы - выброса (efflux pump) [34]. Система, осуществляющая выброс, состоит из трех белков. Белки МехА и МехВ связаны с цитоплазматической мембраной и осуществляют транспорт из цитоплазмы в периплазму, белок OprM локализован во внешней мембране и осуществляет выведение из периплазмы во внешнюю среду. Гены белков МехА, МехВ, OprM организованы в единый оперон, уровень их экспрессии регулируется геном mexR. Кроме описанной, у Pa существуют и другие системы выброса.

Из группы гидрофильных антибиотиков наибольшее клиническое значение имеют фторированные хинолоны, а среди них ципрофлоксацин, обладающий максимальной антипсевдомонадной активностью, однако следует иметь в виду, что МПК препарата в отношении Pa приблизительно в 10 раз выше, чем в отношении E.coli. Новые фторхинолоны, в частности клинафлоксацин, проявляют более высокую антипсевдомонадную активность [35].

Определенный вклад системы выброса вносят и в природную устойчивость Pa к беталактамным антибиотикам. Так, накапливаются данные о том, что в выведении беталактамных антибиотиков из периплазматического пространства участвует белок OprM [36].

На уровне природной активности аминогликозидных антибиотиков особенности строения внешней мембраны и системы выброса Pa сказываются лишь в незначительной степени. Величины МПК аминогликозидов в отношении Pa близки к таковым для других грамотрицательных бактерий (например, E.coli). Транспорт этих препаратов через внешнюю мембрану осуществляется в результате феномена самоактивации. Аминогликозиды (поликатионы по физико-химическим свойствам) вытесняют дивалентные катионы из участков их связывания в липополисахаридном слое, что приводит к дестабилизации и повышению проницаемости последнего [37]. Транспорт аминогликозидов через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов является энергозависимым. Наибольшую природную активностью в отношении Pa проявляют тобрамицин, гентамицин, нетилмицин, сизомицин и амикацин. "Старые" аминогликозиды (стрептомицин, канамицин, неомицин) существенно уступают перечисленным антибиотикам.

Приобретенная антибиотикорезистентность Pa и ее механизмы

Беталактамы. Как было отмечено выше, беталактамные антибиотики являются одними из основных антипсевдомонадных средств. Однако приобретенная резистентность к этой группе антибиотиков является весьма распространенным явлением среди Pa. Основным механизмом резистентности является дерепрессия продукции хромосомных бета-лактамаз класса С. Основой феномена являются мутации в генах, регулирующих продукцию указанных ферментов [32]. Мутации, ведущие к дерепрессии синтеза хромосомных бета-лактамаз, возникают спонтанно, независимо от воздействия антибиотиков. Однако на фоне терапии, когда происходит элиминация чувствительных микроорганизмов, штаммы-гиперпродуценты приобретают преимущества. Селекция может происходить на фоне лечения антипсевдомонадными пенициллинами, в том числе и защищенными, а также цефалоспоринами III поколения. На фоне лечения карбапенемными антибиотиками селекции не происходит, так как, обладая устойчивостью к гидролизу хромосомными бета-лактамазами, эти препараты подавляют и дерепрессированные мутанты. В меньшей степени подобным свойством обладают цефалоспорины IV поколения. Дерепрессированные штаммы Pa проявляют устойчивость ко всем беталактамным антибиотикам, кроме карбапенемов и, частично, цефалоспоринов IV поколения. Однако некоторое повышение МПК отмечается и для этих антибиотиков.

Кроме хромосомных бета-лактамаз, у Pa описаны многочисленные и разнообразные плазмидные бета-лактамазы, относящиеся к трем основным классам: А, D, и В. Ферменты различаются по своему субстратному профилю (способности разрушать те или иные беталактамы) и по чувствительности к ингибиторам [38]. Для практики важны следующие моменты: бета-лактамазы класса А (ТЕМ, PER, SHV, PSE группы) угнетаются ингибиторами, класса D (OXA группа) - устойчивы к ингибиторам. И те, и другие не способны разрушать карбапенемные антибиотики. Устойчивость Pa к беталактамным антибиотикам, связанная с продукцией бета-лактамаз класса А (угнетаемых ингибиторами), встречается не часто, вследствие этого защищенные пенициллины (например, пиперациллин/тазобактам) имеют лишь незначительные преимущества в сравнении с незащищенными. Бета-лактамазы класса В (так называемые металлоэнзимы) у Pa встречаются редко (описаны практически только в Японии), однако они обладают крайне неблагоприятным свойством - способностью гидролизовать карбапенемы [39]. Вполне возможно, что у Pa существуют бета-лактамазы и других классов, гидролизующие карбапенемы [40]. Имеется единичное сообщение о выделении у Pa бета-лактамазы группы SHV, предположительно гидролизующей большинство беталактамов, включая меропенем, но не активной в отношении имипенема [41].


Каталог: upload -> iblock
iblock -> Конкурсного собеседования при поступлении в ординатуру по специальности
iblock -> Агентство образования администрации Красноярского края Управление образования Администрации г. Канска мбоу гимназия №1 Упаковка как источник загрязнения продуктов питания свинцом Цуприкова Мария, ученица 10 класса мбоу гимназия №1 г
iblock -> Урология высшая категория
iblock -> 2. Аннотации рабочих программ дисциплин ооп 040400. 62 «Социальная работа», форма обучения – очная
iblock -> Тест: "Неврология"


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница