PSEUDOMONAS AERUGINOSA: FENOTIPURI DE - pandrea...de antibiotice, precum fluorochinolone, cloramfenicol, tetracicline, dar şi beta-lactamine. Acumularea acestor mecanisme duce la apariţia tulpinilor multirezistente

  • Published on
    10-Feb-2018

  • View
    223

  • Download
    10

Embed Size (px)

Transcript

  • Articole de orientare

    Clujul Medical 2011 Vol. 84 - nr. 1

    PSEUDOMONAS AERUGINOSA: FENOTIPURI DE REZISTEN LA ANTIBIOTICE

    STANCA LUCIA PANDREA, LIA MONICA JUNIE

    Clinica Medical III, Cluj-Napoca Catedra de Microbiologie, UMF Iuliu Haieganu Cluj-Napoca

    Rezumat

    Bacteriile aparinnd genului Pseudomonas sunt recunoscute pentru rezis-tena intrinsec la anumite clase de antibiotice, precum i pentru capacitatea lor de a achiziiona rapid gene ce codific rezistena la antibiotice. Cele mai comune mecanisme de rezisten sunt producerea de -lactamaze, precum i producerea de enzime de inactivare ale aminoglicozidelor. n plus, diminuarea expresiei pro-teinelor membranare externe, apariia unor mutaii n topoizomeraze, precum i apariia sistemelor de eflux, joac un rol important n rezistena la diferite clase de antibiotice, precum fluorochinolone, cloramfenicol, tetracicline, dar i beta-lactamine. Acumularea acestor mecanisme duce la apariia tulpinilor multirezistente sau ,,panrezistente.

    Cuvinte cheie: Pseudomonas aeruginosa, rezisten intrinsec, rezisten la antibiotice.

    PSEUDOMONAS AERUGINOSA: ANTIBIOTIC RESISTANCE PHENOTYPES

    Abstract Pseudomonas spp. are noted for intrinsic resistance of many antibiotics and

    ability to acquire gene encoding resistance determinants. Most common mechanisms or resistance of these pathogens is the production of -lactamases and aminoglyco-side-modifying enzymes. Diminished expression of outer membrane proteins, mutations in topoisomerases and up-regulation of efflux pumps play an important part in antibiotic resistance, to quinolones, chloramphenicol, tetracyclines and -lactams.The accumulation of multiple mechanism of resistance leads to the developement of multiply resistant or evenpanresistant strains.

    Keywords: Pseudomonas aeruginosa, intrinsic resistance, antibiotics resistance.

    Articol intrat la redacie n data de: 11.01.2011Acceptat n data de: 17.01.2011 Adresa pentru coresponden: stanca_lucia_pandrea@yahoo.com

    IntroducereRezistena bacteriilor la antibiotice este fie natu-

    ral, fie dobndit. Rezistena natural a unei specii sau a unui gen este o caracteristic proprie, aparinnd unei specii sau a unui gen, indiferent de condiiile de izolare.Rezistena natural este transmisibil la descendeni, fiind cromozomial (transmisie vertical), ea determinnd feno-tipurile slbatice la antibiotice. Transmisia orizontal este rar sau inexistent.

    Rezistena dobndit se refer la o proporie de tul-

    pini din cadrul unei specii sau gen bacterian, ea existnd prin dobndirea unui mecanism sau a mai multor mecanisme de rezisten, care determin un fenotip de rezisten, diferit de fenotipul slbatic i caracteristic tulpinilor care au dobndit acest mecanism.

    Mecanismele rezistenei dobndite au ca suport ge-netic elemente mobile (plasmide, transpozoni), ele avnd capacitatea de a fi transmisibile orizontal, uneori ntre spe-cii diferite. Transmisia vertical este posibil, dar uneori este aleatorie. Mecanismele de rezisten dobndit sunt mai bine cunoscute dect cele ale rezistenei naturale.

    Mecanismele de rezisten dobndit se mpart n trei categorii: diminuarea cantitii de antibiotic care atinge

  • 10

    Microbiologie

    Clujul Medical 2011 Vol. 84 - nr. 1

    inta prin diminuarea permeabilitii sau prin apariia siste-melor de eflux, modificarea intei antibioticului i inacti-varea antibioticului [1,2].

    Diminuarea permeabilitii apare mai ales la nive-lul membranei externe a bacteriilor Gram-negative, la care porii se obtureaz parial sau total sau pot uneori s dispar. Mutaii care afecteaz lipopolizaharidul pot duce la scderea accesibilitii antibioticelor prin porii de la exteriorul membranei externe [1]. Modificrile aprute la nivelul membranei citoplasmatice pot fi implicate mult mai rar (rezistena la aminoglicozide prin modificarea siste-melor de transport). Sistemele de eflux sunt alctuite din proteine particulare cu rol de pompe, care utilizeaz o for proton-motrice care expulzeaz antibioticul de cnd ptrunde n celula bacterian [1]. Aceste sisteme de eflux pot aprea la clase de antibiotice diferite: fluorochinolone, cloramfenicol, tetracicline, dar i beta-lactamine, consititu-ind sistemele de rezisten multipl.

    Modificarea intei antibioticului: poate fi vorba de o modificare parial sau a naturii intei, o modificare a numrului (hiperproducie), o schimbare total a intei (int nou) sau uneori o asociere a mai multor meca-nisme din cele menionate. Aceste modificri se reali-zeaz prin mutaii la nivelul genelor care codific inta antibioticului sau prin achiziionarea de gene strine. Un exemplu de mutaie este rezistena dobndit la fluorochinolone prin modificarea ADN-girazei sau a topoizomerazei IV.

    Inactivarea antibioticului este mecanismul cel mai frecvent ntlnit. Poate fi o distrugere a antibioticului (hidroliza beta-lactaminelor de ctre beta-lactamaze) sau modificarea moleculei prin anexare de radicali: esterifica-rea aminoglicozidelor de ctre aminozidfosfotransferaze (APH), nucleotidiltransferaze (ANT), acetiltransferaze (AAT).

    Rezistena la antibiotice la Pseudomonas aeruginosa

    Rezistena natural a P. aeruginosa este important, iar rezistenele dobndite sunt foarte frecvente. Rezistena general a P. aeruginosa se datoreaz unei combinaii de mai muli factori: acesta este intrinsec rezistent la anumii ageni microbieni, datorit permeabilitii sczute a pere-telui celular; are capacitatea de a-i exprima genetic un larg repertoriu al mecanismelor de rezisten: el poate deveni rezistent prin mutaii cromozomiale n genele care reglementeaz rezistena genetic, poate achiziiona gene suplimentare de rezisten de la plasmide, transpozoni sau bacteriofagi [1,2]. Un element suplimentar care contribuie la rezistena P. aeruginosa mai ales la izolatele provenite de la pacieni cu fibroz chistic [3,4] este modul su de cretere n plmni. Agregatele de bacterii din plmni sunt nconjurate de un strat de polizaharid alginat [5]. De acest strat se pot lega antibiotice cationice, cum ar fi aminoglicozidele, restricionnd difuzia acestora [5].

    Aceste microcolonii sau biofilme sunt extrem de rezis-tente la antibiotice, datorit unor mecanisme care rmn neclare.

    Rezistena la beta-lactamineFenotipul slbatic este legat de producerea unei

    cefalosporinaze inductibile de ctre aminopeniciline i cefalosporinele din prima i a doua generaie, cuplat sau nu cu o impermeabilitate mai mult sau mai puin marcat i de un sistem de eflux activ constitutiv. Acest fenotip se traduce printr-o rezisten la aminopeniciline, ca atare sau asociate cu inhibitori de beta-lactamaze (IBL) i la cefalosporinele de generaia I sau a II-a.

    Rezistenele dobndite sunt legate de mecanisme enzimatice (penicilinaze, cefalosporinaze, BLSE = beta-lactamaze cu spectru extins, metalo-enzime) sau neenzimatice (impermeabilitate, mecanism de eflux i modificarea intei antibioticului).

    Rezistena dobndit enzimatic se exprim prin:- penicilinaze plasmidice transferabile: PSE, TEM,

    OXA, cu rezisten la carboxipeniciline, ureidopeniciline, cefoperazon i sensibilitate la: ceftazidim, cefepim, imipenem, IBL;

    - BLSE tip penicilinaz (TEM, SHV, PER, VEB): sensibilitate la imipenem, carboxipeniciline + IBL, ureido-penicline + IBL;

    - BLSE tip oxacilinaz: OXA-2, OXA-10: sensi-bilitate la imipenem;

    - cefalosporinaze cromozomiale dereprimate hiper-produse, cu rezisten la toate beta-lactaminele, cu excepia cefepimului i imipenemului;

    - cefalosporinaze cromozomiale dereprimate hiper-produse la nivel nalt: cu sensibilitate doar la imipenem;

    - carbapenemaze: sensibile doar la aztreonam [1,6]Rezistena dobndit neenzimatic se exprim

    prin trei sisteme de eflux:- MexA-MexD-OprM, constitutiv, care confer

    rezisten natural, dar poate fi supraexprimat i poate induce o rezisten la carboxipeniciline i aztreonam [6];

    - MexC-MexD-OprJ: rezisten la cefepim i cefpirom;

    - MexC-MexF-OprN: adesea cuplat cu diminua-rea D2, rezisten la imipenem;

    - deficit de porine: pierderea porinelor D2, rezisten variabil la carbapeneme (uneori asociat cu o cefalosporinaz dereprimat) [8];

    - modificarea lipopolizaharidului (LPS): permea-bilitate diminuat pentru toate beta-lactaminele, cu excepia imipenemului;

    - modificarea PLP-urilor (protein-binding-peni-cillin): PLP-urile 2 sau 4: rezisten la imipenem; PLP-3: rezisten la toate beta-lactaminele, cu excepia imipene-mului.

    Fenotipurile de rezisten ale P.aeruginosa la beta-lactamine sunt redate n tabelul urmtor.

  • 11

    Articole de orientare

    Clujul Medical 2011 Vol. 84 - nr. 1

    Rezistena la aminoglicozide Tulpinile slbatice de P. aeruginosa sunt sensibile

    la toate aminoglicozidele. Rezistena dobndit se dato-reaz unor numeroase mecanisme gen impermeabilitate, eflux, inactivare enzimatic, mutante respiratorii sau combinaii ale acestor mecanisme [1,2]. Rezistena prin impermeabilitate este frecvent.

    Rezistena la fluorochinoloneFenotipul slbatic al tulpinilor de P. aeruginosa

    este sensibil in vitro la toate fluorochinolonele: norfloxa-cin, ofloxacin, perfloxacin, ciprofloxacin i levofloxacin.

    P. aeruginosa este natural rezistent la trimethoprim-sulfamethoxazol i Nitrofurantoin.

    Rezistena la aminoglicozide i colistin s-a observat la tulpini de P. aeruginosa prin supraexpresia unei pro-teine din membrana extern, oprH, care protejeaz LPS, nepermind legarea antibioticului [7].

    Patogeneza infeciei cu P. aeruginosa este com-plex, aa cum se evideniaz prin diversitatea clinic a bolilor legate de acest microorganism i prin multitudinea factorilor de virulen pe care acesta i produce.

    P. aeruginosa determin rar boala la o gazd sntoas. Totui, poate suferi o transformare malign atunci cnd:

    - barierele mucoase sau cutanate normale sunt lezate sau ocolite (arsuri, traumatism penetrant, intervenie chirurgical, intubaie endotraheal, cateterizarea vezicii urinare sau abuzul de medicamente intravenoase);

    - mecanismele imunologice de aprare sunt com-promise (neutropenia indus de chimioterapie, hipogama-globulinemia, vrstele extreme, diabet zaharat, fibroz chistic, SIDA sau cancer);

    - funcia protectoare a florei bacteriene normale este afectat de tratamentul cu antibiotice cu spectru larg i/sau cnd pacientul a fost expus la rezervoare existente n mediul de spital.

    Rspndirea general a microorganismului, necesi-tile sale metabolice i nutriionale flexibile, rezistena sa n mediu i rezistena relativ la antibiotice sunt factorii rspunztori de frecvena implicrii ca un patogen oportunist [9].

    P. aeruginosa este un microorganism care pune astfel mari probleme de terapie antibiotic, n special datorit nivelului nalt de rezisten la antibiotice.

    Tabel nr. I. Fenotipuri de rezisten ale P. aeruginosa la beta-lactamine.Fenotip slbatic Penicilinaza CHN BLSE CPM Eflux D2

    ANTIBIOTIC OXA PER OprM OPRJ OprNTicarcilin S R R R R R R S S STicarcilin acid clavulanic S S R R S R R S S SPiperacilin S R R R R S S S S SPiperacilin tazobactam S S R R S S S S S SCefoperazon S R R R R R S S S SCeftazidim S S R R R R S S S SCefepim S S S/R R R R S R S SCefpirom S S S/R R R R S R S SAztreonam S S R R R R R S S SImipenem S S S S S R S S R RFrecven + + + +

    Legend: CHN cefalosporinaz (nivel ridicat); BLSE -lactamaz cu spectru extins; CPM- carbapenemaze; S = sensibil; I = intermediar; R = rezistent.

    Tabel nr. II. Fenotipuri de rezisten ale P. aeruginosa la aminoglicozide.Fenotip Enzima G T Nt A I

    G AAC (3)-I R S S S SGNt AAC (3) R S R S SGT ANT (2)-I R R S S S

    GNtT AAC (6)-IIAAC (3)-II, IV, V R R R S S

    TNtA AAC (6)-I S R R R ?GTNtA AAC (6) + ANT (2)-I R R R R ?EFLUX (30-40%) - R S R R R

    Legend: G Gentamicin; T Tobramicin; Nt Netilmicin; A Amikacin; I Isepamicin;AAC - Acetiltransferaz; ANT - Nucleotidiltransferaz.

    Tabel nr. III. Fenotipuri de rezisten la fluorochinolone ale P. aeruginosa.

    Fenotip Norfloxacin Pefloxacin OfloxacinLevofloxacin Ciprofloxacin

    I (slbatic) S S S SII I I I SIII R R R SIV R R R REflux R S S R

    Legend: NOR = Norfloxacin; PEF = Pefloxacin; OFX = Ofloxacin; CIP = Ciprofloxacin.

  • 12

    Microbiologie

    Clujul Medical 2011 Vol. 84 - nr. 1

    Sistemul de supraveghere european a rezistenei microbiene, EARSS, reprezint o reea european ce colecteaz date legate de rezistena microbian a unor germeni specifici, printre care i Escherichia coli, Kleb-siella pneumoniae sau P. aeruginosa n vederea monito-rizrii tendinelor din diferite ri.

    Cu toate c EARSS are cea mai complet baz de date despre rezistena germenilor la chimioterapicele antiinfecioase din Europa, sistemul are unele limite. EARSS nu testeaz bacteriile, ci preiau date, EUCAST i statele membre UE fac eforturi s standardizeze testarea sensibilitii la chimioterapicele antiinfecioase n Europa.

    EARSS organizeaz regulat cursuri pentru mbu-ntirea calitii testrii sensibilitii la chimioterapice antiinfecioase n laboratoarele care aparin EARSS. Cu toate acestea, EARSS se bazeaz pe datele raportate de statele membre conform protocolului su. Pentru unele state membre nu exist date relevante din toate regiunile geografice ale rii. Cu toate acestea, datele sunt de obicei estimate pentru fiecare ar n parte, lipsind date doar pentru foarte puine ri.

    n rile Europei de Nord se observ c procentul tulpinilor de P. aeruginosa rezistente la cefalosporine de generaia a III-a este descendent n majoritatea rilor participante la studiul EARSS (Irlanda de la 10% n 2005 la 4% n 2008; Islanda de la 8% n 2005 la

  • 13

    Articole de orientare

    Clujul Medical 2011 Vol. 84 - nr. 1

    Pseudomonas Study Group.Antimicrobial susceptibility of Pseudomonas aeruginosa:results of UK survey and evaluation of the British Society for Antimicrobial chemoterapy disc susceptibility test. J Antimicrob Chemother 2001; 47: 789-7994. Pitt TL, Sparrow M. Survey of antimicrobial resistance of Pseudomonas aeruginosa isolates from cystic fibrosis patients in the United Kingdom. Abstracts of the 24th European Cystic Fibrosis Conference. Vienna: ECFS,20015. Nichols , Dorrington SM, Slack MP, almsley HL. , Dorrington SM, Slack MP, almsley HL. Inhibition of tobramycin diffusion by binding to alginate.Antimicrob Agents Chemother 1988; 32: 518-5236. Poole K. Multidrug efflux pumps and antimicrobial resistance in Pseudomonas aeruginosa and related organisms. J Mol Microbiol Biotechnol 2001; 3: 255-2647. Gilleland LB, Gilleland HE, Gibson JA, Champlin FR. Adaptative resistance to aminoglycoside antibiotics in Pseudomonas aeruginosa. J Med Microbiol 1989; 29: 41-50

    8. Livermore DM. Of Pseudomonas, porins, pumps and carbapenems. J Antimicrob Chemother 2001; 47: 247-2509. Landman D, Quale JM, Mayorga D, et al. Citywide clonal outbreak of multiresistant Acinetobacter baumanii and Pseudomonas aeruginosa in Brooklyn, NY: the preantibiotic era has returned. Arch Intern Med 2002, 163(13): 1515-152410. *** EARSS Annual Report 2005 Available from: http://www.rivm.nl/earss/Images/EARSS%202005_tcm61-34899.pdf11. *** EARSS Annual Report 2006 Available from: http://www.rivm.nl/earss/Images/EARSS%202006%20Def_tcm61-44176.pdf12. *** EARSS Annual Report 2007 Available from: http://www.rivm.nl/earss/Images/EARSS%202007_FINAL_tcm61-55933.pdf13. *** EARSS Annual Report 2008 Available from: http://www.riv...