Metody wykrywania

mechanizmów oporności

bakterii na antybiotyki

Aleksander Deptuła

Antybiotykoterapia - definicje

•

Antybiotykoterapia empiryczna

• Podstawą wyboru leku jest znajomość jego

aktywności przeciwbakteryjnej,

farmakokinetyki, farmakodynamiki i

aktualnej sytuacji epidemiologicznej i

wrażliwości przypuszczalnych czynników

etiologicznych zakażenia.

•

Antybiotykoterapia racjonalna

• Podstawą wyboru leku jest suma wiedzy

bakteriologicznej i klinicznej.

•

Antybiotykoterapia celowana

Antybiotykoterapia - definicje

•

Antybiotykoterapia celowana

• Podstawą wyboru leku jest wynik testów

lekowrażliwości szczepu uznanego za
czynnik etiologiczny zakażenia

Wykrycie oporności na wybrane

antybiotyki a ich wprowadzenie do

lecznictwa

Antybiotyk

Wprowadzeni
e

Szczepy oporne

Penicylina

1943

1940

Streptomicyna

1947

1947

Tetracyklina

1952

1956

Gentamicyna

1967

1970

Cefotaksym

1981

1981

Linkomicyna

2000

1999

Wykrycie mechanizmów

oporności

Mechanizm oporności

Rok izolacji szczepów

(+)

MRSA

1961

SPPR

1967

ESBL

1983

VRE

1986

MBL

1988

VISA

1996

VRSA

2002

Ważne skróty

•

MRSA (Methicillin Resistant Staphylococcus

aureus) Staphylococcus aureus oporny na

meticylinę

•

MSSA (Methicillin Sensitive Staphylococcus

aureus) Staphylococcus aureus wrażliwy na

meticylinę

•

MRCNS (Methicillin Resistant Coagulase-

Negative Staphylococci) Gronkowce

koagulazo-ujemne oporne na meticylinę

•

MSCNS (Methicillin Sensitive Coagulase-

Negative Staphylococci) Gronkowce

koagulazo-ujemne wrażliwe na meticylinę

Ważne skróty

•

VRE (Vancomycin Resistant Enterococci)
Enterococcus oporne na wankomycynę

•

VISA (Vancomycin Intermediate
Staphylococcus aureus) Staphylococcus aureus
średniowrażliwy na wankomycynę

•

VRSA (Vancomycin Resistant Staphylococcus
aureus) Staphylococcus aureus oporny na
wankomycynę

•

HLAR (High Level Aminoglycosides Resitance)
Oporność na aminoglikozydy wysokiego stopnia

Ważne skróty

•

SPPR (Streptococcus pneumoniae
Penicillin Resistant) Streptococcus
pneumoniae oporny na penicylinę

•

ESBL (Extended Spectrum Beta-
Lactamases) Beta-laktamazy o
rozszerzonym spektrum substratowym

•

MBL (Metalo-Beta-Lactamases) Metalo
beta- laktamazy

Podział mechanizmów

oporności

•

Ze względu na zasadę działania

• Zmiana miejsca docelowego
• Obniżenie stężenia leku w komórce

bakteryjnej

• Obniżenie przepuszczalności błony / ściany

komórkowej

• Aktywne wypompowywanie - efflux
• Inaktywacja cząsteczki leku
• Wytworzenie alternatywnych szlaków

metabolicznych

Podział mechanizmów

oporności

•

Ze względu na pochodzenie

• Oporność naturalna
• Oporność nabyta

•

Ze względu na ekspresję

• Indukcyjna
• Konstytutywna

•

Ze względu na miejsce kodowania

• Chromosomalna
• Plazmidowa

Mechanizmy oporności na

główne grupy antybiotyków

Oporność na antybiotyki beta-

laktamowe

•

Synteza enzymu – beta-laktamazy

• Najczęstszy mechanizm oporności wśród

bakterii Gram – ujemnych i gronkowców

• powodują rozerwanie pierścienia -

laktamowego, co powoduje utratę
aktywności antybiotyku

beta-laktamazy - podział

•

Penicylinazy

• plazmidowe (Staphylococcus aureus)
• chromosomalne (Moraxella spp)

•

Cefalosporynazy chromosomalne

• indukcyjne (AmpC) lub konstytutywne

(Pseudomonas spp, Enterobacter spp)

•

Beta-laktamazy o szerokim spektrum

• Klasyczne – plazmidowe (Haemophilus spp)
• ESBL (Escherichia coli, Klebsiella spp)

• metalo-beta-laktamazy (Stenotrophomonas

maltophilia – naturalna, Pseudomonas
aeruginosa – nabyta)

•

Są enzymami zależnymi od jonów cynku, w
swoim spektrum zawierają karbapenemy, nie są
inaktywowane przez inhibitory -laktamaz, a

przez środki helatujące EDTA – wersenian sodu

•

Dwie grupy: 1. skuteczna wobec większosci β-
laktamów (prócz monobaktamów), 2. klasyczne
karbapenemazy – słabo hydrolizują penicyliny i
cefalosporyny

•

Modyfikacja lub synteza nowego punktu
uchwytu (PBP)

• Streptococcus pneumoniae (SPPR)

•

Mutacja punktowa, lub nabycie nowego genu
pbp kodujących białko PBP

•

Ten typ oporności dotyczy około 21% szczepów
izolowanych w Polsce

•

Skutkuje opornością na WSZYSTKIE
ANTYBIOTYKI - LAKTAMOWE

• Staphylococcus spp. (MRSA, MRCNS)

•

Mutacja punktowa, lub nabycie nowego genu
mec A kodujących białko PBP, skutkuje to
syntezą nowego białka PBP (PBP-2` lub PBP 2a)

•

Skutkuje opornością na WSZYSTKIE
ANTYBIOTYKI - LAKTAMOWE

•

Zmiana przepuszczalności błony
komórkowej

Oporność na antybiotyki

aminoglikozydowe

•

Synteza enzymów modyfikujących cząsteczkę
leku

• Zdolność syntezy tych enzymów jest najczęściej

determinowana informacją zakodowaną w genomie
plazmidu, transpozonu lub chromosomie

• Klasy enzymów:

•

Nukleotydotransferazy (adenylacja grup hydroksylowych)

•

Fosfotransferazy (fosforylacja grup hydroksylowych)

•

Acetylotransferazy (acetylacja grup aminowych)

•

Zaburzenia transportu leku do miejsca
docelowego

•

Modyfikacja punktu uchwytu

Oporność na tetracykliny

•

Geny oporności są przeważnie
zlokalizowane na plazmidach lub
transpozonach

• Zaburzenia transportu leku do miejsca

docelowego

• Aktywne usuwanie leku z komórki
• Enzymatyczna inaktywacja leku

Oporność MLS

•

Oporność krzyżowa na makrolidy, linkosamidy i
streptograminy

•

Te trzy grupy antybiotyków posiadają różną strukturę
chemiczną, ale mechanizm oporności jest jednakowy
w przypadku wszystkich

•

Ekspresja MLS

B

może być konstytutywna i indukcyjna

(indukowana przez makrolidy C14 –erytromicyna,
klarytromicyna i C15- azytromicyna)

•

Fenotyp MLS

B

oznacza oporność na: makrolidy,

linkosamidy i streptograminę B przy zachowaniu
wrażliwości na streptograminę A.

•

Modyfikacja punktu uchwytu: białko
S23 rRNA (wspólne dla grupy MLS)

•

Enzymatyczna modyfikacja
antybiotyku

•

Aktywne usuwanie leku z komórki
(efflux): przeważnie izolowana
oporność na jeden z antybiotyków z
grupy MLS

Oporność na chinolony i

fluorochinolony

•

Mutacja w genie kodującym gyrazę

• Głównie dotyczy Pseudomonas aeruginosa,

Staphylococcus aureus, Serratia marcescens,

Escherichia coli, Mycobacterium tuberculosis

i Salmonella spp.

• Mutacja ma charakter wielostopniowy, w

związku z czym, szczepy nabywają oporność

w coraz większym stopniu

•

Aktywne usuwanie leku z komórki

• Głównie pałeczki Gram-ujemne i

Mycobacterium tuberculosis

Oporność na glikopeptydy

•

Modyfikacja punktu uchwytu – u

Enterococcus spp.

• Wiąże się z nabyciem genu van A, van B, van

C, van D lub van E, które są odpowiedzialne

za zmianę składu aminokwasowego

łańcuchów białkowych peptydoglikanu

• Dochodzi do zamiany końcowej D-Alaniny na

D-mleczan

• Wiąże się to z utratą powinowactwa

glikopeptydów do łańcuchów białkowych

peptydoglikanu

•

Znaczna nadprodukcja D-Alaniny

• Nadprodukcja jest tak duża, że wszystkie

dostępne cząsteczki leku wiążą się z wolną
D-Alaniną, a wiązania krzyżowe łańcuchów
bocznych mogą powstawać prawie bez
przeszkód

• Dowiedziono, że szczepy VISA mają

kilkakrotnie grubszą ścianę komórkową od
innych szczepów Staphylococcus aureus,
przez „impregnację” kompleksami
glikopeptyd-D-Ala

Oporność na kotrimoksazol

•

Spadek powinowactwa reduktazy
dihydrofolianowej do trimetoprimu i
syntazy dihydropterynianowej (DHPS)
do sulfometoksazolu

•

Nadprodukcja DHPS

•

Obniżona przepuszczalność osłon
komórkowych dla leków

Wykrywanie mechanizmów

oporności

Oporność na meticylinę u

Staphylococcus spp.

•

Stosuje się krążki z oksaciliną (1g) lub

cefoksytyną (1..g), ponieważ są mniej

podatne na degradację przez
penicylinazy gronkowcowe

•

Kryteria klasyfikacji

•

MRSA ≤ 10 mm

•

MRCNS ≤ 17

•

MSSA ≥ 13

•

MSCNS ≥ 18

•

Inne metody:

• Metoda przeglądowa z oksacyliną w

podłożu

• Testy oparte o wykrywanie białka PBP2`

(2a) – MRSA –Screen, Slidex MRSA, Oxoid
PBP2`

• Wykrycie genu mecA techniką PCR

Średnia wrażliwość na

wankomycynę u Staphylococcus

aureus

•

Stosuje się metodę przeglądową (BHIA
+ wankomycyna 6g/ml)

•

Odnotowanie wzrostu po 24-48 h
=>VISA

Oporność wysokiego stopnia na

aminoglikozydy (HLAR) u Enterococcus

spp.

•

Stosuje się metodę przeglądową
(BHIA+ 500g/ml gentamicyny i

BHIA+2000g/ml streptomicyny)

•

Wzrost po 24h – HLAR

Wykrywanie ESBL

•

Test dwóch krążków: cefalosporyna III
generacji lub aztreonam, w odległości 20-
25 mm układa się krążek z antybiotykiem
zawierającym kwas klawulanowy

•

Poszerzenie strefy zahamowania wzrostu
od strony krążka z kwasem
klawulanowym interpretuje się jako wynik
dodatni, co oznacza, że badany szczep
wytwarza ESLs

•

Porównanie wielkości średnic stref

zahamowania wzrostu:

• Ceftazidim i Ceftazidim z kwasem

klawulanowym

• Cefotaksym i Cefotaksym z kwasem

klawulanowym

•

Jeżeli różnica w wielkości stref

zahamowania wzrostu (cefalosporyna z

inhibitorem – cefalosporyna) jest większa

lub równa 5 mm, wynik uznaje się za

dodatni