Rezistence patogenů vůči antimikrobialním látkám Martin Hruška Jan Dlouhý
Pojmy • Patogen (patogenní agens, choroboplodný zárodek nebo původce nemoci) je biologický faktor (organismus), který může zapřičinit onemocnění hostitele. Např: živočichové, houby, prvoci, bakterie, viry, priony • Antibiotická rezistence je odolnost infikujících organismů vůči antibiotikům.
Účinky a využití antimikrobiálních látek • bakteriostatické – blokují reversibilně funkci makromolekul (proteiny, nukleové kyseliny), aniž je ničí; zastavují fysiologické funkce → zastavují růst mikroorganismu • bakteriocidní – ireversibilně poškozují buněčné komponenty → usmrcení buňky mikroorganismu • dezinfekce – usmrcení bezprostředně nebezpečných pathogenních bakterií, aniž však dojde k usmrcení absolutně všech zárodků včetně spor • sterilizace – usmrcení všech vegetativních buněk a spor • chemoterapie – selektivní poškození pathogenních bakterií v prostředí makroorganismu bez (většího) poškození hostitele
Používaná antibiotika
Historie • Počátky -první polovina minulého století. • Antibiotika -výrazný obrat v terapii infekčních onemocnění • Skutečný rozvoj antibiotik -1928, Sir Alexandr Fleming popsal antimikrobiální účinek plísně Penicillium notatum na bakterie druhu Staphylococcus aureus • zavedení penicilinu do klinické praxe v USA – 1942 • od 60. let minulého století -antibiotická éra medicíny • V souvislosti s používáním antibiotik se do konce uvažovalo o vymizení bakteriálních onemocnění jako zdravotnického problému. Tomu odpovídalo i jejich téměř neomezované a nadbytečné používání, které vedlo k prudkému nárůstu počtu bakterií odolávajích účinku antibiotik.
Současnost • Krátké časové rozpětí mezi zavedením antibiotika a popsáním prvních rezistentních bakterií k dané látce je důkazem rychlé a efektivní schopnosti bakterií přizpůsobit se změněným podmínkám vnějšího prostředí v důsledku nadměrného užívání antibiotik. • Antimikrobiální rezistence se v posledních desetiletích stala celosvětovým problémem. Objevují se nové kmeny s nebezpečným rozsahem rezistence, stoupá výskyt multirezistentních klonů a současně narůstají snahy tento problém řešit. • V popředí boje s rezistentními mikroorganizmy je monitorování jejich výskytu v nejrůznějších prostředích, studium mechanizmů rezistence včetně jejich genetického základu, zavádění pravidel snižování jejich spotřeby.
Rezistence bakterií k antimikrobiálním látkám • schopnost bakteriální populace přežít účinek inhibiční koncentrace příslušného antibiotika. • jedním z nejdůležitějších problémů při léčbě antibiotiky • dva základní typy rezistence: • přirozená (primární) • získaná (sekundární)
Rezistence přirozená • dána druhem bakterie a jejími přirozenými vlastnostmi. • geneticky podmíněná necitlivost na dané antibiotikum bez ohledu na předchozí kontakt s tímto antibiotikem. • Primárně rezistentní bakterie neprodělaly žádnou genetickou změnu-pro dané antibiotikum nenesou zásahové místo • Přirozená vícenásobná rezistence se vyskytuje u bakterií žijících v prostředí s mikroorganizmy přirozeně produkujícími antimikrobiální látky a jsou neustále vystavovány jejich účinku
Rezistence získaná • vzniká až v průběhu antimikrobiální terapie nebo následkem předchozího podávání antibiotika • Antibiotikum ničí citlivé buňky v bakteriální populaci, ale může dojít k selekci buněk rezistentních-tzv. selekční tlak antibiotik • Rychlost rozvoje závisí na frekvenci mutací a na množství bakterií s určitým stupněm rezistence • Genetická podstata získané antimikrobiální rezistence zahrnuje mutaci chromozomálních genů bakteriální buňky, získání genu antimikrobiální rezistence od jiné bakterie mechanizmy přirozené transformace, konjugace a transdukce nebo mutace získaného genu antimikrobiální rezistence
Šíření antimikrobiální rezistence • častěji způsobena získáním nových genů rezistence než mutací v DNA. • pomocí mobilních genetické element – přemisťujících se z chromozomu na plazmidy (a naopak) a spolu s nimi se konjugací dostávají do jiné buňky, kmene či bakteriálního druhu • charakteristická zejména pro gramnegativní bakterie
Mobilní genetické elementy • Plazmidy -nezávisle se replikující extrachromozomální elementy . – Nesou geny odpovědné za rezistenci k antimikrobiálním a desinfekčním látkám, těžkým kovům, aniontům, látkám vázajícím se na nukleové kyseliny nebo bakteriocinům, ale také geny pro metabolické reakce a faktory virulence – jejich replikace je úzce spjata s replikací bakteriálního chromozomu – R-plazmidy jsou označovány konjugativní plazmidy, které kódují rezistenci obvykle k více antibiotikům. Jsou složeny z transpozonů, které nesou různé geny rezistence. Struktura a složení R-plazmidůznačně variabilní a transpozony se v nich mohou různě kombinovat. Rplazmidy tedy slouží nejen k uchování a šíření genů antibiotické rezistence
• IS elementy a transpozony - mohou vyštěpit z donorového místa a začlenit se do jiného, cílového místa, a tak se přemisťovat v rámci genomu. • Proces -katalyzován enzymem transponázou, který je kódován těmito mobilními elementy.
Mechanizmy rezistence • Žádná antimikrobiální látka není bez rizika vývoje rezistence. Pro vznik rezistentních bakteriálních kmenů je důležitým předpokladem neustálý selekční tlak systematicky používaných antibiotik • produkcí bakteriálních enzymů-rozrušení nebo modifikace struktury antibiotik, • alternací plazmatické membrány buňky vedoucí ke snížení její permeability, • modifikací cílových míst antibiotik zvýšeným vylučováním antibiotika z bakteriálních buněk (efflux)
Enzymatická inaktivace antibiotika nebo modifikace jeho struktury • Enzymy hydrolyzující β-laktamová antibiotika • Enzymy modifikující aminoglykozidy • Enzymatická inaktivace chloramfenikolu
Změna propustnosti buněčné stěny a cytoplazmatické membrány • Aktivní vypuzování (efflux) antibiotika – spojen s transmembránovými proteiny bakteriální buňky, které se mohou nacházet na vnitřní i vnější membráně .
Metody testováni antimikrobiální rezistence • Diskový test - standardní metoda pro stanovení citlivosti kmene k antibiotiku. Výsledek : citlivý nebo rezistentní, podle toho, je-li průměr inhibiční zóny kolem disku na tuhé půdě alespoň stejný, nebo naopak menší, než stanovená hranice. Je to metoda kvalitativní, nejde o měření stupně citlivosti.
Druhy používaných antimikrobiálních připravků antibiotický disk název
zkratka AMP
ampicillin
AMC
amoxicillin-clavulanic acid
KF
cephalothin
CAZ
ceftazidime
S
streptomycin
S3
sulphonamides cp.
TE
tetracycline
C
chloramphenicol
GN
gentamicin
NA
nalidixic acid
CIP
ciprofloxacin
SXT
trimethoprim-sulfamethoxazole
Obrázky
Autokláv- používá se sterilizaci
Diskový test
