Гонка за умением превзойти бактерии, которые эволюционируют и становятся резистентными к противомикробным препаратам, не нова.
Фактически бета-лактамаза, первый фермент способный разрушать такие препараты, как пенициллин, был обнаружен у E. coli еще до того, как пенициллин стал применяться у пациентов. Хотя организмы от природы успешно разрабатывают методы защиты от опасного воздействия антибиотиков, воздействие антибиотикотерапии со временем увеличило разнообразие и сложность этих механизмов резистентности.
Усложняет ситуацию то, что выявление механизмов резистентности у грамотрицательных палочек является сложной задачей, а лабораторные методы, доступные для выявления экспрессии бета-лактамаз, ограничены и несовершенны. Правильная идентификация и регистрация механизмов бактериальной резистентности непосредственно влияют на лечение пациентов, но требуют учета многих предостережений, включая вариабельность способов опосредования механизмов резистентности в грамотрицательных организмах и разнообразие видов, которые приобретают и демонстрируют гены бета-лактамаз расширенного спектра действия (ESBL). Тем не менее, резистентность к антибиотикам остается растущей проблемой, от которой ежегодно умирают миллионы людей во всем мире. Понимание и обнаружение этих механизмов крайне важно для правильного лечения и предотвращения распространения инфекции.
Бета-лактамазы AmpC: бактерии, рожденные быть плохими
Некоторые грамотрицательные организмы имеют хромосомно опосредованные бета-лактамазы, что означает, что механизм резистентности присущ практически всем представителям вида. Эти ферменты называются бета-лактамазами AmpC, и их экспрессия обычно невелика, но может быть индуцирована воздействием бета-лактамных антибиотиков. Организмы с бета-лактамазами AmpC можно представить так: это "бактерии, которые были рождены быть плохими", и если дразнить их воздействием антибиотиков (бета-лактамов), они могут активизировать экспрессию этого механизма резистентности. Некоторые бактерии из порядка Enterobacterales могут делать это настолько эффективно, что могут вызвать провал антибиотикотерапии.
К энтеробактериям, которые считаются подверженными значительному риску клинически значимой продукции AmpC (иногда сокращенно "HECK-Yes"), относятся Enterobacter cloacae, Citrobacter freundii и Klebsiella aerogenes. Эти организмы могут вызывать инфекции мочевыводящих путей, мягких тканей, желудочно-кишечного тракта и нижних дыхательных путей. Поэтому очень важно знать об этих организмах в клинических условиях, в том числе о том, как они могут реагировать на обычное эмпирическое лечение. Хотя изначально они восприимчивы к цефалоспоринам, таким как цефтазидим или цефтриаксон, лечение может способствовать сверхэкспрессии генов резистентности и привести к неудаче в лечении. Во многих случаях клинические лаборатории не сообщают о некоторых антибиотиках (цефалоспоринах) для организмов HECK-Yes.
Бета-лактамазы расширенного спектра действия (ESBLs)
Иногда гены, придающие резистентность бета-лактамным антибиотикам, являются плазмидно-опосредованными, то есть передаются на мобильных генетических элементах, называемых плазмидами. Такие бактерии не "родились плохими", как организмы с бета-лактамазами AmpC, а приобрели гены резистентности к антибиотикам в результате конъюгации с другими бактериями. Ферменты, образующиеся в результате этого процесса, называются бета-лактамазами расширенного спектра действия, и они вызывают резистентность к большинству пенициллинов, цефалоспоринов и азтреонаму. ESBL вызывают особую тревогу с точки зрения распространения и вспышек, поскольку, в отличие от хромосомно опосредованных механизмов резистентности, ESBL могут распространяться внутри вида и между другими типами организмов, подобно эстафетной палочке, передаваемой во время эстафеты.
Клиническое значение и методы диагностики бета-лактамаз расширенного спектра действия (ESBLs)
На сегодняшний день ESBLs стали серьезной клинической и эпидемиологической проблемой. Они ассоциируются с неблагоприятными исходами для пациентов, такими как более длительное пребывание в больнице, неэффективность лечения и летальность. В 2017 году только в США было зарегистрировано более 197 000 случаев ESBL инфекций. Для лечения этих инфекций обычно требуются антибиотики широкого спектра действия, такие как карбапенемы, однако резистентность к карбапенемам также растет. Выявление ESBLs в лаборатории клинической микробиологии необходимо для успешного лечения и профилактики инфекций. Однако методы диагностики все еще развиваются, и идентификация может быть сложной и трудной задачей. Существует несколько молекулярных и фенотипических методов выявления ESBLs, однако их применение может быть ограничено из-за нехватки лабораторных ресурсов, местных клинических предпочтений и отсутствия официальных рекомендаций. Подтверждающее тестирование на ESBLs - спорная тема, которая активно обсуждается в сообществах микробиологов и инфекционистов.
Аргументы в пользу проведения подтверждающих тестов на ESBL
- Использование актуальных значений брейкпоинтов CLSI для бета-лактамных антибиотиков сокращает время микробиологов, затрачиваемое на тестирование восприимчивости, и позволяет быстрее публиковать данные о восприимчивости.
- Эксперты утверждают, что использование МИК цефалоспорина третьего поколения, например цефтриаксона, в качестве косвенного показателя выраженности ESBL недостаточно.
- Лечение плазмидоопосредованных ESBL отличается от лечения AmpCs и бета-лактамаз узкого спектра действия, и пациентов следует вести соответствующим образом.
- Существует вариабельность (и потенциально ненадежность) в работе автоматизированных систем тестирования на восприимчивость и в использовании невосприимчивости к цефтриаксону в качестве косвенного показателя продукции ESBL, что может способствовать использованию карбапенемов и дальнейшему развитию резистентности к карбапенемам.
- Отслеживание и предотвращение распространения ESBL-инфекций крайне важно для надзора за общественным здравоохранением и усилий по профилактике инфекций.
Аргументы против проведения подтверждающего тестирования на ESBL
- Эксперты утверждают, что фенотипическое подтверждающее тестирование на ESBL не добавляет пользы клиническому лечению.
- До внесения CLSI (и европейским аналогом EUCAST) в 2010 году изменений в бета-лактамные брейкпоинты, многие лаборатории не проводили фенотипическое подтверждающее тестирование на ESBL.
- Организмы могут иметь несколько механизмов резистентности, и этот фактор приводит к неточностям в фенотипическом тестировании на ESBL.
- В настоящее время фенотипическое тестирование на ESBL показано только для E. coli, Klebsiella (не aerogenes) и P. mirabilis, однако другие представители рода Enterobacterales способны экспрессировать ESBL.
- Проведение подтверждающих тестов на этих организмах сбивает с толку клиницистов и заставляет их думать, что только эти организмы способны приобретать ESBL.
- Из-за изменчивости и несоответствия фенотипических методов ESBL некоторые утверждают, что клинические микробиологические лаборатории должны направить свои ограниченные возможности на внедрение и валидацию современных брейкпоинтов на своих системах, а не полагаться на фенотипическое тестирование ESBL.
Исторический контекст ESBLs
В целом, гены ESBL могут встречаться практически у всех грамотрицательных палочек, но чаще всего они обнаруживаются у E. coli, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca и P. mirabilis. За прошедшие годы были идентифицированы сотни таких ферментов. Первая плазмидоопосредованная бета-лактамаза, когда-либо описанная, была выделена из E. coli, изолированной из культуры крови греческого пациента по имени Темониера в начале 1960-х годов, и впоследствии была названа ферментом TEM-1. Благодаря легкости распространения, связанной с механизмами, опосредованными плазмидами, TEM-1 быстро распространился по всему миру и был идентифицирован в различных других грамотрицательных организмах.
SHV-1, хромосомно опосредованная бета-лактамаза, впервые идентифицированная в Klebsiella, была идентифицирована после TEM-1. Хотя эти первоначальные бета-лактамазы считались бета-лактамазами "узкого спектра" (то есть ограниченного действия только определенными антибиотиками, например, ампициллином), они дали начало мутантам бета-лактамаз широкого спектра действия, которые начали вызывать значительные клинические проблемы в 1980-х годах. ESBL могут гидролизовать цефалоспорины 3-го и 4-го поколения и монобактамы, но не могут расщеплять цефамицины, такие как цефокситин, или карбапенемы (меропенем, имипенем, эртапенем, дорипенем). Кроме того, гидролитическая активность ESBLs подавляется препаратами, ингибирующими бета-лактамазу, такими как клавулановая кислота.
На сегодняшний день наиболее распространенным ESBL является CTX-M. Этот фермент происходит от вида Kluyvera, также относящегося к Enterobacterales, который обычно встречается в желудочно-кишечном тракте человека и считается оппортунистическим патогеном, редко вызывающим инфекцию. Он повсеместно распространен во флоре человека и животных и легко обнаруживается в окружающей среде. В 1986 году эта бета-лактамаза была идентифицирована в E. coli, выделенной из фекалий лабораторных собак, используемых для фармакокинетических исследований в Японии, а затем из E. coli, вызвавшей инфекцию среднего уха у четырехмесячного ребенка в Мюнхене. В конечном итоге фермент получил свое название от случая с инфицированным ребенком в Мюнхене; он придает резистентность к цефтриаксону (CTX) и был выделен в Мюнхене (M), CTX-M.
Распространение фермента CTX-M бурно развивалось во всем мире в 1990-х и 2000-х годах и происходило с увеличением разнообразия последовательности генов. Эти ферменты были идентифицированы у многочисленных представителей рода Enterobacterales, а также у Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter. Они присутствуют в больничных и общественных учреждениях, в окружающей среде, продуктах питания и домашнем скоте.
Заключительные выводы
Одной из наиболее важных проблем, с которыми мы сталкиваемся в борьбе с резистентностью к противомикробным препаратам, является ее выявление и соответствующее ведение пациентов. В настоящее время CLSI не рекомендует какой-либо конкретный подтверждающий фенотипический тест. Использовать ли тест на ESBL или какой тест выбрать, решает каждая микробиологическая лаборатория и соответствующий медицинский центр. Проблемы, связанные с выявлением этих механизмов резистентности, усугубляются сложностями, связанными с обновлением брейкпоинтов.
Появились новые рекомендации по лечению ESBLs. Однако лаборатория клинической микробиологии должна определить, нужно ли и как тестировать организмы с такими механизмами и сообщать о них совместно с коллегами-фармакологами и врачами-инфекционистами. Необходимо приложить все усилия, чтобы гарантировать, что из лаборатории клинической микробиологии поступает достоверная информация о восприимчивости и что эти результаты сообщаются таким образом, чтобы оптимизировать уход за пациентами и предотвратить распространение лекарственно-резистентных организмов.
