Enterobacteriaceae

Published:

This essay has been submitted by a student. This is not an example of the work written by our professional essay writers.

1. Úvod

ý&

Žádná antimikrobiální látka není bez rizika vývoje rezistence. V posledních letech je zaznamenán vysoký narůst rezistence bakteriálních komensálů i patogenů člověka a zvířat (rezistence Salmonella Typhimurium k tetracyklinům vzrostla z 0 % v roce 1948 k 98 % v roce 1998) (Tauber, 1999), což je zapříčiněno zejména nadměrnou spotřebou antimikrobiálních látek a jejich nezodpovědným používáním. Rezistence k antimikrobiálním látkám se tak v současné době stala jedním z hlavních problémů nejen v terapii člověka, ale důsledky se projevují také v selhávání léčby, vyšší mortalitě a značných ekonomických nákladech v chovu hospodářských zvířat. Mezi rezistentní bakterie, které jsou příčinou těžko léčitelných onemocnění, patří řada druhů čeledi Enterobacteriaceae. Se stále se objevujícími novými kmeny s nebezpečným rozsahem rezistence a stoupajícím výskytem multirezistentních klonů 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 správné antibiotické politiky do běžné praxe, klinicky i epidemiologicky bezpečné užívání antibiotik a v neposlední řadě snižování jejich spotřeby.

2.1. Definice čeledi Enterobacteriaceae

Z pohledu klinické mikrobiologie jsou Enterobacteriaceae nejdůležitější čeledí gramnegativních tyčinek, které jsou nesporulující, 2 - 3 µm dlouhé, se zaoblenými konci. Jedná se o rodově i druhově početnou čeleď fakultativně anaerobních mikroorganismů, které jsou poměrně kultivačně nenáročné, růstové optimum mají při 37 °C (Votava, 2003).

Enterobakterie bývají často stanovovány jako hygienický indikátor. Pro diferenciaci jednotlivých druhů a sérovarů v rámci této čeledi se používají jejich biochemické vlastnosti, selektivně diagnostické půdy (Endova, desoxycholát citrátová) (Burdychová, 2007), důležité je i jejich antigenní složení. Antigenní struktura odpovídá OHK systému. O-antigeny (tělové antigeny) jsou specifické termostabilní části polysacharidového řetězce, který je součástí lipopolysacharidu vnější membrány. Lipidická část této membrány je lipid A, známý jako endotoxin enterobakterií. H-antigeny (bičíkové antigeny) jsou tvořeny polymerizovanou bílkovinou flagelinem a vyskytují se pouze u pohyblivých druhů. K-antigeny (kapsulární antigeny) jsou dvojího druhu, jednak polysacharidové, bez většího diagnostického významu, a polypeptidické, fimbriální antigeny, které se účastní kolonizace sliznic (Kramář, 2005).

Součástí čeledi enterobakterií jsou mikroorganismy, které jsou součástí normální střevní flory, kde se uplatňují i jako nutný symbiont makroorganismu. Některé bakterie z čeledi Enterobacteriaceae jsou fakultativní patogeny, které způsobují onemocnění jen u oslabených jedinců, jiné jsou však obligátně patogenní. Ty způsobují jednak choroby gastrointestinálního a urogenitálního traktu, ale také závažná onemocnění lidí i zvířat, jako mor, tyfus, dysenterii, salmonelosu, intra-abdominální záněty, sepse, meningitidy. Obávané jsou také jako původci nosokomiálních infekcích. Některé druhy způsobují i onemocnění rostlin (Votava, 2003).

Většina enterobakterií se přenáší fekálně-orální cestou, některé se mohou šířit potravinami (salmonelóza), jinde jde spíše o nemoc „špinavých rukou“ (úplavice), ale nelze vyloučit ani občasný vzdušný přenos (E. coli) (Votava, 2003).

2.2. Rezistence k antimikrobiálním látkám

V roce 1940 byl u izolátu Escherichia coli popsán první enzym schopný destrukce penicilinu. Tento objev byl prvním svědectvím o existenci bakteriální rezistence k účinku antibiotika (Čížek, 2008), kterou lze definovat jako schopnost bakteriální populace přežít účinek inhibiční koncentrace příslušného antibiotika. V následujících desetiletích problematika antibiotické rezistence nabyla celosvětového významu a přístup k antibiotikům musel být přehodnocen. V současné době je bakteriální rezistence jedním z nejdůležitějších problémů při léčbě antibiotiky (Dolejská, 2008). Relativně 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 (Schwarz a Chaslus-Dancla, 2001).

Pro vznik rezistentních bakteriálních kmenů je důležitým předpokladem neustálý selekční tlak systematicky používaných antibiotik, přičemž rezistentní mutanty se zpravidla uplatní v prostředí, ve kterém je soustavně aplikováno více druhů antimikrobiálních přípravků. (Kliměšová, 2007) V chovech hospodářských zvířat jsou intenzivně používané antimikrobiální látky pro profylaxi (Tauber, 1999) a terapii infekcí s nežádoucím důsledkem selekce rezistentních mikroorganizmů a zároveň s důsledkem možnosti výskytu zbytkového množství antibiotika. Evropská legislativa proto stanovuje tzv. maximální hladiny rezidui (MRL - „maximum residue level“), což je maximalní přijatelné množství antibiotika v živočišném produktu určenému ke konzumaci člověkem, které nemá vliv na lidské zdraví (Schwarz, 2001).

Rozlišujeme dva základní typy rezistence; rezistence může být přirozená (primární) nebo získaná (sekundární). Získaná rezistence vzniká nejčastěji mutacemi, ale k přenosu této vlastnosti dochází také pomocí plasmidů, které mohou rezistenci přenášet i mezidruhově, či transpozony, drobnými částicemi, které mohou vstupovat do chromosomu i plasmidů (Kramář, 2004).

Rezistence bakterií je způsobena řadou mechanizmů, z nichž jedním z nejrozšířenějších je enzymatická inaktivace antibiotika nebo modifikace jeho struktury. Tento mechanismus je založený na působení enzymů (např. acetyltransferázy, fosfotransferázy a adenyltransferázy). Je klíčový při rezistenci bakterií k β-laktamovým antibiotikům, aminoglykozidům a chloramfenikolu. Dalším mechanismem je změna propustnosti buněčné stěny a cytoplazmatické membrány, která je rovněž jedním z mechanizmů rezistence k β-laktamovým antibiotikům, aminoglykozidům, ale také sulfonamidům, trimetoprimu a fluorochinolonům. Aktivní vypuzování (efflux) antibiotika je spojen s transmembránovými proteiny bakteriální buňky, které se mohou u gramnegativních bakterií nacházet na vnitřní i vnější membráně. Tento mechanizmus rezistence byl popsán u β-laktamových antibiotik, makrolidů, fluorochinolonů, chloramfenikolu, aminoglykozidů a tetracyklinů. Dalším klinicky významným mechanizmem rezistence k antimikrobiálním látkám je schopnost některých bakterií modifikovat zásahová místa antibiotik. Tento mechanizmus je odpovědný za rezistenci gramnegativních bakterií k chinolonům, sulfonamidům a trimetoprimu (Dolejská, 2008).

Rezistentní kmeny mikroorganismů se mohou šířit v prostředí, mezi zvířaty, ale také mezi lidmi. Způsoby, kterými se rezistentní zárodky mohou dostat k člověku, jsou přímý kontakt s nemocnými či zdravými zvířaty, které jsou nositeli rezistentních mikroorganismů, konzumací potravin kontaminovaných rezistentními zárodky (přes potravní řetězec), případně přenosem genů rezistence mezi jednotlivými druhy (event. rody) bakterií, kterými je již člověk nakažen (Billová, 2007).

2.3. Rezistence čeledi Enterobacteriaceae

U enterobakterií se vyskytuje jak primární, tak sekundární rezistence. Z primární rezistence je asi nejvíce rozšířená rezistence k ampicilinům, ke kterým jako jedna z mála enterobakterií není primárně rezistentní E. coli. Např. Yersinie a Enterobacter jsou primárně rezistentní také k cefalosporinům prvních dvou generací a Serracie bývá rezistentní také na kolistin. Mezi nejrezistentnější druhy patří Hafnie a nozokomiální kmeny Klebsiel, jejichž léčba bývá velmi obtížná (Votava, 2003 ).

Hlavním problémem při léčbě infekcí způsobených enterobakteriemi je především rezistence zapříčiněná schopností mikroorganismů produkovat širokospektré β-laktamázy (ESBL) a plazmidově kódované neinduktivní β-laktamázy (AmpC) - u některých kmenů jsou přítomné oba typy enzymů (Paterson, 2006). Tyto β-laktamázy odolávají i antibiotikům chráněným např. kyselinou klavulanovou nebo sulbaktamem. Schopnost produkovat ESBL, které hydrolizují peniciliny, cefalosporiny všech generací a monobaktamy, je často spojována s častým využíváním cefalosporinů třetí generace (Hrabák, 2008). Tato rezistence se mezi mikroorganismy rychle přenáší geny, které jsou obsaženy v plasmidech a jejichž rezervoárem mohou být i potravinová zvířata. Navíc mohou vznikat i mutace genů pro nové varianty ESBL. Na rezistenci enterobakterií se však podílejí i další mechanismy rezistence (např. snížení permeability vnější buněčné stěny), které vedou ke vzniku multirezistence a mohou také způsobit vznik druhu odolného ke všem v současné době dostupným antibiotikům (Dolejská, 2008).

Frekvence výskytu kmenů se získanou rezistencí k β-laktamovým antibiotikům v důsledku produkce inaktivujících enzymů ESBL nebo AmpC je rozdílná v závislosti na druhu enterobakterie, na typu nemocničního zařízení, výsledné rozdíly jsou i mezi odděleními jedné nemocnice, mezi zeměmi i kontinenty (Hrabák, 2008). V ČR se sleduje rezistence k cefalosporinům se širokým spektrem účinku u izolátů z krve pacientů s bakteriémií způsobenou E. coli nebo K. pneumoniae. V roce 2005 bylo v ČR podle EARSS Annual Report (2007) rezistentních k cefalosporinům třetí generace zhruba 3 % izolátů E. coli z krve (v rámci Evropy se úroveň rezistence významně mezi jednotlivými státy liší) a 32 % izolátů K. pneumoniae rovněž z krve. U salmonel se rezistence v rámci EU k cefalosporinům 3. generace pohybuje do 5 %.

Obecně lze konstatovat, že nejen v rámci Evropy je prokázán nárůst rezistence u enterobakterií (zejména Klebsiella pneumoniae a Escherichia coli), včetně rezistence k cefalosporinům třetí generace (Billová, 2007). Tento nárůst byl např. dle National Nosocomial Infections Surveillance v roce 2003 v USA u K. pneumoniae o 47 % vzhledem k výskutu v uplynulých letech. Z tohoto důvodu byly cefalosporiny třetí generace v řadě případů nahrazeny chinolony, u kterých se však také může objevit plasmidová rezistence (Paterson, 2006).

Další možností v boji s multirezistentními kmeny je použití bakteriocinů, které mohou být považovány za přirozeně „vytvořená“ léčiva. Některé enterobakterie jsou citlivé na působení kolicinu, který produkují bakterie kmene Escherichia coli a bakterie některých příbuzných druhů čeledi Enterobacteriaceae (třída γ-proteobacteria). Kolicin působí náhodné štěpení chromosomu, otevření iontových kanálů v cytoplasmatické membráně nebo inhibuje biosyntézu mureinu v buněčné stěně. Rezistence ke kolicinům je způsobena modifikací receptoru na buněčném povrchu cílové buňky nebo přítomností imunitního proteinu v citlivé buňce (Mazgajová, 2007).

Stále častěji se vyskytují tzv. polyrezistentní kmeny enterobakterií, které jsou odolné i vůči desinfekčním prostředkům a antiseptikům. Za zmínku stojí např. zvýšená odolnost proteů k některým desinfekčním prostředkům, zejména k povrchově aktivním látkám. V současné době je však jako klinicky a epidemiologicky nejzávažnější rezistence hodnocena odolnost enterobakterií vůči karbapenanům (Hrabák, 2008), které patří mezi antibiotika volby u infekcí způsobených multirezistentními gramnegativními bakteriemi.

2.3. Prevence, opatření

Díky stále se zvyšujícímu počtu rezistentních patogenů by měla být součástí diagnostiky onemocnění způsobeného enterobakteriemi u člověka zjišťována citlivosti na antibiotika, u rezistentních kmenů pak také přítomnost širokospektrých β-laktamáz. Na základě těchto testů by měla být provedena volba vhodného antibiotika, pokud nejde o střevní infekci, u nichž je prokázáno, že antibiotická léčba zkrátí trvání klinických příznaků jen nepatrně, zato podstatně prodlouží dobu vylučování bakterií stolicí (Votava, 2003). Příčinou tohoto jevu je působení antibiotika také na běžnou střevní mikroflóru, která je přirozenou obranou proti infekci.

Léková agentura EMEA/CVMP vydala v rámci zlepšování antibiotikové politiky dokument s názvem „CVMP strategie v oblasti antibiotik pro rok 2006 - 2010 a zpráva o činnosti v této oblasti“ (EMEA/CVMP/353297/2005). CVMP strategie je založena na třech klíčových oblastech: registrace antimikrobiálních veterinárních léčivých přípravků, mezinárodní aktivity v oblasti antibiotik a další rozvoj. Dodržování těchto bodů by mohlo vést ke zpomalení rychlosti vzniku nových multirezistentních kmenů, proti kterým nebude dostupná účinná léčba (Billová, 2007).

3. Závěr

Mezi enterobakteriemi dochází k rychlému šíření genů zodpovědných za rezistenci k běžně používaným antibiotikům a stále častěji vznikají také multirezistentní kmeny, které jsou problémem zejména v nemocničních zařízeních. Abychom předešli vzniku multirezistentního druhu bakterie, proti kterému nebude účinná žádná dostupná terapie, je nutná jednak kontrola infekcí v nemocničních zařízeních, ale také zlepšení antibiotikové politiky. Snížení spotřeby antibiotik v humánní a veterinární medicíně a zavádění nových antimikrobiálních látek schopných odolat nejrůznějším mechanizmům bakteriální rezistence jsou jedny z možností řešení tohoto problému.

4. Literatura

Billová V., Hera A., Novotná P. (2007): Minimalizace rizik používání vybraných skupin antimikrobiálních léčiv u potravinových zvířat, Vědecký výbor veterinární, on-line dostupné na (20. 6. 2009): http://www.vri.cz/userfiles/file/Ved_Vet_Vyb/Billova.pdf

Burdychová, R. a Sládková, P. (2007): Mikrobiologická analýza potravin, MZLU v Brně, s. 118 - 121.
Čížek A., Dolejská M., Literák I. (2008): Bakterie odolávající antibiotikům padají z nebe, Vesmír 87, 870

Dolejská M. (2006): Antibiotická rezistence a distribuce genů rezistence u izolátů Escherichia coli a koliformních bakterií z potravního řetězce člověka, diplomová práce, Masarykova univerzita, Přídovědecká fakulta

EARSS Management Team (2007): EARSS Annual Report 2006, on-line dostupné na (27. 7. 2008): http://www.rivm.nl/earss/Images/EARSS%202006%20Def_tcm61-44176.pdf

European Medicines Agency (2006): CVMP STRATEGY ON ANTIMICROBIALS 2006-2010 AND STATUS REPORT ON ACTIVITIES ON ANTIMICROBIALS, on-line dostupné na (20. 6. 2009): http://www.emea.europa.eu/pdfs/vet/swp/35329705.pdf

Hrabák J., Vaniš V., Bergerová T., Urbášková P. (2008): Průkaz beta-laktamáz širokého spektra (ESBL) a typu AmpC u enterobakterií, on-line dostupné na (25. 6. 2009): http://www.szu.cz/tema/prevence/prukaz-beta-laktamaz-sirokeho-spektra-esbl-a-typu-ampc-u?highlightWords=enterobakter

Hrabák J., Chudáčková E. (2008): Rezistence enterobakterií ke karbapenemům, Epidemiol. Mikrobiol. Imunol. 57, č. 4, s. 125-136

Klimešová Z. (2007): Studie ekotoxicity veterinárních léčiv vstupujících do životního prostředí, diplomová práce, Masarykova univerzita, Přídovědecká fakulta

Kramář R. (2004): Lékařská mikrobiologie speciální, on-line dostupné na (20. 6. 2009): http://www.eamos.cz/amos/kvz/externi/kvz_444/antibio.htm

Kramář R. (2005): Lékařská mikrobiologie speciální, on-line dostupné na (20. 6. 2009): http://www.cbox.cz/radim.kramar/enterobacteriaceae.htm

Mazgajová M. (2007): Ekologický význam kolicinů a jejich evoluce, bakalářská práce, Biologický ústav Lékařské fakulty Masarykovy Univerzity

Paterson D. L. (2006): Resistance in gram-negativ bacteria: Enterobacteriacea, The American Journal of Medicine, vol 119(6A), s. 20-28

Schwarz S, Chaslus-Dancla E. (2001): Use of antimicrobials in veterinary medicine and mechanisms of resistance, Vet Res.;32(3-4):201-25

Votava M. (2003): Lékařská mikrobiologie speciální, Neptun, s. 53 - 71

Teuber M. (1999): Veterinary use and antibiotic resistance, Cell. Mol. Life Sci. 56, 755

Writing Services

Essay Writing
Service

Find out how the very best essay writing service can help you accomplish more and achieve higher marks today.

Assignment Writing Service

From complicated assignments to tricky tasks, our experts can tackle virtually any question thrown at them.

Dissertation Writing Service

A dissertation (also known as a thesis or research project) is probably the most important piece of work for any student! From full dissertations to individual chapters, we’re on hand to support you.

Coursework Writing Service

Our expert qualified writers can help you get your coursework right first time, every time.

Dissertation Proposal Service

The first step to completing a dissertation is to create a proposal that talks about what you wish to do. Our experts can design suitable methodologies - perfect to help you get started with a dissertation.

Report Writing
Service

Reports for any audience. Perfectly structured, professionally written, and tailored to suit your exact requirements.

Essay Skeleton Answer Service

If you’re just looking for some help to get started on an essay, our outline service provides you with a perfect essay plan.

Marking & Proofreading Service

Not sure if your work is hitting the mark? Struggling to get feedback from your lecturer? Our premium marking service was created just for you - get the feedback you deserve now.

Exam Revision
Service

Exams can be one of the most stressful experiences you’ll ever have! Revision is key, and we’re here to help. With custom created revision notes and exam answers, you’ll never feel underprepared again.