Ген Ndm-1 в супербугах: симптомы и лечение

Что такое NDM-1?

• NDM-1 - это сокращенный способ написания металло-бета-лактамазы в Нью-Дели, который является названием фермента, открытого в 2009 году, который может продуцироваться несколькими родами бактерий, которые делают бактерии устойчивыми ко многим общим антибиотикам. использовать по всему миру.
• Этот фермент относится к группе ферментов (бета-лактамазы), которые способны разрушать химические связи бета-лактамного кольца, которое составляет важную часть многих антибиотиков, таких как препараты групп пенициллина, цефалоспорина и карбапенема.
• Большинство ферментов бета-лактамазы эффективны в отношении некоторых или большинства более старых антибиотиков, таких как пенициллины и цефалоспорины. NDM-1 эффективен как на старых антибиотиках, так и на новых карбапенемовых антибиотиках, таких как имипенем, которые содержат бета-лактамное кольцо.
• Клебсиеллы были первыми бактериями, выявленными в 2009 году, которые продуцировали NDM-1 у пациента, который путешествовал из Индии в Англию с инфекцией, которая не реагировала на многие антибиотики. Организм был устойчив к бета-лактамам, и после изучения механизмов генетической и антибиотикорезистентности организма был обнаружен NDM-1 и его генетический источник. Генетическим источником была плазмида, названная « bla _NDM-1 », и с тех пор было обнаружено, что другие бактериальные роды содержат bla _NDM-1, интегрированный в другие плазмиды или в бактериальную хромосому, что позволяет бактериям продуцировать NDM-1.,
• NDM-1, хотя и эффективен против почти всех антибиотиков с бета-лактамными кольцами, не эффективен в создании устойчивости к антибиотикам против других типов антибиотиков, таких как фторхинолоны (например, ципрофлоксацин и левофлоксацин) или аминогликозиды (например, гентамицин и стрептомицин).
• К сожалению, большинство штаммов бактерий, которые имеют NDM-1, также обладают резистентностью к плазмидам или хромосомам против этих (и других) антибиотиков. Термин «супербуг» часто используется свободно для описания организмов, устойчивых к обычно двум или более антибиотикам, которые обычно эффективны. Поскольку бактерии, которые содержат NDM-1, часто устойчивы почти ко всем антибиотикам, бактерии с NDM-1 были названы супербуком. Некоторые исследователи считают, что эти бактерии представляют собой самый опасный из всего, что до сих пор развивалось.
• Хотя он был впервые обнаружен в 2009 году и, скорее всего, из-за генетического переноса плазмид или других хромосомных сегментов, NDM-1 был обнаружен по крайней мере в четырех разных родах грамотрицательных бактерий ( Klebsiella, Escherichia, Enterobacter и Acinetobacter ). Кроме того, было обнаружено, что люди в Индии, Пакистане, Англии, Канаде, Швеции, Австралии, Японии и США инфицированы штаммами бактерий, которые продуцируют NDM-1.
• Исследователи предполагают, что чрезвычайно быстрое распространение NDM-1 может быть связано с тем, что пациенты обращаются за медицинской помощью за пределами своей страны (например, посетители или путешественники из Индии). Другие предполагают, что широко распространенное и неконтролируемое использование антибиотиков способствует выживанию NDM-1-содержащих бактериальных штаммов.
• Другой возможной причиной быстрого распространения является то, что Escherichia coli ( E.coli ), часть нормальных бактерий, обнаруженных в кишечнике человека, легко обменивается плазмидами. Фактически, у первого идентифицированного пациента, инфицированного клебсиеллой, содержащей NDM-1, впоследствии было обнаружено, что штамм E.coli, выделенный из кала, способен продуцировать NDM-1.

Что вызывает производство NDM-1 в бактериях?

Генетический код ( bla _NDM-1 ), расположенный либо на плазмиде, либо в составе бактериальной хромосомы, отвечает за синтез фермента NDM-1. Исследователи предполагают, что экологическая нагрузка, такая как использование или чрезмерное использование антибиотиков, отобрана для бактерий, которые могут синтезировать этот фермент, чтобы выжить. Некоторые полагают, что, поскольку во многих странах введено меньше ограничений на использование антибиотиков, в этих странах могут быть получены устойчивые к антибиотикам штаммы; с NDM-1, некоторые исследователи предполагают, что именно в Индии этот генетический элемент был впервые разработан.

Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, которая показывает различные методы, используемые бактериями для переноса генетического материала между различными типами бактерий. Первый метод, трансформация, происходит, когда клеточная стенка бактерии разрушается во время гибели бактериальной клетки, и бактериальный генетический материал (как хромосомный, так и плазмидный) выделяется в окружающую среду. Другие близлежащие бактерии могут поглощать генетический материал и включать поглощенные гены в свои плазмиды или хромосомы.

Второй метод, конъюгация, происходит, когда две бактерии имеют общую связь через клеточные стенки, которая позволяет генетическому материалу (плазмидам или фрагментам гена) переходить в другую бактерию, которая может включать плазмиду или фрагменты гена в другие плазмиды или хромосому.

Последний метод, трансдукция, является более сложным. Первый шаг включает бактериофаг (тип вируса, который заражает бактерии), который прикрепляет и вводит свой геном (рис. 1, белая линия) в бактерию. Геном бактериофага затем «захватывает» бактериальную клетку и синтезирует части бактериофага, которые снова собираются в новые бактериофаги. Однако во время повторной сборки иногда гены из плазмид или генетического материала бактериальной хромосомы ошибочно помещают в частицу бактериофага (фиг.1, структура гексагональной формы, называемая капсидом) вместо только вирусных генов. После повторной сборки бактериофаг разрушает бактериальную клеточную стенку, и новые бактериофаги могут затем заразить другие бактерии. Не все бактерии, инфицированные бактериофагом, погибают; некоторые выживают. Те бактерии, которые инфицированы генетическим материалом бактериофага, который содержал гены из бактериальных плазмид или из бактериальной хромосомы, могут затем включать плазмиду или хромосомные гены в свои собственные плазмиды или хромосому.

Эти типы генетических переносов ответственны за синтез множества ферментов, таких как NDM-1, которые позволяют бактериям стать устойчивыми ко многим антибиотикам. Такие антибиотикорезистентные гены часто тесно связаны друг с другом, и даже множественные связанные гены могут переноситься этими методами одновременно.

Механизмы, которые позволяют генам, кодирующим лекарственную устойчивость, распределяться между различными бактериальными штаммами и различными бактериальными родами.

Каковы симптомы и признаки человека, зараженного бактериями, несущими NDM-1?

Основным признаком или симптомом того, что человек заражен бактериями, несущими NDM-1, является неспособность лечения антибиотиками (перорального или в / в) улучшить состояние пациента, особенно если пациент инфицирован грамотрицательным бактериальным типом и подвергается лечению антибиотик, который содержит бета-лактамную кольцевую структуру. Кроме того, если человек уехал в другую страну (например, в Индию) на плановое хирургическое вмешательство или недавно лечился от антибиотиков от инфекции и вернулся в США или другую промышленно развитую страну с инфекцией, лица, обеспечивающие уход, должны подозревать, что бактерия производство NDM-1 может быть причиной инфекции. В настоящее время это основные подсказки, позволяющие предположить заражение NDM-1.

Поскольку NDM-1 может переноситься несколькими типами грамотрицательных бактерий, признаки и симптомы заболеваний мало помогают или не помогают определить, есть ли у организма организм, экспрессирующий фермент, до тех пор, пока лечение антибиотиками не завершится неудачей. Однако поскольку известно, что грамотрицательные бактерии вызывают многие заболевания (например, желудочно-кишечные проблемы, инфекции мочевыводящих путей, пневмония и некоторые раневые инфекции), пациенты с этими заболеваниями, которые нуждаются в лечении антибиотиками и не восстанавливаются надлежащим образом при лечении, должны иметь грамотрицательные бактерии выделены и протестированы на устойчивость к антибиотикам.

Когда обращаться за медицинской помощью при инфекциях, вызванных бактериями, переносящими NDM-1

Любой человек, у которого была диагностирована инфекция, вызванная NDM-1, и у которой все еще есть симптомы инфекции, должен обратиться за медицинской помощью, даже если он принимает антибиотики. В настоящее время большинство людей с диагнозом бактериальных инфекций NDM-1 госпитализированы, но некоторые люди выписываются и отправляются домой, часто с «домом» в другой стране. Эти люди должны немедленно обратиться за медицинской помощью, чтобы предотвратить дальнейшее распространение инфекции. Кроме того, любой человек, у которого развивается инфекция грамотрицательными бактериями, кто имел какой-либо тесный контакт с человеком, у которого есть бактерии NDM-1, как в качестве инфекции, так и в качестве носителя, должен обратиться за медицинской помощью и сообщить лицу, осуществляющему уход, о его потенциале. ассоциация с бактериями NDM-1.

Как идентифицируются бактерии, продуцирующие NDM-1?

Хотя это стандартная практика для тестирования всех бактерий, выделенных от инфицированного пациента, в некоторых больницах может не проводиться тест на устойчивость к карбапенему, поскольку в настоящее время устойчивость к нему относительно нечаста в большинстве промышленно развитых стран. Хотя эта ситуация может быстро измениться, если грамотрицательные изоляты демонстрируют устойчивость к пенициллинам, их, вероятно, следует проверить на устойчивость к карбапенему. Если известно, что пациент путешествует по районам, где часто обнаруживается NDM-1 (Индия, Пакистан), изолированные грамотрицательные бактерии следует немедленно проверить на устойчивость к карбапенему. Этот тест, однако, не определяет, что заражающие бактерии обладают NDM-1, потому что есть несколько других ферментов (например, Klebsiella pneumoniae carbapenemase, также называемых KPC), которые могут вызывать устойчивость к карбапенемам, но они не так эффективны, как NDM- 1. Если у пациента обнаружен устойчивый к карбапенему бактериальный штамм, бактерии следует отправить в государственную лабораторию общественного здравоохранения или Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) для специального тестирования на NDM-1, поскольку тестирование на NDM- 1 обычно недоступно. Пациенты, у которых есть бактерии, выделенные из их инфекционной зоны, у которых обнаруживается NDM-1 государством или учреждениями CDC, затем окончательно диагностируются как имеющие инфекцию, вызванную бактериями, которые продуцируют NDM-1.

Как лечить инфекцию, вызываемую бактериями, которые вырабатывают NDM-1?

Лучшее лечение инфекции, вызванной бактериями, которые вырабатывают NDM-1, состоит в том, чтобы определить, к каким антибиотикам штамм NDM-1 подвержен (не устойчив), и использовать эти антибиотики для лечения пациентов. Один антибиотик, колистин, который редко используется из-за его токсичности, часто является единственным антибиотиком, к которому чувствительны бактерии, продуцирующие NDM-1. Однако некоторые бактерии, продуцирующие NDM-1, проявляют чувствительность к тигециклину (Tygacil), а некоторые к азтреонаму (Azactam). Однако эти антибиотики не следует использовать без предварительного определения схемы резистентности / восприимчивости для отдельного заражающего бактериального штамма. Паттерны устойчивости / восприимчивости к антибиотикам для бактерий обычно делаются в лабораториях, где выращивают изолированные штаммы бактерий в присутствии дисков, пропитанных антибиотиками. Устойчивые бактерии вырастают до края диска, в то время как бактерии, чувствительные к ингибированию или уничтожению антибиотиком, не оставляют свободного пространства, которое простирается от края диска. Чем больше свободное пространство, тем более чувствителен бактериальный штамм к антибиотику (см. Пример, рис. 2). Большинство бактерий, продуцирующих NDM-1, не имеют свободного пространства. Одна из проблем этого теста заключается в том, что для получения результатов требуется около двух дней.

Тест диска Кирби-Бауэра для определения устойчивости / чувствительности к антибиотикам. ИСТОЧНИК: CDC / Джильда Л. Джонс

Исследователи из GlaxoSmithKline определили новое антибиотическое соединение, которое может ингибировать функцию бактериальной топоизомеразы у бактерий, содержащих NDM-1. Следовательно, бактериальная репликация (рост) ингибируется или останавливается. К сожалению, соединение не прошло каких-либо клинических испытаний и вряд ли станет коммерчески доступным в ближайшее время, так как в настоящее время не запланировано никаких клинических испытаний.

Каков прогноз для человека, зараженного бактериями, продуцирующими NDM-1?

Прогноз (исход) для человека, инфицированного NDM-1, связан с общим состоянием пациента на момент постановки диагноза и соответствующего лечения. В целом, пациенты с бактериями, устойчивыми к антибиотикам, имеют больше осложнений и более длительное пребывание в стационаре, чем те, у которых есть микроорганизмы, чувствительные к антибиотикам. Чем быстрее будет показано, что бактерии содержат NDM-1, тем быстрее может начаться соответствующее лечение и тем лучше прогноз для пациента. Если бактерии, продуцирующие NDM-1, чувствительны к колистину, прогноз обычно хороший. Однако пациенты, пользующиеся респираторами, пациенты с ослабленным иммунитетом и пациенты в отделениях интенсивной терапии, имеют более осторожный прогноз.

Можно ли предотвратить заражение бактериями, содержащими NDM-1?

Вероятность заражения бактериями, содержащими NDM-1, может быть уменьшена или даже предотвращена с помощью довольно простых гигиенических методов, которые включают мытье рук, адекватную обработку воды, мытье овощей и избегание мест и людей, которые, как известно, содержат бактерии, продуцирующие NDM-1. Следует использовать обычные методы защиты от инфекций, доступные в больницах. К пациентам с бактериями NDM-1 следует относиться так же, как к пациентам с MRSA, с отдельной комнатой с перчатками, а для лиц, осуществляющих уход, и посетителей должны быть доступны маски и халаты.

Не существует вакцины для бактерий, которые продуцируют NDM-1, и вряд ли она будет разработана, потому что очень много бактериальных штаммов могут иметь потенциал для продуцирования NDM-1, если даны соответствующие гены.

Почему врачи и исследователи так обеспокоены бактериями с NDM-1?

Многие медицинские работники и исследователи обеспокоены NDM-1, потому что он делает некоторые из самых полезных и мощных антибиотиков (карбапенемов) неэффективными. Эти антибиотики часто являются препаратами выбора для тяжелых инфекций. Кроме того, поскольку ген bla _NDM-1, который продуцирует фермент, часто ассоциируется с другими генами, которые кодируют другие факторы устойчивости к антибиотикам, они обеспокоены тем, что такая устойчивость будет быстро передаваться большинству грамотрицательных бактерий, что делает огромный группа бактерий, устойчивая к большинству используемых в настоящее время антибиотиков. Хотя такое распространение вряд ли можно считать пандемией, подобной птичьему или свиному гриппу, вспышки заболеваний, вызванных бактериями NDM-1, могут привести к высокой смертности. Исследователи также обеспокоены тем, что текущие тесты на восприимчивость к антибиотикам часто могут занимать минимум два дня, что для критически инфицированного пациента может потребовать длительного времени для лечения антибиотиками, которые могут не обладать способностью ингибировать или убивать заражающие бактерии.

Область исследований на NDM-1 чрезвычайно активна в это время. В ближайшем будущем должно быть много разработок в области методов клинической диагностики, планов лечения антибиотиками и антибиотиков. К сожалению, число людей, инфицированных и переносящих бактерии NDM-1, вероятно, быстро возрастет. Исследователи планируют попытаться остаться на шаг впереди этих потенциально опасных антибиотикоустойчивых бактерий, но нет никаких гарантий, что они будут успешными. Профилактика инфекции - лучшая защита от этих бактерий.

Где люди могут найти дополнительную информацию о бактериях, продуцирующих NDM-1?

«Обнаружение изолятов энтеробактерий, несущих металло-бета-лактамазу» - Соединенные Штаты, 2010. «Центры по контролю и профилактике заболеваний».

«Руководство по контролю за инфекциями, вызываемыми резистентными к карбапенемам или вызывающими карбапенемазу энтеробактериями в учреждениях неотложной помощи». Центры по контролю и профилактике заболеваний