Gena Ndm-1 în superbugs: simptome și tratament

Ce este NDM-1?

• NDM-1 este o modalitate prescurtată de a scrie metala-beta-lactamază din New Delhi, care este numele dat unei enzime descoperite în 2009, care este capabilă să fie produsă de mai multe genuri de bacterii care fac ca bacteriile să fie rezistente la multe antibiotice în comun utilizare în întreaga lume.
• Această enzimă aparține unui grup de enzime (beta-lactamaze) care sunt capabile să rupă legăturile chimice ale unui inel beta-lactam, care compune o parte importantă a multor antibiotice, cum ar fi medicamentele grupelor penicilină, cefalosporină și carbapenem.
• Majoritatea enzimelor beta-lactamazei sunt eficiente pe unele sau pe majoritatea antibioticelor mai vechi, cum ar fi penicilinele și cefalosporinele. NDM-1 este eficient atât pe antibiotice vechi, cât și pe antibiotice carbapenem mai noi, cum ar fi imipenem, care conțin un inel beta-lactam.
• Klebsiella au fost primele bacterii identificate în 2009 pentru a produce NDM-1 la un pacient care a călătorit din India în Anglia cu o infecție care nu a răspuns la multe antibiotice. Organismul a fost rezistent la beta-lactami și, după ce au fost studiate mecanismele de rezistență genetică și antibiotice ale organismului, au fost descoperite NDM-1 și sursa sa genetică. Sursa genetică a fost o plasmidă denumită " bla _NDM-1 " și, de la această descoperire, s-a descoperit că alte genuri bacteriene au integrat bla _NDM-1 în alte plasmide sau în cromozomul bacterian, permițând astfel bacteriilor să producă NDM-1 .
• NDM-1, deși este eficient împotriva aproape toate antibioticele cu inele beta-lactamice, nu este eficient în producerea rezistenței la antibiotice împotriva altor tipuri de antibiotice, cum ar fi fluorochinolonele (de exemplu, ciprofloxacină și levofloxacină) sau aminoglicozide (de exemplu, gentamicină și streptomicină).
• Din păcate, majoritatea tulpinilor de bacterii care au NDM-1 au, de asemenea, rezistență la plasmidă sau cromozomială împotriva acestor (și a altor) antibiotice. Termenul "superbug" este adesea folosit în mod vag pentru a descrie organismele rezistente la de obicei două sau mai multe antibiotice care sunt de obicei eficiente. Deoarece bacteriile care conțin NDM-1 sunt deseori rezistente la aproape fiecare antibiotic, bacteriile cu NDM-1 au fost denumite superbug. Unii investigatori consideră că aceste bacterii reprezintă cel mai periculos superb dintre toate cele care s-au dezvoltat până acum.
• Deși recent descoperită în 2009 și, cel mai probabil, din cauza transferului genetic al plasmidelor sau al altor segmente cromozomiale, NDM-1 a fost găsit în cel puțin patru genuri diferite de bacterii gram-negative ( Klebsiella, Escherichia, Enterobacter și Acinetobacter ). În plus, s-a descoperit că persoanele din India, Pakistan, Anglia, Canada, Suedia, Australia, Japonia și SUA sunt infectate cu tulpini bacteriene care produc NDM-1.
• Cercetătorii speculează că extinderea extrem de rapidă a NDM-1 se poate datora pacienților care solicită îngrijiri medicale în afara țării de origine (de exemplu, vizitatori sau călători din India). Alții sugerează că utilizarea pe scară largă și necontrolată a antibioticelor favorizează supraviețuirea tulpinilor bacteriene care conțin NDM-1.
• Un alt posibil motiv de răspândire rapidă este faptul că Escherichia coli ( E. coli ), parte a bacteriilor normale găsite în intestinul uman, face schimb cu ușurință de plasmide. De fapt, primul pacient identificat infectat cu Klebsiella conținând NDM-1 s-a dovedit ulterior că are o tulpină de E. coli, izolată de fecale, capabilă să producă NDM-1.

Ce cauzează producerea NDM-1 în bacterii?

Codul genetic ( bla _NDM-1 ) localizat fie pe o plasmidă, fie integrat în cromozomul bacterian este responsabil pentru sinteza enzimei NDM-1. Cercetătorii sugerează că presiunile de mediu, cum ar fi utilizarea sau utilizarea excesivă de antibiotice, selectate pentru bacteriile care ar putea sintetiza această enzimă pentru a supraviețui. Unii speculează că, deoarece există mai puține restricții privind utilizarea antibioticelor în multe țări, este posibil ca în aceste țări să fie produse tulpini rezistente la antibiotice; cu NDM-1, unii anchetatori sugerează că India este locul unde s-a dezvoltat pentru prima dată acest element genetic.

Figura 1 este o diagramă schematică care arată diferitele metode pe care bacteriile le folosesc pentru a transfera materialul genetic între diferite tipuri de bacterii. Prima metodă, transformarea, apare atunci când peretele celular al unei bacterii se descompune în timpul morții celulelor bacteriene și materialul genetic bacterian (atât cromozomial cât și plasmid) sunt eliberate în mediu. Alte bacterii din apropiere pot absorbi materialul genetic și încorporează genele absorbite în plasmidele sau cromozomii proprii.

A doua metodă, conjugarea, apare atunci când două bacterii împărtășesc o legătură prin pereții lor celulari, care permite materialului genetic (plasmide sau fragmente de gene) să treacă într-o altă bacterie care poate încorpora fragmentele de plasmidă sau de genă în alte plasmide sau cromozom.

Ultima metodă, transducția, este mai complicată. Primul pas implică un bacteriofag (un tip de virus care infectează bacteriile) care se atașează și își injectează genomul (fig. 1, linia albă) într-o bacterie. Genomul bacteriofagului „preia” celula bacteriană și sintetizează părți ale bacteriofagului care sunt reasamblate în bacteriofage noi. Cu toate acestea, în timpul reasamblării, uneori genele din plasmide sau din materialul genetic al cromozomului bacterian sunt introduse greșit în particula bacteriofagului (Fig. 1, structură în formă hexagonală, denumită capsidă) în loc de gene virale. După realizarea reasamblării, bacteriofagul deschide peretele celular bacterian și noile bacteriofage pot apoi să reinfecteze alte bacterii. Nu toate bacteriile infectate cu bacteriofag mor; unii supraviețuiesc. Acele bacterii care sunt infectate cu materialul genetic al bacteriofagului care conține gene provenite din plasmide bacteriene sau din cromozomul bacterian pot încorpora apoi plasmidele sau genele cromozomiale în propriile plasmide sau cromozomii.

Aceste tipuri de transferuri genetice sunt responsabile de sinteza multiplelor enzime precum NDM-1 care permit bacteriilor să devină rezistente la multe antibiotice. Astfel de gene rezistente la antibiotice sunt adesea strâns legate între ele și chiar mai multe gene legate pot fi transferate prin aceste metode în același timp.

Mecanisme care permit genele care codifică rezistența la medicamente să fie împărtășite între diverse tulpini bacteriene și diferite genuri bacteriene

Care sunt simptomele și semnele unei persoane infectate cu bacterii care transportă NDM-1?

Semnul sau simptomul principal al faptului că o persoană este infectată cu bacterii care transportă NDM-1 este eșecul tratamentelor cu antibiotice (orale sau IV) în îmbunătățirea stării pacientului, mai ales dacă pacientul este infectat cu un tip bacterian gram-negativ și este tratat cu un antibiotic care conține o structură de inel beta-lactam. În plus, dacă persoana a plecat într-o altă țară (de exemplu, India) pentru o intervenție chirurgicală electivă sau a fost tratată recent cu antibiotice pentru o infecție și s-a întors în SUA sau într-o altă țară industrializată cu infecția, îngrijitorii ar trebui să fie suspect de o bacterie producerea de NDM-1 poate provoca infecția. În prezent, acestea sunt principalele indicii pentru a sugera infecția cu NDM-1.

Deoarece NDM-1 poate fi transportat de mai multe tipuri de bacterii gram-negative, semnele și simptomele bolilor sunt de mică sau deloc de ajutor în a distinge dacă pacientul are un organism care exprimă enzima până când tratamentele cu antibiotice nu reușesc. Cu toate acestea, deoarece bacteriile gram-negative sunt cunoscute că cauzează multe boli (de exemplu, probleme gastro-intestinale, infecții ale tractului urinar, pneumonie și unele infecții ale rănilor), pacienții cu aceste boli care necesită tratamente cu antibiotice și nu se recuperează în mod corespunzător cu tratamente bacterii gram-negative izolate și testate pentru rezistența la antibiotice.

Când să solicitați îngrijiri medicale pentru infecții cu bacterii care transportă NDM-1

Orice persoană care a fost diagnosticată cu o infecție cauzată de NDM-1 și are încă simptome ale infecției trebuie să solicite îngrijiri medicale, chiar dacă iau antibiotice. În prezent, majoritatea persoanelor diagnosticate cu infecții bacteriene cu NDM-1 sunt internate în spital, dar unele persoane sunt externate și trimise acasă, adesea cu „acasă” în altă țară. Aceste persoane ar trebui să solicite imediat asistență medicală pentru a preveni răspândirea în continuare a infecției. În plus, orice persoană care dezvoltă o infecție cu bacterii gram-negative care a avut vreun contact strâns cu cineva cunoscut că are bacterii NDM-1, atât ca infecție, fie ca purtător, ar trebui să solicite îngrijiri medicale și să informeze îngrijitorul despre potențialul lor asociere cu bacterii NDM-1.

Cum sunt identificate bacteriile care produc NDM-1?

Deși este o practică standard pentru a testa toate bacteriile izolate de la un pacient infectat, este posibil ca unele spitale să nu testeze rezistența la carbapenem, deoarece rezistența la aceasta este relativ rară în majoritatea țărilor industrializate în prezent. Deși această situație se poate schimba rapid, dacă izolate gram-negative arată rezistență la peniciline, probabil că ar trebui testate pentru rezistența la carbapenem. Dacă se știe că pacientul călătorește în zonele în care se găsește frecvent NDM-1 (India, Pakistan), bacteriile gram-negative izolate trebuie testate imediat pentru rezistența la carbapenem. Totuși, acest test nu determină faptul că bacteriile infectante posedă NDM-1, deoarece există câteva alte enzime (de exemplu, Klebsiella pneumoniae carbapenimaza denumită și KPC) care pot provoca rezistență la carbapenemele, dar nu sunt la fel de eficiente ca NDM- 1. Dacă o tulpină bacteriană rezistentă la carbapenem este recuperată de la un pacient, bacteriile trebuie trimise la un laborator de sănătate publică de stat sau la centrele americane pentru controlul și prevenirea bolilor (CDC) pentru teste specifice pentru NDM-1, deoarece testarea NDM- 1 nu este disponibil de rutină. Pacienții care au bacterii izolate de site-ul lor infecțional care au NDM-1 detectabile de către stat sau CDC sunt apoi diagnosticate definitiv ca având o infecție cauzată de bacterii care produc NDM-1.

Care este tratamentul pentru o infecție cauzată de bacteriile care fac NDM-1?

Cel mai bun tratament pentru o infecție cauzată de bacterii care fac NDM-1 este de a determina care antibiotice tulpina NDM-1 este susceptibilă (nu rezistentă) și să folosească acele antibiotice pentru tratamentul pacientului. Un antibiotic, colistina, care este frecvent utilizat din cauza toxicității sale, este adesea singurul antibiotic la care sunt susceptibile bacteriile producătoare de NDM-1. Cu toate acestea, unele bacterii producătoare de NDM-1 au arătat sensibilitate la tigeciclina (Tygacil) și câteva la aztreonam (Azactam). Cu toate acestea, aceste antibiotice nu trebuie utilizate fără a determina mai întâi modelul de rezistență / susceptibilitate pentru tulpina bacteriană infectantă individuală. Tiparele de rezistență / rezistență la antibiotice pentru bacterii se fac în mod obișnuit în laboratoarele care cresc tulpini bacteriene izolate în prezența discurilor impregnate cu antibiotice. Bacteriile rezistente cresc până la marginea discului, în timp ce bacteriile susceptibile de a fi inhibate sau ucise de antibiotic lasă un spațiu clar fără creștere care se extinde departe de marginea discului. Cu cât spațiul limpede este mai mare, cu atât este mai sensibilă tulpina bacteriană la antibiotic (vezi exemplu, figura 2). Majoritatea bacteriilor producătoare de NDM-1 nu arată niciun spațiu clar. O problemă a acestui test este că este nevoie de aproximativ două zile pentru a obține rezultate.

Test de disc Kirby-Bauer pentru rezistența la antibiotice / modelul de sensibilitate. SURSA: CDC / Gilda L. Jones

Cercetătorii de la GlaxoSmithKline au identificat un nou compus antibiotic care poate inhiba funcția de topoizomerază bacteriană în bacteriile care conțin NDM-1. În consecință, replicarea bacteriană (creșterea) este inhibată sau oprită. Din păcate, compusul nu a trecut prin niciun studiu clinic și nu este probabil să fie disponibil comercial foarte curând, deoarece în prezent nu sunt programate studii clinice.

Care este prognosticul pentru o persoană infectată cu bacterii producătoare de NDM-1?

Prognosticul (rezultatul) unei persoane infectate cu NDM-1 este legat de starea generală a pacientului în momentul diagnosticării și tratamentului adecvat. În general, pacienții cu bacterii rezistente la antibiotice au mai multe complicații și șederi mai lungi în spital decât cei care au organisme sensibile la antibiotice. Cu cât se pare că mai rapid bacteriile conțin NDM-1, cu atât mai rapid poate începe tratamentul adecvat și cu atât mai bine prognosticul pentru pacient. Dacă bacteriile producătoare de NDM-1 sunt sensibile la colistină, prognosticul este de obicei bun. Cu toate acestea, pacienții aflați pe respiratori, pacienți imunocompromovați și pacienții din unitățile de terapie intensivă au un prognostic mai păzit.

Pot fi prevenite infecțiile cu bacterii care conțin NDM-1?

Șansa infecțiilor cu bacterii care conțin NDM-1 poate fi redusă sau chiar prevenită prin metode igienice destul de simple care includ spălarea mâinilor, tratarea adecvată a proviziilor de apă, spălarea legumelor și evitarea zonelor și a persoanelor cunoscute pentru a adăposti bacterii producătoare de NDM-1. Trebuie utilizate tehnicile obișnuite de protecție împotriva infecțiilor disponibile în spitale. Pacienții cu bacterii NDM-1 trebuie tratați ca pacienții cu MRSA, cu o cameră privată cu mănuși, iar măștile și rochiile ar trebui să fie puse la dispoziție pentru îngrijitori și vizitatori.

Nu există niciun vaccin disponibil pentru bacteriile care produc NDM-1 și este puțin probabil să fie dezvoltat, deoarece atât de multe tulpini bacteriene pot avea potențialul de a produce NDM-1 dacă li se dau genele adecvate.

De ce sunt atât de îngrijorați medicii și cercetătorii cu privire la bacteriile cu NDM-1?

Mulți îngrijitori medicali și cercetători sunt îngrijorați de NDM-1, deoarece face unele dintre cele mai utile și puternice antibiotice (carbapenemuri) ineficiente. Aceste antibiotice sunt adesea medicamentele la alegere pentru infecții severe. În plus, având în vedere că gena bla _NDM-1 care produce enzima este adesea asociată cu alte gene care codifică alți factori de rezistență la antibiotice, ei sunt îngrijorați că o astfel de rezistență va fi transmisă rapid la majoritatea bacteriilor gram-negative. grup de bacterii rezistente la majoritatea antibioticelor utilizate în prezent. Deși este puțin probabil ca această răspândire să fie considerată o pandemie precum gripa pasăre sau porcină, focarele de boli cauzate de bacteriile NDM-1 ar putea duce la o mortalitate ridicată. Cercetătorii sunt de asemenea preocupați de faptul că testele actuale de sensibilitate la antibiotice pot dura adesea cel puțin două zile pentru a finaliza, ceea ce pentru un pacient infectat critic poate fi îndelungat să fie tratat cu antibiotice care poate să nu aibă capacitatea de a inhiba sau de a ucide bacteriile infectante.

Domeniul de cercetare privind NDM-1 este extrem de activ în acest moment. Ar trebui să existe multe dezvoltări în metodele de diagnostic clinic, planurile de tratament cu antibiotice și antibiotice în viitorul apropiat. Din păcate, numărul de persoane infectate cu bacterii NDM-1 este probabil să crească rapid. Cercetătorii intenționează să încerce să rămână cu un pas înaintea acestor bacterii rezistente la antibiotice potențial periculoase, dar nu există nicio garanție că vor avea succes. Prevenirea infecției este cea mai bună apărare împotriva acestor bacterii.

Unde pot găsi oamenii mai multe informații despre bacteriile producătoare de NDM-1?

"Detectarea izolatelor Enterobacteriaceae care transportă metallo-Beta-Lactamază" - Statele Unite ale Americii, 2010. "Centre pentru controlul și prevenirea bolilor

"Ghid pentru controlul infecțiilor cu carobapenem-rezistente sau carobapenemase producătoare de enterobacteriaceae în instalațiile de îngrijire acută." Centre pentru controlul și prevenirea bolilor