سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به دارو در عفونت های بیمارستانی

عفونت های بیمارستانی با سودوموناس آئروژینوزا ی مقاوم به آنتی بیوتیک

سال¬ ها قبل از آنکه سودوموناس آئروژینوزا Pseudomonas aeruginosa (سودوموناس آئروجینوزا) شناخته شد، پزشکان آن دوران مشاهده چرک متمایل به رنگ آبی سبز را نشانه ¬ای مهم برای وخیم بودن عفونت تلقی می¬کردند. برای اولین بار در سال 1850 میلادی سدیلات حضور لکه¬های رنگ آبی سبز بر روی لباس جراحان را مورد توجه قرار داد. اما به علت اصلی آن پی نبرد، تا آنکه در سال 1862 میلادی، لوک این لکه ¬های رنگی را در ارتباط با عفونت¬ اعلام کرد و اظهار داشت که عناصر میله¬ای شکل را در این چرک ¬های آبی سبز مشاهده کرده است.
در سال 1882 میلادی، گسارد سودوموناس آئروژینوزا را جدا نمود و آن را باسیلوس پیوسیانین Bacillus Pyocyaneus نامگذاری کرد. در سال 1887 میلادی، گروبر این باکتری را از چرک گوش جدا کرد، در حالیکه مدتی بعد یعنی در سال 1889 میلادی چارین نقش بیماریزایی این باکتری را در حیوانات با اهمیت اعلام کرد. در سال 1894 میلادی میگولا مشخصات اولیه سودوموناس آئروژینوزا را بیان نمود. در سال 1896 میلادی واسرمن اعلام کرد که نقش سم ¬ها و مواد خارج سلولی سودوموناس آئروژینوزااز خود سلول باکتری در بیماریزایی آن مهمتر می¬باشد. اسلر در سال 1925 میلادی اظهار داشت که سودوموناس آئروژینوزا به خاطر پیچیدگیهای زیاد، تولید فراورده¬ های گوناگون خارج سلولی و عدم اطلاع از چگونگی دقیق بیماریزایی آن به تدریج اهمیت و جایگاه ویژه خود را در علوم بیولوژی و پزشکی پیدا کرد و همگام با تکوین این یافته¬ها، نام¬های گوناگونی را مانند Bacterium aeruginosum، Bacterium aerugineum، Micrococcous Pyocyaneus، Pseudomonas Pyocyanea، Bacterium Pyocyaneum، Pseudomonas Polycolor، برای آن در نظر گرفتند.
طبقه بندی علمی سودوموناس آئروژینوزا
سلسله (Kingdom): Bacteria
دسته (Division): Proteobacteria
رده (Class): Gamma Proteobacteria
راسته (Order): Pseudomonadales
خانواده (Family): Pseudomonadaceae
جنس (Genus): Pseudomonas aeruginosa
گونه (Species): Pseudomonas

خصوصیات

خانواده سودوموناسه شامل گروه بزرگی از باکتری های میله¬ای شکل، گرم منفی و غیر تخمیر کننده، معمولا اکسیداز مثبت که بوسیله یک یا چند فلاژل قطبی متحرک هستند. برخی سویه ¬ها نیز واجد فلاژل¬ های جانبی با طول موج¬های متفاوت نیز می ¬باشند. گونه سودوموناس مالئی فاقد فلاژل است و بطور وسیع در طبیعت، آب، هوا، خاک، فاضلاب، گرد و غبار و … پراکنده¬اند و قادر به رشد در محیط¬های بسیار ساده می¬ باشند. سودوموناس ¬ها یکی از مهمترین جنس ¬های موجود در خانواده سودوموناداسه محسوب می¬شوند. از میان گونه¬های موجود در جنس سودوموناس،سودوموناس آئروژینوزا مهمترین گونه بیماریزا برای انسان محسوب می شود. سودوموناس آئروژینوزا به شکل میله¬ای شکل مستقیم است و معمولا به صورت منفرد، دوتایی و زنجیره¬های کوتاه در زیر میکروسکوپ دیده می¬شوند. یک تا سه فلاژل قطبی دارد و کاملا متحرک است. از لحاظ نیازمندیهای غذایی متفاوت هستند، ولی تقریبا همگی در حضور نمک¬های آمونیوم و یک منبع کربن رشد می¬نمایند، سودوموناس آئروژینوزا کربوهیدرات ¬ها را تخمیر نمی¬کند ولی قادر است برای رشد خود 80 ترکیب آلی را مورد استفاده قرار دهد. این باکتری (سودوموناس آئروژینوزا) به شدت هوازی بوده و از مولکول اکسیژن بعنوان گیرنده نهایی الکترون استفاده می-کنند. وجود سیتوکروم اکسیداز در سودوموناس¬ها باعث افتراق آنها از گروه انتروباکتریاسه می¬شود. همه گونه ¬های موجود در این جنس کاتالاز مثبت بوده و واکنش¬ های متیل رد، اندول و ووژ پروسکوئر آنها منفی است. سودوموناس¬ها واکنش¬های تخمیری یا فتوسنتتیک ندارند. در واقع ارگانیسم غیر تخمیری بوده و کربوهیدرات¬ های کمی را در طی متابولیسم¬ های اکسیداتیو مورد مصرف قرار میدهند از جمله گلوکز، ریبوز و گلوکونات و از مصرف کربوهیدرات بدون تولید گاز، اسید ایجاد می نمایند.

ساختمان آنتی ژنیک

پیلی ها pili از سطح سلول به خارج امتداد یافته و اتصال باکتری (سودوموناس آئروژینوزا) را به سلولهای اپیتلیال تسریع می¬کنند. پلی ساکاریدکپسول ها، مسئول ایجاد کلنی های موکوئیدی در کشت نمونه¬های بیماران مبتلا به فیبروز سیستیک Cystic Fibrosis می باشند. لیپوپلی ساکارید هایی که در انواع ایمونوتیپ immunotype وجود دارد، مسبب بسیاری از خواص اندوتوکسین باکتری می¬باشد. سودوموناس آئروژینوزا را می توان بر اساس خصوصیات ایمونوتیپ لیپوپلی-ساکارید و حساسیت پیوسین (باکتریوسین)، تیپ بندی نمود، بیشتر انواع سودوموناس آئروژینوزا که از عفونت ¬های بالینی به دست می¬آیند آنزیم های خارج سلولی تولید می کنند که شامل الاستاز، پروتئاز و دو نوع همولیزین می باشند، که یکی فسفولیپاز C حساس به حرارت و دیگری گلیکولیپید مقاوم به حرارت می باشد. بسیاری از سویه های سودوموناس آئروژینوزا اگزوتوکسین A تولید می کنند که سبب نکروز بافتی می شود و اگر بصورت خالص آن را به حیوان تزریق کنند سبب مرگ حیوان می شود. این سم سبب مهار سنتز پروتئین با همان مکانیسم توکسین دیفتری می شود، اما ساختمان آنها یکسان نمی باشد.

بیماریزایی

باکتری سودوموناس آئروژینوزافاکتورهای ویرولانس متعددی دارد که شامل ترکیبات ساختمانی(پیلی، کپسول پلی ساکاریدی، لیپو پلی ساکارید، پیوسیانین)، توکسین و آنزیم های مختلف (اگزوتوکسین A، اگزوتوکسین S، سیتوتوکسین، الاستاز، آلکالین پروتئاز، فسفولیپاز C، رامنولیپید) ومقاومت آنتی بیوتیکی است.
سودوموناس آئروژینوزا یکی از مهمترین عوامل اصلی عفونت های بیمارستانی بخصوص در بخش ICU و سوختگی می باشد و باعث (باکتریمی¬، عفونت مجرای ادراری¬، عفونت استخوان، مفاصل، چشم، گوش، دستگاه گوارش و…..) می شود و بعلت مقاومت بالای این باکتری (سودوموناس آئروژینوزا) به بسیاری از آنتی بیوتیک ها، ریشه کن کردن آن مشکل است.
در طی سال های اخیر سویه های سودوموناس آئروژینوزای مقاوم به کارباپنم بعنوان یک مشکل اصلی در نظر گرفته شده است.
این باکتری (سودوموناس آئروژینوزا) از جمله باکتری های مقاوم بیمارستانی است که به دلیل کاهش نفوذپذیری دارو و تولید آنزیم های Ampcکروموزومی دارای مقاومت بالایی نسبت به آنتی بیوتیک هاست. استفاده از کارباپنم ها در درمان عفونت های ناشی از باکتری های مقاوم به بتالاکتام ها، بسیار مفید و موثر بوده است. با این وجود مقاومت به کارباپنم ها در بین باکتری هایی چون سودوموناس آئروژینوزا مشاهده شده است و به دلیل اینکه ژن های کدکننده ی آنزیم های MBL اکثراً روی اینتگرون کلاس 1 واقع شده اند، به راحتی بین سویه های مختلف انتقال می یابند.

بتالاکتام ها

بتالاکتام¬ ها گروهی از داروهای ضد میکروبی می باشند که همگی دارای حلقه بتالاکتام هستند و مکانیسم عمل آنها بر روی دیواره سلولی یکسان می باشد. این گروه شامل: پنی سیلین ها، سفالوسپورین ها، کارباپنم ها و مونوباکتام ها می باشد. ترکیب دیواره سلولی یک ترکیب منحصر به فرد است و تنها در پروکاریوت ها یافت می شود. لذا بتالاکتام ها دارای سمیت انتخابی می باشند. تفاوت دیواره سلولی در باکتری های گرم مثبت و گرم منفی باعث می ¬شود طیف اثر دارو با هم فرق کند. بتالاکتام ها باکتریوسید هستند و موجب مرگ سلول می شوند.

کارباپنم ها
کارباپنم¬ ها از اواسط 1970 وارد بازار شده¬اند. ایمی ¬پنم اولین دارو از این گروه است که از استرپتومایسس کاتالیه Streptomyces cataleye به دست می¬آید. ماده اولیه¬ای که از استرپتومایسس گرفته می¬شود، ناپایدار است و در حقیقت ایمی¬ پنم مشتقی از این ماده می¬ باشد. ایمی ¬پنم بر علیه بسیاری از باسیل ¬های گرم¬ منفی، ارگانیزم¬ های گرم¬مثبت و بی¬ هوازی ¬ها فعالیت خوبی دارد. نسبت به اکثر بتالاکتامازها مقاوم است، اما در توبول¬های کلیوی توسط دی -هیدروپپتیدازها غیر فعال می¬گردد. در نتیجه این دارو معمولا همراه با یک مهار کننده¬ی پپتیداز به نام سیلاستاتین تجویز می ¬شود. ایمی¬ پنم دراثر یک سری از بتالاکتامازها به نام متالوبتالاکتامازها و بتالاکتامازهای گروه 2 مهار می¬گردد متالوبتالاکتامازها در باکتری ¬هایی مانند سودوموناس آئروژینوزا، اسینتوباکتر بومانی و باکتریوئیدس فراژیلیس Bacteroides fragilis ردیابی شده¬اند. ایمی ¬پنم فقط به صورت تزریقی مصرف می¬شود و به بافت ها و مایعات بدن از جمله به مایع مغزی نخاعی به خوبی نفوذ می¬کند. به دلیل عوارض جانبی زیاد، این دارو اکثراً در عفونت¬ های ناشی از ارگانیزم ¬های مقاوم به سایر داروها مانند سودوموناس آئروژینوزا و اسینتوباکتر بومانی مصرف می¬شود. به دلیل اینکه سودوموناس¬ ها به سرعت نسبت به این دارو مقاوم می شوند، معمولا همراه با یک آمینوگلیکوزید مانند جنتامیسین تجویز می گردد. اثرات جانبی ایمی ¬پنم شامل راش¬های پوستی، اسهال، استفراغ و واکنش هایی در مکان تزریق می باشد. مقدار زیاد دارو در بیماران مبتلا به نارسایی کلیوی ممکن است منجر به شوک شود. آلرژِی متقاطع بین پنی سیلین و ایمی¬پنم وجود دارد. ایمی¬پنم به PBP2 متصل می شود و چون این گیرنده در سنتز دیواره سلولی دخالت دارد، فعالیت باکتریسیدال سریعی دارد و باکتری سریعا از بین می رود.
مروپنم از نظر فارماکولوژی و طیف اثر ضد میکروبی مشابه ایمی¬پنم است، اما نسبت به دی هیدروپپتیدازها مقاوم بوده و نیازی به سیلاستاتین ندارد. اثرات جانبی آن تا حدودی کمتر از ایمی ¬پنم می¬باشد.
کارباپنم ها از نظر ساختمان فضایی با پنی¬سیلین ¬ها و سفالوسپورین ¬ها تفاوت دارند، این داروها در شکل ترانس هستند و به اتم گوگردی که در حلقه¬ی آنها وجود دارد، یک گروه متیلن اتصال یافته است. ایمی¬ پنم اولین بتالاکتامی است که در مقابل اکثر ارگانیزم¬ های مهم پزشکی از قبیل گونه-هایی که در اغلب موارد در برابر بتالاکتام¬ های دیگر مقاوم هستند (مانند استافیلوکوک، انتروکوک فکالیس، سودوموناس¬آئروژینوزا، انتروباکتریاسه¬ های مقاوم، باکتروئیدس فراژیلیس، هموفیلوس آنفلوآنزا و نیسریا گونوره¬آ) فعالیت قابل توجهی را نشان می¬دهد.
بررسی مطالعات نشان می¬دهد که درصد ایزوله¬ های مقاوم به کارباپنم¬ در اسینتوباکتر بومانی بتدریج در ده سال اخیر¬در¬ اروپا، شمال امریکا و امریکای لاتین و خاورمیانه (ترکیه، لبنان، ایران، عراق و امارات متحده عربی) رو به افزایش است. در طول دهه گذشته افزایش سویه¬¬های MDR اسینتوباکتر بومانی احتمالاً در نتیجه استفاده وسیع این دسته از عوامل ضد میکروبی بوده است. در بین کشورهای مختلف تفاوت زیادی در الگوی مقاومت به آنتی بیوتیک¬ ها در سویه¬ های اسینتوباکتر مشاهده شده که کشورهای درحال توسعه را نیز در بر می¬ گیرد. مقاومت دارویی توسط گروهی از سویه¬های همسان درمیان شهرها و کشورهای مختلف منتشر می شوند. تولید بتالاکتامازهای هیدرولیزکننده کارباپنم (کارباپنمازها) معمولی¬ترین مکانیزم مقاومت به کارباپنم ها در اسینتوباکتر بومانی است.

بتالاکتاماز
توليد بتالاکتامازها یکی از راه¬های اصلی دفاع باکتری¬ های گرم منفی در برابر آنتی بیوتیک- های بتالاکتام می¬ باشد و این آنزیم¬ها بتالاکتام ها را از طریق شکستن باند آمیدی در حلقه بتالاکتام غیر فعال می¬سازند. بتالاکتاماز های بسیاری وجود دارند که برخی از آنها توسط کروموزوم و برخی دیگر توسط ژن¬های قابل انتقال در پلاسمیدها یا ترانسپوزون¬ها کد می¬شوند.
طبقه بندی مولکولی بتالاکتامازها
رایج ترین طبقه¬بندی استفاده شده برای بتا¬لاکتامازها¬، توسط شخصی بنام Ambler تعیین شد. در این طبقه¬
بندی، بتا¬لاکتاماز¬ها به 4 گروه جداگانه، بر پایه¬ی ساختار¬های مولکولی، تقسیم بندی شده¬اند.
کارباپنمازها در کلاس¬های A،¬B و D طبقه بندی¬ Ambler قرار مي¬گيرند.
کارباپنمازها¬ی کلاس A یک سرین بتالاکتاماز هستند که در جایگاه فعال آنها، سرین می¬باشد.
KPC رایج¬ترن کارباپنماز کلاس A می¬باشد و دارای تنوعی از KPC-2 تا KPC-13 است که تنها در موتانت¬های آمینواسید تفاوت دارند. ژن blaKPC بر روی یک پلاسمید قرار دارد و توسط یک Tn3-basedترانسپوزون، Tn4401، در میان سویه¬های باکتریایی منتقل می شوند.
در حال حاضر KPCدر بیشتر مناطق جهان بصورت آندمیک درآمده است.
کارباپنمازهای گروه B به عنوان متالو¬بتالاکتاماز (MBL)، شناخته می¬شوند که در جایگاه فعال اين آنزيم¬ ها روی (zinc)، وجود دارد. بطور کلی MBL در میان باکتری های غیر تخمیری نظیر گونه-های سودوموناس آئروژینوزا و اسینتوباکتر بومانی، توصیف شده¬اند. و اخیراً نیز، بیشتر در خانواده-ی انتروباکتریاسیه، توصیف می شوند. رایج ترین کارباپنماز گروه B، نوع VIM¬ می¬باشد که در همه¬ ی کشورها، شناسایی شده است. اما بیشتر در جنوب اروپا دیده می شود. شواهدي از بروز یک کارباپنماز جدیدتر نشان می¬دهد که یک نوع جدیدی از کارباپنمازهای MBL (کلاسB) بنام NDM-1می باشد. که بیشتر مرتبط با مسافرت به کشور هند می¬باشد که در آن منطقه، بصورت آندمیک ظاهر شده است. و اکنون NDM-1 از سایر کشور¬ها، نظیر چین، استرالیا، آمریکا، کانادا و سایر کشورها در اروپا، گزارش شده است. ژن دیگری که در این دسته از بتالاکتام ها قرار می گیرد، ژن IMP می باشد که باعث مقاومت در برابر آنتی بیوتیک های کارباپنم می شود.

متالوبتالاکتاماز
بر اساس مطالعات مولکولی، دو کلاس از آنزیم¬ های هیدرولیز کننده¬ی کارباپنم ¬ها گزارش شده است¬: آنزیم¬ های سرین که در جایگاه فعال خود یک بخش سرینی دارند و متالوبتالاکتامازها. کارباپنم¬ ها، اساساً ایمی پنم و مروپنم، داروهای انتخابی برای درمان عفونت¬ های ناشی از باسیل¬ های گرم¬ منفی مقاوم به سفالوسپورین ¬ها یا پنی سیلین ¬ها هستند و همچنین در درمان عفونت¬ های سخت استفاده می¬شوند که این به دلیل طیف وسیع فعالیت آنها و پایداری ¬شان در برابر اکثر آنزیم¬ های بتالاکتاماز می¬باشد. اگر چه اخیرا تعداد ایزوله ¬های کلینیکی مقاوم به کارباپنم¬ ها، که به خانواده انتروباکتریاسه و سودوموناسه تعلق دارند، افزایش یافته¬اند و مقاومت به این داروها در بین ایزوله¬های سودوموناس آئروژینوزا و اسینتوباکتر بومانی به یک نگرانی جدی تبدیل شده است.
متالوبتالاکتامازها (MBLs) به Ambler کلاس B و به گروه 3 از طبقه بندی بوش و همکاران تعلق دارند که به کاتیون¬های دو ظرفیتی (مانند فلز روی) بعنوان کوفاکتور برای فعالیت آنزیمی خود نیاز دارند. متالوبتالاکتامازها آنزیم¬ هایی هستند که توسط کروموزوم ¬ها و یا پلاسمیدها کد می¬گردند و طیف سوبسترای وسیعی دارند به طوری¬که می¬توانند همه بتالاکتام¬ ها را هیدرولیز -کنند. متالوبتالاکتامازها در In¬vitro توسط شلاتورهای فلزی مانند اتیلن دی آمین تترااستیک اسید، سدیم¬ مرکاپتواستیک اسید، 2- مرکاپتوپروپیونیک اسید و… مهار می گردند اما توسط مهار کننده های بتالاکتاماز نظیر سولباکتام، تازوباکتام و یا کلاولانیک اسید مهار نمی شوند.
بر اساس ساختمان مولکولی MBLs به پنج گروه با نام¬های¬IMP ¬،¬VIM ،¬SPM ¬، ¬SIM-،GIM تقسیم می¬شوند. IMP-1 اولین متالوبتالاکتاماز شناسایی شده در سودوموناس آئروژینوزا می¬باشد که برای اولین بار از ژاپن گزارش شد و پس از آن از نواحی مختلف دنیا شامل آسیا، اروپا، استرالیا، آمریکای شمالی و جنوبی شناسایی و گزارش گردید. ژن کد¬کننده آن bla-IMPدر بین گونه¬های سودوموناس و دیگر باسیل¬ های گرم منفی پخش شده است.
روش¬های مختلفی برای تعیین باکتری های تولید کننده¬ی MBLs وجود دارد که همه¬ی این روش¬ها بر اساس توانایی شلاتورهای فلزی، مانند EDTA و ترکیبات تیول، در مهار کردن فعالیت متالوبتالاکتامازها پایه گذاری شده¬اند، این تست ها شامل:
Double – disk synergy tests (DDST)، E test MBL، Microdilution method و روش مولکولی PCR می باشند.

استفاده از مطالب سایت فقط با ذکر منبع، نویسنده و لینک این صفحه امکانپذیر است
مرضیه صفری، گروه میکروبیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان