FARINGOLOGIE

Antibioticele. Mecanisme de acţiune, rezistenţa bacteriană la antibiotice şi riscul întoarcerii la era preantibiotică

First published: 06 aprilie 2015

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/FARM.5.2.2015.4487

Abstract

The antibiotics are antimicrobial agents used for the treatment of bacterial diseases. At the time of their discovery, they could cure many severe infectious diseases that put human life in danger. The discovery of antibiotics revolutionized medicine, thus changing the method of treating of infections, even very severe infections, considerably increasing the life expectancy of humans. The sensational discovery is that of Alexander Fleming in 1928, who observed and then experienced Staphylococcus growth inhibition by a fungus - Penicillium notatum, and this mushroom extract called penicillin. After this discovery, a series of antibacterial antibiotics were found which are classified according to their action (bactericidal and bacteriostat) depending on the spectrum of activity (broad spectrum and reduced spectrum) according to the mode of action of the bacteria. But the use of these drugs, initially miraculous saving many human lives, was quickly accompanied by the emergence of bacterial strains resistant to antibiotics. This article describes the mechanisms by which bacteria counteract the action of antibiotics and molecular mechanisms of microbial resistance to antibiotics, becoming a public health problem worldwide. There are researchers in this field which indicate that without measures to limit and prevent resistance to antimicrobial agents, the risk is returning to pre-antibiotics era. It is therefore necessary to monitor resistant bacteria through the use of standardized and harmonized laboratory methods at national and international level, improving the judicious use of antibiotics by prescribing them, promoting the development of new antibiotics and the development of new diagnostic tests for the detection of resistant bacteria and prevention of infection by vaccination and intensification of research to produce new vaccines.
 

Keywords
antibiotics, bacterial strains, infections, penicillin

Rezumat

Antibioticele sunt substanţe antimicrobiene utilizate pentru tratamentul bolilor bacteriene. La momentul descoperirii lor, au putut vindeca multe boli infecţioase severe, care puneau viaţa omului în pericol. Descoperirea antibioticelor a revoluţionat medicina, schimbând astfel metoda de tratament a infecţiilor, chiar şi a infecţiilor foarte severe, crescând considerabil speranţa de viaţă a omului. Cea mai răsunătoare descoperire este cea a lui Alexander Fleming din 1928, care a observat şi apoi a experimentat inhibarea creşterii stafilococului de către o ciupercă – Penicillium notatum, iar extractul din această ciupercă l-a numit penicilină. Sunt descoperite apoi o serie de antibiotice cu acţiune antibacteriană, care sunt clasificate în funcţie de acţiunea lor (bactericide şi bacteriostatice), în funcţie de spectrul de activitate (cu spectru larg şi spectru redus) şi în funcţie de modul de acţiune asupra bacteriei. Însă utilizarea acestor medicamente, iniţial miraculoase prin salvarea a numeroase vieţi umane, a fost însoţită foarte rapid de apariţia tulpinilor bacteriene rezistente la antibiotice. Sunt descrise mecanismele prin care bacteriile contracarează acţiunea antibioticelor, precum şi mecanismele moleculare ale rezistenţei microbiene la antibiotice, devenind o problemă de sănătate publică pe plan mondial. Sunt cercetători în acest domeniu care semnalează faptul că, fără măsuri de limitare şi prevenire a rezistenţei la agenţii antimicrobieni, există riscul întoarcerii la era preantibiotică. De aceea se impune supravegherea bacteriilor rezistente prin utilizarea unor metode de laborator standardizate şi armonizate la nivel naţional şi internaţional, îmbunătăţirea utilizării antibioticelor prin prescrierea judicioasă a acestora, promovarea dezvoltării de noi antibiotice şi dezvoltarea de noi teste de diagnostic pentru detectarea bacteriilor rezistente, precum şi prevenirea infecţiilor prin vaccinare şi intensificarea cercetărilor în vederea producerii de noi vaccinuri.
 

Definiţie

Termenul de antibiotic îşi are etimologia de la grecescul anti = împotrivă şi biotikos/bios = viaţă, ceea ce în cazul nostru înseamnă împotriva microbilor. Există mai multe tipuri de antibiotice – antibacteriene, antivirale, antifungice şi antiparazitare. Termenul de antibiotic este frecvent folosit şi, astfel, a devenit comun pentru substanţele antibacteriene, termen utilizat pentru a descrie o substanţă care omoară sau inhibă creşterea bacteriană.

De-a lungul evoluţiei producerii antibioticelor, putem vorbi de două definiţii ale acestora:

  • definiţia veche - substanţe de origine biologică, obţinute din diferite specii de microorganisme, care sunt capabile, în concentraţii mici, să omoare sau să inhibe creşterea altor microorganisme;

  • definiţia nouă - substanţe similare celor obţinute dintr‑un microorganism, realizate parţial (semisintetic) sau în întregime (sintetic) prin sinteză chimică şi care, în concentraţii mici, omoară sau inhibă creşterea bacteriană.

Istoric

În era preantibiotică, deşi sistemul imun al organismului uman putea învinge multe infecţii bacteriene, în multe alte situaţii, boala infecţioasă era cea învingătoare; de exemplu, 90% din copiii cu meningită bacteriană mureau, iar cei care supravieţuiau rămâneau cu sechele serioase (surditate, retard mental, epilepsie etc.); infecţiile streptococice aveau, de cele mai multe ori, o evoluţie fatală prin complicaţiile severe pe care le produceau. De asemenea, tusea convulsivă şi difteria determinau epidemii cu îmbolnăviri grave, urmate de multe ori de deces.

În timpuri mai vechi au fost folosite diferite alte substanţe cu acţiune antibacteriană, astfel: grecii şi indienii foloseau mucegaiuri şi alte plante pentru tratarea infecţiilor; în Serbia şi Grecia era utilizată pâinea mucegăită, iar în Rusia, ţăranii foloseau pământ cald pentru tratarea infecţiilor cutanate; doctorii sumerieni utilizau un amestec de supă de bere şi cochilii de broască ţestoasă etc. 

Mai târziu, începând cu secolul al XVII-lea, au fost utilizate mucegaiuri, iar din secolul al XIX-lea, cercetătorii încep să experimenteze şi să explice acţiunea antibacteriană a unor ciuperci, precum Penicillium glaucium (Joseph Lister, în 1871), Penicillium fungus (John Tyndall, în 1875); în 1877, Louis Pasteur postulează că unele bacterii pot omorî alte bacterii.

Dar cea mai răsunătoare descoperire o face Sir Alexander Fleming, care descoperă lizozimul în 1921 şi o substanţă antibacteriană obţinută din Penicillium notatum, în 1928. În anii 1940 şi 1950 sunt descoperite streptomicina, cloramfenicolul şi tetraciclina, iar Selman Waksman utilizează termenul de „antibiotic“ în 1942.

Descoperirile lui Sir Alexander Fleming

În 1921, ca urmare a studiilor din timpul carierei sale militare, Alexander Fleming descoperă o enzimă natural antiseptică, pe care o numeşte lizozim. Această substanţă există în ţesuturi şi secreţii naturale, precum mucus, lacrimi şi albuşul de ou, dar aceasta nu a avut un efect prea mare asupra germenilor patogeni.

Într-o dimineaţă din septembrie 1928, când Sir Alexander Fleming tocmai se întorcea dintr-o vacanţă, a găsit în laboratorul său plăci cu culturi vechi de stafilococi, contaminate cu alte specii microbiene. În timp ce făcea decontaminarea acestor plăci, a observat o inhibiţie a creşterii în jurul unei ciuperci (mucegai). S-a aplecat cu interes asupra acestui aspect, pentru că unele din cercetările sale anterioare erau axate pe descoperirea unor agenţi antibacterieni. El a identificat ciuperca Penicillium notatum, iar extractul obţinut din aceasta l-a numit penicilină.

Această substanţă activă, nou descoperită, a fost eficace chiar şi atunci când a fost diluată până la de 800 de ori. În 1929 publică această descoperire în „British Journal of Experimental Pathology“. Mai târziu, farmacologul Howard Florey şi biochimistul Ernst Boris Chain reuşesc să purifice şi să producă pe scară largă penicilina - primul antibiotic care a fost introdus pe piaţă din 1942, salvând astfel mii de vieţi şi fiind considerat medicamentu‑miracol al secolului XX.

Pentru această descoperire, care a revoluţionat ştiinţele medicale, în 1944, Alexander Fleming a fost înnobilat cu titlu de „Sir“, iar în 1945 Fleming, Florey şi Chain au împărţit Premiul Nobel pentru Fiziologie şi Medicină.

Clasificarea antibioticelor

1.În funcţie de acţiunea lor, antibioticele sunt de două tipuri:

  • bactericide – omoară bacteriile, interferând cu formarea peretelui celular al bacteriei, sau cu formarea conţinutului celular al acesteia. Exemple de antibiotice bactericide: penicilina, fluorochinolonele, metronidazol, nitrofurantoin, cotrimoxazol.

  • bacteriostatice – opresc multiplicarea bacteriilor fără să le omoare, interferând cu sinteza proteică bacteriană, replicarea ADN, sau alte aspecte ale metabolismului celulei bacteriene. Exemple de antibiotice bacteriostatice: tetraciclinele, sulfonamidele, trimetoprim, cloramfenicol, macrolidele şi lincozamidele.

2. În funcţie de spectrul de activitate, acestea sunt:

  • antibiotice cu spectru larg, sunt active atât faţă de microorganismele gram-pozitive, cât şi faţă de cele gram-negative; de obicei, sunt indicate în infecţii polimicrobiene, de exemplu în infecţii abdominale cu germeni anaerobi. Exemple de antibiotice cu spectru larg: tetracicline, fenicoli, fluorochinolone, cefalosporine de generaţia a 3-a şi a 4-a.

  • antibiotice cu spectru redus (îngust), au activitate limitată şi sunt utilizate numai faţă de o anumită specie bacteriană; de exemplu într-o infecţie cutanată stafilococică. Exemple de antibiotice cu spectru îngust: glicopeptidele şi bacitracina sunt eficiente numai faţă de bacteriile gram-pozitive; polimixinele sunt eficiente numai faţă de bacteriile gram-negative;  aminoglicozidele şi sulfonamidele sunt eficiente numai faţă de microorganismele aerobe, iar nitroimidazolii sunt în general eficiente numai pentru anaerobi.

3. În funcţie de modul de acţiune asupra bacteriei sau în cadrul procesului fiziologic:

  • antibiotice active pe peretele bacterian;

  • antibiotice active pe membrana citoplasmatică;

  • antibiotice active asupra sintezei proteice;

  • antibiotice active asupra replicării acizilor nucleici;

  • inhibitori ai altor procese metabolice.

Mecanisme de acţiune ale antibioticelor

Diferitele antibiotice acţionează în mod diferit, având în vedere natura structurii lor şi gradul de afinitate faţă de anumite situsuri‑ţintă din celula bacteriană.

Inhibiţia sintezei peretelui bacterian este foarte importantă pentru viaţa agenţilor bacterieni. Un antibiotic care ţinteşte peretele celulei bacteriene poate să omoare sau să inhibe bacteria. Exemple de astfel de antibiotice:  beta-lactaminele (penicilinele, cefalosporinele), glicopeptidele (vancomicina), fosfonopeptidele (fosfomicina).

Inhibiţia sintezei membranei celulare. Membranele celulare sunt bariere importante, care separă şi reglementează fluxul intra- şi extracelular al substanţelor. O întrerupere sau deteriorare a acestei structuri ar putea duce la scurgeri importante şi esenţiale pentru supravieţuirea celulei bacteriene. Din cauză că această structură este găsită atât în celulele eucariote, cât şi procariote, acţiunea acestor antibiotice este puţin selectivă, putând fi toxice la mamifere dacă se utilizează pe cale sistemică. Prin urmare, utilizarea clinică este limitată la aplicaţii topice. Exemple: gramicidine (gramicidinele A, B şi C) şi polimixine (polimixina B şi colistin).

Inhibiţia sintezei proteice. Enzimele şi structurile celulare sunt compuse din proteine. Sinteza proteinelor este un proces esenţial pentru multiplicarea şi supravieţuirea tuturor celulelor bacteriene. Câteva tipuri de agenţi antimicrobieni ţintesc sinteza proteinelor bacteriene, prin legarea la subunitatea 30S sau 50S a ribozomilor intracelulari. Aceasta duce la întreruperea metabolismului bacterian, ceea ce are ca rezultat moartea sau inhibiţia creşterii şi multiplicării bacteriene. Exemple: aminoglicozide, macrolide, lincozamide, streptogramine (MLS), cloramfenicol, tetracicline, trimetoprim/sulfametoxazol.

Inhibiţia sintezei acizilor nucleici. ADN‑ul şi ARN‑ul sunt cheia pentru replicarea tuturor formelor vii, inclusiv a bacteriilor. Unele antibiotice acţionează prin legarea la componente implicate în procesele de sinteză a ADN şi ARN, interferând cu procese normale celulare şi astfel vor compromite multiplicarea şi supravieţuirea bacteriană. Exemple: fluorochinolone, metronidazol şi rifampicina.

Inhibitori ai altor procese metabolice. Alte antibiotice acţionează pe anumite procese celulare esenţiale pentru supravieţuirea agenţilor bacterieni patogeni. De exemplu, sulfonamidele şi trimetoprim întrerup calea acidului folic, care este o etapă necesară pentru producerea de către bacterie a precursorilor importanţi pentru sinteza ADN. Sulfonamidele ţintesc şi se leagă la dihidropteroat‑sintetază, iar trimetoprim inhibă dihidrofolat‑reductaza; aceste enzime sunt esenţiale pentru producerea acidului folic.

Rezistenţa la antibiotice

Descoperirea antibioticelor a constituit un punct de cotitură în istoria omenirii, o revoluţie în medicină, prin salvarea a numeroase vieţi. Însă este regretabil că utilizarea acestor medicamente, iniţial miraculoase, a fost însoţită foarte rapid de apariţia tulpinilor bacteriene rezistente la antibiotice.

Rezistenţa la antibiotice reprezintă o problemă de sănătate publică pe plan mondial. Astăzi este foarte alarmantă rata cu care se dezvoltă rezistenţa la antibiotice şi rapiditatea răspândirii acesteia printre diferitele specii bacteriene şi pe tot globul. Noi forme de rezistenţă la antibiotice se răspândesc foarte uşor pe toate continentele. În aceste cazuri sunt necesare tratamente mai prelungite şi mai costisitoare, internare prelungită în spital; pot apărea dizabilităţi severe şi chiar deces. Cercetătorii în acest domeniu avertizează acum despre o posibilă revenire la era preantibiotică. O dată de baze recentă listează existenţa a peste 20.000 de gene de rezistenţă care aparţin la aproape 400 de tipuri diferite, prevăzute în secvenţele disponibile ale genomului bacterian. Din fericire, numărul determinanţilor de rezistenţă funcţionali este mult mai mic.

Rezistenţa microbiană la antibiotice este capacitatea unui microorganism de a supravieţui şi a se multiplica în prezenţa unui agent antimicrobian (antibiotic), care în mod normal l-ar inhiba sau omorî. Acest fenomen este aproape la fel de vechi ca şi descoperirea antibioticelor, fiind descrisă de pionieri ai microbiologiei precum Erlich şi Fleming, care au remarcat rezistenţa tripanosomelor şi, respectiv, a stafilococilor la unele antibiotice.

Modurile de acţiune ale antibioticelor pot fi contracarate de bacterii prin câteva căi diferite, aşa-zisele mecanisme de rezistenţă.

 

1. Reducerea capacităţii antibioticului de a pătrunde în celula bacteriană şi de a-şi atinge ţinta

Pentru ca un antibiotic să fie eficace, el trebuie să pătrundă în interiorul celulei. Unele bacterii se protejează prin blocarea pătrunderii agenţilor antimicrobieni în celula bacteriană. Acest mecanism afectează numai germenii gram-negativi, prin următoarele mecanisme:

i) lipopolizaharidul (LPZ) membranei externe se opune penetrării antibioticelor, dar porinele permit trecerea moleculelor hidrofile (penicilinele cu spectru larg, cefalosporinele, aminozidele, fenicolii, tetraciclinele);

ii) mutaţii ce determină modificarea frecvenţei, mărimii şi selectivităţii porinelor de la nivelul membranei celulare, împiedicând astfel agenţii antimicrobieni să pătrundă în celula bacteriană şi să-şi atingă ţinta (exemple: ţintele pentru aminoglicozide şi beta-lactamine sunt ribozomii şi, respectiv, proteinele de legare a penicilinelor – PLP).

Aceste mutaţii pot fi responsabile de rezistenţă dobândită, adesea încrucişată, la mai multe familii de antibiotice. Acest mecanism a fost observat la: Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes şi Klebsiella spp faţă de imipenem (o beta-lactamină); mai multe bacterii gram-negative faţă de aminoglicozide, chinolone.

 

2. Expulsia agentului antimicrobian din celula bacteriană prin pompe specifice de eflux

Pentru a fi eficiente, antibioticele trebuie să fie prezente într-o concentraţie destul de mare în celula bacteriană. Unele bacterii posedă proteine de membrană care acţionează ca un instrument de export - pompa de eflux - pentru anumite antibiotice şi expulzează antibioticul în afara celulei bacteriene imediat ce acesta a intrat, scăzând astfel concentraţia intracelulară a antibioticului, insuficientă pentru a-şi exercita acţiunea sa antibacteriană.

Unele pompe de eflux scot în mod selectiv din celula bacteriană antibiotice, precum macrolide, lincozamide, streptogramine şi tetracicline, în timp ce alte pompe (pompe „multi-drug-rezistente“) expulzează o varietate de antibiotice cu diferite mecanisme de acţiune. Acest mecanism a fost observat la: E. coli şi alte Enterobacteriaceae faţă de tetracicline şi cloramfenicol, stafilococi faţă de macrolide şi streptogramine, Staphylococcus aureus şi Streptococcus pneumoniae faţă de fluorochinolone.

3. Inactivarea agentului antimicrobian prin modificarea sau degradarea sa

Un alt mecanism prin care bacteriile se apără împotriva antibioticelor este distrugerea componentei active a antibioticului, prin intermediul enzimelor inactivatoare ale antibioticelor. Aceste enzime sunt produse de bacteriile gram-pozitive şi gram-negative. Ele inactivează antibioticul, modifindu-l sau hidrolizându-l. Substraturile acestor enzime sunt: beta-lactaminele, aminozidele, cloramfenicolul sau antibioticele din familia macrolide-lincosamide-streptogramine (MLS). 

Un exemplu clasic este dezactivarea hidrolitică a inelului beta-lactamic al penicilinelor şi cefalosporinelor de către enzime bacteriene numite beta-lactamaze (penicilinaze şi, respectiv, cefalosporinaze). Penicilinazele au substratul preferenţial: penicilinele G, aminopenicilinele, carboxypenicilinele şi ureidopenicilinele, iar cefalosporinazele hidrolizează în principal cefalosporinele de primă generaţie, anumite cefalosporine de generaţia a doua, penicilinele G şi aminopenicilinele. În acest fel acidul peniciloic nu se poate lega la PLP şi procesul de sinteză al peretelui bacterian nu mai este afectat de către antibiotic.

Enzimele inactivatoare ale aminozidelor modifică aminozidele numai după pătrunderea lor în celula bacteriană. În funcţie de reacţia pe care o catalizează sunt: aminozid - fosfotransferaze, aminozid - adeniltransferaze şi aminozid - acetiltransferaze.

Enzimele inactivatoare ale cloramfenicolului: Cloramfenicol-acetiltransferaza determină o rezistenţă plasmidică, decelabilă la anumite enterobacterii şi la unele specii ale genurilor Staphylococcus, Streptococcus, Neisseria, Haemophilus, Pseudomonas.

Enzimele inactivatoare ale MLS acţionează asupra antibioticelor din această familie – macrolide, licozamide şi streptogramine. S-au descris la stafilococi şi streptococi enzime inactivatoare ale eritromicinei, streptograminelor A şi B sau lincozamidelor.

 

4. Modificarea ţintei agentului antimicrobian din celula bacteriană

Unele bacterii rezistente îşi modifică sau camuflează situsurile‑ţintă pentru ca agenţii antimicrobieni să nu le mai recunoască, astfel nu se mai pot lega la aceste situsuri, făcând imposibilă acţiunea antibioticului. Se evidenţiază, în acest sens: i) modificarea proteinelor de legare a penicilinelor (PLP) (enzime care intervin în asamblarea peptidoglicanului din peretele celulei bacteriene). Diminuarea afinităţii acestor PLP se poate produce prin creşterea producţiei lor sau prin sinteza de noi PLP cu afinitate scăzută. Acest mecanism a fost observat la: stafilococi faţă de meticilină (MRSA) şi alte beta-lactamine (stafilococii prezintă modificări ele diferitelor proteine de legare a penicilinelor, făcând imposibilă legarea beta-lactaminelor pentru a inhiba sinteza peretelui celular); la pneumococi („rezistenţă anormală la penicilină“ prin modificări ale PLP); ii) modificări ale subunităţilor ARN-polimerazei, ducând la rezistenţa faţă de rifampicină; iii) alterări ale subunităţilor ADN-girazei, care reduc activitatea fluorochinolonelor etc.

Mecanismele moleculare ale rezistenţei

Capacitatea bacteriilor de a utiliza diferite strategii pentru a rezista acţiunii agenţilor antibacterieni este codificată genetic. Bacteriile pot prezenta o rezistenţă intrinsecă - înnăscută şi o rezistenţă câştigată.

Rezistenţa intrinsecă este capacitatea înnăscută a unei specii bacteriene de a rezista acţiunii unui antibiotic prin caracteristicile sale structurale şi funcţionale, care-i permit toleranţa faţă de un antibiotic sau o clasă de antibiotice. Această rezistenţă intrinsecă poate fi din cauza: i) lipsei afinităţii unui antibiotic faţă de ţinta bacteriană; ii) inaccesibilităţii antibioticului în celula bacteriană; iii) expulzării antibioticului de către exportatori activi codificaţi cromozomal;
iv) producţiei înnăscute a unor enzime care inactivează specific antibioticele. Rezisten
ţa intrinsecă este un tip de rezistenţă naturală codificată şi exprimată de toate tulpinile care aparţin aceleiaşi specii bacteriene; ea este programată în genomul bacterian şi constituie un criteriu de identificare. Exemple de rezistenţă intrinsecă: rezistenţa naturală a anaerobilor la aminoglicozide, a bacteriilor aerobe la metronidazol, a bacteriilor gram-negative la vancomicină. Cunoaşterea rezistenţei intrinsece a unui agent patogen este foarte importantă în practica medicală pentru a evita terapiile incorecte şi ineficiente.

Rezistenţa câştigată este fenomenul prin care o bacterie capătă abilitatea de a rezista activităţii unui agent antimicrobian, faţă de care anterior a fost sensibil. Această rezistenţă se poate produce prin schimbări în genomul bacterian, ce constau în:

  • modificări la nivelul echipamentului genetic cromozomal, şi anume - mutaţii ale genelor implicate în procesele fiziologice şi structurile celulare. O mutaţie este o modificare spontană în secvenţa ADN, ceea ce poate schimba trăsăturile funcţionale şi structurale ale celulei bacteriene, care, în consecinţă, va schimba afinitatea sau activitatea eficientă a antibioticului. Rezistenţele cromozomale sunt spontane - preexistente utilizării antibioticului, stabile - se transmit vertical într-o clonă bacteriană şi specifice - interesează numai un antibiotic sau o familie de antibiotice.

  • modificări la nivel plasmidic – prin achiziţia orizontală a unor gene de rezistenţă străine - procesul prin care se realizează schimbări de material genetic între bacterii vecine. Multe dintre genele de rezistenţă la antibiotice sunt transportate pe plasmide, transpozoni şi integroni, ce pot acţiona ca vectori care transferă aceste gene la alţi membri ai aceleiaşi specii bacteriene, precum şi la bacterii dintr-un alt gen sau specie. Transferul orizontal de gene se poate produce prin trei mecanisme principale: transformare, transducţie sau conjugare. Transformarea implică absorbţia de fragmente scurte de ADN simplu de către bacterii natural transformabile. Transducţia implică transferul de ADN de la o bacterie la alta prin bacteriofagi. Conjugarea implică transferul de ADN prin pilus sexual şi necesită contactul celulă-celulă. Aceste fragmente de ADN care conţin gene de rezistenţă de la donatorii rezistenţi induc rezistenţă faţă de un antibiotic la bacteriile care erau sensibile anterior. Este o rezistenţă codificată de genele de rezistenţă nou dobândite. Aceste tipuri de rezistenţă sunt frecvente ( > 80% din rezistenţele câştigate), sunt contagioase - se transmit orizontal între bacterii comensale, chiar specii diferite şi se pot referi la mai multe antibiotice, chiar mai multe familii de antibiotice, determinând fenomenul de polirezistenţă (multi-drug-rezistenţă).

  • o combinaţie a celor două mecanisme mai sus amintite.

  • Spre deosebire de rezistenţa intrinsecă, rezistenţa câştigată se găseşte numai la unele tulpini sau subpopulaţii din cadrul unei specii bacteriene. Exemplu de rezistenţă câştigată: i) prin mutaţii ale genelor – M. tuberculosis rezistent la rifampicină; E. coli, Hemophilius influenzae rezistente la trimethoprim etc. ii) prin transfer orizontal de gene de rezistenţă - S. aureus rezistent la meticilină (MRSA); Enterococcus faecium şi E. faecalis rezistente la vancomicină etc.

Detectarea rezistenţei la antibiotice

Se realizează prin metode de laborator, care sunt proceduri de testare in vitro. Testarea susceptibilităţii la antibiotice (TSA) a început încă de la descoperirea penicilinei, însă metodologia a evoluat în timp. În 1971 apar primele publicaţii OMS privind metodele de TSA, considerate mult timp „gold standard“. Însă probleme importante care rămân valabile în permanenţă sunt standardizarea, armonizarea, precum şi înţelegerea metodologiilor şi terminologiilor utilizate. În acest scop, o serie de organizaţii competente au furnizat metodologii de realizare a TSA (BSAC – British Society for Antimicrobial Chemotherapy, DIN – Deutsches Institut fur Normung, CA-SFM – Comite de l`Antibiogramme de la Société Française de Microbiologie). Însă organizaţiile internaţionale cele mai importante pentru reglementarea testării susceptibilităţii la antibiotice sunt Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI, fost NCCLS) şi European Commitee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST). Aceste organizaţii actualizează continuu ghidurile şi recomandările, în conformitate cu care trebuie realizate procedurile pentru testarea susceptibilităţii la antibiotice. Obiectivele generale ale acestor comitete sunt de a oferi linii directoare semnificative pentru interpretarea clinică şi epidemiologică a rezultatelor.

În România, majoritatea laboratoarelor utilizează standardul CLSI pentru TSA (metoda difuzimetrică), unele laboratoare dispun de echipamente automate pentru TSA, câteva aplică standardul CA – SFM pentru metoda difuzimetrică şi numai câteva laboratoare aplică standardul EUCAST, pe care trebuie să-l adopte toate ţările europene, dat fiind specificul tulpinilor bacteriene circulante în această arie geografică.

Pentru ca TSA să fie corect realizată, iar aplicarea rezultatelor să fie eficientă, trebuie îndeplinite o serie de condiţii, reglementate în toate standardele naţionale şi internaţionale de testare a susceptibilităţii la antibiotice:

  • tulpina bacteriană care va fi testată trebuie să fie cu certitudine cea care a cauzat boala infecţioasă;

  • agentul bacterian patogen trebuie să fie izolat în cultură pură;

  • panelul de antibiotice faţă de care se face testarea să fie stabilit în conformitate cu standardul utilizat, fără a include antibioticele la care tulpina bacteriană este cunoscută ca având rezistenţă intrinsecă;

  • laboratorul în care se realizează testarea trebuie să dispună de personal calificat, precum şi de resursele materiale necesare;

  • metoda de testare utilizată trebuie să fie standardizată;

  • interpretarea rezultatelor să se facă conform standardului utilizat;

  • comunicarea rezultatelor şi a interpretării acestora trebuie făcută în timp eficient către utilizatorii finali.

Cel mai adesea, interpretarea rezultatelor este redusă la clasificarea tulpinii bacteriene ca fiind sensibilă (S), intermediară (I) sau rezistentă (R) la antibioticul testat. Însă trebuie amintit faptul că procedurile in vitro sunt numai aproximări ale condiţiilor in vivo, care pot fi diferite în funcţie de natura antibioticului, natura gazdei şi condiţiile în care are loc interacţiunea dintre antibiotic şi agentul patogen.

De asemenea, foarte important în realizarea acestei proceduri este controlul intern al calităţii, care include: standardizarea inoculului bacterian, condiţiile culturii microbiene (mediu de cultură, pH-ul mediului, suplimente de creştere), condiţiile de incubare (atmosferă, temperatură, durată), concentraţia antibioticului, utilizarea unor tulpini bacteriene de referinţă pentru controlul efectuării corecte a metodei de testare.

Există o varietate de metode prin care se poate determina rezistenţa la antibiotice a unei bacterii patogene: disc difuzia (antibiograma difuzimetrică), determinarea concentraţiei minime inhibitorii (CMI) prin metoda diluţiilor în agar, a microdiluţiilor în bulion, difuzia în agar a unui gradient antimicrobian de pe un transportator din plastic (E test) şi sisteme automate de testare.

Creşterea rezistenţei la agenţii antimicrobieni

Se poate realiza prin:

  • utilizarea abuzivă a antibioticelor (sunt cele mai prescrise medicamente, chiar şi în infecţiile virale, unde ştim că antibioticele nu au nici un efect);

  • utilizarea antibioticelor în hrana animalelor pentru prevenirea bolilor şi ca potenţator de creştere;

  • răspândirea bacteriilor rezistente de la om la om sau din alte surse non-umane din mediu, inclusiv hrană.

Combaterea rezistenţei la antibiotice

Riscul alarmant al creşterii rezistenţei la antibiotice şi, implicit, riscul întoarcerii la condiţiile din era preantibiotică impun cât mai rapid desfăşurarea unor acţiuni agresive pentru lupta împotriva acestor infecţii, ce pot deveni mortale:

  • prevenirea infecţiilor prin instaurarea unor sisteme de supraveghere atât în spaţiul comunitar, cât mai ales în spitale, unde apariţia infecţiilor nosocomiale reprezintă un risc foarte mare pentru creşterea rezistenţei la antibiotice; prevenirea infecţiilor atât prin asigurarea unei acoperiri vaccinale corespunzătoare în rândul populaţiei, cât şi prin intensificarea cercetărilor în vederea producerii de noi vaccinuri;

  • supravegherea bacteriilor rezistente prin utilizarea unor metode de laborator standardizate şi armonizate la nivel naţional şi internaţional; monitorizarea şi combaterea răspândirii şi apariţiei de noi rezistenţe la antibiotice atât la speciile bacteriene patogene, cât şi nepatogene;

  • îmbunătăţirea utilizării antibioticelor prin prescrierea judicioasă a acestora, reducerea utilizării lor în infecţiile virale, precum şi reducerea prescrierii antibioticelor cu spectru larg pentru situaţiile în care antibioticele cu spectru redus sunt eficiente;

  • promovarea dezvoltării de noi antibiotice şi dezvoltarea de noi teste de diagnostic pentru detectarea bacteriilor rezistente.   

Bibliografie

  1. Aeschlmann 2003. The role of Multidrug Efflux Pumps in the Antibiotic Resistance of Pseudomonas aeruginosa and other Gram negative bacteria. Pharmacotherapy 22(7): 916-924.
  2. Alekshun MN and Levy S. 2007. Molecular Mechanisms of Antibacterial Multidrug Resistance. Cell. 128:1037-1050.
  3. Aminov, R. I. 2009. The role of antibiotics and antibiotic resistance in nature. Environ. Microbiol. 11:2970–2988.
  4. Aminov R.I. 2011. „A brief history of the antibiotic era: lessons learned and challenges for the future“. Front Microbiol 1: 134. doi:10.3389/fmicb.2010.00134. PMC 3109405. PMID 21687759.
  5. Baquero F and Blàazquez J. 1997. Evolution of Antibiotic Resistance. Trends in Ecology and Evolution 12(12):482-487.
  6. Berger-Bächi B. 2002. Resistance Mechanisms of Gram Positive Bacteria. International Journal of Medical Microbiology. 292:27-35.
  7. Bush 1988. Beta-lactamase inhibitors from laboratory to clinic. Clinical Microbiology Reviews. 1(1):10-9-103.
  8. CDC- Lab Manual - Chapter 11. Antimicrobial Susceptibility Testing of Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, and Streptococcus pneumonia.
  9. CA-SFM - http://www.sfm-microbiologie.org/
  10. CLSI - http://www.clsi.org/
  11. Ehrlich, P.1907. Chemotherapeutische trypanosomen-studien, Berliner Klinische Wochenzeitschrift 44.
  12. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST). 2012. EUCAST definitions of clinical breakpoints and epidemiological cut-off values. Available at: www.srga.org/Eucastwt/eucastdefinitions.htm (accessed on 25 February 2012).
  13. EUCAST - http://www.eucast.org/
  14. Fleming A. 1945. Penicillin. Nobel Lecture delivered December 11, 1945.
  15. Fleming A. 1980. „Classics in infectious diseases: on the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. influenzae by Alexander Fleming, Reprinted from the British Journal of Experimental Pathology 10:226–236, 1929“. Rev. Infect. Dis. 2 (1): 129–39. doi:10.1093/clinids/2.1.129. PMID 6994200.
  16. Florey H.W. 1945. „Use of Micro-organisms for therapeutic purposes“. Br Med J. 2 (4427): 635–642. doi:10.1136/bmj.2.4427.635. PMC 2060276. PMID 20786386.
  17. Gootz TD. 1990. Discovery and Development of New Antimicrobial Agents.   Clinical Microbiology Reviews 3(1)13-31.
  18. Higgins CF. 2007. Multiple Molecular Mechanisms for Multidrug resistance Transporters. Nature. 446749-757.
  19. http://amrls.cvm.msu.edu/pharmacology/
  20. Kolàř M, Urbànek K and Làtal T. 2001. Antibiotic Selective Pressure and Development of Bacterial Resistance. International Journal of Antimicrobial Agents 17:357-363.
  21. Kumar A and Schweizer HP. 2005.  Bacterial Resistance to Antibiotics: Active Efflux and Reduced Uptake.  Advanced Drug Delivery Reviews. 57:1486-1513.
  22. Lambert PA. 2005. Bacterial resistance ro Antibiotics: Modified Target Sites.  Advanced Drug Delivery Reviews. 57:1471-1485.
  23. Leclercq R., Cantón R., Brown D.F.J., Giske C.G., Heisig P., Macgowan A.P., Mouton J.W., Nordmann P., Rodloff A.C., Rossolini G.M., Soussy C.-J., Steinbakk M., Winstanley T.G.& Kahlmeter G. 2012. EUCAST expert rules in antimicrobial susceptibility testing. Clin. Microbiol. Infect. E-pub.: 21 October 2011, doi: 10.1111/j.1469-0691.2011.03703.x.
  24. Luber, P., E. Bartelt, E. Genschow, J. Wagner, and H. Hahn. 2003. Comparison of broth microdilution, E test, and agar dilution methods for antibiotic susceptibility testing of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli. J. Clin. Microbiol. 41:1062–1068.
  25. Nordmann P and Poirel L. 2005. Emergence of Plasmid-Mediated Resistance to Quinolones in Enterobacteriaceae. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 56:463-469.
  26. Pallecchi, L., A. Bartoloni, F. Paradisi, and G. M. Rossolini. 2008. Antibiotic resistance in the absence of antimicrobial use: mechanisms and implications. Expert Rev. Anti Infect. Ther. 6:725–732.
  27. Piddock, L. J. 2006. Clinically relevant chromosomally encoded multidrug resistance efflux pumps in bacteria. Clin. Microbiol. Rev. 19:382–402.
  28. Poirel, L., T. Naas, and P. Nordmann. 2010. Diversity, epidemiology, and genetics of class D _-lactamases. Antimicrob. Agents Chemother. 54:24–38.
  29. Poole, K. 2005. Efflux-mediated antimicrobial resistance. J. Antimicrob. Chemother. 56:20–51.
  30. Rhee KY, Gardiner DF. September 2004. „Clinical relevance of bacteriostatic versus bactericidal activity in the treatment of gram-positive bacterial infections“. Clin. Infect. Dis. 39 (5): 755–6. doi:10.1086/422881. PMID 15356797.
  31. Rouveix B. 2007. Clinical implications of multiple drug resistance efflux pumps of pathogenic bacteria. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 59: 1208-1209.
  32. Silley.P., 2012. Susceptibility testing methods, resistance and breakpoints: what do these terms really mean? Rev. sci. tech. Off. int. Epiz. 31 (1), 33-41.
  33. Sykes R. 2001. „Penicillin: from discovery to product“. Bull. World Health Organ. 79 (8): 778–9. PMC 2566502. PMID 11545336.
  34. Turnidge J and Peterson DL. 2007. Setting and Revising Antibacterial Susceptibility Breakpoints. Clinical Microbiology Reviews. 20(3):391-408.
  35. Walsh C. 2000. Molecular Mechanisms that Confer Antibacterial Drug Resistance.  Nature. 406:775-781.
  36. „WHO’s first global report on antibiotic resistance reveals serious, worldwide threat to public health“. The World Health Organization. April 30, 2014. Retrieved December 21, 2014.
  37. Yeh, P. J., M. J. Hegreness, A. P. Aiden, and R. Kishony. 2009. Drug interactions and the evolution of antibiotic resistance. Nat. Rev. Microbiol.7:460–466.

Articole din ediţiile anterioare

SUPLIMENT UROLOGIE | Ediţia 5 / 2016

O abordare holistică a infecţiilor de tract urinar la femei

Roxana Gavriloaia

O femeie din cinci suferă de infecții urinare, iar un sfert din cele care fac boala se confruntă cu recidive, conform statisticilor.

01 septembrie 2016
FARMACOLOGIE | Ediţia 3 188 / 2019

Utilizarea raţională a antibioticelor

Ion Fulga

Antibioticele, în sensul larg la cuvântului, sunt medicamente care prezintă toxicitate selectivă faţă de anumite bacterii. Datorită acestei proprie...

24 mai 2019
ACTUALITATEA FARMACEUTICĂ | Ediţia 6 185 / 2018

Farmacoterapia unor afecţiuni dermatologice frecvente. Iatrogenie cu manifestări cutanate

As. Univ Cristina Daniela Marineci, Prof. Dr. Farm. Cornel Chiriţă

Tratarea leziunilor dermatologice este o artă-cu-ştiinţă. Complexitatea leziunilor, multitudinea lor, evoluţia lor spre vindecare sau agravarea lor...

28 noiembrie 2018
FARMACOLOGIE | Ediţia 3 / 2015

Infecţia pneumococică şi rezistenţa la antibiotice

Vasilica Ungureanu

Streptococcus pneumoniae este agentul bacterian întâlnit cel mai frecvent în etiologia infecţiilor respiratorii bacteriene, el cauzând boli ce pot ...

06 mai 2015