Pałeczki Gram-ujemne, oprócz ziarenkowców Gram-dodatnich - enterokoków i gronkowców, są u wielu chorych głównym czynnikiem etiologicznym zakażeń szpitalnych (nosocomial infections) [grecki: nosos = choroba, ang. nosocomial = zaczynające się w szpitalu lub urządzeniu (sprzęcie, aparaturze, narzędziach, pomieszczeniu medycznym) zakażenie albo choroba; red.]. Drobnoustroje "szpitalne" są przyczyną zakażenia układu moczowego (ZUM), zakażenia ran chirurgicznych, bakteriemii i posocznicy [7, 4, 11, 14].

ZUM należą do najczęstszych zakażeń u chorych hospitalizowanych - stanowią bowiem 40-50% wszystkich zakażeń szpitalnych [2, 4, 7] oraz aż ponad 90% zakażeń szpitalnych występujących u chorych leczonych w oddziałach urologii, ponieważ leczy się w nich choroby układu moczowego. Ponad 90% ZUM "szpitalnych" wywołują pa- łeczki Gram-ujemne [8]. Do zakażenia najczęściej dochodzi drogą wstępującą. Przyczyną jest mikroflora endogenna (własna lub nabyta wskutek kolonizacji w toku hospitalizacji) albo mikroflora egzogenna ze środowiska szpitalnego bądź pochodząca od innych chorych [7]. Około 80% ZUM szpitalnych jest związanych ze stosowaniem cewników moczowych [10].

Główne problemy, które mogą wystąpić podczas leczenia zakażenia wywo ływanego przez bakterie Gram-ujemne, to:

1. Wzrastający udział w zakażeniach bakterii Gram-ujemnych nie-uropatogennych, tj. pałeczek niefermentujących.
2. Narastanie oporności na stosowane antybiotyki.
3. Zdolność utrzymywania się w środowisku szpitalnym.
4. Powstawanie zakażeń przewlekłych.

Epidemiologia

Do bakterii Gram-ujemnych należą pałeczki z rodziny Enterobacteriacae (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Enerobacter cloacae, Serratia marscescens, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Citrobacter freundii i inne). Niektóre z nich, głównie E. coli, stanowią składnik mikroflory fizjologicznej jelita grubego i w naturalny sposób zasiedlają okolicę okołoodbytniczą, a następnie mogą kolonizować ujście zewnętrzne cewki moczowej i być przyczyną ZUM na drodze wstępującej.

Innymi czynnikami etiologicznymi zakażeń powstających u chorych leczonych w oddziałach urologii są niefermentujące pałeczki Gram-ujemne: Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophilia oraz Burkholderia cepacia - ich znaczenie wzrasta [7]. E. coli jest powodem około 90% ZUM u chorych leczonych ambulatoryjnie i 25-50% ZUM szpitalnych, w tym u chorych leczonych w oddziałach urologii [8, 10]. Na drugim miejscu pojawiają się bakterie niefermentujące - P. aeruginosa (7-40%) [8, 10]. Coraz częściej izoluje się z materiału pobranego od chorych pałeczki z rodzaju Proteus (P. vulgaris, P. mirabilis) - 8-20%, Enterobacter spp., Acinetobacter spp., Serratia spp. Citrobacter spp., Klebsiella spp. - 5-10%.

Przyczyną ZUM u chorych leczonych w oddziałach urologii mogą być inne bakterie Gram-ujemne powodujące zakażenie oportunistyczne, tj. zakażenie występujące u chorych z obniżoną odpornością z powodu różnych przyczyn (niedobiałczenie u chorych po rozległych operacjach, zwłaszcza z użyciem fragmentu przewodu pokarmowego, obniżenie odporności w przebiegu zaawansowanej choroby nowotworowej). Należą do nich gatunki z rodzajów: Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Acinetobacter, Providiencia, Hafnia. Ważnym czynnikiem etiologicznym ZUM u chorych leczonych w oddziałach urologii, zwłaszcza u chorych z obniżoną odpornością, mogą być grzyby z rodzaju Candida [7].

Częstość izolacji poszczególnych gatunków pałeczek Gram-ujemnych z materiału klinicznego (mocz oddany spontanicznie, mocz pobrany z cewnika, wymazy z ran, krew) jest różna i zależy od specyfiki oddziału urologii, sytuacji epidemiologicznej szpitala, regionu, w którym szpital znajduje się oraz okresu, w którym wykonuje się badanie. Może to wynikać z "polityki" kształtującej antybiotykoterapię w danym szpitalu, istnienia innych oddziałów zabiegowych, "wymiany" chorych między oddziałami (np. z oddziału intensywnej terapii) lub zachowania procedur prawidłowego pobierania materiału do badań mikrobiologicznych oraz stosowania antybiotyków w ramach profilaktyki zakażeń u chorych przed zabiegami operacyjnymi w oddziale urologii.

Mechanizmy oporności pałeczek Gram-ujemnych

Jednym z największych niebezpieczeństw, jakie niosą zakażenia szpitalne z udziałem pałeczek Gram-ujemnych, w tym u chorych leczonych w oddziałach urologii, są mechanizmy oporności na antybiotyki, które występują wśród tych bakterii. Mogą one być przyczyną niepowodzeń leczenia zakażenia, a nawet zgonu chorego, a także selekcji i rozprzestrzeniania się szczepów wielolekoopornych w środowisku szpitalnym, co może być przyczyną kolejnych zakażeń egzogennych.

Z punktu widzenia klinicznego istotnych jest kilka elementów, które mają znaczenie w stosowaniu antybiotykoterapii "celowanej": rodzaj mechanizmu oporności, występowanie jednego lub kilku mechanizmów oporności na te same grupy leków, oporność na jedną lub kilka grup antybiotyków o różnym mechanizmie działania, mechanizmy oporności krzyżowej.

U pałeczek Gram-ujemnych występują beta-laktamazy, które rozkładają antybiotyki beta-laktamowe. Są to:

• cefalosporynazy AmpC,
• beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum substratowym (ESBL - extended spectrum betalactamases),
• metalo-beta-laktamazy (MBL, karbapenemazy).

Cefalosporynazy AmpC mogą występować u 2-6% szczepów pałeczek jelitowych. Enzymy te wytwarzają pałeczki Enterobacter spp., Citrobacter freundii, Serratia spp., Morganella spp., Providencia spp. Pałeczki te cechuje naturalna oporność na aminopenicyliny (ampicylina), cefalosporyny I, II generacji (cefaklor, cefuroksym, cefamandol, cefprozyl). Nie jest też wskazane stosowanie cefalosporyn III generacji (zwłaszcza w monoterapii) ze względu na ryzyko selekcji mutantów opornych. Nie dotyczy to cefalosporyn IV generacji (cefepim), które nie są hydrolizowane przez beta-laktamazy typu AmpC [5, 9, 12].

Enzymy typu ESBL mogą być stwierdzane u około 50% szczepów E. coli oraz K. pneumoniae. Od chorych leczonych w oddziałach urologii izoluje się 2-9% takich szczepów. Szczepy wytwarzające ESBL są oporne na wszystkie antybiotyki beta-laktamowe (aminopenicyliny, cefalosporyny, ampicylina + sulbaktam, amoksycylina + kwas klawulanowy, karboksypenicyliny - tykarcylina + kwas klawulanowy, ureidopenicyliny - piperacylina), co ma praktyczne znaczenie kliniczne. Aktywność wykazują jedynie karbapenemy (meropenem, imipenem) oraz niektóre połączenia penicylin lub cefalosporyn z inhibitorami beta-laktamaz (pieracylina + tazobaktam, cefoperazon + sulbaktam) [5, 6, 9, 12].

Enzymy typu MBL, wytwarzane naturalnie przez pałeczki S. maltophilia, mogą występować u szczepów Pseudomonas spp., Acinetobacter spp. Istnienie tych enzymów wyłącza możliwość stosowania penicylin, cefalosporyn i karbapenemów. Aktywność wobec szczepów wytwarzających MBL wykazują jedynie monobaktamy (aztreonam), których skuteczność kliniczna dotychczas nie została potwierdzona, oraz inne grupy antybiotyków, np. aminoglikozydy, fluorochinolony [5, 9, 12]. U pałeczek Gram-ujemnych występują także inne, oprócz beta-laktamaz, mechanizmy oporności na stosowane leki. Szczepy P. aeruginosa są oporne na trimetoprim w połączeniu z sulfometaksazolem. Często współistnieje oporność krzyżowa na fluorochinolony (wytwarzanie przez bakterie zmodyfikowanych gyraz niewrażliwych na chinolony i/lub czynne wypompowywanie leku z komórki bakteryjnej) oraz na aminoglikozydy (bakterie wytwarzają enzymy modyfikujące cząsteczkę antybiotyku).

Szybki rozwój mechanizmów oporności na antybiotyki wśród drobnoustrojów sprawia, że możliwości terapeutyczne antybiotykoterapii "celowanej" są często ograniczone lub nie istnieją. Ponadto znaczny odsetek pałeczek Gram-ujemnych, zwłaszcza P. aeruginosa, ma zdolność do tworzenia biofilmu, czyli cienkiej warstwy polisacharydowej na powierzchni nabłonka dróg moczowych, kamieniach moczowych lub biomateriałach (cewniki wprowadzone do dróg moczowych) [1, 13]. Biofilm utrudnia dostęp antybiotyku do miejsc receptorowych, a także pozwala bakteriom na przetrwanie w warunkach dla nich niekorzystnych, co może być przyczyną nawrotów i przewlekłego utrzymywania się ZUM. W praktyce urologicznej dotyczy to najczęściej chorych, u których utrzymuje się dodatni posiew moczu. Z moczu tych chorych najczęściej izoluje się szczepy Pseudomonas spp. lub Proteus spp.

Wrażliwość pałeczek Gram-ujemnych na antybiotyki

Omówione mechanizmy oporności na antybiotyki powodują, że coraz częściej stwierdza się drobnoustroje, które są oporne na antybiotyki stosowane do leczenia ZUM. Ryciny 1 i 2 przedstawiają lekowrażliwość pałeczek Gram-ujemnych izolowanych z materiału (głównie mocz) chorych leczonych w Klinice Urologii Szpitala Uniwersyteckiego im. dr A. Jurasza Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy w latach 2005 i 2006.

Rycina 1

Rycina 2

Penicyliny
Pałeczki Gram-ujemne wykazują często oporność na ampicylinę (60-70% szczepów). Wśród szczepów Pseudomonas spp. odsetek szczepów opornych może wzrastać do 96% (10). Niektórzy autorzy podają wzrost liczby szczepów opornych E. coli na aminopenicyliny w ciągu ostatniej dekady z 47% do 78% [8]. Dlatego nie jest ona zalecana do leczenia ZUM (wyjątkiem jest ZUM u dzieci oraz u kobiet w ciąży ze względu na małą toksyczność aminopenicylin). W przypadku połączeń penicylin z inhibitorami beta-laktamaz skuteczność wykazują w stosunku do 40-80% szczepów wrażliwych in vitro w zależności od rodzaju penicyliny. Największą skuteczność przeciwbakteryjną cechuje połączenie piperacyliny z tazobaktamem (60-90% szczepów pałeczek Gram-ujemnych) [10].

Cefalosporyny
Cefalosporyny I generacji, ze względu na większą aktywność wobec bakterii Gram-dodatnich niż wobec pałeczek Gram-ujemnych, nie są zalecane do leczenia ZUM (wrażliwość na te antybiotyki cechuje 45-70% szczepów pałeczek jelitowych). Można je stosować do profilaktyki okołooperacyjnej przed operacjami w obrębie jamy brzusznej.

Cefalosporyny II generacji cechuje wyższa oporność na beta-laktamazy bakteryjne. Niewrażliwych na te antybiotyki może być 10-55% szczepów.

Wrażliwość na cefalosporyny III generacji może wykazywać 70-80% szczepów. Większy odsetek szczepów opornych (50-80%) obserwuje się wśród pałeczek Proteus spp. i Pseudomonas spp. [8]. Stosowanie cefalosporyn III i IV generacji powinno być uzasadnione jedynie do leczenia ciężkich zakażeń powodowanych przez bakterie oporne na inne antybiotyki, ze względu na ryzyko selekcji szczepów pałeczek Gram-ujemnych (mechanizmy oporności typu AmpC, ESBL).

Karbapenemy
Wykazują dużą aktywność przeciwbakteryjną wobec pałeczek Gram-ujemnych, zwłaszcza wobec szczepów wielolekoopornych wytwarzających beta-laktamazy typu ESBL oraz AmpC [12].

Chinolony
Od wielu lat obserwuje się wzrost oporności wśród pałeczek E. coli na tzw. stare chinolony (kwas pipemidynowy, kwas nalidyksowy) z 8% do 50% [8]. Leki te stopniowo wycofywane są z leczenia ZUM. Na fluorochinolony pozostaje wrażliwych od 35 do 65% szczepów pałeczek Gram-ujemnych. Większy odsetek szczepów opornych dotyczy pałeczek Proteus spp. i Pseudomonas spp. [8]. Fluorochinolony nie są zalecane do stosowania u dzieci, ze względu na chondrotoksyczność.

Aminoglikozydy
Wykazują dużą skuteczność przeciwbakteryjną w stosunku do pałeczek Gram-ujemnych (około 80% szczepów wrażliwych), zwłaszcza amikacyna i tobramycyna [8]. Tak jak w przypadku innych grup antybiotyków, oporność na aminoglikozydy wykazują częściej pałeczki P. aeruginosa. Oporność na gentamycynę może dotyczyć 80% szczepów, a na amikacynę 20-45%. W przeciwieństwie do antybiotyków betalaktamowych i chinolonów wszystkie aminoglikozydy mają poważną możliwość wystąpienia działań toksycznych (nefrotoksyczność i ototoksyczność). Kliniczne objawy nefrotoksyczne pojawiają się dopiero po tygodniu leczenia - cechują się zmniejszeniem filtracji kłębuszkowej o różnym nasileniu. Czasem może dochodzić do ciężkiej niewydolności nerek. Niepożądane działanie nefrotoksyczne może mieć charakter odwracalny, w przeciwieństwie do działania ototoksycznego (nieodwracalne uszkodzenie narządu przedsionkowego, ślimaka). Utrata słuchu dotyczy zwykle tonów o wysokiej częstotliwości, dlatego ciężko ją wykryć przy łóżku chorego. Profil bezpieczeństwa stosowania aminoglikozydów można zwiększyć przez odpowiednie dawkowanie zależne od klirensu kreatyniny. Dawkowanie może być w dwóch lub jednej dawce. Dawkowanie aminoglikozydów raz na dobę ma uzasadnienie w farmakokinetyce tych antybiotyków - bakteriobójcze działanie zależy od stężenia antybiotyku oraz ze względu na długotrwały efekt poantybiotykowy umożliwia rzadsze podawanie leku. Ze względu na możliwość wystąpienia działań toksycznych stosowanie aminoglikozydów powinno być ograniczone do leczenia ciężkich postaci ZUM. Nie należy ich stosować u osób z niewydolnością nerek, kobiet w ciąży i w przypadku zakażeń spowodowanych przez bakterie Gram-dodatnie. Nie należy ich stosować u osób z niewydolnością nerek, kobiet w ciąży, osób w podeszłym wieku i w przypadku zakażeń spowodowanych przez bakterie Gram-dodatnie.

Sulfonamidy
Są powszechnie stosowane do leczenia zwłaszcza ostrego ZUM niepowik łanego. Od lat 70. XX wieku obserwuje się wzrost liczby szczepów opornych (25-40%) [8].

Podsumowanie

Obserwuje się wzrost oporności na antybiotyki dostępne do leczenia ZUM wśród szczepów izolowanych od chorych leczonych w oddziałach zabiegowych, w tym w oddziałach urologii. Sprawia to, że zmniejsza się liczba antybiotyków, które można stosować doustnie. Do przyczyn odpowiedzialnych za to zjawisko należą między innymi: hospitalizacja bardzo ciężko chorych, osób w podeszłym wieku, często z zaburzeniami odporności, stosowanie inwazyjnych procedur diagnostycznych i leczniczych, zwłaszcza cewnikowania układu moczowego, wydłużony czas hospitalizacji, duże zużycie antybiotyków o szerokim zakresie działania, często nadużywanych w lecznictwie ambulatoryjnym oraz niedostateczna skuteczność metod kontroli zakażeń [4].

W praktyce klinicznej należy zwrócić szczególną uwagę na oznaczenia, które urolodzy otrzymują w wynikach posiewów i antybiogramów. Leczenie powinno obejmować antybiotykoterapię "celowaną" lekiem wybranym na podstawie antybiogramu, właściwie dawkowaną (stę- żenie antybiotyku w ognisku zakażenia powinno być terapeutyczne, aby nie dochodziło do selekcji i przetrwania szczepów opornych). Do leczenia zakażeń w przypadku obecności szczepów wytwarzających beta-laktamazy typu ESBL należy stosować jedynie karbapenemy (meropenem, imipenem) oraz niektóre połączenia penicylin lub cefalosporyn z inhibitorami beta-laktamaz (piperacylina + tazobaktam, cefoperazon + sulbaktam) lub antybiotyki z innych grup, jeśli wyizolowane drobnoustroje wykazują na nie wrażliwość.

W leczeniu zakażeń u chorych w oddziałach urologii należy zwrócić uwagę (przy współudziale mikrobiologów) na właściwe monitorowanie szczepów bakteryjnych pojawiających się w czasie leczenia, racjonalną antybiotykoterapię dotyczącą chorych w całym szpitalu (antybiotyki na załączniki stosowane według posiewów lub ze wskazań życiowych w ciężkich zakażeniach), nienadużywanie antybiotyków należących do jednej grupy oraz okresową zmianę antybiotyków (zwłaszcza cefalosporyn) stosowanych do profilaktyki przedoperacyjnej [3,9] oraz zmniejszenie zużycia antybiotyków przez ograniczenie ich stosowania u chorych z bakteriomoczem bezobjawowym [10]. Celowe może być także izolowanie chorych, zwłaszcza po zabiegach operacyjnych z pozostawieniem cewników w układzie moczowym, od których izoluje się szczepy wielolekooporne, zwłaszcza pałeczki P. aeruginosa, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się zakażenia szpitalnego i zastosowanie właściwego leczenia "celowanego".

Piśmiennictwo:

1. Costerton JW, Stewart PS, Greenberg EP: Bacterial biofilms: a common cause of persistent infection. Science 1999, 284, 1318-1322.
2. Cox C. E: Nosocomial urinary tract infections. Urology 1988, 32, 210-215.
3. Dembowski J, Zdrojowy R, Lorenz J, Kołodziej A, Niezgoda T, Szydełko T, Kasprzak J, Wróbel M, Małkiewicz B, Dębiński P: Profilaktyka zakażeń układu moczowego. Zakażenia 2005, 3, 24-28.
4. Dzierżanowska D, Jeljaszewicz J: Zakażenia szpitalne. A-medica press 1999, 59-303, 407-613.
5. Dzierżanowska-Fangrat K, Dzierżanowska D: Zakażenia wywoływane przez oporne bakterie Gram (-) - wyzwania i możliwości terapeutyczne. Zakażenia 2006, 6, 18-22.
6. Gaszyński W, Tokarz A, Gaszyński T, Bartoszko-Tyczkowska A: Cefoperazaon/sulbaktam stosowany w oddziale intensywnej terapii - wstępne jednoroczne wyniki lekowrażliwości u pałeczek Gram (-). Zakażenia 2006, 5, 33-36.
7. Gierdys-Kalemba S, Jursa J, Mączyńska I: Zakażenia dróg moczowych na oddziałach urologicznych. Przeg urol 2003/4/2 (18) 42-48.
8. Jursa J, Giedrys-Kalemba S: Skuteczność antybiotykoterapii w zakażeniach dróg moczowych na oddziałach urologicznych - wybrane aspekty. Zakżenia 2004, 2, 39-46.
9. Kamińska W: Problemy narastania oporności drobnoustojów powodujących zakażenia układu moczowego. Zakażenia 2005, 3, 36-42.
10. Naber KG: Racjonalne stosowaie antybiotyków w leczeniu szpitalnych zakażeń układu moczowego. Zakażenia 2003, 4, 29-31.
11. Paradisi F, Corti G, Mangani V: Urosepsis in critical care unit. Crit Care Clin 1998, 14, 165-180.
12. Romaniszyn D: Pałeczki Gram (-) w zakażeniach szpitalnych. Zakażenia 2005, 5, 28-31.
13. Trafny EA: Powstawanie biofilmu Pseudomonas aeruginosa i jego znaczenie w patogenezie zakażeń przewlekłych. Post Mikrobiol 2000, 39, 55-71.
14. Wróblewska M, Rokosz A, Sawicka-Grzelak A, Kuthan RT, Serafin I., Łuczak M: Zakażenia układu moczowego o mieszanej etoiologii u hospitalizowanych pacjentów. Zakażenia 2006, 2, 39-42.