ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗ ΤΩΝ ΛΟΙΜΩΞΕΩΝ Γ. Καπαρός, Επίκουρος Καθηγητής Κλινικής Μικροβιολογίας.

Παρουσίαση με θέμα: "ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗ ΤΩΝ ΛΟΙΜΩΞΕΩΝ Γ. Καπαρός, Επίκουρος Καθηγητής Κλινικής Μικροβιολογίας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗ ΤΩΝ ΛΟΙΜΩΞΕΩΝ Γ. Καπαρός, Επίκουρος Καθηγητής Κλινικής Μικροβιολογίας

2 ΛΟΙΜΩΞΗ είναι η εισβολή ή ο αποικισμός του οργανισμού από παθογόνους μικροοργανισμούς ΝΟΣΟΣ εμφανίζεται όταν η λοίμωξη προκαλεί διαταραχή της υγείας. Είναι μια παθολογική κατάσταση κατά την οποία μέρος του οργανισμού ή ολόκληρος ο οργανισμός δεν είναι σε θέση να εκτελέσει τις φυσιολογικές του λειτουργίες. Όταν οι αμυντικοί μηχανισμοί του οργανισμού δεν επαρκούν για την αποτροπή ή καταπολέμηση της λοίμωξης, τότε η λοίμωξη πρέπει να αντιμετωπισθεί χημειοθεραπευτικά με χρήση αντιμικροβιακών φαρμάκων που δρούν εμποδίζοντας την αύξηση του πληθυσμού των μικροοργανισμών. Τα αντιμικροβιακά φάρμακα εξασκούν τη δράση τους στο εσωτερικό του οργανισμού – ξενιστή. Επομένως, θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να καταπολεμούν τα παθογόνα μικρόβια χωρίς να προκαλούν σημαντικές βλάβες στα κύτταρα και τους ιστούς του οργανισμού – ξενιστή. Πρέπει δηλαδή να εμφανίζουν εκλεκτική τοξικότητα.

3 Το 1928 ο Alexander Fleming παρατήρησε ότι η ανάπτυξη του βακτηρίου Staphylococcus aureus αναστελλόταν στην περιοχή γύρω από την αποικία ενός μύκητα που είχε επιμολύνει τυχαία ένα τρυβλίο. Ο υφομύκητας αυτό ήταν το Penicillium notatum και η ενεργός χημική ουσία που παρήγαγε και η οποία ανέστειλε την ανάπτυξη του χρυσίζοντος σταφυλόκοκκου απομονώθηκε λίγο αργότερα και ονομάσθηκε πενικιλλίνη.

4 Ανασταλτικές αντιδράσεις μεταξύ αποικιών μικροοργανισμών κατά την ανάπτυξη τους σε στερεά θρεπτικά υλικά παρατηρούνται συχνά και ο μηχανισμός της ανασταλτικής δράσης ονομάζεται αντιβίωση. ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΟ: Η ουσία η οποία παράγεται από μικροοργανισμό σε μικρές ποσότητες και αναστέλλει την ανάπτυξη άλλων μικροοργανισμών. Τα πλήρως συνθετικά αντιμικροβιακά φάρμακα π.χ. της ομάδας σούλφα, δε θεωρούνται αντιβιοτικά από τεχνικής άποψης. Εντούτοις, αυτή η διάκριση συχνά αγνοείται στην πράξη. Η ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών είναι σχετικά εύκολη, λίγα από αυτά όμως έχουν ιατρική ή εμπορική αξία. Πάνω από τα μισά αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία λοιμώξεων παράγονται από είδη του γένους Streptomyces που είναι Gram (+) βακτήρια του εδάφους ενώ σε ερευνητική μελέτη που εξέτασε 400.000 καλλιέργειες μικροβίων, προέκυψαν μόνο τρία χρήσιμα αντιβιοτικά.

5 Μερικά φάρμακα έχουν στενό αντιμικροβιακό φάσμα δράσης δηλαδή είναι δραστικά έναντι λίγων μόνο διαφορετικών τύπων μικροβίων. Η πενικιλλίνη G για παράδειγμα είναι δραστική έναντι Gram (+) βακτηρίων αλλά ελαχίστων Gram (-). Αντίθετα, φάρμακα όπως τετρακυκλίνες, σουλφοναμίδες, αμινογλυκοσίδες που δρούν εξίσου ικανοποιητικά έναντι Gram (+) και Gram (-) καλούνται αντιβιοτικά ευρέος φάσματος. ΑΝΤΙΜΙΚΡΟΒΙΑΚΟ ΦΑΣΜΑ

6 Δεδομένου ότι η ταυτοποίηση ενός παθογόνου μικροοργανισμού απαιτεί κάποιο χρόνο με τις διαθέσιμες μεθόδους ανίχνευσης και ταυτοποίησης που εφαρμόζονται στο κλινικό εργαστήριο, η χορήγηση αντιβιοτικού ευρέος φάσματος προσφέρει σημαντικό πλεονέκτημα στη θεραπεία μιας λοίμωξης. Το μειονέκτημα στη συγκεκριμένη περίπτωση είναι η καταστροφή μέρους της φυσιολογικής χλωρίδος του ξενιστή  οι μικροοργανισμοί της χλωρίδος που θα επιβιώσουν μπορεί να υπερπολλαπλασιασθούν και να λειτουργήσουν ως ευκαιριακά παθογόνα. Η υπερανάπτυξη αυτή ονομάζεται επιλοίμωξη και χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η υπερανάπτυξη του μύκητα Candida albicans μετά από παρατεταμένες αντιβιόσεις έναντι βακτηριδίων.

7 Τα αντιβιοτικά δυνατόν να προκαλούν τον θάνατο των μικροβίων ή απλώς να αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό τους: Μικροβιοκτόνα: Ονομάζονται αυτά που προκαλούν γρήγορα το θάνατο των μικροβίων (πενικιλλίνες, κεφαλοσπορίνες). Μικροβιοστατικά: Ονομάζονται αυτά που προκαλούν αναστολή της ανάπτυξης των μικροβίων. (τετρακυκλίνες, ερυθρομυκίνες). Στην περίπτωση της μικροβιοστατικής δράσης τα μικρόβια καταστρέφονται στη συνέχεια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του οργάνου – ξενιστή όπως η φαγοκυττάρωση και η παραγωγή αντισωμάτων. Σε ασθενείς με μειωμένη άμυνα και σε πολύ σοβαρή λοιμώξεις προτιμάται η χορήγηση μικροβιοκτόνων. ΔΡΑΣΗ ΑΝΤΙΜΙΚΡΟΒΙΑΚΩΝ ΦΑΡΜΑΚΩΝ

8 Σχεδιάγραμμα που απεικονίζει συνοπτικά τους σημαντικότερους μηχανισμούς δράσης των αντιβιοτικών.

9 Αναστολή σύνθεσης βακτηριακού τοιχώματος από την πενικιλίνη που αναστέλλει τη σύνθεση ανέπαφων μορίων πεπτιδογλυκάνης. Δράση μόνο έναντι ενεργά αναπτυσσομένων βακτηρίων. Ελάχιστη τοξικότητα για τον άνθρωπο.

10 Αναστολή της πρωτεϊνοσύνθεσης από τα αντιβιοτικά: (α) Σχηματισμός του 70S προκαρυωτικού ριβοσώματος, από τις 50S και 30S υπομονάδες. Σημειώστε τον τρόπο με τον οποίον η αναπτυσσόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα περνά μέσω μιας σήραγγας στην 50S υπομονάδα από την περιοχή της πρωτεϊνοσύνθεσης που βρίσκεται μεταξύ των 50S και 30S υπομονάδων.

11 (β) Παρουσιάζονται τα διαφορετικά σημεία στα οποία δρούν οι χλωραμφαινικόλη, οι τετρακυκλίνες και η στρεπτομυκίνη. Ριβοσώματα 70S παρόμοια με εκείνα των βακτηρίων περιέχουν και τα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών κυττάρων. Τα περισσότερα αντιβιοτικά που δρουν στην πρωτεϊνοσύνθεση έχουν ευρύ φάσμα δράσης με εξαίρεση την ερυθρομυκίνη που δρα μόνο έναντι Gram (+) διότι δεν διέρχεται από το τοίχωμα των Gram (-).

12 Διάσπαση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης ενός ζυμομύκητα από αντιμυκητιασικό φάρμακο. Η διάσπαση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης από τη μικοναζόλη οδηγεί στην απελευθέρωση του κυτταροπλάσματος.

13 Η πλειονότητα των λοιμώξεων αντιμετψπίζεται με ένα αντιμικροβιακό φάρμακο αλλά πολλές φορές υπάτχουν σαφείς ενδείξεις για χρήση συνδυασμού (συνήθως δύο) αντιμικροβιακών φαρμάκων. Όταν τα αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό η δράση τους μπορεί να είναι: 1.Αδιάφορη: Το αποτέλεσμα δεν είναι μεγαλύτερο από τη δράση του ισχυρότερου. 2.Αθροιστική: Το αποτέλεσμα αποτελεί το άθροισμα της δράσης των δύο φαρμάκων. 3.Συνεργική: Το αποτέλεσμα είναι κατά πολύ μεγαλύτερο από το άθροισμα της δράσης των δύο φαρμάκων. 4.Ανταγωνιστική: Το αποτέλεσμα είναι μικρότερο από τη δράση του ισχυρότερου φαρμάκου. ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΩΝ

14 Για την επιλογή του καταλληλότερου αντιβιοτικού για την καταπολέμηση ενός συγκεκριμένου παθογόνου μικροοργανισμού χρησιμοποιούνται διάφορες εργαστηριακές μέθοδοι και ο έλεγχος της ευαισθησίας στα αντιβιοτικά είναι απαραίτητος όταν η ευαισθησία ενός μικροβίου δεν μπορεί να προβλεφθεί ή όταν υπάρχει περίπτωση ανάπτυξης αντοχής στα αντιβιοτικά. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΑΣΙΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑΣ ΣΤΑ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΑ 1.Μέθοδοι Διάχυσης. 2.Μέθοδος Αραιώσεων σε Ζωμό (Gold Standard). α) Διάχυση Δίσκων (Kirby – Bauer). β) E – test.

15 Είναι η πλέον διαδεδομένη αλλά όχι η καλύτερη μέθοδος ελέγχου της ευαισθησίας γνωστή και ως Kirby – Bauer. Στη μέθοδο αυτή σε τρυβλίο με θρεπτικό άγαρ ενοφθαλμίζεται ομοιόμορφα προτυποποιημένη ποσότητα του εξεταζόμενου μικροβίου. Στη συνέχεια τοποθετούνται στην επιφάνεια του θρεπτικού άγαρ, ειδικοί δίσκοι από διηθητικό χαρτί εμποτισμένοι με γνωστές συγκεντρώσεις αντιβιοτικών. Κατά την επώαση του τρυβλίου τα αντιβιοτικά διαχέονται από τους δίσκους στο άγαρ. Η συγκέντωση του αντιβιοτικού μειώνεται όσο αυξάνεται η απόσταση διάχυσης τους από τους δίσκους. Εάν το αντιβιοτικό είναι δραστικό έναντι του μικροβίου, μετά τον προκαθορισμένο χρόνο επώασης γύρω από το δίσκο σχηματίζεται μια ζώνη αναστολής της ανάπτυξης του μικροβίου. Η διάμετρος της ζώνης συγκρίνεται με προτυποποιημένες διαμέτρους που υπάρχουν σε πίνακες αναφοράς και ο μικροοργανισμός χαρακτηρίζεται ως: ΕΥΑΙΣΘΗΤΟΣ – ΜΕΤΡΙΩΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΣ - ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΥΣΗΣ Διάχυση Δίσκων (Kirby – Bauer)

16 Μέθοδος διάχυσης δίσκων για έλεγχο ευαισθησίας στα αντιβιοτικά. Κάθε δίσκος περιέχει διαφορετικό φάρμακο, που διαχέεται στο θρεπτικό υλικό που τον περιβάλλει. Οι «διαφανείς» ζώνες υποδεικνύουν αναστολή του πολλαπλασιασμού του παθογόνου μικροβίου που αναπτύσσεται στο θρεπτικό υλικό.

17 Μια πιο εξελιγμένη μέθοδος διάχυσης είναι το E – Test που επιτρέπει τον υπολογισμό της ελάχιστης ανασταλτικής πυκνότητας (MIC, Minimal Inhibitory Concetration), δηλαδή της μικρότερης συγκέντρωσης αντιβιοτικού που αναστέλλει την ορατή ανάπτυξη του υπό εξέταση βακτηρίου. Πάνω στο άγαρ στο οποίο ενοφθαλμίζεται το μικρόβιο τοποθετείται πλαστικοποιημένη ταινία εμποτισμένη με διαβάθμιση συγκεντρώσεων του αντιβιοτικού. Με τη μέθοδο αυτή η MIC αντιστοιχεί στο σημείο που αρχίζει η αναστολή της ανάπτυξης του βακτηρίου και διαβάζεται εύκολα στην κλίμακα συγκεντρώσεων που είναι τυπωμένη πάνω στην ταινία. ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΥΣΗΣ E - Test

18 Στην εικόνα η MIC για καθένα από τα τρία αντιβιοτικά αντιστοιχεί στο σημείο εμφάνισης αναστολής της ανάπτυξης του βακτηρίου.

19 Η μεγάλη αδυναμία των μεθόδων διάχυσης είναι ότι δεν προσδιορίζουν εάν ένα φάρμακο είναι βακτηριοκτόνο ή βακτηριοστατικό. Η μέθοδος που προσδιορίζει την ελάχιστη ανασταλτική πυκνότητα (MIC) αλλά και την ελάχιστη βακτηριοκτόνο πυκνότητα (MBC, Minimal Bactericidal Concentration) ενός αντιβιοτικού είναι η μέθοδος αραιώσεων σε ζωμό. ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΥΣΗΣ Μέθοδος αραιώσεων σε ζωμό

20

21 Μικροοργανισμοί στο Νοσοκομειακό περιβάλλον Το νοσοκομειακό περιβάλλον αποτελεί μείζονα δεξαμενή σημαντικής ποικιλίας μικροβίων. Τα περισσότερα εξ’αυτών είναι μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του ανθρώπου και ανήκουν στα ευκαιριακά παθογόνα. Τα ευκαιριακά παθογόνα είναι υπεύθυνα για την πλειονότητα των ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων. Το μεγαλύτερο μέρος αυτών των λοιμώξεων (60% - 80%) σχετίζεται με μικροοργανισμούς που υπάρχουν στη μικροβιακή χλωρίδα του ασθενούς και είναι παρόντες πριν την εισαγωγή στο νοσοκομείο Ένα ποσοστό (20% - 40%) πιστεύεται ότι αναπτύσσεται μετά από μετάδοση μικροοργανισμών από το νοσοκομειακό περιβάλλον συχνά από τα χέρια του ιατρικού και νοσηλευτικού προσωπικού – ιατρικά εργαλεία – επαφή με επιφάνειες και αντικείμενα του νοσοκομειακού περιβάλλοντος που έχουν μολυνθεί με «Νοσοκομειακή χλωρίδα» Weber et al. Role of hospital surfaces in the transmission of emerging health care-associated pathogens: norovirus, Clostridium difficile, and Acinetobacter species. Am J Infect Control. 2010

22 Νοσοκομειακή Λοίμωξη Αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης 3 κυρίως παραγόντων Εξασθενημένος ή

23 Μικροοργανισμοί που προκαλούν την πλειονότητα των ενδονοσοκομεικών λοιμώξεων Μικροοργανισμός Ποσοστό επί του συνολικού αριθμού λοιμώξεων Ποσοστό ανθεκτικών στα αντιβιοτικά Νόσος που προκαλούν Κοαγκουλάση – Αρνητικοί Σταφυλόκοκκοι 25 %89 %Συχνότερο αίτιο σηψαιμίας Staphylococcus aureus16 %60 %Συχνότερο αίτιο πνευμονίας Εντερόκοκκοι10 %29 % Συχνότερο αίτιο λοιμώξεων χειρουργικών τραυμάτων Escherihia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter, και Klebsiella pneumoniae 23 %5 % - 32 % Πνευμονία και λοιμώξεις χειρουργικών τραυμάτων Clostridium difficile13 %- Προκαλεί σχεδόν το 50% περιστατικών διάρροιας Μύκητες6 %- Λοιμώξεις ουροποιητικού και σηψαιμίας Άλλα gram (-) βακτήρια (Acinetobacter, Citrobacter, Haemophilus) 7 %- Λοιμώξεις ουροποιητικού και χειρουργικών τραυμάτων Πηγή: Δεδομένα από τo CDC, Πρόγραμμα Εθνικής Επιτήρησης Νοσοκομειακών Λοιμώξεων

24 Μέγεθος πληθυσμού ΦυσιολογικήΧλωρίδαΓενετικήΠοικιλομορφία Genetic Bottleneck Effect Nοσοκομειακή χλωρίδα Γενετική ομοιομορφία Μέγεθος πληθυσμού Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της Νοσοκομειακής χλωρίδας

25 Τα είδη των μικροοργανισμών της «Νοσοκομειακής χλωρίδος» διαφοροποιούνται εν μέρη ως προς τα γονοτυπικά και φαινοτυπικά τους χαρακτηριστικά σε σχέση με αυτά της φυσιολογικής χλωρίδος της κοινότητος διότι υφίστανται το φαινόμενο που ονομάζεται Population Bottleneck

26 Το φαινόμενο αυτό περιγράφει μια εξελικτική διαδικασία κατά την οποία ένα ποσοστό από τον πληθυσμό ενός είδους πεθαίνει ή εμποδίζεται ως προς τον πολλαπλασιασμό του από κάποιο εξωγενή παράγοντα ο οποίο ασκεί περιβαλλοντική πίεση. Ο παράγων που δημιουργεί το φαινόμενο bottleneck στην φυσιολογική χλωρίδα είναι στην περίπτωσή μας τα χορηγούμενα αντιβιοτικά. Αποτέλεσμα της εξελικτικής αυτής πίεσης στους μικροοργανισμούς είναι η επιλογή αυτών που φέρουν γονίδια ανθεκτικότητας ως προς το χορηγούμενο αντιβιοτικό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται genetic drift και οδηγεί στην αυξημένη γενετική ομοιομορφία του πληθυσμού που προκύπτει. POPULATION BOTTLENECK

27 Με αυτό τον τρόπο μικροβιακά στελέχη με γονίδια που κωδικοποιούν αντοχή στα αντιβιοτικά καταλαμβάνουν τη φυσιολογική χλωρίδα των ασθενών και του προσωπικού των νοσοκομείων αφού έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν μέσω σύζευξης πλασμίδια αντοχής ή μεταθετά στοιχεία (DNA Fragments) αντοχής σε άλλα άγριου τύπου μικρόβια του ίδιου ή διαφορετικού είδους. Π.χ. η αντοχή στη βανκομυκίνη μεταφέρθηκε από τον Enterococcus faecalis στο Staphylococcus aureus μέσω ενός μεταθετού στοιχείου που ονομάζεται Tn1546 Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο ασθενής ή το ιατρικό προσωπικό να γίνεται μέρος της δεξαμενής (και βεβαίως της αλυσίδας μετάδοσης) ανθεκτικών στα αντιβιοτικά στελεχών. Τα ανθεκτικά στελέχη λόγω της εξασθενημένης άμυνας του ξενιστή από υποκείμενη νόσο, χειρουργική επέμβαση ή τραύμα καθιστούν δύσκολη την αντιμετώπιση της δευτερογενούς λοίμωξης. POPULATION BOTTLENECK

28 Σύμφωνα με τον καθηγητή B. Levin του Πανεπιστημίου Emory: 1.Τα ανθεκτικά σε αντιβιοτικό στελέχη παρουσιάζουν μειωμένα προσαρμοστικά χαρακτηριστικά σε σχέση με τα αγρίου τύπου ευαίσθητα μικρόβια. Π.χ. η μετάλλαξη rpsl στο ριβόσωμα πολλών βακτηρίων που προσδίδει αντοχή στην στρεπτομυκίνη μειώνει ταυτόχρονα και την ταχύτητα παραγωγής πρωτεϊνών κατά τη μετάφραση του mRNA. 2.Εάν αρθεί η περιβαλλοντική πίεση (αντιβιοτικό) τα ευαίσθητα στελέχη λόγω αυξημένης ταχύτητας παραγωγής πρωτεϊνών θα πολλαπλασιαστούν γρηγορότερα και θα πάρουν αριθμητική πρωτοκαθεδρία έναντι των ανθεκτικών. 3.ΟΜΩΣ: Εάν η εξωτερική πίεση (αντιβιοτικό) είναι χρόνια και διαρκής σε ένα πληθυσμό μικροβίων τότε θα επικρατήσουν στελέχη ανθεκτικά στο αντιβιοτικό τα οποία θα φέρουν νέες μεταλλάξεις στο ριβόσωμα σε άλλες θέσεις που θα εξασφαλίζουν ταχύτητες παραγωγής πρωτεϊνών παρόμοιες των αγρίων στελεχών. Bruce R. Levin et.al., Compensatory mutations, antibiotic resistance and the population genetics of adaptive evolution in bacteria. Genetics 154: 985-997 (March 2000)

29 Η γενετική πίεση θα οδηγήσει σε ΕΠΙΚΡΑΤΗΣΗ ανθεκτικών στελεχών που δύσκολα θα εκριζωθούν από ευαίσθητα στελέχη wild type drug sensitive drug resistant mutant drug resistant mutant with compensatory mutation TIME ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ