Branka Šeol Martinec
Zavod za mikrobiologiju i zarazne bolesti s Klinikom Veterinarskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu
Izlaganje sa Znanstveno-stručnog skupa
SažetakMehanizmi bakterijske rezistencijeSmanjenje propusnosti bakterijske stijenkePromjena ciljnog mjesta na bakterijskoj staniciZaobilaženje metaboličkih procesaSmanjenje unutarstaničnog nagomilavanja antimikrobnog lijekaPrirođena otpornostStečena otpornostNačin i značenje prijenosa genaŠirenje gena odgovornih za rezistenciju na antimikrobne lijekoveMultirezistentne bakterije animalnog podrijetlaMDR beta-laktamaze proširenog spektra ESBL-e u enterobakterijaMeticilin-rezistentni Staphylococcus aureus (MRSA) izdvojen iz domaćih životinja i utjecaj na ljudeMeticilin-rezistentni Staphylococcus pseudintermedius (MRSP)MDR Enterococcus faecium i Enterococcus faecalisMDR Salmonella entericaMDR Pseudomonas aeruginosaSummary
Izvor: Zbornik radova Veterinarski dani, Primošten, 2019.
Sažetak
R ezistencija (otpornost) bakterija na antibiotike je prirođena i stečena. Mehanizmi kojima mikrobi stvaraju rezistenciju na antibiotike su inaktivacija antimikrobnih pripravaka pomoću enzima (enzimska inaktivacija), smanjenje unutarstaničnog nagomilavanja antimikrobnog pripravka i promjena ciljnog mjesta na stanici ili njegova zaštita. Mutacije i elementi koji posreduju rezistenciji su plazmidi, transposoni i kasete gena (genske kasete). Širenje gena odgovornih za rezistenciju prema antimikrobnim lijekovima odvija se vertikalno i horizontalno, a mehanizmi prijenosa gena rezistencijesu konjugacija, transdukcija i transformacija. Tri su glavna mehanizma rezistencije: enzimatska inaktivacija, smanjeno intracelularno nakupljanje antimikrobnog pripravka i modifikacija ciljnog mjesta na stanici mikroorganizma.Multirezistentne bakterije (MDR) životinjskog podrijetla, odnosno bakterije izdvojene iz kućnih ljubimaca, riba, vodozemaca, divljih životinja i životinja koje služe za ljudsku hranu, privlače sve veću pozornost. Ovaj podatak zabrinjava stoga što MDR bakterije animalnog podrijetla predstavljaju problem ne samo u veterinarskoj medicini, što zbog otežanog liječenja, što zbog činjenice da se njima sve češće zaražava i čovjek. Multirezistentne bakterije predstavljaju opasnost prvenstveno za vlasnike životinja i veterinare, ali i sve one koji na bilo koji način dolaze u doticaj s bolesnim životinjama, posebice kućnim ljubimcima ali i hranom kontaminiranom spomenutim bakterijama. Najčešće je riječ o multirezistentnim sojevima bakterija Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus pseudintermedius (MRSP), Staphylococcus aureus (MRSA), Enterococcus faecium (VRE), Enterococcus faecalis (VRE), ESBL Klebsiella pneumoniae, bakterije rezistentne na karbapenem (KPC engl. carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae), ESBL Escherichia coli, i Salmonella spp. Također, ne treba zaboraviti sve veći broj MDR sojeva bakterije Mycobacterium tuberculosis, koje iako dominiraju u humanoj medicini, ponekad inficiraju i kućne ljubimce (najčešće pse) koji onda postaju pravi rasadnik ove bakterije i izvor zaraze za čovjeka i druge životinje. Većina spomenutih MDR bakterija uzrokuje tzv. bolničke infekcije hospitaliziranih pacijenata, no one se sve češće izdvajaju iz životinja, ali i iz proizvoda životinjskog podrijetla. Iako su podaci o tome da su multirezistni sojevi izdvojeni iz životinja istovjetni onima u ljudi često osporavani od jednih, a potvrđivani od drugih, postoji opravdana sumnja da su bolesne životinje ili hrana životinjskog podrijetla kontaminirana takvim sojevima izvor zaraze za čovjeka.
Ključne riječi: antimikrobna rezistencija, unutarnja otpornost, stečena otpornost, širenje, plazmidi, mutacija gena, genska kazeta, konjugacija, transdukcija, transformacija, MDR bakterijski sojevi
Mehanizmi bakterijske rezistencije
- (1) inaktivacija antimikrobnih lijekova pomoću enzima (enzimska inaktivacija);
- (2) smanjenje propusnosti bakterijske stijenke;
- (3) promjena ciljnog mjesta na stanici ili njegova zaštita;
- (4) zaobilaženje metaboličkih procesa;
- (5) smanjenje unutarstaničnog nagomilavanja antimikrobnog lijeka.
Inaktivacija antimikrobnih lijekova enzimima temelji se uglavnom na sposobnosti bakterija da proizvedu enzime kojima razgrade ili inaktiviraju antibiotik. Najjednostavniji primjer ovog oblika rezistencije su penicilinaze i cefalosporinaze, enzimi iz skupine beta-laktamaza koji hidroliziraju beta-laktamski prsten penicilina i cefalosporina i tako ih učine nedjelatnim. Tvorbom penicilinaze, bakterija Staphylococcus aureus većinom uspije izbjeći baktericidni učinak penicilina i cefalosporina. Prirodna rezistencija mnogih gram-negativnih bakterija temelji na sposobnosti tvorbe penicilinaza kao konstitutivnih enzima. Geni odgovorni za enzimsku inaktivaciju antibiotika najčešće su smješteni na plazmidima, transposonima ili integronima.
Smanjenje propusnosti bakterijske stijenke
Promjena ciljnog mjesta na bakterijskoj stanici
Zaobilaženje metaboličkih procesa
Inaktivacija se temelji na adenilaciji, fosforilaciji ili acetilaciji molekule antibiotika.
Primjerice, adenilacijom streptomicina, pri kojoj aktivnošću enzima streptomicin-adeniltransferaze nastaje inaktivni spoj adenil-streptomicin, nastaje neaktivni spoj koji ne djeluje protubakterijski. Fosforilacijom pomoću enzima fosfotransferaze u prisutnosti ATP-a inaktivira se kanamicin, a acetilacijom kloramfenikol i kanamicin.
Protubakterijsko djelovanje nekih lijekova, primjerice sulfonamida temelji se na potrebi različitih bakterija za folnom kiselinom koja sudjeluje u sintezi purina i nekih aminokiselina. Za sintezu folne kiseline potrebna je paraaminobenzojeva kiselina (PABK). Zbog kemijske sličnosti s paraaminobenzojevom kiselinom, mogu se umjesto nje u molekulu folne kiseline ugraditi sulfonamidi. Rezultat toga je sinteza nedjelatne folne kiseline. Među sojevima bakterija rezistentnim na sulfonamide otkrivene su varijante s velikim afinitetom za paraaminobenzojevu kiselinu koju proizvode u suvišku i tako prevladaju rezistenciju koja je rezultat kompetitivne ugradnje sulfonamida u molekulu folne kiseline umjesto PABK. Pojedine rezistentne bakterije su zaobišle prirodni način sinteze folne kiseline koristeći se folnom kiselinom iz okoliša. Tim se načinom bakterija suprotstavila antimikrobnom učinku sulfonamida.
Smanjenje unutarstaničnog nagomilavanja antimikrobnog lijeka
Kako sustav nije specifičan podjednako je odgovoran za rezistenciju gram-pozitivnih bakterija iz rodova Staphylococcus i Streptococcus kao i gram-negativnih bakterija roda Pseudomonas i bakterije Escherichia coli.
Odnos bakterija i ostalih mikroba na protumikrobne lijekove može se označiti pojmovima: osjetljivost, prirođena otpornost i stečena otpornost ili rezistencija.
Prirođena otpornost
Tako je rezistencija mikoplazama na beta-laktamske antibiotike posljedica nedostatka čvrste stanične stijenke u tih bakterija. Gram-negativne bakterije prirodno su otporne na makrolide jer velike molekule tih antibiotika ne mogu prodrijeti kroz staničnu stijenku gram-negativnih bakterija i dospjeti do ciljnog mjesta u njihovoj citoplazmi. Na sličan način može se objasniti otpornost anaerobnih bakterija na djelovanje aminoglikozida koji u anaerobnim uvjetima gotovo uopće ne mogu prodrijeti u bakterijsku stanicu.
Podaci o prirođenoj rezistenciji bakterija na antimikrobne lijekove iznimno su važni za terenske veterinare koji se bave liječenjem životinja da bi se izbjegla pogrešna uporaba antibiotika.
Stečena otpornost
Ovo tzv. mutacijsko stanje povezano je s naglim nastankom rezistencije in vivo pri liječenju antimikrobnim lijekovima kao što su fluorokinoloni. Stjecanje rezistencije obično se očituje blagim porastom vrijednosti MIK-a određene bakterije. Međutim, to je stanje varijabilno i vrijednosti MIK-a kolebaju od potpune rezistencije do potpune osjetljivosti određenog mikrobnog izolata. Ponekad je rezistencija rezultat progresivnog nakupljanja učinka višestrukih genetskih promjena koje se u jednom trenutku očituju kao mutacija gena za enzim topoizomerazu. To se posebice odnosi na fluorokinolone (enrofloksacin, marbofloksacin, norfloksacin, ciprofloksacin itd.). Rezistencija na većinu ostalih antimikrobnih lijekova posljedica je stjecanja izvankromosomskih gena koji nose informaciju o rezistenciji.
Važno je naglasiti da podaci istraživanja vrijednosti minimalne inhibicijske koncentracije (MIK-a) imaju veću vrijednost u kliničkoj primjeni od uobičajene kategorizacije pretraženih bakterijskih izolata na osjetljive i neosjetljive, jer se na osnovi njih mogu točnije odrediti doze antibiotika najbliže djelatnoj koncentraciji prema određenom mikrobu.
Bakterija može postati otporna samo na jedan antibiotik tj. jednog pripadnika neke skupine antimikrobnih lijekova, na sve pripadnike neke skupine lijekova ili na antimikrobne lijekove različitih skupina antimikrobnih pripravaka (tzv. MDR sojevi).
Ako je posrijedi mehanizam rezistencije širokog spektra, kao što je sustav za izbacivanje lijeka iz bakterijske stanice ili je riječ o istodobnom stjecanju više raznorodnih gena odgovornih za rezistenciju, tada će nastati tzv. rezistencija širokog spektra ili multipla (višestruka) rezistencija. Poznato je, da otpornost na jedan fluorokinolonski lijek uglavnom znači otpornost na većinu ili čak sve pripadnike te skupine antibiotika.
Način i značenje prijenosa gena
Kad F+ dospije u F– stanicu i poveže se s kromosomom nastaje zapravo nova stanica davateljica koja primanjem plazmida stječe neke osobine kojih prije nije imala. U mikrobiološkom smislu najvažnija je rezistencija na antibiotike. Tada se umjesto o F plazmidu govori o R plazmidu ili R faktoru. On se sastoji od RTF faktora (prema engl. resistence transfer factor, prenosivi faktor rezistencije) i jednog ili više gena rezistencije.
Gen rezistencije određuje otpornost na jedan antimikrobni lijek, a pojedini R plazmidi imaju R gene za jedan do deset antimikrobnih lijekova. Prijenosom R gena konjugacijom, brzo se širi rezistencija na antibiotike unutar pojedinih vrsta, ali i među srodnim rodovima, osobito iz porodice enterobakterija. Prikazani način prijenosa odnosi se na gram-negativne bakterije ali ne na sve. Plazmida ima više vrsta. Za veterinarsku medicinu važni su R plazmidi, među kojima su pojedini odgovorni za rezistenciju na više antimikrobnih lijekova. Vrlo često to su antimikrobna sredstva kloramfenikol, streptomicin, sulfonamidi i tetraciklini. Plazmidi se drže odgovornim za prijenos rezistencije na kanamicin, penicilin i neomicin, pojedini su nositelji rezistencije na kobalt, nikal i druge metale. U gram-pozitivnih bakterija opisana su dva tipa plazmida bez F pilusa koji se prenose konjugacijom: plazmid ovisan o feromonu i plazmid neovisan o feromonu. Plazmidi ovisni o feromonu lučenjem malih peptida (feromona) potiču tvorbu adhezina na davatelju i prijenos plazmida u primatelja. Unutar te skupine neki su odgovorni za rezistenciju na antibiotike.
Izravni prijenos DNK iz jedne bakterije u drugu pomoću bakteriofaga naziva se transdukcija. Bakteriofagi (fagi) su bakterijski virusi koji mogu inficirati određen broj bakterija i u njima se umnožavati. Različita su oblika. Najčešće imaju glavu i rep. Većinom posjeduju DNK, rijetko RNK, nikada obje nukleinske kiseline. Specifični su jer određeni bakteriofag može inficirati i umnožiti se samo u određenom tipu bakterije. Tipizacija bakterija na osnovi osjetljivosti na fage naziva se fagotipizacija. Kad bakteriofagna DNK prodre u primljivu bakterijsku stanicu odmah može započeti umnožavanje virusa i sinteza novih čestica bakteriofaga koje se oslobode iz bakterijske stanice kada ona bude lizirana. Takvi se bakteriofagi nazivaju virulentnima. Pokatkad se bakteriofagna DNK nakon ulaska u bakterijsku stanicu ne umnožava nego se ugradi u kromosomsku DNK stanice domaćina i u obliku “profaga” ostane u stanici i umnaža se kao dio bakterijskog kromosoma. Takvi fagi nazivaju se umjereni fagi (engl. temperate phage). Među njima najpoznatiji je tzv. fag lambda koji može inficirati bakteriju E. coli. Bakterijska stanica s profagom naziva se lizogena bakterija, a pojava se naziva lizogenija. U određenim uvjetima profag se može početi umnažati i nastaju nove čestice bakteriofaga. Prisutnost profaga u lizogenoj bakteriji može se očitovati novom osobinom. Primjerice, lizogena bakterija Corynebacterium diphtheriae (ima β fag) tvori toksin kojim uzrokuje difteriju. Uklanjanjem profaga bakterija gubi sposobnost tvorbe toksina i uzrokovanja bolesti. Jednako tako lizogeni soj bakterije Streptococcus pyogenes tvori toksin kojim uzrokuje šarlah. Ako se profag ne ukloni iz kromosomske DNK stanice domaćina, kromosomski geni stanice domaćina odgovorni za rezistenciju na antibiotike smješteni blizu mjesta ugradnje profaga, mogu postati dijelom fagnog genoma. Kada se profag počne umnažati, geni odgovorni za rezistenciju, mogu se s fagnom DNK ugraditi u nove čestice faga (bakteriofaga) koje su nakon otpuštanja iz stanice sposobne inficirati novu stanicu domaćina i u nju prenijeti gene odgovorne za rezistenciju na antibiotike. Ta se pojava naziva specifična transdukcija. Druga je mogućnost transdukcije da plazmid koji nosi informaciju o rezistenciji bude slučajno ugrađen u fag umjesto bakteriofagne DNK tijekom njegovog nastajanja. Posljedica toga je nastanak “pseudofaga” koji iz stanice bivaju otpušteni kao pravi bakteriofagi koji mogu inficirati novu stanicu domaćina, ali se u njoj ne mogu umnažati jer im nedostaje fagna DNK.
Transformacija je oblik rezistencije prema antibioticima ustanovljen kod različitih gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija.
Osniva se na sposobnosti bakterije da iz okoliša preuzme dio DNK davatelja, unese je i ugradi na odgovarajuće mjesto na kromosomu bakterijske stanice primateljice.
Pojedine bakterije tako prime gene odgovorne za rezistenciju na antibiotike. Tri tipa genetskih elemenata sudjeluju u širenju faktora rezistencije na antibiotike: plazmidi, transposoni i integroni (genske kasete). Plazmidi su dvostruko isprepletene ekstrakromosomske molekule DNK koje se nalaze u gotovo svim bakterijskim rodovima. Veliki su od 2 do više od 100 kbp (kilobaznih parova) i mogu se samostalno umnožavati u bakterijskoj stanici. U jednoj se stanici često nalazi više tipova plazmida koji kodiraju za široki raspon dodatnih osobina koje mogu bakteriji u određenim okolnostima koristiti. To uključuje otpornost na antibiotike i dezinficijense, katione teških metala, anione, tvari koje vežu nukleinske kiseline ili bakteriocine. Osim za rezistenciju na antibiotike, plazmidi kodiraju i za neke druge osobine mikroba kao što su osobitosti metabolizma ugljikohidrata i bjelančevina; iskorištavanje citrata ili tvorbu sumporovodika; osobine koje doprinose patogenosti bakterija (tvorba enterotoksina, hemolizina, neurotoksina, fimbrijskih antigena ili bakteriocina). Također kodiraju i za konjugacijske osobine, npr. tvorbu seksualnih pilâ, inhibiciju ili aktivaciju funkcija plodnosti i održavanje sposobnosti umnožavanja, kao što je primjerice nadzor nad brojem proizvedenih kopija, nekompatibilnost i izbor domaćina. Transposoni su genetski elementi koji se mogu pomicati s jednog mjesta na kromosomu na drugo. To su dvostruko zavijene molekule koje se ne mogu umnožavati samostalno kao plazmidi, nego se moraju ugraditi u vektorsku molekulu koja služi za umnožavanje. To može biti kromosomska DNK ili plazmid. Transposoni su manji od plazmida, veliki manje od 1 kbp do više od 60 kbp. Najmanji transposoni nose jedan gen za enzim transposazu koji katalizira njihovo pomicanje s jednog na drugo mjesto na molekuli. Veći transposoni imaju još neke dodatne gene među kojima se nalaze i geni odgovorni za bakterijsku rezistenciju. Većina transposona nije specifična s obzirom na ciljno mjesto pa se oni mogu ugraditi na različita mjesta u vektorskoj DNK. Veći transposoni mogu nositi prenosive gene koji im omogućavaju da se procesom konjugacije premještaju iz stanice u stanicu. Transpozicija je proces kada kratke transposonske sekvence bivaju kopirane s plazmida na plazmid, s plazmida na kromosom ili s kromosoma na plazmid, a original ostaje na mjestu na kojem je kopiran. Značenje transposona kao važnih činitelja u prijenosu rezistencije je njihova neovisnost o rekombinantnim procesima koji se odvijaju u bakterijskoj stanici. Postoji desetak ili više tipova transposona koji nose gene rezistencije. Neki od njih sudjeluju u konjugaciji, a neki mogu sadržavati integrone.
Razumijevanju tako velike proširenosti bakterijske rezistencije u posljednje je vrijeme doprinijelo otkriće novog genetskog sustava nazvanog integroni. Integroni su specifično građeni elementi koji se sastoje od nepromjenjivog dijela i promjenjivog središnjeg područja u koje se mogu ugraditi kasete gena odgovorne za rezistenciju. Smatra ih se odgovornima za višestruku rezistenciju gram-negativnih bakterija, poglavito enterobakterija. Poznato ih je više od 60 i kodiraju za rezistenciju na beta-laktame, aminoglikozide, trimetoprim, kloramfenikol, streptotricin i kvarterne amonijeve spojeve. Integroni su često ugrađeni u transposone i tada utječu na povećanje pokretljivosti gena rezistencije, a time i širenje rezistencije. Genske kasete su mali pokretni elementi manji od 2 kbp, do sada otkriveni samo u gram-negativnim bakterijama. Najčešće se sastoje od rekombinantnog mjesta i jednog gena koji je dosad većinom ustanovljen kao gen koji kodira za rezistenciju. Genske kasete se od plazmida razlikuju odsutnošću sustava za umnožavanje, a od transposona nedostatkom transpozicijskog sustava.
Širenje gena odgovornih za rezistenciju na antimikrobne lijekove
Multirezistentne bakterije animalnog podrijetla
U humanoj medicini je zabilježena i dobro opisana multipla rezistencija bakterija prema antimikrobnim lijekovima (MDR, engl. multidrug resistance) a podrazumijeva otpornost bakterija prema najmanje jednom antimikrobnom lijeku iz najmanje tri različite skupine antimikrobnih lijekova. Unatoč sve većem broju multirezistnih bakterijskih vrsta izdvojenih iz životinja još uvijek ne postoji općeprihvaćena definicija multiple rezistencije pa je stoga procjena postojanja MDR bakterija neujednačena, a u nekim slučajevima i kontradiktorna.
Temelj za usklađivanje definicija u veterinarskoj medicini postavili su Schwartz i suradnici 2010. godine koji su se usuglasili da ne postoji univerzalno prihvaćena definicija „multiple rezistencije“ u veterinarskoj medicini te su predložili da se takvima nazovu one bakterije koje iskazuju stečenu rezistentnciju na antimikrobne lijekove iz tri ili više od tri klasa.
MDR beta-laktamaze proširenog spektra ESBL-e u enterobakterija
Βeta-laktamaze mogu razgraditi cefalosporine III generacije i aztreonam, a inhibira ih klavulanska kiselina. Također, bakterije koje tvore ESBL-e iskazuju rezistenciju posredovanu plazmidima prema više skupina (klasa) antibiotika. Većina beta-laktamaza proširenog spektra spada u TEM i SHV porodicu, a u novije vrijeme sve više izolata posjeduje i CTX-M beta-laktamaze. Βeta-laktamaze proširenog spektra, prisutne su najviše među hospitalnim izolatima bakterija Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) i Escherichia coli (E. coli), a nešto se rjeđe javljaju i kod ostalih enterobakterija. Jedan od najznačajnijih mehanizama rezistencije bakterija iz porodice Enterobacteriaceae je enzimska inaktivacija penicilina i cefalosporina.
Pojava ESBL enterobakterija u zdravih i bolesnih kućnih ljubimaca pravi je izazov za veterinare.
Štoviše, rezistencija uzrokovana ESBL sojevima često je povezana s rezistencijom na ostale skupine antibiotika kao što su aminoglikozidi, fluorokinoloni i potencirani sulfonamidi koji pripadaju tzv. ključnim antimikrobnim lijekovima (engl. CIA-Critically Important Antimicrobials) za liječenje ljudi. Također, neka su istraživanja potvrdila da se MDR sojevi, izrazito virulentni klonovi MDR enterobakterija, kao što su E. coli sekvencijski tip (ST)131 i ST648, ili K. pneumoniae ST11, ST15, i ST147, izdvojeni iz ljudi mogu izdvojiti i iz kućnih ljubimaca. Navedeni rezultati upućuju na zaključak da su životinje izvor zaraze za ljude i obratno bilo izravnim ili posrednim doticajem ili prijenosom gena koji kodiraju rezistenciju. Također, perad je vrlo često kontaminirana MDR ESBL sojevima E. coli, a dokazani su i MDR enteropatogeni sojevi E. coli koji dospijevaju na peradsko meso i tako postaju izvor infekcije za čovjeka.
U Španjolskoj su iz pasa i mačaka izvojeni sojevi vrste Klebsiella pneumoniae koji su bili visoko rezistentni na aminoglikozide, a ArmA metiltransferaza bila je prisutna kod spomenutog fenotipa. Svi su izolati pripadali humanom klonu ST11 koji je proširen posvuda u svijetu i koji se povezuje s OXA-48 i NDM (engl. New Delhi metallo-β-lactamase) karbapenemazama. Ovi su sojevi također tvorili DHA-1 i SHV-11 beta-laktamaze te qnrB4 (engl. Plasmid-mediated quinolone resistance determinante).
Ovim je potvrđena činjenica da psi i mačke, kućni ljubimci, mogu biti izvor MDR K. pneumoniae za ljude.
Meticilin-rezistentni Staphylococcus aureus (MRSA) izdvojen iz domaćih životinja i utjecaj na ljude
Tijekom posljednjih 25 godina u cijelom je svijetu povećana prevalencija MRSA sojeva povezanih s bolničkim infekcijama (engl. healthcare-associated MRSA) kao i infekcije izvanbolničkim sojevima tzv. CA-MRSA (engl. community-associated MRSA) koje su ogroman javno-zdravstveni problem u zemljama Južne Amerike, a za sada su rijetke u europskim zemljama. Cuny je sa suradnicima 2015. godine u Njemačkoj dokazala da je najmanje 10% infekcija u ljudi MRSA sojevima povezano s domaćim životinjama koji su nazvani LA-MRSA (engl. livestock-associated MRSA). Većina slučajeva infekcija MRSA sojevima pripadala je klonskom kompleksu CC398 koji kolonizira kožu i sluznice skoro polovice svinja na farmama bez ikakvih kliničkih znakova bolesti. Od zaposlenika na farmama svinja čak 77 do 86% ljudi nosioci su ove bakterije na nosnoj sluznici, a nakon što prestanu raditi na tim farmama nestaje i prisutnost MRSA na sluznici nosa. Sojevi LA-MRSA izdvojeni su iz brojnih životinjskih vrsta uzgajanih na farmama diljem svijeta. U svom su istraživanju Tenhagen sa suradnicima 2014. godine pretražili različite uzorke podrijetlom iz goveda ili vezanih uz proizvodnju i okoliš goveda. Najviše MRSA sojeva izdvojeno je s nosne sluznice teladi a najmanje iz cisterni s mlijekom. Većina izdvojenih MRSA sojeva, neovisno o mjestu izdvajanja, pripadala je spa-tipu t011 i t034.
Grøntved sa suradnicima 2016. godine objavio je rezultate istraživanja pojave MRSA sojeva u svinja i povezanosti, odnosno prijenosu na ljude. Svi sojevi LA-MRSA (CC398) izdvojeni iz ljudi i svinja uključeni su u istraživanje koje je obuhvatio sekvenciranje cijelog genoma. U istraživanju su pretražene 26 farmi svinja, dvije klaonice i 36-ero ljudi. Primarni izvor zaraze bili su ljudi koji su prenjeli MRSA na tri farme krmača s kojih su se MRSA sojevi sekundarno prenosili uglavnom putem trgovanja životinjama, a znatno manje preko ljudi, odnosno kamionima za prijevoz stoke. Niti jedan humani izolat MRSA CC398 nije bio epidemiološki povezan sa sojevima vezanim uz svinje i razlikovali su se unutar pojedinih skupina izolata unutar spomenuta tri klastera što dovodi do zaključka da je riječ o minimalnoj diseminaciji unutar opće populacije.
Također, u istraživanju su identificirani putovi širenja koje je moguće spriječiti, a to su infekcija ljudi koji su zbog prirode posla izloženi kolonizaciji MRSA sojevima, trgovina životinjama i prijevoz svinja. Ovi su rezultati važni stoga što će se nastojati sačuvati svinje od infekcija MRSA sojevima, a s perspektive „Jednog zdravlja“ (engl. One Health) spriječiti da farme svinja budu rezervoari MRSA sojeva za ljude.
Sojevi LA-MRSA izdvojeni su između ostalih i iz peradi. Tako autori navode da je čak 90% od 20 pretraženih jata bilo pozitivno na prisutnost MRSA sojeva, a na 12 od 22 farme 59-ero ljudi bilo je pozitivno na prisutnost ove bakterije. U većini pretraženih jata prevladavao je CC398 MRSA a u nekim je jatima identificiran MRSA spa-tip t002 koji nije srodan s klonalnim kompleksom 398. Na čak 11 farmi i osmero ljudi izdvojen je meticilin-rezistentni soj vrste S. aureus.
U konja, u raznim dijelovima sjeverne Amerike, MRSA sojevi izdvojeni su u 0 do 10,9% zdravih konja, a većina njih ne pokazuje kliničke znakove infekcije. Na pojedinim farmama konja čak 50% životinja su inaparentni nosioci MRSA sojeva, a nakon ozljede ili stresa očituju se klinički znakovi infekcije ovom bakterijom. Rizični čimbenici koji utječu na kolonizaciju MRSA sojevima u konja nisu dovoljno istraženi.
Međutim, poznato je da su konji koji žive na farmama u kojima je dokazana prisutnost MRSA, a koji su liječeni antibioticima, nakon što budu zaprimljeni u veterinarsku bolnicu budu identificirani kao nosioci MRSA sojeva. Ovi se sojevi mogu lako proširiti u veterinarskim bolnicama jednako kao što se MRSA širi u humanim bolnicama. Većina infekcija uzrokovana je jednim specifičnim sojem nazvanim Kanadski epidemijski MRSA-5 (CMRSA-5) ili USA500 soj. Iako je ovaj soj humanog podrijetla, nije čest u ljudi, a smatra se da se prilagodio konjima. Ovaj se soj najčešće izdvaja iz ljudi koji su u doticaju s konjima što upućuje na činjenicu da se bakterija prenosi s ljudi na konje i obratno. Nedavno je u Europi iz konja izdvojen MRSA ST398 soj koji je inače uzrokovao infekcije u svinja i goveda. Cuny i White su 2016. objavili istraživanje o MRSA infekcijama u konja i njihovom značenju za zdravlje ljudi. Osim u Sjevernoj Americi, infekcije u konja MRSA sojevima opisane su u Europi, Australiji i Japanu.
Većina bolničkih infekcija u konja očito je povezana s određenom klonskom linijom. Tako se klonalni kompleks CC8 rijetko pojavljuje, a CC398 sve više prevladava.
Meticilin-rezistentni Staphylococcus pseudintermedius (MRSP)
Može se izdvojiti s kože glave, nosne sluznice, prepona i anusa zdravih pasa i mačaka.
Meticilin-rezistentni izolati vrste Staphylococcus pseudintermedius (MRSP) prvi su put opisani u Brazilu kasnih devedesetih godina a danas postoje dva dominantna klona.
U Europi prevladava klon ST71 koji se pojavio 2005. godine u Njemačkoj, koji se ubrzo proširio po cijelom svijetu, dok je u Sjevernoj Americi dominantna klonska linija ST68. Oba su klona multirezistna te predstavljaju vrlo velik problem u borbi protiv mikrobne rezistencije u veterinarskoj medicini.
Osim na beta-laktamske antibiotike MDR MRSP sojevi rezistentni su na aminoglikozide, fluorokinolone, makrolide, linkozamide, kombinaciju timetoprima i sulfametoksazola, a često i na tetracikline i kloramfenikol.
MDR sojevi MRSP su veliki izazov za veterinare jer su prisiljeni posegnuti za antimikrobnim lijekovima licenciranim za liječenje ljudi kao što su mupirocin, vankomicin i rifampin. Zoonotski potencijal MRSP sojeva znato je manji od MRSA sojeva, međutim prijenos sa životinja na ljude je opisan.
MDR Enterococcus faecium i Enterococcus faecalis
MDR Salmonella enterica
Brojne zemlje (npr. Kanada i SAD) stoga nadziru pojavu i rasprostranjenost rezistentnih sojeva vrste Salmonella enterica, ali i ostalih patogenih enterobakterija. Kako je već rečeno, vrsta Salmonella enterica jedna je od najčešćih kontaminanata hrane za ljude, a osobitu opasnost za zdravlje predstavljaju MDR sojevi. Od velike je važnosti za zdravlje ljudi odrediti podrijetlo MDR sojeva, odnosno genetskih elemenata koji su odgovorni za multiplu rezistenciju sojeva salmonela izdvojenih iz hrane za ljude.
MDR Pseudomonas aeruginosa
S obzirom na to da liječenje infekcija ovom bakterijom u pasa traje 4 do 6 tjedana i da su doze pojedinih antimikrobnih lijekova znatno više od onih koje se koriste za liječenje infekcija ostalim bakterijama, hipodoziranje vrlo brzo rezultira nastankom rezistencije osobito kod fluorokinolona (enrofloksacin i ostali pripravci iz te skupine).
Rezistencija ove bakterije praćena je dvadesetak godina te je uočen porast rezistencije na većinu antipseudomonalnih lijekova posebice na aminoglikozide i fluorokinolone. Također je zabilježen i porast broja MDR izolata. Fernandez sa suradnicima je 2018. godine opisala i dokazala transfer VIM-2 karbapenemaza pozitivnog soja bakterije Pseudomonas aeruginosa između psa, vlasnika psa i diseminaciju tog istog soja u okoliš odnosno kućanstvo. Osim životinja izvor zaraze MDR sojevima bakterije Pseudomonas aeruginosa mogu biti i namirnice životinjskog podrijetla. Benie i suradnici su 2017. godine pretražili 500 uzoraka od čega je 230 bilo goveđe meso, 130 svježa riba i 140 dimljena riba. Ukupno je izdvojeno 205 izolata bakterije Pseudomonas aeruginosa, od čega 122 izolata iz goveđeg mesa, 49 iz svježe ribe i 33 iz dimljene ribe. Od ukupno 204 izolata, čak 181 izolat bili su MDR. Najviše multirezistnih izolata (MDR) pripadalo je onima izdvojenim iz goveđeg mesa (47,8%), potom iz svježe (33,1%) a najmanje iz dimljene ribe (20,0%). Najveća rezistencija bila je na aztreonam (98,4%), potom na tikarcilin u kombinaciji s klavulanskom kiselinom (50,4%), tikarcilin (50,4%), piperacilin (31,4%) i ciprofloksacin (33,6%). Na cefipim rezistentno je bilo 17,0% izolata, 6,7%, na ceftazidim 7,2%, na imipenem 4,5%, na kolistin 4,5%, a svi pretraženi izolati bili su osjetljivi na fosfomicin.
Ova istraživanja zorno pokazuju i dokazuju da prijenos MDR sojeva vrste Pseudomonas aeruginosa, ali i ostalih MDR bakterija koji kontaminiraju hranu životinjskog podrijetla mogu biti izvor zaraze na čovjeka kao i žive životinje ako se hrane tim proizvodima.
MECHANISMS OF ANTIMICROBIC RESISTANCE AND MULTI-RESISTANT BACTERIA OF ANIMAL ORIGIN
Branka Šeol Martinec
Key words: antimicrobial resistance, intrinsic resistance, acquired resistance, spreading, plasmids, gene mutation, gene casette, konjugation, transduction, transformation, MDR bacterial strains