Lekoterapia zakażeń Lactobacillus sp. – przegląd piśmiennictwa

(1)

PRACA POGLĄDOWA

FORUM ZAKAŻEŃ 2016;7(5):373–376 © Evereth Publishing, 2016

MARTA KŁOS

LEKOTERAPIA ZAKAŻEŃ LACTOBACILLUS SP. – PRZEGLĄD

PIŚMIENNICTWA

TREATMENT OF LACTOBACILLUS SP. INFECTIONS – REVIEW

STRESZCZENIE: Bakterie z rodzaju Lactobacillus kolonizują błony śluzowe jamy ustnej, prze-wód pokarmowy i układ moczowo-płciowy. Można je znaleźć w wielu naturalnych produktach spożywczych, ale często wykorzystuje się je także jako składnik suplementów diety (jako pro-biotyk) w celu wsparcia odporności. Jednak u osób z obniżoną odpornością suplementacja probiotykami może stać się przyczyną rozwoju groźnych lub śmiertelnych chorób, najczęściej zapalenia wsierdzia. Badania wykazały, że różne szczepy Lactobacillus są oporne na różne anty-biotyki, a monoterapie nie należą do skutecznych. Geny oporności Lactobacillus sp. można wy-izolować także z produktów żywnościowych.

SŁOWA KLUCZOWE: Lactobacillus sp., lekoterapia, oporność na antybiotyki

ABSTRACT: Lactobacilli are found in the mucous membrane of the mouth, in the gastrointe-stinal tract and in the genitourinary tract. It is used as a probiotic to support immunity but for people with lowered immunity it could cause serious or fatal diseases. The most common di-sease quoting in publications is endocarditis. The studies showed that different Lactobacillus strains are resistant to various antibiotics and monotherapies are not effective. The Lactobacil-lus sp. resistance genes can be isolated from the food products.

KEY WORDS: antibiotic resistance, Lactobacillus sp., treatment

Katedra Mikrobiologii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, ul. Czysta 18, 31-121 Kraków, e-mail: klosmartha@gmail.com Wpłynęło: 20.09.2016 Zaakceptowano: 10.10.2016 DOI: dx.doi.org/10.15374/FZ2016057

WSTĘP

Lactobacillus sp. jest niejednorodną grupą mikrobiolo-giczną, kolonizującą błony śluzowe jamy ustnej, przewód pokarmowy oraz układ moczowo-płciowy człowieka [1, 2]. W środowisku można je znaleźć na roślinach, materiałach pochodzenia roślinnego, w oborniku, w ściekach czy w fer-mentującej lub psującej się żywności [2]. Po raz pierwszy rodzaj Lactobacillus został opisany w 1901 roku, a następ-nie został podzielony na grupy na podstawie cech fenotypo-wych, optymalnej temperatury wzrostu i sposobu fermenta-cji heksozy [2]. Równolegle z rozwojem genetyki molekular-nej następuje ciągła zmiana na liście gatunków i podgatun-ków tego rodzaju [2]. Lactobacillus sp. są to Gram-dodatnie, beztlenowe, wykazujące brak ruchliwości laseczki, lubiące środowiska bogate w węglowodany [2–4]. Lactobacillus sp.

może być mikroaerofilny, nie tworzy przetrwalników, fer-mentuje glukozę, ale nie wytwarza katalazy i oksydazy [5]. Laseczki Lactobacillus sp. można hodować na agarze z krwią lub agarze czekoladowym, z dodatkiem 5% CO₂, w tempera-turze 35–37°C [6–8].

Działanie bakterii kwasu mlekowego w ludzkiej mikro-florze jelitowej polega m.in. na produkcji substancji prze-ciwdrobnoustrojowych oraz stymulacji układu odporno-ściowego [3]. Lactobacillus sp. dla organizmu człowieka jest probiotykiem, który wspiera mikrobiologiczną równowa-gę m.in. przewodu pokarmowego, a także ma – chociaż nie-koniecznie – pozytywny wpływ na zdrowie [9]. Ze względu na fakt, że bakterie te są zwykle uważane za komensala lub zanieczyszczenie hodowli, dokładnie nie wiadomo, jakie jest rozpowszechnienie zakażeniem Lactobacillus sp. wśród pa-cjentów [3]. W grupie ryzyka, tj. osób bardziej podatnych

Artykuá jest dostĊpny na zasadzie dozwolonego uĪytku osobistego. Dalsze rozpowszechnianie (w tym umieszczanie w sieci) jest zabronione i stanowi powaĪne naruszenie przepisów prawa autorskiego

(2)

374 © Evereth Publishing, 2016 FORUM ZAKAŻEŃ 2016;7(5)

na zakażenie Lactobacillus sp., znajdują się pacjenci z obni-żoną odpornością oraz przewlekle chorzy [3, 5]. Jednakże nadmierne spożycie produktów probiotycznych bądź nabia-łu może stać się groźne w skutkach także dla osób stosują-cych antybiotyki o szerokim spektrum działania, po opera-cjach oraz z immunosupresją [4, 5, 10–12]. Chorzy z bakte-riemią wywołaną Lactobacillus sp. znajdują się w przedzia-le wiekowym 55–60 lat (bez predyspozycji płciowej) [5]. W badaniach Cannona średni wiek pacjentów z lactoba-cillemią wynosił 53,5 roku, a z zapaleniem wsierdzia – 43 lata. Stosunek mężczyzn do kobiet w lactobacillemii wy-niósł około 24:17, natomiast w grupie z zapaleniem wsier-dzia – 5:3 [13]. Objawy sepsy z lactobacillemią obejmu-ją głównie: gorączkę, leukocytozę i dreszcze; średni czas le-czenia antybiotykami wynosi 12 dni (w badaniu Cannon te-rapia antybiotykowa trwała 25 dni) [5, 13]. Kryterium po-twierdzającym lactobacillemię są dwie pozytywne kultury krwi dla Lactobacillus sp. lub izolacja z krwi i innego miej-sca zakażenia [5]. Według różnych autorów Lactobacillus sp. najczęściej związany jest z zapaleniem wsierdzia [1, 2, 4, 5]. Przyczyną bakteryjnego zapalenia wsierdzia, spowodowa-nego bakteriami kwasu mlekowego, w 47% są zabiegi den-tystyczne [13]. W pracy Cannona śmiertelność pacjentów z różnymi zakażeniami o etiologii Lactobacillus była bar-dzo wysoka i wynosiła nawet 29%, a ryzyko zgonu nie było związane z typem infekcji [13]. Tak wysoki wskaźnik śmier-telności może być skutkiem trudności w identyfikacji lase-czek kwasu mlekowego i mieszanych infekcji bakteryjnych, a co za tym idzie – wdrożenia efektywnego celowanego le-czenia przeciwdrobnoustrojowego.

Celem pracy był przegląd piśmiennictwa dotyczący moż-liwości leczenia przeciwdrobnoustrojowego zakażeń po-wodowanych przez różne gatunki rodzaju Lactobacillus. W analizie uwzględniono doniesienia z lat 1991–2015.

WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI

Lactobacillus sp. posiadają wysoką naturalną oporność na: bacytracynę, cefoksytynę, cyprofloksacynę, kwas fusy-dowy, kanamycynę, gentamycynę, trimetoprim/sulfametok-sazol i wankomycynę. Ostatnie badania wykazały, że bak-terie kwasu mlekowego mogą stanowić rezerwuar genów oporności na antybiotyki (Tabela 1) [2]. Izolaty Lactobacil-lus sp. pochodzące od pacjentów, badane w Helsinki Univer-sity Central Hospital (Finlandia), wykazały wysoką wrażli-wość wyrażoną niskim minimalnym stężeniem hamują-cym (ang. minimal inhibitory concentration – MIC) imi-penemu, piperacyliny+tazobaktamu, erytromycyny i klin-damycyny oraz zmienną wrażliwość na penicylinę i cefa-losporynę. Jednocześnie posiadały wysokie stężenie mini-malne i hamujące w stosunku do wankomycyny. Wyjątek stanowiły Lactobacillus gasseri, Lactobacillus jensenii oraz

Lactobacillus acidophilus [10, 13]. Antybiotykiem, na któ-ry Lactobacillus sp. posiada naturalną oporność, jest wan-komycyna [5, 6]. Jest ona uwarunkowana obecnością en-zymów wiążących ligazę D-alaninową [2]. Przeprowadzo-ny E-test i metoda dyfuzyjno-krążkowa z wankomycyną wykazały minimalne stężenie hamujące, wynoszące ponad 256 μg/mL, dla wszystkich gatunków Lactobacillus, za jątkiem L. jensenii i L. gaserii (które wykazują w testach wy-soką wrażliwość) [10]. Z 36 badanych przez Ruoff izolatów różnych bakterii Gram-dodatnich opornych na wankomy-cynę, aż 25 szczepów stanowiło Lactobacillus sp. [14]. Ob-razuje to problem w terapii chorób, którym jest naturalna oporność na glikopeptydy [6, 8].

LEKOTERAPIA

Klindamycyna, gentamycyna, tobramycyna i chloramfe-nikol w leczeniu tego typu zakażeń były prawie w 100% sku-teczne, ale monoterapia ciężkich infekcji spowodowanych Lactobacillus sp. nie przynosi efektu pomimo łatwo osiągal-nego MIC penicyliny i ampicyliny (Tabela 1) [1, 2]. Przyczy-ną może być rozbieżność między MIC a minimalnym stęże-niem bakteriobójczym (ang. minimal bactericidal concen-tration – MBC), różniącym się dla poszczególnych szcze-pów Lactobacillus sp. pochodzących z różnych źródeł [1].

Fińskie badania pokazały, że dawka zaledwie ≤0,25 μg/mL ampicyliny działa hamująco na wzrost: Lactobacil-lus fermentum, LactobacilLactobacil-lus jensenii, LactobacilLactobacil-lus saliva-rius i Lactobacillus gasseri [10]. Wielu naukowców wskazało połączenie wysokiej dawki penicyliny lub ampicyliny z ami-noglikozydem jako najlepszą terapię w różnych formach kli-nicznych zakażeń Lactobacillus sp. (Tabela 1) [13]. Przed-stawiono także ciekawą zależność: stężenie MBC penicyliny z ampicyliną było znacznie wyższe od stężenia MIC tych sa-mych antybiotyków. Również Bayer udowodnił nieskutecz-ne działanie monoterapii [1]. Wszystkie badanieskutecz-ne przez nie-go izolaty były oporne na streptomycynę, z czenie-go 14 wyka-zywało oporność na gentamycynę. Natomiast w przypadku zastosowania połączenia z penicyliną terapia okazywała się znacznie skuteczniejsza. Zadowalający efekt bakteriobójczy uzyskano w odniesieniu do 94% izolatów przy kombinacji penicylina+gentamycyna; autorzy wskazują, że jest to do-bre rozwiązanie w porównaniu do zastosowania połączenia ampicylina+streptomycyna, które było efektywne w odnie-sieniu tylko do 70% mikroorganizmów (mimo że w bada-niu in vitro uzyskiwano niższe MBC). W ciężkich zakaże-niach Lactobacillus sp. szczególnie polecane jest połączenie penicylina+aminoglikozyd, zwłaszcza w leczeniu zapalenia wsierdzia. Także monoterapia antybiotykami beta-laktamo-wymi nie daje dobrego efektu. W grupie pacjentów z aler-gią na penicylinę lub tych, u których terapia penicylina+a-minoglikozyd jest nieskuteczna, poleca się klindamycynę

(3)

375

FORUM ZAKAŻEŃ 2016;7(5)

i erytromycynę [15]. W przypadku erytromycyny wzrost wszystkich izolatów Lactobacillus był hamowany przy stę-żeniu ≤0,25 μg/mL, natomiast na większość z nich klinda-mycyna działała hamująco w stężeniu ≤0,5 μg/mL [10]. Nie ma zgodności badaczy co do możliwości wykorzystania cy-profloksacyny. Badania Salminen wskazują, że niskie stę-żenie hamujące (≤1 μg/mL) in vitro było obserwowane dla wszystkich szczepów L. rhamnosus GG [10].

W badaniach autolitycznej aktywności enzymów bakte-ryjnych w mechanizmie tolerancji na penicylinę u wrażli-wych i opornych szczepów Lactobacillus sp. dowiedziono, że autolityczna aktywność enzymów zależy od fazy stu mikroorganizmów i jest znacznie wyższa w fazie wzro-stu niż w fazie stacjonarnej, a poprzez podgrzanie i doda-nie jonów magnezu do buforu autolityczna aktywność en-zymów szczepów opornych zostanie zredukowana do po-ziomu szczepów wrażliwych [16]. Różnice w odpowiedzi na antybiotyk wydają się wynikać z wadliwego działania en-zymów autolitycznych.

Badane przez Cannona izolaty Lactobacillus sp. wyka-zywały różnice we wrażliwości na antybiotyki w zależności od formy klinicznej zakażenia, np. bakterie powodujące in-fekcje krwi były mniej wrażliwe na cyprofloksacynę, pod-czas gdy w zapaleniu wsierdzia wykazywały większą wraż-liwość na gentamycynę [13]. W pracy przedstawiono tak-że procentową wrażliwość Lactobacillus sp. na poszczególne antybiotyki: w przypadku lactobacillemii najskuteczniejsza była erytromycyna, klindamycyna i gentamycyna (96,7%;

94,1%; 94,4%), na zapalenie wsierdzia – cyprofloksacyna i erytromycyna (100%; 90,9%), a na miejscowe zakażenia – erytromycyna i klindamycyna (91,7%; 90,9%) [13].

Franko opisał natomiast przypadek pacjenta z nowotwo-rem prostaty, który spożywał probiotyki, w wyniku czego zachorował na zapalenie wsierdzia spowodowane zakaże-niem Lactobacillus sp. [17]. U tego mężczyzny z powodze-niem zastosowano 15-dniową kurację ampicyliną. W pra-cy przeglądowej Salvany jako główne przyczyny zapalenia wsierdzia wskazywano ingerencje stomatologiczne, choro-by reumatyczne czy chorochoro-by zastawek, natomiast skuteczny-mi antybiotykaskuteczny-mi okazało się połączenie penicyliny z genta-mycyną [18].

Z produktów spożywczych wyizolowano kilka szczepów naturalnie opornych na antybiotyki, m.in. oporny na tetra-cyklinę Lactobacillus plantarum izolowany z miękkich se-rów produkowanych z surowego mleka oraz wszystkie szczepy Lactobacillus rhamnosus izolowane z sera twarde-go (Parmigiano Reggiano) oporne na sześć badanych an-tybiotyków (Tabela 1) [2]. Wśród 74 izolatów Lactobacillus sp. kultur probiotycznych wykryto dwa geny oporności: gen tet(W), warunkujący oporność na tetracyklinę u Lactobacil-lus reuteri SD 2112, zlokalizowany na plazmidzie, oraz gen lnu(A) warunkujący oporność na linkozamidy, także znaj-dujący się u L. reuteri SD 2112 [2]. Stwierdzono, że wraż-liwość na antybiotyki probiotycznego szczepu L. rham-nosus GG była podobna do wyizolowanych klinicznie L. rhamnosus GG oraz izolatów L. rhamnosus z krwi [10].

Antybiotyk Gatunek Lactobacillus rhamnosus Lactobacillus paracasei Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus fermentum Lactobacillus curvatus Amoksycylina S Ampicylina S S S S Daptomycyna S Erytromycyna S S Glikopeptydy R Imipenem S/R Klindamycyna S Linkomycyna S Penicyliny S/R Pristinamycyna S Ryfampicyna S/R Tetracyklina R Tygecyklina S Trimetoprim-sulfame-toksazol R Tobramycyna Tykarcylina+kwas kla-wulanowy S Wankomycyna S/R R R Pozycja literatury [2, 9, 11] [12] [6] [7] [12]

Tabela 1. Przegląd szczepów z rodzaju

Lactoba-cillus opornych i wrażliwych na określony

an-tybiotyk. Opracowano na podstawie [2, 6, 7, 9, 11, 12].

S – wrażliwy; R – oporny; puste pole oznacza brak in-formacji o wrażliwości/oporności na dany antybiotyk wskazanego gatunku.

(4)

376 © Evereth Publishing, 2016 FORUM ZAKAŻEŃ 2016;7(5)

W badaniach Chen jedyny gatunek – Lactobacillus gasseri, wyizolowany z mleka karmiącej zdrowej kobiety – wykazy-wał wrażliwość na wszystkie antybiotyki, w tym: ampicylinę, cefotaksym, gentamycynę i imipenem, a był oporny na ery-tromycynę [4].

Europejski Komitet ds. Oznaczania Lekowrażliwości (ang. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing – EUCAST) przygotował zalecenia dotyczące anty-biogramów oraz interpretacji badań wrażliwości Lactobacil-lus spp. w odniesieniu do: penicyliny benzylowej, ampicyli-ny, amoksycyliampicyli-ny, imipenemu, wankomycyampicyli-ny, klindamycy-ny, doripenemu i ertapenemu (Tabela 2) [19].

PODSUMOWANIE

Laseczki Lactobacillus sp. są częścią flory bakteryjnej człowieka, a ich spożycie stymuluje układ immunologicz-ny. Jednak nie są one polecane osobom z obniżoną odpor-nością, po zabiegach chirurgicznych i stomatologicznych. Główną chorobą wywoływaną przez te drobnoustroje jest zapalenie wsierdzia. Rodzaj Lactobacillus posiada natural-ną oporność na wiele antybiotyków, w tym na wankomycy-nę. Monoterapie zakażeń powodowanych przez Lactobacil-lus sp. nie są polecane, najskuteczniej działa leczenie skoja-rzone, szczególnie ampicylina z erytromycyną.

KONFLIKT INTERESÓW: nie zgłoszono.

PIŚMIENNICTWO

1. Bayer AS, Chow AW, Morrison JO, Guze LB. Bactericidal synergy between pe-nicillin or ampicillin and aminoglycosides against antibiotic-tolerant lactoba-cilli. Antimicrob Agents Chemother 1980;17(3):359– 363.

2. Bernardeau M, Vernoux JP, Henri-Dubernet S, Guéguen M. Safety asses-sment of dairy microorganisms: the Lactobacillus genus. Int J Food Micro-biol 2008;126(3):278– 285.

3. DuPrey KM, McCrea L, Rabinowitch BL, Azad KN. Pyelonephritis and bacte-remia from Lactobacillus delbrueckii. Case Rep Infect Dis 2012;2012:745743. 4. Chen PW, Tseng SY, Huang MS. Antibiotic susceptibility of commensal

bacte-ria from human milk. Curr Microbiol 2015;72(2):113– 119.

5. Antony SJ. Lactobacillemia: an emerging cause of infection in both the im-munocompromised and the immunocompetent host. J Natl Med Assoc 2000;92(2):83– 86.

6. Fuller R. Probiotics in human medicine. Gut 1991;32(4):439– 442.

7. Kulkarni HS, Khoury CC. Sepsis associated with Lactobacillus bacteremia in a patient with ischemic c olitis. Indian J Crit Care Med 2014;18(9): 606– 608. 8. Russo A, Angeletti S, Lorino G et al. A case of Lactobacillus casei

bactera-emia associated with aortic dissection: is there a link? New Microbiol 2010;33(2):175– 178.

9. Carretto E, Barbarini D, Marzani FC et al. Catheter-related bacteremia due to Lactobacillus rhamnosus in a single-lung transplant recipient. Scand J In-fect Dis 2010;33(10):780– 782.

10. Salminen MK, Rautelin H, Tynkkynen S et al. Lactobacillus bacteremia, species identification, and antimicrobial susceptibility of 85 blood isolates. Clin Infect Dis 2006;42(5):e35– e44.

11. Arpi M, Vancanneyt M, Swings J, Leisner JJ. Six cases of Lactobacillus bacte-raemia: identification of organisms and antibiotic susceptibility and therapy. Scand J Infect Dis 2003;35:(6– 7)404– 435.

12. Robin F, Paillard C, Marchandin H, Demeocq F, Bonnet R, Hennequin C.

Lac-tobacillus rhamnosus meningitis following recurrent episodes of bacteremia

in a child undergoing allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. J Clin Microbiol 2010;48(11):4317– 4319.

13. Cannon JP, Lee TA, Bolanos JT, Danziger LH. Pathogenic relevance of

Lacto-bacillus: a retrospective review of over 200 cases. Eur J Clin Microbiol Infect

Dis 2005;24(1):31– 40.

14. Ruoff KL, Kuritzkes DR, Wolfson JS, Ferraro MJ. Vancomycin-resistant Gram-positive bacteria isolated from human sources. J Clin Microbiol 1988;26(10):2064– 2068.

15. Gouriet F, Million M, Henri M, Fournier PE, Raoult D. Lactobacillus

rhamno-sus bacteremia: an emerging clinical entity. Eur J Clin Microbiol Infect Dis

2012;31(9):2469– 2480.

16. Kim KS, Morrison JO, Bayer AS. Deficient autolytic enzyme activity in antibio-tic-tolerant lactobacilli. Infect Immun 1982;36(2):582– 585.

17. Franko B, Vaillant M, Recule C, Vautrin E, Brion JP, Pavese P.

Lactobacil-lus paracasei endocarditis in a consumer of probiotics. Med Mal Infect

2013;43(4):171– 173.

18. Salvana EM, Frank M. Lactobacillus endocarditis: case report and review of ca-ses reported since 1992. J Infect 2006;53(1):e5– e10.

19. www.eucast.org

Antybiotyk Lactobacillus sp. Wartość graniczna MIC (mg/L)

S≤ R> Penicylina benzylowa 0,25 0,5 Ampicylina 4 8 Amoksycylina 4 8 Imipenem 2 8 Wankomycyna 2 2 Klindamycyna 4 4 Doripenem 1 1 Ertapenem 1 1

Tabela 2. Rekomendacje EUCAST dla Lactobacillus sp. (obowiązujące od 1 stycznia 2015 roku). Opracowano na podstawie [19].

S – wrażliwy; R – oporny.