Sympozjum „Nowe aspekty użycia aminoglikozydów w leczeniu zakażeń”

(1)

STRESZCZENIA

FORUM ZAKAŻEŃ 2015;6(1):71–73

ZAPALENIA KOŚCI I WPŁYW BAKTERII NA ICH STRUKTURĘ BUDULCOWĄ – HYDROKSYAPATYT

Junka AF1_{, Szymczyk P}2_{, Smutnicka D}1_{, Kos M}3_{, Smolina I}2_{, Mączyńska B}4_{, Chlebus E}2_{, Turniak M}4_{, Bartoszewicz M}1

1 Zakład Mikrobiologii Farmaceutycznej i Parazytologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu 2 Centrum Zaawansowanych Systemów Produkcyjnych Politechniki Wrocławskiej

3 Department of Maxillofacial and Plastic Surgery, Klinikum Oldenburg, Germany

4 Katedra i Zakład Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

Wstęp Zapalenia kości wywołane przez drobnoustroje w formie biofilmowej mogą prowadzić do powikłań zagrażających

życiu i zdrowiu pacjenta. Obecność biofilmu na powierzchni kości skutkuje wzbudzeniem odpowiedzi układu odporno-ściowego. Metaboliczne zróżnicowanie komórek drobnoustrojów w formie biofilmowej, zdolność do skoordynowanej od-powiedzi na bodźce oraz ochronna funkcja macierzy zewnątrzkomórkowej w wysokim stopniu chronią biofilm przed wy-twarzanymi przez komórki immunologiczne wolnymi rodnikami. Aktywność tych związków chemicznych prowadzi na-tomiast do resorpcji hydroksyapatytu, mineralnego składnika kości, a w efekcie do osteolizy. Niezbadana pozostała do tej pory zdolność drobnoustrojów do oddziaływania na hydroksyapatyt w przypadkach, w których działanie układu odpor-nościowego jest zaburzone, np. u pacjentów poddanych immunosupresji lub cierpiących na jednostki chorobowe, takie jak zależna od bifosfonianów martwica kości szczęk. Cel pracy Określenie zdolności biofilmu tworzonego przez drobnoustro-je do zmiany struktury hydroksyapatytu bez udziału komponentów układu odpornościowego in vitro. Materiały

i meto-dy W badaniach zastosowano krążki hydroksyapatytowe o wysokim stopniu gładkości powierzchni. Na krążkach

hodo-wano biofilmy jednogatunkowe: Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans oraz biofilm mieszany (S. mutans i C. albicans). Powierzchnię hydroksyapatytu poddawano badaniu za pomocą mikrosko-pii konfokalnej, elektronowej, analizie EDX oraz planimetrii 2D. Do statystycznego przedstawienia wyników zastosowano test ANOVA. Wyniki Biofilm mieszany Streptococcus mutans i Candida albicans charakteryzował się najwyższą zdolnością do tworzenia zmian w strukturze hydroksyapatytu. Wszystkie biofilmy jednogatunkowe także były w stanie uszkodzić jego powierzchnię. Wykazano, że obserwowane zmiany nie są zależne jedynie od wartości pH. Uzyskane wstępne wyniki wska-zują, że w warunkach in vivo możliwa jest resorpcja kości zachodząca bez udziału układu immunologicznego.

Słowa kluczowe: biofilm, hydroksyapatyt, zmiany powierzchniowe

SYMPOZJUM „NOWE ASPEKTY UŻYCIA

AMINOGLIKOZYDÓW W LECZENIU ZAKAŻEŃ”

WROCŁAW, 17 GRUDNIA 2014 r.

STRESZCZENIA ZGŁOSZONE DO 11.12.2014 r.

* STRESZCZENIA UŁOŻONE W PORZĄDKU ALFABETYCZNYM WEDŁUG NAZWISK AUTORÓW Towarzystwo Mikrobiologii Klinicznej

oraz

Zakład Mikrobiologii Farmaceutycznej i Parazytologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

Artykuł jest dostępny na zasadzie dozwolonego użytku osobistego. Dalsze rozpowszechnianie (w tym umieszczanie w sieci) jest zabronione i stanowi poważne naruszenie przepisów prawa autorskiego oraz grozi sankcjami prawnymi.

(2)

72 © Evereth Publishing, 2015

FORUM ZAKAŻEŃ 2015;6(1)

AMINOGLIKOZYDY – MECHANIZM DZIAŁANIA, OPORNOŚĆ BAKTERII I ICH ROLA WE WSPÓŁCZESNEJ

TERAPII ZAKAŻEŃ

Mączyńska B

Katedra i Zakład Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

Aminoglikozydy są antybiotykami o działaniu bakteriobójczym, a efekt ich działania zależy od stężenia preparatu w śro-dowisku. Aktywność biologiczną tych leków determinują wolne grupy OH i aminowe przy cząsteczkach aminocukrów. Transport oraz działanie aminoglikozydów w komórce jest jednak procesem wieloetapowym. Pierwszy etap polega na bier-nym wiązaniu się antybiotyku z receptorami dla Ca++_i Mg++_{zlokalizowanymi w lipopolisacharydzie błony komórkowej (jest}

wprost proporcjonalne do stężenia antybiotyku). Druga faza to aktywny transport leku, zachodzący pod działaniem sił elek-trostatycznych przy udziale tlenu i energii. Lek powoduje uszkodzenie błony cytoplazmatycznej, czyli ucieczkę składników odżywczych. Transport ulega zahamowaniu przy niskim pH i w warunkach beztlenowych (stąd aktywność tylko w stosun-ku do bakterii tlenowych). Trzeci etap polega na trwałym wiązaniu z podjednostką 30S rybosomu i blokadzie syntezy białka na poziomie translacji. Kumulacja antybiotyku w komórce prowadzi do tzw. efektu poantybiotykowego (ang. postantibiotic effect – PAE). Aminoglikozydy należą do preparatów o szerokim zakresie działania. Ich spektrum obejmuje: Gram-ujemne pałeczki (z wyjątkiem Haemophilus), Gram-dodatnie ziarniaki (Staphylococcus), Mycobacterium tuberculosis i inne gatun-ki prątków (najefektywniej streptomycyna) oraz patogeny wewnątrzkomórkowe Yersinia pestis i Brucella abortus. Amino-glikozydy bardzo słabo działają natomiast na paciorkowce Streptococcus pyogenes i Streptococcus pneumoniae, a nie wyka-zują działania w stosunku do Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia i beztlenowców. W przypadku

Enterococ-cus aminoglikozydy są nieaktywne w monoterapii, mogą być natomiast stosowane w leczeniu skojarzonym z antybiotykami

niszczącymi ścianę komórkową, pod warunkiem, że szczep nie posiada mechanizmu HLAR (ang. high-level aminoglyco-side resistance). Wszystkie antybiotyki z tej grupy – z wyjątkiem neomycyny – nie wchłaniają się z przewodu pokarmowe-go, natomiast absorpcja po podaniu domięśniowym jest bardzo dobra. Zmiennie penetrują do narządów i tkanek; źle prze-nikają do płynu mózgowo-rdzeniowego i kości (mogą być podawane miejscowo). Aminoglikozydy wykazują działania nie-pożądane (przeważnie odwracalne), takie jak ototoksyczność – uszkadzanie komórek receptorowych VIII nerwu czaszko-wego i nefrotoksyczność – wywołanie objawoczaszko-wego uszkodzenia nerek. Najbardziej nefrotoksyczna jest gentamycyna, naj-mniej – netylmycyna. Najgorzej działa długi czas utrzymywania się leku, nawet przy niższym stężeniu. Wyższe stężenie (ale krótkotrwałe) jest mniej niebezpieczne ze względu na szybkie nasycanie się mechanizmu transportu do wnętrza komór-ki. Wobec tego wskazane jest przyjmowanie tych leków raz na dobę. Pomimo działań ubocznych, niewątpliwymi zaletami aminoglikozydów są: szybki efekt bakteriobójczy (1–2 godzin), występowanie PAE, aktywność niezależna od inokulum, brak narastania oporności podczas leczenia, synergizm z antybiotykami β-laktamowymi i glikopeptydowaymi oraz wygod-ne dawkowanie (raz na dobę). Monitorowanie dawkowania pozwala często na uniknięcie lub odwrócenie efektów niepo-żądanych. Oporność na aminoglikozydy opiera się na trzech różnych mechanizmach: enzymatycznym (modyfikacja grup aminowych i hydroksylowych przez acetylotransferazy, fosfotransferezy inukleotydylotransferazy), receptorowym (zmia-ny na podjednostce 30S rybosomu, np. metylacja przez plazmidowo kodowane metylazy) oraz transportowym (nieprze-puszczalność ściany komórkowej dla leku). Klinicznie aminoglikozydy powinny być stosowane w leczeniu ciężkich zakażeń szpitalnych wywołanych przez bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie: miejscowo w zakażeniach ran i gałki ocznej (maści, krople – gentamycyna, neomycyna), miejscowo w zakażeniach kości (gąbki, wkłady – gentamycyna), w zakażeniach szpi-talnych o etiologii Pseudomonas, w jersiniozie i brucelozie. W ciężkich zakażeniach szpiszpi-talnych o mieszanej etiologii i w te-rapii empirycznej zaleca się ich stosowanie w skojarzeniu z: β-laktamami, glikopeptydami, chinolonami, metronidazolem lub rifampicyną. Według raportu ECDC (ang. European Control for Disease Prevention and Control) z 2012 roku, w Polsce wśród pałeczek Gram-ujemnych narasta oporność na aminoglikozydy. Stosunkowo niski procent szczepów opornych notu-je się w przypadku Escherichia coli i Pseudomonas aeruginosa (10–25%), natomiast szczepy Klebsiella pneumoniae

i Acineto-bacter baumanii wykazują znacznie wyższy odsetek oporności (50–60%).

Słowa kluczowe: aminoglikozydy, mechanizm działania, oporność, stosowanie

(3)

73

FORUM ZAKAŻEŃ 2015;6(1)

MIEJSCOWE DZIAŁANIE AMINOGLIKOZYDÓW NA BIOFILM BAKTERYJNY TWORZONY W ZAPALENIACH

KOŚCI – OCENA

IN VITRO

Secewicz A1_{, Mączyńska B}2_{, Smutnicka D}1_{, Junka AF}1_{, Bartoszewicz M}1_{, Michalak M}1_{, Nowicka J}2

1 Zakład Mikrobiologii Farmaceutycznej i Parazytologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu 2 Katedra i Zakład Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

Wstęp Struktura anatomiczna kości, niedostateczna penetracja środków przeciwdrobnoustrojowych do tkanki kostnej

oraz trudności w diagnostyce mikrobiologicznej kości uzasadniają miejscowe użycie sterylnych implantów zawierających siarczan gentamycyny – antybiotyku aminoglikozydowego o szerokim spektrum działania. Implant jest stosowany w celu zapewnienia wysokiego miejscowego stężenia gentamycyny w miejscu implantacji, czego wynikiem jest eliminacja lub za-pobieganie miejscowemu stanowi zapalnemu. Materiał i metody W badaniach wykorzystano szczepy izolowane z oddzia-łów ortopedycznych, chirurgicznych i hematologicznych, wchodzące w skład kolekcji Katedry i Zakładu Mikrobiologii Uni-wersytetu Medycznego we Wrocławiu: Staphylococcus aureus (n=10), Pseudomonas aeruginosa (n=10), Klebsiella

pneumo-niae (n=10). Biofilm wymienionych szczepów tworzono na krążkach hydroksyapatytowych o średnicy 0,5 cm oraz na dnie

płytek polistyrenowych. Zastosowano następujące postaci gentamycyny: krążki z gentamycyną (10 μg), paski nasączone an-tybiotykiem w gradiencie stężeń (0,016–256 μg/ml), siarczan gentamycyny oraz gąbkę garamycynową (2 mg/cm2_{). Do}

re-alizacji zadań wykorzystano: metodę dyfuzyjno-krążkową, metodę E-testów oraz metodę mikrorozcieńczeń umożliwiającą ocenę wrażliwości szczepów w formie planktonowej (ang. minimal inhibitory concentration – MIC) i biofilmowej (ang. bio-film inhibitory concentration – BIC). Uzyskane dane dotyczące lekowrażliwości szczepów posłużyły do oznaczania warto-ści BIC uwalnianej z gąbki kolagenowej gentamycyny względem biofilmu pokrywającego powierzchnię hydroksyapatytu.

Wyniki Wszystkie szczepy badane wykazywały wrażliwość na gentamycynę w metodzie dyfuzyjno-krążkowej oraz w

me-todzie E-testów. W meme-todzie mikrorozcieńczeń biofilm badanych szczepów charakteryzował się opornością na ten antybio-tyk, podczas gdy formy planktoniczne pozostawały wrażliwe na preparat. Jedynie szczepy Klebsiella były oporne na genta-mycynę zarówno w formie planktonicznej, jak i biofilmowej. Zastosowanie gąbki garamycynowej względem biofilmu S.

au-reus, P. aeruginosa oraz K. pneumoniae utworzonego na hydroksyapatycie prowadziło do całkowitej eradykacji

drobnoustro-jów w czasie od 8 do 48 godzin. Wnioski Uzyskane wyniki wykazały skuteczność działania gąbki garamycynowej wzglę-dem biofilmu tworzonego na hydroksyapatycie, mineralnym składniku kości. Przedstawione dane wskazują, że rutynowo stosowane metody oznaczania lekowrażliwości drobnoustrojów mogą nie być miarodajne w przypadku infekcji związanych z obecnością biofilmu.

Słowa kluczowe: biofilm, gentamycyna, hydroksyapatyt, infekcje kości