Ndm-1 gen i superbugs: symptomer og behandling

Hva er NDM-1?

• NDM-1 er en forkortet måte å skrive New Delhi metallo-beta-laktamase, som er navnet gitt til et enzym som ble oppdaget i 2009, og som er i stand til å bli produsert av flere bakterier som gjør bakteriene resistente mot mange antibiotika felles. bruk rundt om i verden.
• Dette enzymet tilhører en gruppe enzymer (beta-laktamaser) som er i stand til å bryte de kjemiske bindingene til en beta-laktamring, som utgjør en viktig del av mange antibiotika som medisiner mot penicillin, cefalosporin og karbapenem.
• De fleste av beta-laktamase-enzymer er effektive på noen eller de fleste av de eldre antibiotika som penicilliner og kefalosporiner. NDM-1 er effektiv på både de gamle antibiotikaene og de nyere karbapenemantibiotika, for eksempel imipenem, som inneholder en beta-laktamring.
• Klebsiella var de første bakteriene som ble identifisert i 2009 for å produsere NDM-1 hos en pasient som reiste fra India til England med en infeksjon som ikke responderte på mange antibiotika. Organismen var motstandsdyktig mot beta-laktamer, og etter at organismenes genetiske og antibiotiske resistensmekanismer ble studert, ble NDM-1 og dens genetiske kilde oppdaget. Den genetiske kilden var et plasmid som ble kalt " bla _NDM-1 ", og siden den oppdagelsen har andre bakteriegener vist seg å ha bla _NDM-1 integrert i andre plasmider eller i bakteriekromosomet, og dermed tillater bakteriene å produsere NDM-1 .
• Selv om NDM-1 er effektiv mot nesten alle antibiotika med beta-laktamringer, er den ikke effektiv til å produsere antibiotikaresistens mot andre typer antibiotika som fluorokinoloner (for eksempel ciprofloxacin og levofloxacin) eller aminoglykosider (for eksempel gentamicin og streptomycin).
• Dessverre har de fleste bakteriestammene som har NDM-1, enten plasmid eller kromosom resistens mot disse (og andre) antibiotika. Begrepet "superbug" brukes ofte løst for å beskrive organismer som er resistente mot vanligvis to eller flere antibiotika som vanligvis er effektive. Fordi bakterier som inneholder NDM-1 ofte er resistente mot nesten alle antibiotika, har bakterier med NDM-1 blitt betegnet som en superbug. Noen etterforskere anser disse bakteriene for å representere den farligste superbug av alle som har utviklet seg til nå.
• Selv om den nylig ble oppdaget i 2009 og mest sannsynlig på grunn av genetisk overføring av plasmider eller andre kromosomale segmenter, har NDM-1 blitt funnet i minst fire forskjellige slekter av gramnegative bakterier ( Klebsiella, Escherichia, Enterobacter og Acinetobacter ). I tillegg er det funnet at personer i India, Pakistan, England, Canada, Sverige, Australia, Japan og USA er smittet med bakteriestammer som produserer NDM-1.
• Forskere spekulerer i at den ekstremt raske spredningen av NDM-1 kan skyldes pasienter som søker medisinsk behandling utenfor hjemlandet (for eksempel besøkende eller reisende fra India). Andre antyder den utbredte og ukontrollerte bruken av antibiotika favoriserer overlevelsen av NDM-1-holdige bakteriestammer.
• En annen mulig grunn til rask spredning er at Escherichia coli ( E. coli ), en del av de normale bakteriene som finnes i den humane tarmen, lett utveksler plasmider. Faktisk ble den første identifiserte pasienten infisert med Klebsiella inneholdende NDM-1 senere å ha en E. coli- stamme, isolert fra avføringen, i stand til å produsere NDM-1.

Hva er årsaken til at NDM-1 blir produsert i bakterier?

Den genetiske koden ( bla _NDM-1 ) lokalisert på enten et plasmid eller integrert i bakteriekromosomet er ansvarlig for syntesen av enzymet NDM-1. Forskere antyder at miljøtrykk, som bruk eller overforbruk av antibiotika, valgt for bakterier som kan syntetisere dette enzymet for å overleve. Noen spekulerer i at fordi det er færre begrensninger i bruken av antibiotika i mange land, vil det sannsynligvis bli produsert antibiotikaresistente stammer i disse landene; med NDM-1, antyder noen etterforskere at India er der dette genetiske elementet først utviklet seg.

Figur 1 er et skjematisk diagram som viser de forskjellige metodene bakterier bruker for å overføre genetisk materiale mellom forskjellige bakterietyper. Den første metoden, transformasjon, skjer når celleveggen til en bakterie brytes sammen under bakteried celledød og det bakterielle genetiske materialet (både kromosomalt og plasmid) frigjøres i miljøet. Andre bakterier i nærheten kan da absorbere arvestoffet og innlemme de absorberte genene i sine egne plasmider eller kromosomer.

Den andre metoden, konjugering, skjer når to bakterier deler en forbindelse gjennom celleveggene deres som gjør at genetisk materiale (plasmider eller genfragmenter) kan passere inn i en annen bakterie som kan inkorporere plasmidet eller genfragmentene i andre plasmider eller kromosomet.

Den siste metoden, transduksjon, er mer komplisert. Det første trinnet innebærer en bakteriofag (en type virus som infiserer bakterier) som fester og injiserer genomet sitt (fig. 1, hvit linje) i en bakterie. Bakteriofaggenomet "overtar" deretter bakteriecellen og syntetiserer bakteriofagdeler som settes sammen til nye bakteriofager. Noen ganger blir imidlertid feil fra plasmider eller det bakterielle kromosomgenetisk materiale feilaktig satt inn i bakteriofagpartikkelen (fig. 1, sekskantet form, kalt en kapsid) i stedet for bare virale gener. Etter at montering er fullført, bryter bakteriofagene bakteriecelleveggen, og de nye bakteriofagene kan deretter infisere andre bakterier. Ikke alle bakteriofaginfiserte bakterier dør; noen overlever. De bakteriene som er infisert med genetisk bakteriofagmateriale som inneholdt gener fra bakterielle plasmider eller fra bakteriekromosomet, kan deretter inkorporere plasmidet eller kromosomgenene i deres egne plasmider eller kromosomer.

Disse typer genetiske overføringer er ansvarlige for syntesen av flere enzymer som NDM-1 som gjør at bakterier kan bli resistente mot mange antibiotika. Slike antibiotikaresistente gener er ofte tett koblet sammen, og til og med flere koblede gener kan overføres ved hjelp av disse metodene samtidig.

Mekanismer som gjør at gener som koder for medikamentresistens, kan deles mellom forskjellige bakteriestammer og forskjellige bakterie-slekter

Hva er symptomer og tegn på en person som er smittet med bakterier som bærer NDM-1?

Det viktigste tegnet eller symptomet på at en person er smittet med bakterier som bærer NDM-1 er svikt i antibiotikabehandlinger (oral eller IV) for å forbedre pasientens tilstand, spesielt hvis pasienten er smittet med en gramnegativ bakterietype og blir behandlet med et antibiotikum som inneholder en beta-laktam-ringstruktur. Hvis personen i tillegg har reist til et annet land (for eksempel India) for elektiv kirurgi eller nylig ble behandlet med antibiotika for en infeksjon og har kommet tilbake til USA eller et annet industriland med infeksjonen, bør pleiere være mistenksomme overfor en bakterie produsere NDM-1 kan forårsake infeksjonen. For øyeblikket er dette de viktigste ledetrådene som tyder på infeksjon med NDM-1.

Fordi NDM-1 kan bæres av flere typer gramnegative bakterier, er tegnene og symptomene på sykdommene lite eller ingen hjelp i å skille om pasienten har en organisme som uttrykker enzymet til antibiotikabehandlinger mislykkes. Fordi gramnegative bakterier er kjent for å forårsake mange sykdommer (for eksempel gastrointestinale problemer, urinveisinfeksjoner, lungebetennelse og noen sårinfeksjoner), bør pasienter med disse sykdommene som krever antibiotikabehandling og ikke komme seg riktig med behandlinger gramnegative bakterier isolert og testet for antibiotikaresistens.

Når skal du søke medisinsk behandling for infeksjoner med bakterier som bærer NDM-1

Enhver person som har fått diagnosen en infeksjon forårsaket av NDM-1 og fremdeles har symptomer på infeksjonen, må søke legehjelp, selv om de tar antibiotika. For tiden er de fleste som har diagnosen NDM-1 bakterieinfeksjoner innlagt på sykehus, men noen blir utskrevet og sendt hjem, ofte med "hjem" i et annet land. Disse menneskene bør søke legehjelp umiddelbart for å forhindre videre spredning av infeksjonen. I tillegg bør enhver som utvikler en infeksjon med gramnegative bakterier som har hatt noen nær kontakt med noen som er kjent for å ha NDM-1-bakterier, både som en infeksjon eller som bærer, søke legehjelp og informere pleieren om potensialet tilknytning til NDM-1-bakterier.

Hvordan identifiseres bakterier som produserer NDM-1?

Selv om det er vanlig praksis å teste alle bakterier som er isolert fra en infisert pasient, kan det hende at noen sykehus ikke tester for karbapenemresistens fordi motstanden mot den er relativt sjelden i de fleste industrialiserte land for tiden. Selv om denne situasjonen kan endre seg raskt, hvis gramnegative isolater viser resistens mot penicilliner, bør de sannsynligvis testes for karbapenemresistens. Hvis det er kjent at pasienten reiser til områder der det ofte finnes NDM-1 (India, Pakistan), bør de isolerte gramnegative bakteriene umiddelbart testes for karbapenemresistens. Denne testen bestemmer imidlertid ikke at de infiserende bakteriene har NDM-1 fordi det er noen få andre enzymer (for eksempel Klebsiella pneumoniae carbapenemase også kalt KPC) som kan forårsake resistens mot karbapenemer, men de er ikke så effektive som NDM- 1. Hvis en karbapenemresistent bakteriestamme blir utvunnet fra en pasient, bør bakteriene sendes til et statlig folkehelselaboratorium eller til US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) for spesifikk testing for NDM-1, fordi testing for NDM- 1 er ikke rutinemessig tilgjengelig. Pasienter som har bakterier isolert fra sitt infeksjonssted som har påvisbar NDM-1 av staten eller CDC-fasiliteter, blir da definitivt diagnostisert som å ha en infeksjon forårsaket av bakterier som produserer NDM-1.

Hva er behandling for en infeksjon forårsaket av bakterier som gjør NDM-1?

Den beste behandlingen for en infeksjon forårsaket av bakterier som lager NDM-1 er å bestemme hvilke antibiotika NDM-1-stammen er mottagelig (ikke motstandsdyktig) for og bruke disse antibiotikaene til pasientbehandling. Et antibiotikum, colistin, som sjelden brukes på grunn av dets toksisitet, er ofte det eneste antibiotikumet som NDM-1-produserende bakterier er mottagelige for. Noen NDM-1-produserende bakterier har imidlertid vist følsomhet for tigecyklin (Tygacil) og noen få til aztreonam (Azactam). Imidlertid bør disse antibiotikaene ikke brukes uten først å bestemme resistens / mottakelighetsmønsteret for den enkelte som infiserer bakteriestammen. Antibiotikaresistens / følsomhetsmønster for bakterier gjøres rutinemessig på laboratorier som dyrker isolerte bakteriestammer i nærvær av antibiotikaimpregnerte disker. Motstandsdyktige bakterier vokser opp til skivkanten, mens bakterier som er mottakelige for å bli hemmet eller drept av antibiotika, etterlater et klart rom uten vekst som strekker seg vekk fra skivkanten. Jo større det tydelige rommet er, desto mer utsatt er bakteriestammen for antibiotikumet (se eksempel, figur 2). De fleste NDM-1-produserende bakterier viser ingen klar plass. Et problem med denne testen er at det tar omtrent to dager å få resultater.

Kirby-Bauer disk-test for antibiotikaresistens / følsomhetsmønster. KILDE: CDC / Gilda L. Jones

Forskere ved GlaxoSmithKline har identifisert en ny antibiotisk forbindelse som kan hemme bakteriell topoisomerase-funksjon i NDM-1-holdige bakterier. Følgelig blir bakterier replikasjon (vekst) hemmet eller stoppet. Dessverre har forbindelsen ikke gjennomgått noen kliniske studier og vil sannsynligvis ikke være kommersielt tilgjengelig ganske snart, siden det foreløpig ikke er planlagt noen kliniske studier.

Hva er prognosen for en person som er smittet med NDM-1-produserende bakterier?

Prognosen (utfallet) for en person smittet med NDM-1 er relatert til pasientens generelle tilstand på diagnosetidspunktet og passende behandling. Generelt har pasienter med antibiotikaresistente bakterier flere komplikasjoner og lengre sykehusopphold enn de som har antibiotikamottagelige organismer. Jo raskere bakteriene er vist å inneholde NDM-1, jo raskere passende behandling kan begynne og desto bedre er prognosen for pasienten. Hvis de NDM-1-produserende bakteriene er mottagelige for colistin, er prognosen vanligvis god. Imidlertid har pasienter på respiratorer, immunkompromitterte pasienter og pasienter på intensivavdelinger en mer bevoktet prognose.

Kan infeksjoner med bakterier som inneholder NDM-1 forhindres?

Sjansen for infeksjoner med bakterier som inneholder NDM-1 kan reduseres eller til og med forhindres ved ganske enkle hygieniske metoder som inkluderer håndvask, adekvat behandling av vannforsyning, vasking av grønnsaker og unngå områder og personer som er kjent for å ha NDM-1-produserende bakterier. De vanlige infeksjonsbeskyttelsesteknikkene som er tilgjengelige på sykehus, bør brukes. Pasienter med NDM-1-bakterier bør behandles som pasienter med MRSA, med et privat rom med hansker, og masker og kjoler bør gjøres tilgjengelig for omsorgspersoner og besøkende.

Det er ingen vaksine tilgjengelig for bakterier som produserer NDM-1, og det er usannsynlig at en vil bli utviklet fordi så mange bakteriestammer kan ha potensial til å produsere NDM-1 hvis de gis passende gener.

Hvorfor er leger og forskere så opptatt av bakterier med NDM-1?

Mange medisinske omsorgspersoner og forskere er bekymret for NDM-1 fordi det gjør noe av det mest nyttige og kraftige antibiotika (karbapenemer) ineffektivt. Disse antibiotikaene er ofte medisinene du velger for alvorlige infeksjoner. I tillegg, siden bla _NDM-1- genet som produserer enzymet ofte er assosiert med andre gener som koder for andre antibiotikaresistensfaktorer, er de bekymret for at slik resistens raskt vil overføres til de fleste gramnegative bakterier, og dermed gi en enorm gruppe bakterier som er resistente mot det meste av det for tiden brukte antibiotika. Selv om det lite sannsynlig er at denne spredningen blir betraktet som en pandemi som fugl eller svineinfluensa, kan utbrudd av sykdommer forårsaket av NDM-1-bakterier føre til høy dødelighet. Forskere er også bekymret for at det ofte kan ta minimum to dager å ta ut aktuelle antibiotikamottagelighetstester, noe som for en kritisk infisert pasient kan være lang tid å behandles med antibiotika som kanskje ikke har evnen til å hemme eller drepe infiserende bakterier.

Forskningsfeltet på NDM-1 er ekstremt aktivt på dette tidspunktet. Det bør være mange utviklinger innen kliniske diagnostiske metoder, antibiotikabehandlingsplaner og antibiotika i løpet av en nær fremtid. Dessverre vil antallet mennesker smittet med og bærer NDM-1-bakterier sannsynligvis øke raskt. Forskere planlegger å prøve å ligge et skritt foran disse potensielt farlige antibiotikaresistente bakteriene, men det er ingen garanti for at de vil lykkes. Forebygging av infeksjon er det beste forsvaret mot disse bakteriene.

Hvor kan folk finne mer informasjon om NDM-1-produserende bakterier?

"Detection of Enterobacteriaceae Isolates Carrying Metallo-Beta-Lactamase" - United States, 2010. "Centers for Disease Control and Prevention

"Veiledning for kontroll av infeksjoner med karbapenemresistent eller karbapenemase-produserende enterobacteriaceae i akutte omsorgsfasiliteter." Sentre for sykdomskontroll og forebygging