Výskyt a antibiotická rezistence enterobakterií izolovaných z klinického materiálu od pacientů s akutní leukemií

Východiska:

Akutní leukemie (AL) je heterogenní skupina maligních onemocnění hematopoézy, rozděluje se na dva základní typy, a to akutní myeloidní leukemie (AML) a akutní lymfoidní leukemie (ALL). Pacienti s těmito onemocněními patří mezi těžce imunosuprimované a je u nich velké riziko vzniku závažných infekcí. Cílem studie bylo sledování výskytu enterobakterií – původců těchto infekcí – u pacientů s AL hospitalizovanými na Hemato-onkologické klinice Fakultní nemocnice v Olomouci a zjištění jejich antibiotické rezistence.

Materiál a metodika:

Do studie bylo zapojeno 49 pacientů s AL, z toho 37 s AML (16 žen a 21 mužů) a 12 s ALL (6 žen a 6 mužů); průměrný věk pacientů byl 50,5 roku. V průběhu 12 měsíců (od září 2015 do srpna 2016) by od těchto pacientů získávány vzorky klinického materiálu, které byly podrobeny základnímu mikrobiologickému vyšetření. Bakteriální kmeny byly identifikovány pomocí MALDI-TOF MS. Citlivost na antibiotika byla stanovena pomocí mikrodiluční metody.

Výsledky:

Celkově bylo od pacientů s AL získáno 292 vzorků, které byly dále podrobeny selekci na základě několika kritérií, aby bylo zamezeno zahrnutí identických kmenů získaných od téhož pacienta. Výsledkem byl výběr 146 klinických vzorků z 9 typů klinických materiálů (47× výtěr z krku, 40× stolice, 33× moč, 11× hemokultura, 5× výtěr z dutiny ústní, 4× perianální stěr, 3× stěr z rány, 2× sputum, 1× punktát). Nejvíce prevalentní enterobakterií byla Escherichia coli (42×), dále zástupci Klebsiella spp. (46×), a to Klebsiella pneumoniae (34×) a Klebsiella oxytoca (12×), a Enterobacter cloacae (19×). Mnohé izoláty vykazovaly rezistenci na testovaná antibiotika.

Závěr:

Pacienti s hematoonkologickými onemocněními jsou kolonizováni rezistentními enterobakteriemi, což pro ně představuje potenciální nebezpečí vzniku závažných infekcí. Obecně je výskyt těchto rezistentních zástupců z čeledi Enterobacteriaceae v dnešní době závažným problémem se zvyšujícím se výskytem. Tato fakta a vysoká imunosuprese jsou faktory, které hematoonkologické pacienty řadí do zvlášť ohrožené skupiny, v níž je aktivní surveillance naprosto klíčová.

Klíčová slova:

leukemie – enterobakterie – bakteriální léková rezistence – infekce spojené se zdravotní péčí

Východiska

Akutní leukemie (AL) je heterogenní skupina maligních hematologických onemocnění vyznačujících se různorodým klinickým a laboratorním nálezem. Hlavní charakteristikou tohoto onemocnění je přítomnost blastů v kostní dřeni – dle příslušnosti těchto nezralých buněk k myeloidní či lymfoidní linii se AL dělí na akutní myeloidní (AML) a akutní lymfoblastickou leukemii  (ALL) [1,2].

V roce 2015 bylo v ČR celkem 8 547 pacientů s leukemickým onemocněním (zahrnuje diagnózy C91–C95, prevalence je 81/100 tisíc obyvatel), incidence byla 1 353 pacientů [3]. ALL tvoří pouze 20 % všech AL a jedná se o nejčastější nádorové onemocnění u dětí – objevuje se především mezi 2. a 5. rokem života a následně u dospělých starších 50 let [4,5]. Oproti tomu AML je nejčastější AL vůbec a její výskyt roste s věkem [2,6]. Prognóza je pro AML i ALL značně různorodá – odvíjí se od diagnózy, věku pacienta, přidružených onemocnění a dalších faktorů [5–7]; mezi mírami přežití mužů a žen nejsou výrazné rozdíly [8,9]. Za poslední dvě dekády zaznamenáváme zvyšování incidence i prevalence leukemických onemocnění, zároveň ale pozorujeme příznivý vývoj v přežívání pacientů i v mortalitě na leukemická onemocnění v Evropě – toho bylo dosaženo především díky pokrokům v moderní léčbě hematologických malignit [9,10].

Daní za vysokou účinnost této léčby je ale vysoký výskyt opakujících se akutních infekčních komplikací. Infekce u pacientů vznikají na podkladě vysoké imunosuprese dané dlouhodobou neutropenií a komplexní léčbou vyžadující časté hospitalizace (systémová chemoterapie, radioterapie, transplantace krvetvorných buněk). Často mají proměnlivý a velmi chudý klinický obraz vyznačující se pouze zvýšenou teplotou – tento stav je pak označován jako febrilní neutropenie nebo také horečka neznámého původu. Mají různorodou etiologii a navzdory všem stupňům jejich prevence se tento problém zatím nedaří eliminovat [2,5,11–15].

Jedněmi z nejčastějších původců infekcí získaných právě na hematoonkologických klinikách jsou enterobakterie – to dokumentuje např. Kolář et al ve studii, která zahrnovala dvanáct českých a slovenských hematologických center, v nichž celých 60 % všech izolátů u pacientů s bakteriemii představovaly enterobakterie spolu s Pseudomonas aeruginosa [16]. Hematoonkologická oddělení jsou navíc typická svým výrazným selekčním tlakem na veškeré mikroorganizmy vedoucím ke vzniku rezistence. Tyto rezistentní enterobakterie jsou celosvětově rozšířené a čím dál tím častěji se vyskytují ve zdravotnických zařízeních, kde vyvolávají outbreaky onemocnění mezi pacienty [17].

Cílem studie bylo sledovat u pacientů s ALM a ALL výskyt enterobakterií, které právě u těchto imunosuprimovaných jedinců mohou být příčinou vzniku závažných infekcí, jejich četnost a antibiotické rezistence.

Materiál a metody

Sběr vzorků

V rámci projektu Comprehensive study at the issue of oncological diseases, který probíhal na Lékařské fakultě Univerzity Palackého v Olomouci, byly pacientům s AML a ALL hospitalizovaným na Hemato-onkologické klinice (HOK) Fakultní nemocnice Olomouc odebírány vzorky klinického materiálu. Sběr vzorků začal v září v roce 2015 a byl ukončen v srpnu roku 2016. Všichni pacienti před zahájením odběrů vzorků podepsali informovaný souhlas. Odběr vzorků probíhal v pravidelných intervalech v závislosti na tom, jak se jednotliví pacienti dostavovali na HOK. V rámci pravidelného screeningu jim byly prováděny výtěry z krku a odebírány vzorky moči a stolice (formou rektálního výtěru), další klinicky materiál byl odebírán v případě zhoršení zdravotního stavu v důsledku onemocnění. Vzorky byly následně zpracovány klasickými mikrobiologickými metodami, a to podle typu odebraného materiálu.

Kultivace

Při kultivaci bylo využito standardních mikrobiologických metod. Klinický materiál byl vyočkován na pevné kultivační půdy, kultivace probíhala při zvýšené tenzi CO₂ při teplotě 35 ± 1 °C po dobu 18–24 hod. Hemokultury byly vloženy do hemokultivačního systému BACTEC a kultivace probíhala po dobu 5 dnů při teplotě 35 ± 1 °C. Vzorky krve s pozitivním nálezem byly vyočkovány na pevné půdy a opět kultivovány při teplotě 35 ± 1 °C po dobu 18–24 hod.

Identifikace pomocí MALDI-TOF

Při nálezu signifikantního patogenu byla provedena identifikace kmene metodou MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization – Time of Flight) pomocí přístroje IVD MALDI biotyper. Příprava vzorků, samotná identifikace a analýza dat probíhala dle Sauer et al [18].

Stanovení citlivosti enterobakterií k vybraným antibiotikům pomocí mikrodiluční metody

Stanovení kvantitativní citlivosti na antibiotika bylo provedeno mikrodiluční metodou pro stanovení minimální inhibiční koncentrace (minimum inhibitory concentration – MIC). Bylo použito 18 antibiotik ředěných v mikrotitrační destičce dvojnásobnou geometrickou řadou – ampicilin, ampicilin/sulbaktam, cefuroxim, gentamycin, kotrimoxazol, kolistin, ofloxacin, aztreonam, piperacilin, piperacilin/tazobaktam, cefotaxim, ceftazidim, cefepim, meropenem, ciprofloxacin, tigecyklin, tobramycin a amikacin. Po naočkování byly destičky kultivovány 18–24 hod při teplotě 35 ± 1 °C, výsledky byly vyhodnoceny podle testovacích kritérií EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing) 2016.

Výsledky

Vyšetřovaný soubor

Rozdělení vyšetřovaného souboru dle věku, pohlaví a diagnózy ukazuje tab. 1 – jednalo se o celkem 49 pacientů, z toho 12 pacientů mělo diagnózu ALL (24,5 %; z toho 6 žen a 6 mužů), a 37 pacientů mělo diagnózu AML (75,5 %; z toho 16 žen a 21 mužů). Procentuální zastoupení AML a ALL ve studovaném souboru kopíruje současný trend ve výskytu AL [1].

Průměrný věk pacientů byl 50,5 roku. Počet pacientů s AML se zvyšoval spolu s věkem, jak je pro toto onemocnění typické. Charakteristické zvýšení výskytu ALL ve dvou vlnách (v nízkém věku a ve věku nad 50 let) pozorováno nebylo, což je možné přisoudit nízkému počtu pacientů s ALL ve studii.

Výběr vzorků

Celkem bylo od 49 pacientů získáno 292 vzorků (průměrně 6 vzorků od 1 pacienta – nejvíce 22, nejméně 1). Nejčastěji to byly výtěry z krku (104×), stolice (90×), moč (53×), hemokultura (16×) a výtěr z dutiny ústní (12×), minoritně byly zastoupeny další klinické materiály – perianální stěr 7×, stěr z rány 5×, sputum 3×, punktát 1× a výtěr z nosu 1×.

Po vykonání všech analýz byly vzorky dále podrobeny selekci na základě několika kritérií, aby bylo zamezeno zahrnutí identických kmenů získaných od téhož pacienta. V potaz byly brány klinický materiál, popř. místo, z nějž byl vzorek odebrán, časový faktor a celkové výsledky fenotypové citlivosti na antibiotika. Výsledkem selekce byl výběr 146 vzorků z 9 typů klinických materiálů (47× výtěr z krku, 40× stolice, 33× moč, 11× hemokultura, 5× výtěr z dutiny ústní, 4× perianální stěr, 3× stěr z rány, 2× sputum, 1× punktát).

Bakteriální nález

Nejvíce prevalujícími enterobakteriemi byly Escherichia coli (41×), Klebsiella pneumoniae (34×), Enterobacter cloacae (19×) a Klebsiella oxytoca (12×), dále pak bylo identifikováno dalších 15 druhů enterobakterií (tab. 2).

Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae a Klebsiella oxytoca byly nejčastějšími nálezy u pacientů s AML i u pacientů s ALL. Také distribuce těchto původců dle pohlaví (bez ohledu na diagnózu) byla, co se pořadí týče, totožná. Escherichia coli byla dominující enterobakterií ve stěrech z dutiny ústní, hemokulturách, močích a punktátech; ve výtěrech z krku, stěrech z perianálu a ve stolici převládala Klebsiella pneumoniae.

Rezistence na antibiotika

Přehled rezistence na antibiotika udává tab. 3. U všech čtyř hlavních původců jsou pozorovány zvýšené míry rezistence na mnohá z testovaných antibiotik. Více než polovina izolátů Escherichia coli byla rezistentní na peniciliny (~ 57,3 %) a na aztreonam (55,6 %); zhruba třetina pak na cefalosporiny (~ 34,7 %), fluorochinolony (~ 40,3 %) a kotrimoxazol (31,7 %); také byly nalezeny dva izoláty rezistentní na karbapenemové antibiotikum meropenem. U izolátů Klebsiella pneumoniae byly pozorovány nejvyšší míry rezistence vůči penicilinům (~ 72,6 %), cefalosporinům (~ 65,4 %), fluorochinolonům (~ 55,9 %) a kotrimoxazolu (82,4 %) s aztreonamem (70 %); zhruba třetina izolátů byla odolná vůči aminoglykosidům (~ 37,8 %). Více než polovina izolátů Enterobacter cloacae byla rezistentní vůči penicilinům (~ 68,3 %) a cefalosporinům (~ 63,8 %), nižší míry rezistence byly vůči aminoglykosidům (~ 35,0 %) a aztreonamu (47,4 %) s kotrimoxazolem (40,0 %). Izoláty Klebsiella oxytoca vykazovaly nejvyšší míru rezistence vůči penicilinům (~ 60,4 %) a cefalosporinům (~ 50 %), dále pak vůči kotrimoxazolu (58,3 %) a aztreonamu (50,0 %); zhruba třetina byla rezistentní vůči fluorochinolonům (~37,5 %) a čtvrtina vůči aminoglykosidům (~ 25,0 %). Nebyly nalezeny žádné izoláty Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae a Klebsiella oxytoca rezistentní na meropenem.

Diskuze

Cílem studie bylo sledovat u pacientů s AML a ALL výskyt enterobakterií, které právě u těchto imunosuprimovaných jedinců mohou být příčinou vzniku závažných infekcí, jejich prevalenci a antibiotické rezistence.

Studie potvrdila vysoký stupeň kolonizace pacientů s AL rezistentními zástupci čeledi Enterobacteriaceae. Nejčastějšími izoláty byly Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae a Klebsiella oxytoca – všechny tyto mikroorganizmy jsou v současné literatuře popisovány jako problém se vzrůstajícím trendem a kvůli svým rezistencím i s vysokou závažností a limitovanými možnostmi řešení. Bakteriální rezistence mikroorganizmů je globálním problémem a reálnou hrozbou pro medicínu i celé lidské společenství. Existují různé mechanizmy vzniku odolnosti vůči antibiotikům – mikroorganizmy produkují enzymy inaktivující antibiotika, mění permeabilitu své bakteriální stěny a cytoplazmatické membrány, modifikují cílová místa antibiotik nebo využívají tzv. bakteriálního efluxu, kterým zvýšeně vylučují antibiotika z buňky. Tyto mechanizmy se vyvíjejí především na základě selekčního tlaku, který se významně uplatňuje právě na hematoonkologických klinikách, odkud je pak hlášen vysoký výskyt mikroorganizmů odolných vůči mnohým antibiotikům i onemocnění jimi způsobených [18–22].

Kolonizace pacientů s AL rezistentními mikroorganizmy je tedy významným rizikovým faktorem pro vznik následných infekcí spojených se zdravotní péčí. Escherichia coli je enterobakterie nejčastěji izolovaná od neutropenických pacientů a způsobuje nejrůznější typy infektů, např. infekce krevního řečiště, urogenitálního traktu nebo ran, sepse, pneumonie aj. [23–27]. Rod Klebsiella spp. je původcem cca 8 % všech infekcí získaných během hospitalizace v USA a v Evropě, zástupci klebsiel také patří mezi hlavní patogeny spojené se zdravotní péčí u imunosuprimovaných jedinců [28,29]. Klebsiella pneumoniae způsobuje infekce močového traktu, pneumonie, intraabdominální infekce, bakteriémie, infekce ran apod. u dospělých i dětských pacientů [30–32]; oproti tomu Klebsiella oxytoca je častým původcem bakteremie u novorozenců [33]. Enterobacter cloacae je oportunní patogen s ubikvitérním výskytem, způsobuje např. bakteriemie, infekce dolních cest dýchacích, močového traktu, kůže a měkkých tkání či endokarditidy. Je možný přenos krevními deriváty a různými druhy zdravotnických pomůcek a přístrojů, např. stetoskopy, endoskopy nebo zařízeními pro měření intraarteriálního krevního tlaku [34]. Asociace mezi kolonizací a následnou infekcí není výsadní pouze pro enterobakterie – byla prokázána i u řady dalších původců, např. u enterokoků rezistentních k vankomycinu (VRE), Pseudomonas aeruginosa nebo Stenotrophomonas maltophilia [35].

Právě infekce jsou nejdůležitější preventabilní příčiny úmrtí hematoonkologických pacientů. Jejich riziko a závažnost se odvíjejí od stupně a délky trvání neutropenie [11,36]. Udává se, že riziko úmrtí na infekční komplikace leukemie nebo její léčby je 1–2 % u pacienta před dosažením remise a 2 % u pacienta v remisi [5]. Infekce jsou také primárními příčinami úmrtí u pacientů po transplantaci krvetvorných buněk, a to u 8 % pacientů po autologní transplantaci a u 17–20 % pacientů po alogenní transplantaci [37]. V posledních letech převažují mezi hematoonkologickými pacienty infekce způsobené multirezistentními gramnegativními původci [21,38], z nichž dominantními (65–80 %) jsou právě zástupci čeledi Enterobacteriaceae [19]. Infekty jsou jak endogenní (způsobené střevní i mimostřevní mikroflórou), tak exogenní. Kolonizace představuje riziko nejen pro daného pacienta, ale také pro další hospitalizované v rámci stejného centra, kteří osídleni těmito mikroorganizmy nejsou – k přenosu může dojít v případě zanedbání hygieny nebo neúčinné prevence. Dalším významným zdrojem těchto mikroorganizmů může být zdravotnický personál, přenos se může uskutečnit během poskytování jakékoli zdravotní péče [14,39].

Nejzávažnějšími infekty jsou pro pacienty na hematoonkologiích infekce krevního řečiště, které postihují 11–38 % z nich a jejichž letalita je až 40 %. Dlouhodobě je jejich nejčastějším původcem Escherichia coli – způsobí až třetinu infektů krevního řečiště, často je rezistentní na několik druhů antibiotik a obvykle je nutná léčba karbapenemy [38,40]. V této studii byla Escherichia coli nejvíce prevalentní enterobakterií v hemokulturách (45 %), jeden z izolátů byl navíc rezistentní k meropenemu a dalším 12 z testovaných antibiotik, citlivý byl pouze ke kotrimoxazolu, kolistinu, ciprofloxacinu a aminoglykosidům amikacinu a tobramycinu. Právě léčbu infekcí krevního řečiště aminoglykosidy (především amikacinem) doporučuje ke zvážení studie Ma et al jako možnost, jak omezit šířící se rezistenci vůči karbapenemům, širokospektrým a značně odolným rezervním antibiotikům, která se užívají jako poslední možnost léčby závažných a život ohrožujících infekcí [40].

Vznik rezistence je spojen nejen s terapeutickým, ale také s profylaktickým užíváním antibiotik, což je pro pacienty s AL typické. Běžnou praxí je užívání fluorochinolonů, ačkoliv proti těmto antibiotikům je v dnešní době rezistentních 35–85 % izolátů Escherichia coli a Klebsiella pneumoniae od neutropenických pacientů [21]. Podobné výsledky byly pozorovány i v tomto případě, kdy bylo rezistentních 40 % izolátů Escherichia coli a 56 % izolátů Klebsiella pneumoniae. Je dokumentováno, že třetina pacientů s touto profylaxí má střeva kolonizována mikroorganizmy rezistentními vůči fluorochinolonům (nejen z čeledi Enterobacteriaceae), což opět představuje riziko vzniku infektu. Na druhou stranu zastavení profylaktického užívání fluorochinolonů pro zabránění zvyšující se rezistence enterobakterií je zatíženo zvýšenou mortalitou hematoonkologických pacientů v důsledku sepse [21,41].

V rámci této problematiky je na místě zavedení a management efektivních preventivních opatření proti přenosu rezistentních mikroorganizmů, a to nejen u čeledi Enterobacteriaceae. Studie ukázaly, že nejefektivnější z těchto opatření je důsledná hygiena rukou vodou, mýdlem a dezinfekčními prostředky na alkoholové bázi. Je nutná dezinfekce povrchů, podlah a objektů podle nastavených klinických doporučených postupů. Další možností je umístění pacientů po transplantaci na izolační pokoje s přetlakem vyznačující se vysokým stupněm čistoty a monitoringem prostředí. V těchto místnostech je výskyt patogenních i podmíněně patogenních mikroorganizmů minimální a pacient zde setrvává v době, kdy je u něj kvůli prolongované neutropenii nejvyšší riziko vzniku infekce [11,35–37,42–44].

Je zapotřebí dobře zvažovat profylaktické i terapeutické podání antibiotik, které musí být racionální a individuální, co se týče druhu léčiva, jeho dávkování i délky užívání. Před samotným podáním je nutné provedení relevantní mikrobiologické diagnostiky, která lékaře nasměruje k výběru vhodného antibiotika. Kromě toho je zapotřebí zvažovat celkový stav pacienta – posoudit hloubku neutropenie, protinádorovou léčbu a její specifický dopad na infekci, předchozí infekční komplikace, již užitou antibakteriální profylaxi, základní stav onemocnění, komorbidity a další faktory. Konzultace a spolupráce s mikrobiologem je v případě rezistentních bakterií nezbytná [45].

Dále je nutná aktivní surveillance nastavená pro detekci kolonizace asymptomatických pacientů rezistentními kmeny – např. Ariza-Heredia et al uvádí, že zavedením kontrolních rektálních výtěrů v týdenních intervalech bylo významně omezeno klonální šíření vankomycin-rezistentních enterokoků [42]. Surveillance také přispívá k dobré znalosti lokální epidemiologické situace, umožňuje pozorovat její trendy a přizpůsobovat tomu preventivní i léčebná opatření užívaná v rámci daného pracoviště. Mezi další kroky patří zavedení dekolonizačních procesů u pacientů a popř. i u personálu [21] a zásady bariérové ošetřovatelské péče zahrnující užívání ochranných oděvů a pomůcek, jednorázových materiálů nebo individualizaci pomůcek [46]. Samozřejmostí musí být dodržování preventivních opatření nejen personálem, ale také pacienty samotnými a všemi osobami, které dané oddělení navštíví.

Závěr

Studie prokázala výskyt rezistentních enterobakterií mezi pacienty s AL na Hemato-onkologické klinice Fakultní nemocnice Olomouc. Nejvyšší prevalence byla pozorována u Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae a Klebsiella oxytoca – všechny tyto enterobakterie jsou diskutovány v odborné literatuře jako velice častí původci infekcí u všech hematoonkologických pacientů. U všech také byly pozorovány vysoké míry rezistence na mnohá z testovaných antibiotik.

Tato problematika je aktuální a významný problém moderní medicíny. Skutečnosti vycházející z této i mnohých dalších podobných studií probíhajících ve světě jen podtrhují důležitost aktivní surveillance a zavádění komplexních preventivních opatření, které zabrání dalšímu přenosu těchto původců a sníží riziko infekce i předčasného úmrtí pacienta. Rezistence mikroorganizmů jako taková je pak globálním problémem vyžadujícím řešení, aby lidstvo zabránilo tomu, že tak cenná léčiva, jako jsou antibiotika, přestanou být zcela účinná. Je ale nutné si uvědomit, že rezistence mikroorganizmů je velkou daní, kterou moderní medicína platí za svou stále se zvyšující úroveň a prodloužení délky života mnohých pacientů.

Studie byla podpořena „Research Support Foundation Vaduz – Comprehensive Study at the Issue of Oncological Diseases“ a IGA_LF_ UP_2016_022. T

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

RNDr. Ondřej Holý, Ph.D.

Ústav preventivního lékařství LF UP v Olomouci

Hněvotínská 3 775 15 Olomouc

e-mail: holy.ondrej@seznam.cz

Obdrženo: 28. 11. 2017

Přijato: 28. 5. 2018