Znaczenie pomp efflux w wielolekowej oporności Gram-ujemnych bakterii. Significance of efflux pumps in multidrug resistance of Gram-negative bacteria

Podobne dokumenty
OCENA STOPNIA WRAŻLIWOŚCI NA AMINOGLIKOZYDY SZCZEPÓW BAKTERYJNYCH IZOLOWANYCH OD CHORYCH Z ZAKAŻENIAMI UKŁADOWYMI I UOGÓLNIONYMI.

ETIOLOGIA ZAKAŻEŃ SZPITALNYCH REJESTROWANYCH W SZPITALU UNIWERSYTECKIM NR 2 W BYDGOSZCZY W LATACH

MODYFIKACJE STRUKTUR KOMÓRKOWYCH MIKROORGANIZMÓW WYWOŁYWANE DZIAŁANIEM BIOCYDÓW

METODY OZNACZANIA LEKOWRAŻLIWOŚCI DROBNOUSTROJÓW I WYKRYWANIA MECHANIZMÓW OPORNOŚCI NA LEKI MOŻLIWOŚCI TERAPII ZAKAŻEŃ PRZEWODU POKARMOWEGO

Oporność na antybiotyki w Unii Europejskiej Dane zaprezentowane poniżej zgromadzone zostały w ramach programu EARS-Net, który jest koordynowany przez

Anna Wasążnik, Mariusz Grinholc, Krzysztof P. Bielawski. efflux inhibitory pomp efflux wielolekooporność

Narodowy Instytut Leków ul. Chełmska 30/34, Warszawa Tel , Fax Warszawa, dn r.

Numer 3/2018. Oporność na antybiotyki w Polsce w 2017 roku dane sieci EARS-Net

Monitorowanie oporności w Polsce dane sieci EARS-Net

Podsumowanie najnowszych danych dotyczących oporności na antybiotyki w krajach Unii Europejskiej Dane z monitorowania sieci EARS-Net

Strategia zapobiegania lekooporności

Dane opracowane ze środków finansowych będących w dyspozycji Ministra Zdrowia w ramach realizacji programu polityki zdrowotnej pn.

Dane opracowane ze środków finansowych będących w dyspozycji Ministra Zdrowia w ramach realizacji programu polityki zdrowotnej pn.

Leki przeciwbakteryjne. Podstawy antybiotykoterapii. Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, WUM Dr n. med. Dorota Wultańska

Oporność na antybiotyki w Unii Europejskiej

MECHANIZMY OPORNOŚCI NA FLUOROCHINOLONY KODOWANE PLAZMIDOWO PMQR

Oporność wielolekowa związana z aktywnym usuwaniem leków z komórek drobnoustrojów* Efflux-mediated antimicrobial multidrug resistance

PAŁECZKI Z RODZAJU KLEBSIELLA IZOLOWANE OD PACJENTÓW ŁÓDZKICH SZPITALI W 2006 ROKU

DORIPENEM NOWY LEK Z GRUPY KARBAPENEMÓW

3. Szczepy wzorcowe TCS

Projekt Alexander w Polsce w latach

Skład zwany także błoną biologiczną,złożona wielokomórkowa struktura bakterii otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, Biofilm

WYSTĘPOWANIE I ZRÓŻNICOWANIE GENÓW ODPOWIEDZIALNYCH ZA OPORNOŚĆ NA TETRACYKLINĘ SZCZEPÓW ENTEROCOCCUS FAECALIS IZOLOWANYCH W REGIONIE GDAŃSKIM.

Wrażliwość na antybiotyki bakterii izolowanych z moczu chorych leczonych w oddziale dziecięcym

Ochrony Antybiotyków. AktualnoŚci Narodowego Programu. Podsumowanie aktualnych danych nt. oporności na antybiotyki w Unii Europejskiej.

BIOFILM, POMPY MDR I INNE MECHANIZMY OPORNOŚCI STENOTROPHOMONAS MALTOPHILIA NA ZWIĄZKI PRZECIWBAKTERYJNE

Biotechnologia w przemyśle farmaceutycznym

Odpowiedzi ekspertów EUCAST na pytania najczęściej zadawane przez lekarzy klinicystów i mikrobiologów

ESBL-DODATNIE I ESBL-UJEMNE SZCZEPY KLEBSIELLA PNEUMONIAE I KLEBSIELLA OXYTOCA WYSTĘPOWANIE W MATERIALE KLINICZNYM I WRAŻLIWOŚĆ NA WYBRANE ANTYBIOTYKI

ŚRODEK PRZECIWDROBNOUSTROJOWY TRICLOSAN - DZIAŁANIE, ZASTOSOWANIE I ZAGROŻENIA

WRAŻLIWOŚĆ NA WYBRANE TETRACYKLINY PAŁECZEK Z RODZINY ENTEROBACTERIACEAE

Numer 1 i 2/2011. Mechanizmy oporności bakterii na antybiotyki β-laktamowe

Wpływ racjonalnej antybiotykoterapii na lekowrażliwość drobnoustrojów

SZCZEPY SALMONELLA SP. OPORNE NA LEKI PRZECIWBAKTERYJNE

I. Wykaz drobnoustrojów alarmowych w poszczególnych jednostkach organizacyjnych podmiotów leczniczych.

Aktywność leków przeciwdrobnoustrojowych zastosowanych w kombinacjach wobec pałeczek Gram-ujemnych w badaniach in vitro

Ćwiczenie 1. Oznaczanie wrażliwości szczepów na metycylinę

MECHANIZMY OPORNOŚCI ACINETOBACTER BAUMANNII NA ZWIĄZKI PRZECIWBAKTERYJNE

Wpływ mutacji w genach regulatorowych nfxb klinicznych szczepów Pseudomonas aeruginosa na oporność na fluorochinolony

Zdr Publ 2012;122(2): Kinga Skrzypek, Anna Malm. Abstract. Najnowsze dane potwierdzają, że wzrasta liczba pacjentów

Antybiotykoterapia empiryczna. Małgorzata Mikaszewska-Sokolewicz

POZYCJA NITROKSOLINY W LECZENIU NIEPOWIKŁANYCH ZAKAŻEŃ UKŁADU MOCZOWEGO U DOROSŁYCH

Zakład Mikrobiologii Stosowanej RUPA BADAWCZA FIZJOLOGIA BAKTERII

18 listopada. Europejski Dzień Wiedzy o Antybiotykach

OCENA AKTYWNOŚCI DORIPENEMU WOBEC PAŁECZEK Z RODZAJÓW PSEUDOMONAS SP. I ACINETOBACTER SP.

Zakład Bakteriologii Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego Państwowego Zakładu Higieny 2

DORIPENEM NOWY LEK Z GRUPY KARBAPENEMÓW

Wkwietniu 2011 r. Europejski Urząd

Podstawowe zasady doboru antybiotyków. Agnieszka Misiewska-Kaczur OAiIT Szpital Śląski w Cieszynie

Zakład Bakteriologii Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego Państwowego Zakładu Higieny 2

Pałeczki jelitowe Enterobacteriaceae wytwarzające karbapenemazy (CPE) w Polsce sytuacja w 2016

Nadwrażliwość na substancję czynną, inne związki z grupy chinolonów lub na którąkolwiek substancję pomocniczą wymienioną w punkcie 6.1.

Ocena flory bakteryjnej izolowanej od chorych hospitalizowanych w Szpitalu Wojewódzkim nr 2 w Rzeszowie w latach

Artykuł oryginalny/original paper. Jacek Noworyta, Jolanta Gago, Jakub Ząbek

RAPORT 1.1/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

Wielolekooporne Gram-ujemne,,superbakterie" oraz powodowane przez nie zakażenia wewnątrzszpitalne.

Rekomendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakterii. na antybiotyki i chemioterapeutyki 2009

Lekowrażliwość szczepów Proteus mirabilis izolowanych od bociana białego (Ciconia ciconia)

OPORNOŚĆ NA CIPROFLOKSACYNĘ I TETRACYKLINĘ SZCZEPÓW CAMPYLOBACTER SPP. IZOLOWANYCH Z PRODUKTÓW DROBIARSKICH

Ochrony Antybiotyków. Aktualnosci Narodowego Programu. Numer 3/2011. Lekooporność bakterii

OPORNOŚĆ SZCZEPÓW PSEUDOMONAS AERUGINOSA NA KARBAPENEMY PO INKUBACJI Z SUBINHIBICYJNYMI STĘŻENIAMI IMIPENEMU I MEROPENEMU

CHARAKTERYSTYKA PRODUKTU LECZNICZEGO 1. NAZWA PRODUKTU LECZNICZEGO. Ofloxacin-POS, 3 mg/ml, krople do oczu, roztwór 2. SKŁAD JAKOŚCIOWY I ILOŚCIOWY

Retrospektywna analiza danych mikrobiologicznych uzyskanych od biorców przeszczepu nerki w latach

Badanie mikrobiologiczne płynów z jam ciała

Wmarcu 2012 r. Europejski Urząd ds.

Zagrożenia biologiczne związane z dekontaminacją wyrobów medycznych r.

RAPORT 1.2/SRM/2017 Z BADAŃ PRZEWIDZIANYCH W UMOWIE Z DNIA R.

Podstawa doboru preparatów dezynfekcyjnych ocena ich skuteczności działania

Lublin, r. RECENZJA

NAJCZĘSTSZE CZYNNIKI ETIOLOGICZNE ZAKAŻEŃ DIAGNOZOWANYCH W SZPITALACH WOJEWÓDZTWA LUBUSKIEGO R.

Podsumowanie europejskiego badania nt. rozpowszechnienia bakterii opornych na karbapenemy. Podsumowanie. Projekt EuSCAPE

18 listopada Europejskim Dniem Wiedzy o Antybiotykach

Charakterystyka wzorów lekowrażliwości szpitalnych szczepów Clostridium difficile w Polsce oraz badanie mechanizmów oporności na wybrane leki

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2014, 66: Kornelia Dobrzaniecka 1, Andrzej Młynarczyk 2, Ksenia Szymanek-Majchrzak 1, Grażyna Młynarczyk 1

Zalecenia rekomendowane przez Ministra Zdrowia. KPC - ang: Klebsiella pneumoniae carbapenemase

ANTYBIOTYKOOPORNOŚĆ: ZAGROŻENIE DLA ZDROWIA PUBLICZNEGO

STRESZCZENIE CEL PRACY

ZALETY PREPARATU AMOKSIKLAV

Wrażliwość pałeczek Klebsiella oxytoca na wybrane antybiotyki

Rafał Banasiuk Nanowave. Zastosowania nanomateriałów w przemyśle

OPORNOŚĆ GRONKOWCÓW ZŁOCISTYCH NA ŚRODKI PRZECIWBAKTERYJNE

MOLEKULARNE MECHANIZMY ODPOWIEDZIALNE ZA STABILNE DZIEDZICZENIE ORAZ ROZPRZESTRZENIANIE PLAZMIDÓW NIOSĄCYCH SYSTEMY RESTRYKCYJNO-MODYFIKACYJNE TYPU II

Anna K. Kwaszewska, Maria Sobiś-Glinkowska, Eligia M. Szewczyk

wwww.shl.org.pl Wielooporne pałeczki Acinetobacter w oddziałach intensywnej terapii Dr med. Paweł Grzesiowski

WYMAZY Z RANY OPARZENIOWEJ ANALIZA MIKROBIOLOGICZNA

Europejski Dzień Wiedzy o Antybiotykach

Stanowisko Zespołu Roboczego ds. wprowadzania zalece Europejskiego Komitetu ds. Oznaczania Lekowra liwo EUCAST w sprawie najcz

Mikrobiologia - Bakteriologia

Eksperckie zasady interpretacji wyników oznaczania lekowrażliwości drobnoustrojów zalecenia EUCAST Wersja 2.0

CZYNNIKI ETIOLOGICZNE ZAKAŻEŃ UKŁADU MOCZOWEGO U DZIECI I ICH WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI

Badanie genotoksyczności substancji aktywnych testem Amesa

PODSTAWY IMMUNOLOGII Komórki i cząsteczki biorące udział w odporności nabytej (cz.i): wprowadzenie (komórki, receptory, rozwój odporności nabytej)

Pełny wykaz substancji pomocniczych, patrz punkt 6.1.

Ocena ekspresji genu ABCG2 i białka oporności raka piersi (BCRP) jako potencjalnych czynników prognostycznych w raku jelita grubego

Ocena lekowrażliwości szczepów Enterobacter sp. izolowanych z moczu

Występowanie patogenów alarmowych w środowisku szpitalnym. Część I. Pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae wytwarzające β-laktamazy ESBL

- podłoża transportowo wzrostowe..

ANTYBIOTYKOOPORNOŚĆ: ZAGROŻENIE DLA ZDROWIA PUBLICZNEGO. materiał prasowy Europejskiego Dnia Wiedzy o Antybiotykach (18 listopada)

Klebsiella pneumoniae New Delhi alert dla polskich szpitali

ENTEROBACTER CLOACAE - WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI SZCZEPÓW IZOLOWANYCH OD CHORYCH HOSPITALIZOWANYCH W LATACH

Transkrypt:

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2015, 67: 55-62 Znaczenie pomp efflux w wielolekowej oporności Gram-ujemnych bakterii Significance of efflux pumps in multidrug resistance of Gram-negative bacteria Olga Wiercińska 1, Agnieszka Chojecka 1, Krzysztof Kanclerski 2, Ewa Rőhm-Rodowald 2, Bożenna Jakimiak 2 1 Zakład Bakteriologii, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego Państwowy Zakład Higieny w Warszawie 2 Zakład Zwalczania Skażeń Biologicznych, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego Państwowy Zakład Higieny w Warszawie Zjawisko wielolekooporności bakterii stanowi poważny problem, z którym zmaga się współczesna medycyna. Ten rodzaj oporności jest w znacznym stopniu konsekwencją nadużywania i nieprawidłowego stosowania substancji antybakteryjnych, szczególnie antybiotyków i chemioterapeutyków, w warunkach szpitalnych. Wielolekooporność jest wywołana przez szereg współdziałających ze sobą mechanizmów oporności. Najnowsze badania wskazują iż pompy i systemy pomp efflux stanowią istotny element tego zjawiska. Przyczyniają się do tego szczególnie systemy efflux RND bakterii Gram-ujemnych, które charakteryzują się szerokim zakresem substratowym, aktywnie usuwając poza komórkę takie związki, jak antybiotyki, barwniki, detergenty, toksyny oraz substancje czynne środków dezynfekcyjnych i antyseptycznych. Transportery te są zwykle kodowane na chromosomach bakteryjnych. Geny kodujące białka pomp efflux mogą być również niesione na plazmidach oraz innych ruchomych elementach genetycznych. Takie pompy z reguły są specyficzne wobec wąskiej grupy substratów, jednak jako dodatkowy mechanizm mogą przyczyniać się do zjawiska wielolekooporności. Słowa kluczowe: wielolekooporność, pompy efflux, bakterie Gram-ujemne ABSTRACT The phenomenon of multidrug resistance of bacteria is a serious problem of modern medicine. This resistance largely is a consequence of abuse and improper use of antibacte-

56 O. Wiercińska i inni Nr 1 rial substances, especially antibiotics and chemotherapeutics in hospital settings. Multidrug resistance is caused by a number of interacting mechanisms of resistance. Recent studies have indicated that efflux pumps and systems of efflux pumps are an important determinant of this phenomenon. Contribute to this particular RND efflux systems of Gram-negative bacteria, which possess a wide range of substrates such as antibiotics, dyes, detergents, toxins and active substances of disinfectants and antiseptics. These transporters are usually encoded on bacterial chromosomes. Genes encoding efflux pumps proteins may also be carried on plasmids and other mobile genetic elements. Such pumps are usually specific to a small group of substrates, but as an additional mechanism of resistance may contribute to the multidrug resistance. Key words: multidrug resistance, efflux pumps, Gram-negative bacteria WSTĘP Zakażenia bakteryjne stanowią poważny problem zdrowia publicznego, szczególnie dotyczy to zakażeń wielolekoopornymi (MDR ang. multidrug resistant) drobnoustrojami opornymi na co najmniej trzy grupy antybiotyków (10). Szeroko rozpowszechniona oporność bakterii na antybiotyki znacznie zagraża użyteczności i skuteczności obecnie stosowanych leków przeciwbakteryjnych (7). Wielolekooporne bakterie Gram-ujemne, zwłaszcza Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Stenotrophomonas maltophilia oraz patogeny z rodziny Enterobacteriaceae jako mikroorganizmy trudne do zwalczenia, są coraz częściej odpowiedzialne za występowanie zakażeń szpitalnych (22). W zapobieganiu rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych ważną rolę odgrywają środki dezynfekcyjne i antyseptyczne. Podobnie jak w przypadku antybiotyków, intensywna ekspozycja bakterii na substancje czynne zawarte w ich składzie może skutkować selekcją mniej wrażliwych szczepów (7). W tym kontekście termin wielolekooporność bakterii może dotyczyć zarówno oporności na antybiotyki, jak i na substancje czynne środków dezynfekcyjnych i antyseptycznych. Wielolekooporność jest zazwyczaj skutkiem nagromadzenia się wielu mutacji i/lub genów oporności. Mogą ją powodować także pojedyncze mutacje wpływające na przepuszczalność błony wewnętrznej lub na ekspresję pomp efflux. Wielolekooporność bakterii może być również wspomagana przez specyficzny typ wzrostu bakterii np. w postaci biofilmu (22). Mechanizm efflux jest coraz częściej uznawany za jeden z głównych czynników determinujących wrodzoną, jak i nabytą wielolekooporność Gram-ujemnych bakterii (3, 13). Geny kodujące białka pomp efflux mogą występować na chromosomie (np. geny kodujące system AcrAB-TolC) lub na ruchomych elementach genetycznych (np. geny qac i tet). Geny te są obecne zarówno u wrażliwych, jak i u opornych bakterii. Pompy efflux wykazują zróżnicowaną specyficzność i zakres substratowy. Mogą być specyficzne tylko dla jednego substratu, lub też mogą usuwać niespecyficznie na zewnątrz wiele substratów, przyczyniając się w ten sposób do występowania zjawiska wielolekooporności (22). Niektóre pompy efflux mogą być indukowane przez specyficzne substraty, co powoduje że początkowo wrażliwe na nie bakterie stają się oporne. Oporność na substancje

Nr 1 Znaczenie pomp efflux w oporności Gram-ujemnych bakterii 57 antybakteryjne u takich mutantów wynika z dwóch przyczyn: zwiększonej ekspresji genów kodujących białka pomp oraz substytucji aminokwasu (-ów) w strukturze białek pomp, co sprawia, że skuteczniej eksportują właściwe dla nich substraty (20). Bakterie mogą również nabywać cechy oporności od innych drobnoustrojów w wyniku horyzontalnego transferu genów (13). CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMU EFFLUX Działanie pomp efflux polega na aktywnym wypompowywaniu różnych substancji antybakteryjnych, m.in. antybiotyków i substancji czynnych preparatów dezynfekcyjnych, przez co dochodzi do zmniejszenia ich wewnątrzkomórkowego stężenia, a co za tym idzie ograniczenia ich aktywności bakteriobójczej (7). Transportery efflux o szerokiej specyficzności substratowej, nadające bakteriom cechy oporności, mogą warunkować zaistnienie innych mechanizmów oporności w komórce bakteryjnej, jak zmianę miejsca docelowego, czy wytwarzanie enzymów, które rozkładają antybiotyki. Przykładem może być system efflux AcrAB-TolC, którego ekspresja była warunkiem pojawienia się mutantów opornych na fluorochinolony ze zmodyfikowanym miejscem docelowym (kodującym gyrazę DNA) u takich patogennych Gram-ujemnych bakterii jak Salmonella spp., Campylobacter spp. (3). Wykazano, że systemy pomp efflux działają synergistycznie z niską przepuszczalnością błony zewnętrznej bakterii. MexAB-OprM łącznie z MexXY-OprM działają synergistycznie z niską przepuszczalnością błony zewnętrznej wywołując u P. aeruginosa wrodzoną wielolekooporność (16). Ekspresja mechanizmów efflux może być zatem istotną przyczyną inicjującą wielolekooporność bakterii patogennych, która jest zazwyczaj wynikiem współdziałania ze sobą różnych mechanizmów oporności (3). Pompy efflux są klasyfikowane do pięciu rodzin biorąc pod uwagę ich budowę i funkcje tworzących je białek: MFS Major Facilitator Superfamily, SMR Small-Multidrug Resistance, ABC ATP Binding Cassette, MATE Multidrug and Toxic Compounds Extrusion oraz RND Resistance-Nodulation-Cell Division. Energię do aktywnego wyrzucania substancji na zewnątrz komórki czerpią albo z gradientu jonowego protonowego (MFS, SMR, RND) lub sodowego (MATE), albo z hydrolizy ATP przy udziale ATP-azy (ABC) (4, 11, 22, 24). Białka tworzące pompy efflux mogą występować pojedynczo lub w systemach. Przykładem pomp zbudowanych z pojedynczego białka są pompy NorA u Staphylococcus aureus (12) czy Lmr u Lactobacillus (13). U Gram-ujemnych bakterii systemy efflux zazwyczaj składają się z trzech białek: białka transportowego w błonie wewnętrznej (RND), peryplazmatycznego białka łączącego (MFP ang. Membrane Fusion Protein) oraz białka porynowego błony zewnętrznej (OMP ang. Outer Membrane Protein). Taka organizacja jest charakterystyczna dla pomp z rodziny RND, jednak może również występować wśród pomp z rodzin MFS (np. EmrAB-TolC) i ABC (np. MacAB-TolC) (22). Trójskładnikowa konstrukcja systemów pomp zapewnia transport substancji bezpośrednio poza komórkę, nie tylko do przestrzeni peryplazmatycznej, co czyni taki system wydajniejszy w zapewnianiu oporności na substancje antybakteryjne (20). Pierwotnie ten system (RND-MFP-OMF) został zidentyfikowany jako czynnik oporności na fluorochinolony u licznych Gram-ujemnych patogenów. Obecnie systemy RND-MFP-OMF są powszechnie znane jako systemy usuwa-

58 O. Wiercińska i inni Nr 1 jące na zewnątrz komórki szerokie spektrum strukturalnie niepowiązanych związków, takich jak antybiotyki, substancje czynne środków dezynfekcyjnych i antyseptycznych, barwniki, detergenty, rozpuszczalniki organiczne, kationowe peptydy antybakteryjne czy sole kwasów żółciowych (22). Taka szeroka specyficzność substratowa umożliwia przeżywanie bakterii w niekorzystnym środowisku i staje się czynnikiem pozwalającym wykształcić się kolejnym mechanizmom oporności, od których współdziałania zależy zjawisko wielolekooporności (3). CHROMOSOMALNIE KODOWANE POMPY EFFLUX U BAKTERII GRAM-UJEMNYCH Geny chromosomalne kodujące białka pomp efflux u bakterii Gram-ujemnych są aktywowane przez indukcję substratową lub mutacjami spowodowanymi stresem środowiskowym. Mogą także podlegać ekspresji na stałym, konstytutywnym poziomie (13, 23). Ekspozycja drobnoustrojów na substancje antybakteryjne może prowadzić do zmniejszonej wrażliwości tych drobnoustrojów nie tylko na te substancje, lecz również na inne, niepowiązane strukturalnie związki chemiczne (23). Regulon mar zawarty w locus wielolekooporności mar u Escherichia coli oraz u innych bakterii z rodziny Enterobacteriaceae kontroluje, poprzez regulację ekspresji pomp i systemów pomp efflux, oporność na wiele strukturalnie niepowiązanych związków (antybiotyki, środki dezynfekcyjne, rozpuszczalniki organiczne i substancje toksyczne) (1, 13). Najlepiej zbadanym systemem pomp kodowanym w tym regionie jest system AcrAB-TolC u E. coli należący do rodziny pomp RND. Substratami dla tej pompy są takie substancje, jak: chloramfenikol, lipofilne beta-laktamy, fluorochinolony, tetracyklina, ryfampicyna, nowobiocyna, kwas fusydowy, kwas nalidyksowy, bromek etydyny, akryflawina, triklosan (21), chlorheksydyna, czwartorzędowe sole amoniowe (13). Gen acrd oraz operon acref u E. coli również kodują pompy o szerokim zakresie substratowym. Ponadto wykazano, że białko AcrD odpowiada za aktywne wypompowywanie takich substancji wielkocząsteczkowych jak aminoglikozydy. Homologi systemu AcrAB-TolC związane z opornością na substancje antybakteryjne wykryto także u innych bakterii z rodziny Enterobacteriaceae, m.in. u Enterobacter aerogenes, Klebsiella spp, Proteus mirabilis, Serratia marcescens, Morganella morganii, Haemophilus influenzae, Helicobacter pylori, Salmonella enterica (20). Stwierdzono, że oporność na fluorochinolony u S. enterica jest wywołana zmianą miejsca docelowego, jak również nadekspresją pomp efflux (2). Badania Zheng i in. (25) wykazały, że zwiększona ekspresja pomp AcrAB i AcrEF była odpowiedzialna za uzyskanie opornych na fluorochinolony szczepów Salmonella Typhimurium, które były również mniej podatne na kwas nalidyksowy, tetracyklinę i chloramfenikol (25). Wiele genów odpowiedzialnych za fenotyp wielolekooporności wykryto w genomie Klebsiella pneumoniae. Zidentyfikowane przez Ogawa i wsp. (18) białko KexD pełniące funkcje białka transportowego w błonie wewnętrznej komórki wraz z białkiem peryplazmatycznym AcrA oraz białkiem KocC tworzą pompę RND, która wpływa na zmniejszenie wrażliwości bakterii na erytromycynę, nowobiocynę, rodaminę 6G, chlorek tetrafenylofosfonowy oraz bromek etydyny. Wielolekooporność mogą również powodować inne pompy niż z klasy RND. Wykryta w genomie szczepu K. pneumoniae NTUH-K2044 pompa KpnEF należąca do klasy SMR, warunkuje zmniejszoną wrażliwość na cefepim, ceftriakson,

Nr 1 Znaczenie pomp efflux w oporności Gram-ujemnych bakterii 59 kolistynę, erytromycynę, rifampicynę, tetracyklinę i streptomycynę oraz na substancje czynne preparatów dezynfekcyjnych i antyseptycznych, takie jak chlorek benzalkoniowy, chlorheksydynę, triklosan (24). U P. aeruginosa zidentyfikowano kilka systemów pomp należących do rodziny RND: MexAB-OprM, MexCD-OprJ, MexEF-OprN, MexXY, MexJK, MexGHI-OprD, MexVW, MexPQ-OpmE, Mex MN. Substratami tych systemów są zarówno antybiotyki, jak również substancje czynne produktów biobójczych (15). MexAB-OprM jest jedyną pompą Mex, która ulega ekspresji na stałym poziomie odgrywając znaczącą rolę we wrodzonej oporności P. aeruginosa na substancje antybakteryjne. Z kolei MexCD-OprJ oraz MexXY-OprM mają znaczenie w nabytej oporności podlegając indukcji przez niektóre ze swoich substratów (20). Chlorheksydyna substancja czynna wchodząca w skład powszechnie stosowanych środków dezynfekcyjnych i antyseptycznych, wywołuje indukcję operonu mexcd-oprj w mechanizmie zależnym od czynnika odpowiedzi na stres Sigma AlgU (8). Oporność na triklosan u dzikich szczepów P. aeruginosa jest uwarunkowana szeregiem homologicznych pomp. Wykazano, że szczepy te są oporne na triklosan w wyniku ekspresji pompy MexAB-OprM. Z kolei u mutantów pozbawionych genów kodujących MexAB-OprM ulega nadekspresji pompa MexCD-OprJ w wyniku mutacji w genie regulatorowym nfxb. Triklosan jest również substratem dla pompy MexEF-OprN, natomiast nie stwierdzono, aby był substratem dla MexCD-OprJ (5). Ponadto, pompy te eksportują szereg antybiotyków, takich jak: fluorochinolony, tetracykliny, chloramfenikol, niektóre beta-laktamy (20). U P. aeruginosa odkryto również transporter z klasy MATE - PmpA, który odpowiada za aktywny transport na zewnątrz fluorochinolonów, a także takich substancji antybakteryjnych jak: chlorek benzalkoniowy, bromek etydyny, akryflawina oraz chlorek tetrafenylofosfoniowy (20). Coraz częściej pompy i systemy pomp efflux, głównie te należące do rodziny RND, opisywane są jako mechanizm oporności na antybiotyki i inne substancje antybakteryjne u pałeczek S. maltophilia. Dotyczy to przede wszystkim takich systemów, jak SmeABC i SmeDEF (10), których nadekspresja, jak wykazały badania Liaw i wsp. (14), występowała znacznie częściej u szczepów MDR S. maltophilia niż u szczepów wrażliwych. Początkowo sądzono, iż oporność Acinetobacter baumannii na wiele różnych substancji antybakteryjnych jest głównie skutkiem nabywania genów oporności przez te bakterie wskutek horyzontalnego transferu genów. Wykazano jednak, że zwiększona ekspresja genów chromosomalnych kodujących pompy i systemy pomp efflux odgrywa istotną rolę w oporności wielolekowej. Nadekspresja genów kodujących system AdeABC, która następuje w wyniku mutacji w genach regulatorowych aders, stanowi główny mechanizm wielolekooporności tego mikroorganizmu. System AdeIJK warunkuje wrodzoną, naturalną oporność, jednak jego zwiększona ekspresja powyżej pewnego progu jest toksyczna dla gospodarza, więc jego wkład w nabytą oporność jest niewielki. U rodzaju Acinetobacter wykryto również takie systemy pomp o szerokiej specyficzności substratowej z rodziny RND, jak AdeFGH, AdeXYZ, AdeDE, a także z innych rodzin, również kodowane chromosomalnie - CraA, AmvA, AbeM czy AbeS (6).

60 O. Wiercińska i inni Nr 1 POMPY EFFLUX KODOWANE NA RUCHOMYCH ELEMENTACH GENETYCZNYCH Mechanizmy efflux promujące wielolekooporność u bakterii są wysoce konserwatywne, prawie niezmiennie kodowane na chromosomie, a ich ekspresja w wielu przypadkach jest spowodowana mutacjami w genach regulatorowych. W przeciwieństwie do tego, substratowo specyficzne mechanizmy efflux są przeważnie kodowane na plazmidach i/lub innych ruchomych elementach genetycznych (transpozonach, integronach), które niosą dodatkowe geny oporności. Obecność ruchomych elementów genetycznych zawierających geny kodujące oporność na antybiotyki i środki dezynfekcyjne jest dodatkowym czynnikiem sprzyjającym oporności MDR (7). Zdolność plazmidów do kodowania zmniejszonej wrażliwości na substancje bakteriobójcze po raz pierwszy zaobserwowano w stosunku do metali ciężkich, takich jak rtęć, srebro, miedź, związki organiczne rtęci. Jony srebra, które są powszechnie stosowane jako środek antyseptyczny w kremach i maściach, są substratami dla dwóch pomp, kodowanych na plazmidach. Są one szczególnie powszechne u Gram-ujemnych bakterii SilP należący do klasy ABC i SilABC do klasy RND. Ponadto, homologii systemu SilABC zostały zidentyfikowane w chromosomie E. coli K-12 i E. coli O157: H7, co wpływało na oporność tych szczepów na jony srebra (9). Białka pomp efflux kodowane na plazmidach QacE, QacF, QacG, QacH, QacI i OqxAB są szczególnie ważnymi mechanizmami oporności na czwartorzędowe sole amoniowe. Zmniejszają one wrażliwość na te substancje czynne wchodzące często w skład środków dezynfekcyjnych u takich bakterii Gram-ujemnych jak E. coli, Klebsiella spp., Kluyvera spp., Enterobacter spp., Pseudomonas spp., S. enterica, Serratia marcescens, Vibrio spp., S. maltophilia (21). PODSUMOWANIE Wielolekooporne bakterie Gram-ujemne są poważnym zagrożeniem zdrowia publicznego ze względu na trudny przebieg leczenia zakażonych nimi pacjentów oraz trudności w ich zwalczaniu w środowisku szpitalnym. Najnowsze badania wskazują, że w pojawianiu się zjawiska wielolekooporności duże znaczenie odgrywają kodowane chromosomalnie pompy i systemy pomp efflux o szerokim zakresie substratowym, aktywnie wypompowujące z komórki bakteryjnej wiele różnych, niepowiązanych chemicznie związków antybakteryjnych. Sugeruje się, że mogą one promować wykształcanie się u bakterii dodatkowych mechanizmów oporności, co może zwiększyć szanse bakterii na przeżycie w niekorzystnych warunkach środowiskowych np. ekspozycję na produkty biobójcze. PIŚMIENNICTWO 1. Alekshun MN, Levy SB. The mar regulon: multiple resistance to antibiotics and other toxic chemicals. Trends Microbiol 1999; 7: 410-3. 2. Chen S, Cui S, McDermott PF i inni. Contribution of Target Gene Mutations and Efflux to Decreased Susceptibility of Salmonella enterica Serovar Typhimurium to Fluoroquinolones and Other Antimicrobials. Antimicrob Agents Chemother 2007; 51: 535 42.

Nr 1 Znaczenie pomp efflux w oporności Gram-ujemnych bakterii 61 3. Chevalier J, Mulfinger C, Garnotel E i inni. Identification and Evolution of Drug Efflux Pump in Clinical Enterobacter aerogenes Strains Isolated in 1995 and 2003. PLoS One 2008; 3: 1-8. 4. Chojecka A, Jakubiec K, Jakimiak B i inni. Znaczenie zjawiska efflux jako mechanizmu oporności bakterii na substancje czynne środków dezynfekcyjnych. Przegl Epidemiol 2012; 66: 39-44. 5. Chuanchuen R, Beinlich K, Hoang TT i inni. Cross-Resistance between Triclosan and Antibiotics in Pseudomonas aeruginosa Is Mediated by Multidrug Efflux Pumps: Exposure of a Susceptible Mutant Strain to Triclosan Selects nfxb Mutants Overexpressing MexCD-OprJ. Antimicrob Agents Chemother 2001; 45: 428 32. 6. Coyne S, Courvalin P, Perichon B. Efflux-Mediated Antibiotic Resistance in Acinetobacter spp. Antimicrob Agents Chemother 2011; 55: 947 53. 7. Davin-Regli A, Pages J-M. Cross-resistance between biocides and antimicrobials: an emerging question. Rev sci tech Off int Epiz 2012; 31: 89-104. 8. Fraud S, Campigotto JA, Chen Z, i inni. MexCD-OprJ Multidrug Efflux System of Pseudomonas aeruginosa: Involvement in Chlorhexidine Resistance and Induction by Membrane-Damaging Agents Dependent upon the AlgU Stress Response Sigma Factor. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52: 4478 82. 9. Gilbert P, McBain AJ. Potential impact of increased use of biocides in consumer products on prevalence of antibiotic resistance. Clin Microbiol Rev 2003; 16: 189-208. 10. Hankiewicz-Ziołkowska K, Gospodarek E. Mechanizmy oporności na antybiotyki i chemioterapeutyki pałeczek Stenotrophomonas maltophilia. Post Mikrobiol 2014; 53: 135-40. 11. Kumar A, Schweizer HP. Bacterial resistance to antibiotics: Active efflux and reduced uptake. Adv Drug Deliv Rev 2005; 57: 1486 1513. 12. Kumar S, Mukherjee MM, Varela MF. Modulation of Bacterial Multidrug Resistance Efflux Pumps of the Major Facilitator Superfamily. Int J Bacteriol 2013; 2013: 1-15. 13. Levy SB. Active efflux, a common mechanism for biocide and antibiotic resistance. Symp Ser Soc Appl Microbiol. 2002; 31:65S-71S. 14. Liaw SJ, Lee YL, Hsueh PR. Multidrug resistance in clinical isolates of Stenotrophomonas maltophilia: roles of integrons, efflux pumps, phosphoglucomutase (SpgM), and melanin and biofilm formation. Int J Ag 2010; 35, 126-30. 15. Lister PD, Wolter DJ, Hanson ND. Antibacterial-resistant Pseudomonas aeruginosa: clinical impact and complex regulation of chromosomally encoded resistance mechanisms. Clin Microbiol Rev 2009; 22: 582-610. 16. Meletis G, Exindari M, Vavatsi N i inni. Mechanisms responsible for the emergence of carbapenem resistance in Pseudomonas aeruginosa. Hippokratia 2012; 16: 303 7. 17. Ogawa W, Li DW, Yu P i inni. Multidrug resistance in Klebsiella pneumoniae MGH78578 and cloning of genes responsible for the resistance. Biol Pharm Bull 2005; 28: 1505-8. 18. Ogawa W, Onishi M, Ni R i inni. Functional study of the novel multidrug efflux pump KexD from Klebsiella pneumoniae. Gene 2012; 498: 177-82. 19. Olivares J, Bernardini A, Garcia-Leon G i inni. The intrinsic resistome of bacterial pathogens. Front Microbiol 2013; 4: 1-15. 20. Piddock LJV. Clinically Relevant Chromosomally Encoded Multidrug Resistance Efflux Pumps in Bacteria. Clin Microbiol Rev 2006; 19: 382 402. 21. Poole K. Efflux-mediated antimicrobial resistance. J Antimicrob Chemother 2005; 56: 20-51. 22. Poole K. Efflux-mediated multiresistance in Gram-negative bacteria. Clin Microbiol Infect 2004; 10: 12-26. 23. Russell AD. Do biocides select for antibiotic resistance? J Pharm Pharmacol. 2000; 52: 227-33. 24. Srinivasan VB, Rajamohan G. KpnEF, a new member of the Klebsiella pneumoniae cell envelope stress response regulon, is an SMR-type efflux pump involved in broad- spectrum antimicrobial resistance. Antimicrob Agents Chemother. 2013; 57: 4449-62.

62 O. Wiercińska i inni Nr 1 25. Zheng J, Cui S, Meng J. Effect of transcriptional activators RamA and SoxS on expression of multidrug efflux pumps AcrAB and AcrEF in fluoroquinolone-resistant Salmonella Typhimurium. J Antimicrob Chemother 2009; 63: 95-102. Otrzymano: 2 III 2015 r. Adres Autora: 00-791 Warszawa, ul. Chocimska 24, Zakład Bakteriologii NIZP-PZH