Mecanismos de resistencia antimicrobiana en bacterias de importancia hospitalaria

Transcripción

1 Mecanismos de resistencia antimicrobiana en bacterias de importancia hospitalaria Dr. Alberto Fica Servicio de Infectología, Departamento de Medicina HOSPITAL MILITAR DE SANTIAGO

2 Panorama general y factores involucrados en emergencia de resistencia En bacilos gramnegativos Beta-lactamasas BLEE Carbapenemasas En cocáceas grampositivas ERV SAMR S aureus resistente a vancomicina Contenidos

3 población bacteriana rasgo de resistencia infrecuente una cepa por millón o diez millones de bacterias tratamiento antibiótico selección individuos resistentes replicación bacteriana reemplazo población población bacteriana resistente transferencia horizontal a otras especies otros tratamientos nuevas selecciones multiresistencia

4 Resistencia antimicrobiana Fenómeno progresivo Aparece luego de introducción de antibióticos Se comporta en forma acumulativa y tiende a la multiresistencia Detectable en hospitales y en la comunidad Limita las opciones terapéuticas, disminuyendo la eficacia clínica Aumenta los costos de tratamiento

5 Algunos ejemplos de emergencia de resistencia antimicrobiana En la comunidad Gonococo Resistencia a penicilina (presente en Chile) Salmonella serotipo Typhi Multiresistencia (no observado en Chile) Mycobacterium tuberculosis Multiresistencia (de baja frecuencia en Chile) Shigella sp Multiresistencia (relevante en Chile) Escherichia coli (como agente de ITU) Resistencia a ampicilina y cotrimoxazol (presente en Chile) Neumococo Resistencia a penicilina y en una fracción de los casos a cefalosporinas (presente en Chile) Haemophilus influenzae Resistencia a ampicilina (presente en Chile) Moraxella catharralis Resistencia a ampicilina (presente en Chile) Staphylococcus aureus Resistencia a penicilina (presente en Chile) Resistencia a cloxacilina (presente en Chile) Plasmodium sp Resistencia a diferentes antimaláricos En hospitales Estafilococos Resistencia a cloxacilina y multiresistencia (presente en Chile) Resistencia a vancomicina (no descrito en Chile) Enterococos Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos y Bacilos Gram negativos entéricos y no fermentadores vancomicina (descrito en Chile) Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos, quinolonas, cotrimoxazol, etc (presente en Chile)

6 Selección y dispersión de la resistencia El uso de antibióticos selecciona resistencia, no la genera El ecosistema hospitalario es equivalente a un caldo de cultivo con antibióticos agregados Tiene laboratorio propio a nivel intestinal, cutáneo y respiratorio donde conviven especies promiscuas y ejecutan transferencia de material genético Además, diseminación gratuita por manos del personal, equipos contaminados u otros fenómenos creando un continuo geográfico y temporal que sirve de reservorio

7 Actitudes médicas y culturales que favorecen el uso irracional de antimicrobianos Uso de la prescripción médica como sedante para el propio médico y la familia Uso de antibióticos en cuadros respiratorios virales Uso indiscriminado de antibióticos en cuadros de diarrea aguda Uso indiscriminado de penicilina en consultas de urgencia por odinofagia y fiebre Profilaxis quirúrgica indiscriminada Presión maternal por lograr algún tratamiento antibiótico para los hijos Falta de capacitación y/o desconocimiento del tema en el cuerpo médico Promoción y presión farmacéutica Ausencia histórica de regulaciones en la venta libre de antimicrobianos* Utilización de antimicrobianos en el sector agropecuario *modificada el año 2000

8 Mecanismos generales de resistencia antibiótica en bacterias Modificación enzimática del antibiótico Beta-lactamasas Enzimas modificantes de aminoglucósidos Cloranfenicol acetil-transferasa Cambios en la permeabilidad a antibióticos por mutaciones en porinas Mutación en porina D2 en Pseudomonas aeruginosa (resistencia a carbapenems) Modificaciones en el sitio de ataque del antibiótico Cambios de afinidad a penicilina en las proteinas ligantes a penicilina (PBP) DNA girasa (resistencia a quinolonas por mutaciones en subunidades de DNA girasa) Modificaciones ribosomales (resistencia a aminoglucósidos) Modificaciones ribosomales cruzadas (MLS, resistencia cruzada a macrólidos, lincosamidas y estreptogramina) Reemplazo de D-alanina por D-lactato en la cadena pentapéptida terminal del péptidoglucano (resistencia a vancomicina) Mecanismos de eflujo Bombas de eflujo para tetraciclina, cloranfenicol, quinolonas, beta-lactámicos, eritromicina u otros compuestos. Transporte inefectivo Deficiente captación de aminoglucósidos en anaerobios

9 Resistencia antibiótica a beta-lactámicos Resistencia a Beta-lactámicos Bacilos Gram negativos Cocáceas Gram positivas Enzimático Estructural >> enzimático Beta-lactamasas 4 tipos de enzimas Cambios PBP Proteínas ligantes PNC

10 Beta lactamasas gran diversidad 4 grupos moleculares genes codificantes en plasmidios o cromosomas diferencias en el espectro de resistencia antibiótica, capacidad de inhibición por ácido clavulánico, tazobactam o sulbactam o en las especies asociadas inducibles (genes reguladores) o constitutivas

11 Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C. Variable Beta-lactamasas grupo C Beta-lactamasas grupo A Ubicación preferente de genes codificantes Cromosomal Plasmidial Especies asociadas y escenario epidemiológico Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter sp, Citrobacter freundii, Serratia sp. Escenario nosocomial Klebsiella pneumoniae, E. coli, N. gonorrhoeae, H. influenzae, M. catharralis, Shigella, S.aureus, B. fragilis Escenario comunitario o nosocomial Ampliación del espectro Espectro de resistencia Por mutaciones que desregulan síntesis de la enzima No hiperproductora: Ampicilina, Cef. 1aG Hiperproductora Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G Por mutaciones complementarias en sitio activo de la enzima No BLEE: Ampicilina, Cef. 1aG BLEE Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G Sin espectro sobre Carbapenémicos Carbapenémicos Efecto de inhibidores de betalactamasas Sin efecto Efecto inhibitorio

12 Mutaciones en el sitio activo de betalactamasas tipo A Mutaciones en el sitio activo de betalactamasas explican optimización en la afinidad por diferentes beta-lactámicos y aumento de espectro Incorpora Cef 3ª G : BLEE Mejora la calidad de la enzima, no su cantidad La presión selectiva permite su persistencia y expansión

13 Beta-lactamasas Clase A beta-lactamasas clase A Característico de ciertas especies Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae, E. coli, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter diversus, Proteus sp enzimas originales TEM-1, TEM-2 SHV-1 Comunidad mecanismo prevalente resistencia a ampicilina, cefalosporinas de primera G E. coli, Shigella, N. gonorrhoeae, H. influenzae, S. aureus, B. fragilis Hospital seleccion variantes, evolucion enzimatica resistencia a cefalosporinas de 3a G Ceftazidima R, espectro expandido (BLEE)

14 E. coli o Klebsiella pneumoniae Cepa no BLEE TEM-1, TEM-2, SHV-1 Ambiente comunitario Cepa BLEE TEM > 2; SHV > 1 Ambiente nosocomial Ampicilina/amoxicilina R Ampicilina/amoxicilina R Cefalosporinas1aG R Cefalosporinas1aG R Cefalosporinas 2aG S Cefalosporinas 2aG R Ceftriaxona/cefotaxima S Ceftriaxona/cefotaxima R Ceftazidima S Ceftazidima R Cefoperazona-sulbactam S Cefoperazona-sulbactam S Cefoperazona S Cefoperazona R Piperacilina R Piperacilina R Piperacilina-tazobactam S Piperacilina-tazobactam S Carbapenémicos S Carbapenémicos S

15 Beta-lactamasas de espectro extendido TEM, SHV CTX-M, PER, VEB, GER, BES, TLA, SFO y BEL. El grupo CTX-M se divide en 5 subfamilias y dentro de ellas ha habido una enorme diversificación Estas subfamilias corresponden a CTX-M1, CTX-M2, CTX-M8, CTX-M9 y CTX-M25, algunas de ellas identificadas en Chile La extensa diseminación en varias partes del mundo es una propiedad de estas enzimas, la que ocurre a nivel nosocomial como comunitario. Una característica central de las enzimas de la línea CTX-M es su actividad sobre cefotaxima o ceftriaxona con mínima actividad sobre ceftazidima, estableciendo un contrapunto con las BLEE asociadas a TEM y SHV que se caracterizan por el perfil opuesto

16 Características de diferentes tipos de beta-lactamasas de espectro extendido (BLEE). Línea TEM y SHV CTX-M Clase o grupo A A Actividad preferencial Sobre ceftazidima Sobre cefotaxima o ceftriaxona Evolución Modificación sitio activo Modificación sitio activo Inhibición Posible Posible Diseminación Amplia, por plasmidios Amplia, por plasmidios

17 Implicancias terapéuticas ante beta-lactamasas Clase A espectro extendido en hospitales Sospechar enzimas de espectro expandido ante resistencia a cefalosporinas de tercera generación (ceftriaxona o ceftazidima) en especies específicas de BGN Alternativas terapéuticas: Uso beta-lactámico apropiado con inhibidor de betalactamasa Compuestos estables (carbapenémicos) Otra familia (si es posible por antibiograma) No siempre el inhibidor funciona con enzimas tipo A Más difícil inhibir BLEE línea SHV que línea TEM Mayor número copias de plasmidios que codifican por BLEE (dosis genética) implica una mayor cantidad para inhibir Alteraciones asociadas en permeabilidad a beta-lactámicos

18 Beta-lactamasa AmpC Operon que incluye zona regulatoria Presencia beta-lactámico inhibe represor y permite síntesis de enzima (inducción) En ocasiones hay mutación en la zona que codifica el represor o promotor y en forma constitutiva (permanente) sintetiza enzima en grandes cantidades Estado hiperproductor Enzima de baja afinidad que aumenta su espectro por cantidad No sirven los inhibidores

19 Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C. Variable Beta-lactamasas grupo C Beta-lactamasas grupo A Ubicación preferente de genes codificantes Cromosomal, incluye zona reguladora y sensor Plasmidial Especies asociadas y escenario epidemiológico Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter sp, Citrobacter freundii, Serratia sp. Escenario nosocomial Klebsiella pneumoniae, E. coli, N. gonorrhoeae, H. influenzae, M. catharralis, Shigella, S.aureus, B. fragilis Escenario comunitario o nosocomial Ampliación del espectro Espectro de resistencia Por mutaciones que desregulan síntesis de la enzima No hiperproductora: Ampicilina, Cef. 1aG Hiperproductora Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G Por mutaciones complementarias en sitio activo de la enzima No BLEE: Ampicilina, Cef. 1aG BLEE Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G Sin espectro sobre Carbapenémicos Carbapenémicos Efecto de inhibidores de betalactamasas Sin efecto Efecto inhibitorio

20 Beta-lactamasas AmpC Beta-lactamasas cromosomales de importancia hospitalaria Tipo Amp C o clase C Restringidas a ciertas especies P. aeruginosa, Enterobacter spp, Citrobacter freundii, Serratia spp. Sensibilidad a Cefalosporinas de 3ª G Desrepresión, Hiperproducción Resistencia a Cefalosporinas 3aG Susceptibilidad a Carbapenémicos

21 Pseudomonas aeruginosa Cepa no hiperproductora Cepa hiperproductora Origen comunitario Ambiente nosocomial Ceftazidima S Ceftazidima R Cefoperazona-sulbactam S Cefoperazona-sulbactam R Cefoperazona S Cefoperazona R Piperacilina-tazobactam S Piperacilina-tazobactam R Piperacilina S Piperacilina R Cefepime S Cefepime V Imipenem /Meropenem S Imipenem / Meropenem S

22 Efecto cuantitativo o estequiométrico en aparición de Resistencia Compuesto Cantidad relativa de AmpC Susceptibilidad Ceftazidima + S Ceftazidima +++ R Piperacilina + S Piperacilina +++ R Cefepime + S Cefepime +++ S Cefepime ++++ R Imipenem + S Imipenem ++++ S

23 Sorteando obstáculos Estrategias terapéuticas en casos de hiperproducción de beta-lactamasas AmpC Carbapenems Otra familia si es posible amikacina, ciprofloxacino, otros Cefepime en ocasiones

24 Carbapenemasas Enzima con espectro sobre todos los beta-lactámicos Incluye carbapenémicos No utilidad inhibidores Pertenecientes al grupo B y algunos casos al grupo A Constituyen la peor amenaza

25 Resistencia a carbapenémicos Mecanismo Carbapenemasa Carbapenemasa Mutación porina + hiperproducción AmpC Grupo o Clase Grupo o clase B Grupo o clase A Denominación Especies asociadas Espectro Metalo betalactamasas S. maltophilia (100%), P. aeruginosa (VIM, <20%) Otras especies Todos los betalactámicos. Incluye carbapenémicos KPC K. pneumoniae P. aeruginosa Todos los betalactámicos. Incluye carbapenémicos Todos los betalactámicos. Incluye carbapenémicos Causa más frecuente resistencia a todos los B-L

26 Pseudomonas aeruginosa Cepa panresistente a B- lactámicos 2 mecanismos Hiperproducción AmpC + mutación porina Cepa panresistente a B- lactámicos 1 mecanismo Carbapenemasa Ceftazidima R Ceftazidima R Cefoperazona-sulbactam R Cefoperazona-sulbactam R Cefoperazona R Cefoperazona R Piperacilina-tazobactam R Piperacilina-tazobactam R Piperacilina R Piperacilina R Cefepime R Cefepime R Imipenem /Meropenem R Imipenem / Meropenem R Causa más frecuente resistencia a todos los B-L

27 KPC llegó a Chile KPC Carbapenemasa con espectro sobre todas los beta-lactámicos y carbapenémicos

28 Resistencia a aminoglucósidos Variantes de enzimas modificantes de aminoglucósidos y su espectro de acción. enzimas estreptomicina Gentamicina C1 amikacina Acetiltransferasas AAC AAC AAC Fosfotransferasas APH V APH V APH APH Enzimas adenilantes ANT ANT V: variable, no presente en todas las isoformas Más frecuente R a GM que AMK En BGN la multiresistencia se da por suma de genes y no por evolución sitio activo de la misma enzima

29 Resistencia a aminoglucósidos Mecanismos predominantemente enzimáticos Enzimas modificantes Espectro de acción limitado y reducido para cada una de ellas Escasa resistencia cruzada Multiresistencia originada por suma alélica de genes Resistencia infrecuente ante amikacina

30 Qué mecanismos podrían estar presente en este antibiograma? P. aeruginosa Antimicrobiano Sensibilidad Mecanismo Gentamicina R Enzima modificante Amikacina S No aplicable Ciprofloxacino R Mutación DNA girasa Ceftazidima R Hiperproducción AmpC Piperacilina-tazobactam R Hiperproducción AmpC No efecto inhibidores clásicos Imipenem o Meropenem S No aplicable

31 Integrones Estructuras genéticas que facilitan la multiresistencia Integrones permiten cosecha genes de R Explican resistencia modular (simultánea) Expresan todos los mecanismos simultáneamente Habitualmente residen en plasmidios

32 Resistencia en cocáceas Gram positivas Enterococcus faecium Enterococo resistente a vancomicina-teicoplanina (VanA) Enterococo resistente a vancomicina (VanB) Staphylococcus aureus Resistencia a PNC Resistencia a cloxacilina (meticilina) Resistencia a glicopéptidos

33 El problema del enterococo 8 Autonomía y efecto sinérgico entre dos antibióticos 7 log bacterias viables / ml autonomía o efecto indiferente efecto no se incrementa más de 10 veces sobre el más activo z-micina x-micina 2 1 sinergia efecto se incrementa más de 100 veces a 24h x + z-micina tiempo en horas Patógeno ocasional pero sobre el cual es difícil lograr un efecto bactericida Tolerante a muchos ATB bactericidas Requiere combinación sinérgica en infecciones graves Combinación habitual PNC o Ampicilina + gentamicina

34 Evolución de resistencia en enterococo Especie tolerante Efecto bacteriostático ATB por separado Efecto bactericida en combinación sinérgica de PNC/ampi + GM Situación previa Transición Resistencia a PNC/Ampicilina y GM por separado Vancomicina reemplaza a beta-lactámicos Efecto sinérgico bactericida se mantiene Resistencia a Glicopéptidos Fenotipo Van B:sensible a teicoplanina Fenotipo Van A: resistente a ambos glicopéptidos ERV La emergencia de ERV implica la pérdida de alternativas clásicas La emergencia de ERV implica la pérdida casi total de alternativas bactericidas (necesarias en cuadros graves)

35 Mecanismo de acción y de resistencia de glicopéptidos en Enterococos Bacterias resistentes a vancomicina modifican los precursores del pentapéptido, cambiando D-Ala terminal por D-Lac, sin afinidad por glicopéptidos

36 Evolución resistencia en S. aureus S. aureus S a PNC Betalactamasa grupo A Meticilina (cloxacilina) Compuesto estable a betalactamasa Adquisición gen meca Cassette cromosomal Nueva PBP (PBP2a) SAMR Uso glicopéptidos Alteraciones permeabilidad (GISA) Adquisición VanA (GRSA)

37 No prefiera vancomicina si es susceptible a cloxacilina

38 Resistencia a glicopéptidos Mecanismo Magnitud de la resistencia Enterococo Reemplazo de D-ala terminal por D-lactato Se divide en 2 de acuerdo al espectro sobre los 2 glicopéptidos Se identifican por fenotipos A y B S. aureus Alteraciones de permeabilidad Adquisición de fenotipo VanA desde enterococo Se divide en dos de acuerdo al nivel de resistencia: Intermedio (permeabilidad) Alta resistencia (VanA)

39 Resistencia a quinolonas Mecanismos tradicionales no transferibles Codificación cromosomal Mutación DNA Girasa o Topoisomerasa Mecanismos transferibles Incrementan CIM discretamente pero pueden ser aditivos Pueden estar codificados en plamidios o integrones Mecanismos transferibles Proteínas protectoras del sitio blanco Enzimas modificantes conjuntas para AMG y quinolonas Bombas de eflujo Denominación Qnr AAC(6 )-1b-cr Oqx, Qep

40 En esta charla se han sacrificado numerosos aspectos para simplificar sus contenidos

41 Conclusiones PBP2a VanA AmpC BLEE Carbapenemasas Integrones Transposones Plasmidios Qnr Qep Oqx AAC(6 )-1b-cr Enzimas Modificantes AMG Transferencia información entre bacterias Aumento costos Reducción eficacia Diseminación horizontal por factor humano