Энтеробактерии — семейство грамотрицательных бацилл, ответственных за широкий спектр инфекций у человека и животных. Они могут быть подвижными или неподвижными, в зависимости от вида; являются аэробами или факультативными анаэробами по росту и предрасположены к обитанию в ЖКТ. В этой статье на сайте описаны проявления заболевания, не относящиеся к ЖКТ. Кишечные инфекции, вызванные Escherichia coli, обсуждаются в отдельной статье на сайте - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше.
Представители семейства энтеробактерий растут на различных твердых средах и легко идентифицируются в лабораториях клинической микробиологии. Идентификация возбудителя остается клинически важным показателем из-за врожденных различий чувствительности к АБ между различными видами. Во всех частях света растет устойчивость грамотрицательных бацилл, в том числе энтеробактерий, ко многим АБ. В этой статье на сайте особое внимание уделяется эпидемиологии, лечению и профилактике инфекции важными штаммами с множественной лекарственной устойчивостью. РФ: существуют НПА, регулирующие ряд положений этой статьи на сайте.
P.S. * СП 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней», Методические рекомендации Российской некоммерческой общественной организации «Ассоциация анестезиологов-реаниматологов», межрегиональной общественной организации «Альянс клинических химиотерапевтов и микробиологов», Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии (МАКМАХ), общественной организации «Российский Сепсис Форум» «Диагностика и антимикробная терапия инфекций, вызванных полирезистентными штаммами микроорганизмов» (обновление 2022 г.), СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания», МУК 4.2.1890-04 Методические указания 4.2. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы «Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам».
Клинически важные представители энтеробактерий представлены в табл. 1. Инфекции, вызванные сальмонеллами, шигеллами и иерсиниями, обсуждаются в отдельных статьях на сайте - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше.
а) Эпидемиология. Энтеробактерии — наиболее распространенные патогены для человека во всем мире. Они способны вызывать внебольничные, внутрибольничные инфекции, а также инфекции, ассоциированные с охраной здоровья. Примеры последней категории — инфекции, приобретенные в домах престарелых или ассоциированные с амбулаторной МП в онкологии и онкогематологии. Среди естественной микрофлоры ЖКТ представители энтеробактерий — пример больше колонизации, чем истинной инфекции. Аналогичная ситуация и с изолятами, полученными из ректальных мазков, образцов мочи или мокроты. В некоторых регионах энтеробактерии с множественной лекарственной резистентностью могут стать эндемичными, что создает существенные проблемы при ведении серьезных инфекций.
В то время как множественная резистентность к ЛП в США остается в значительной степени ассоциированной с охраной здоровья, роль внеболь-ничных инфекций растет.
Escherichia coli — наиболее частая причина ИМП: >80% изолятов, полученных из мочи в большинстве клинических ситуаций. Возбудителями ИМП могут быть и другие представители энтеробактерий, например Klebsiella spp. и Proteus mirabilis. Энтеробактерии могут быть причиной неосложненного цистита у исходно здоровых женщин и острого пиелонефрита. ИМП часто развиваются у пациентов с аномалиями МВП, с частой или постоянной катетеризацией МВП. Присутствие энтеробактерий в моче не всегда указывает на инфекцию, так как они могут колонизировать мочевой пузырь или быть обнаружены в загрязненных, неправильно взятых пробах.
Недавно подтверждено распространение штаммов уропатогенной Escherichia coli, на долю которых приходится непропорционально большое количество заболеваний (см. ниже в разделе «Патофизиология»). Другими словами, Escherichia coli, полученные от разных пациентов с ИМП, могут быть в высокой степени генетически взаимосвязаны. Резистентная к триметоприму/сульфаметок-сазолу Escherichia coli отличается своим клональным распространением в США (например, клональная группа А и Escherichia coli О15:К52:Н1). Было обнаружено, что широко распространенный клон Escherichia coli, определенный мультилокусным секвенированием-типированием как последовательность типа 131 (ST131), ассоциирован с резистентностью к ципрофлоксацину и с продукцией β-лактамаз расширенного спектра (ESBLs). Этот клон ассоциирован с внебольничными ИМП.
Он распространен на каждом обитаемом континенте. Хотя бактериальное генетическое окружение играет важную роль в определении резистентности к АБ, его недостаточно для развития инфекции, вызванной уропатогенной Escherichia coli с множественной лекарственной резистентностью.
Учитывая, что среда обитания для большинства энтеробактерий — ЖКТ, бактерии играют важную роль в патогенезе перитонита. Escherichia coli — одна из наиболее частых причин спонтанного бактериального перитонита, возникающего у пациентов с циррозом печени, или бактериального перитонита, возникающего при перфорации висцеральных органов. Escherichia coli может быть причиной гнойного абсцесса печени и внутрибрюшного абсцесса. Другие представители энтеробактерий также могут вызывать внутрибрюшные инфекции, особенно у пациентов с перитонитом после хирургического вмешательства при заболеваниях ОБП.
Энтеробактерии могут быть возбудителями пневмонии, чаще вызывая внутригоспитальные и ассоциированные с оказанием МП пневмонии, чем негоспитальные. Klebsiella pneumoniae ранее была известна как причина внебольничной пневмонии у алкоголиков, но за прошедшие несколько десятилетий ее значение уменьшилось. С 1980 г. гипервирулентная Klebsiella pneumoniae относится к клинически важным патогенам. Она вызывает тяжелые диссеминированные инфекции, такие как гнойные абсцессы печени, остеомиелит или эндофтальмит у ИКП и в остальном ЗЛ. Первоначально гипервирулентная Klebsiella pneumoniae — возбудитель, вызывающий инфекцию у пациентов, проживающих в Восточной Азии, но в последнее время сообщения о ней поступают со всего мира.
Хотя в настоящее время гипервирулентная Klebsiella pneumoniae чувствительна к АБ, были описаны несколько случаев множественной лекарственной резистентности.
Внутригоспитальная пневмония, вызванная энтеробактериями, может быть ассоциирована с ИВЛ. Энтеробактерии — распространенная причина вентиляторно-ассоциированной пневмонии, уступающая по распространенности только Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa. Энтеробактерии также способны вызывать внутрибольничную пневмонию у пациентов без механической вентиляции легких, таких как пациенты с неврологическими нарушениями в результате ЧМТ или ОНМК.
Вспышки резистентной к АБ инфекции, вызванной Klebsiella pneumoniae, в стационарах отмечаются уже более трех десятилетий. В условиях стационара Klebsiella pneumoniae вызывает перитонит, пневмонию или осложненные ИМП. Также могут быть инфекции кровотока, ассоциированные с другим очагом инфекции, например внутрисосудистыми катетерами, или с нейтропенией. В 1970-х гг. отмечались вспышки инфекции, вызванные штаммами, резистентными к гентамицину. В 1980-1990-х гг. стали обычным явлением внутрибольничные вспышки инфекций, вызванных Klebsiella pneumoniae, продуцирующими β-лактамазы расширенного спектра.
Наконец, в последнее десятилетие, когда карбапенемы рассматривались в качестве последней линии надежной терапии инвазивных инфекций, карбапенемаза Klebsiella pneumoniae, вырабатываемая Klebsiella pneumoniae, стала существенной клинической проблемой и проблемой борьбы с инфекцией в стационарах.
Недавно представленные показатели летальности у госпитализированных пациентов с инфекциями кровотока, вызванными резистентными к карбапенемам энтеробактериями, в связи с отсутствием адекватных методов лечения составили 50%. Микроорганизмы, продуцирующие карбапенемазу Klebsiella pneumoniae, подробно обсуждаются ниже.
б) Патофизиология. Факторы вирулентности, ассоциированные с Escherichia coli, вызывающими кишечные инфекции, подробно обсуждаются в отдельной статье на сайте - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше. У Escherichia coli, вызывающей внекишечные инфекции, описаны >40 генов вирулентности. Одно из свойств вирулентности этих штаммов — способность Escherichia coli фиксироваться на уроэпителиальных клетках. Клон Escherichia coli ST131 отличается выраженной способностью вызывать внекишечные инфекции. Он принадлежит к «филогенетической группе» В2, которая известна внекишечными патогенными инфекциями. При оценке клона ST131 найдены многочисленные гены внекишечной вирулентности.
1. Механизмы множественной лекарственной резистентности. Трудноизлечимые и даже неизлечимые инфекции, вызванные энтеробактериями, продуцирующими β-лактамазы расширенного спектра, и карбапенеморезистентными энтеробактериями, распространены повсеместно и стали серьезной угрозой мировому общественному здравоохранению (ЗО). Эта проблема усугубляется туристическими поездками из стран с высоким уровнем дохода в страны с низким уровнем дохода, во время которых туристы заражаются энтеробактериями с множественной лекарственной устойчивостью, например в Индию, где колонизация микроорганизмами, продуцирующими β-лактамазы расширенного спектра, составляет 64% (рис. ниже). Глобальному распространению устойчивости к ЛП способствуют миграция беженцев и паломничество.
Количество устойчивых к лекарственным препаратам микроорганизмов, выявленных на 1000 обследованных практически здоровых путешественников. Риск для путешественников, возвращающихся из стран с указаниями на наличие устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, варьирует в зависимости от региона и типа микроорганизма. CRE (carbapenem-resistant Enterobacteriaceae) — карбапенем-резистентные энтеробактерии; ESBL (extended-spectrum β-lactamase) — микроорганизмы, продуцирующие β-лактамазы расширенного спектра
В стационарах краткосрочного пребывания для оказания НМП в США в 2015 г. фенотип микроорганизмов, продуцирующих β-лактамазы расширенного спектра, составил 16,5% всех изолятов Klebsiella spp. и Escherichia coli. Доля устойчивых к карбапенемам Klebsiella pneumoniae составила 3,1%, что свидетельствует о резком ↓ показателя по сравнению с 2007 г. (10,6%). Стабилизация и даже ↓ заболеваемости инфекциями, вызванными бактериями, продуцирующими β-лактамазы расширенного спектра, и карбапене-морезистентными энтеробактериями, в ЛПУ НМП в США связывают с введением стратегии сдерживания Сетью лабораторий по изучению устойчивости к АБ (Antibiotic resistance laboratory Network) CDC.
Аналогичные инициативы по отслеживанию лекарственной устойчивости были реализованы Центрами динамики заболеваний, экономики и политики (Centers for disease dynamics, economics and policy), Группой лидеров по антибиотикорезистентности (Antibacterial resistance leadership group), а в Европе — Европейскими центрами CDC и проектом «Борьба с анти-биотикорезистентностью в Европе» (Combatting bacterial resistance in Europe project).
Молекулярные механизмы резистентности к АБ энтеробактерий могут быть естественными и приобретенными (табл. 2). Естественная резистентность возникает, когда бактерия обладает природными свойствами противостоять действию противомикробных ЛП, закодированными в хромосоме популяции бактерий дикого типа (например, все Klebsiella spp., продуцирующие β-лактамазу, способны к гидролизу ампициллина). Приобретенная устойчивость возникает в результате хромосомных мутаций, изменения экспрессии генов или приобретения генов, которые придают резистентность путем горизонтального переноса генов от другой бактерии. С точки зрения молекулярного механизма бактерии противостоят противомикробным ЛП одним из четырех способов:
• изменение поглощения антимикробных ЛП в области воздействия (например, ↓ экспрессии поринов, неспецифических мембранных каналов → их проницаемость для АБ ↓);
• ↑ специфическая или множественная лекарственная устойчивость за счет активации насосной функции для ↑ оттока с целью выведения АБ;
• изменение области воздействия → антимикробные ЛП не могут эффективно фиксироваться (например, путем мутации целевой области воздействия, ацетилирования, фосфорилирования);
• разрушение АБ ферментами (например, β-лактамазами и карбапенемазами).
Приобретенная резистентность может ↑ со временем в результате пролиферации клональных линий с мутациями генов устойчивости к АБ, включая приобретенные β-лактамазы и карбапенемазы (то есть размножение клона) и/или горизонтального переноса генов устойчивости к АБ с помощью мобильных генетических элементов, таких как плазмиды и транспозоны, которые могут распространяться внутри штаммов и видов.
Другим важным событием в области устойчивости к противомикробным ЛП стало быстрое распространение устойчивости к колистиметату натрия через ген резистентности (MCR), который быстро распространился среди бактерий путем горизонтального переноса генов. Исходно идентифицированный в Китае, ген MCR был наиболее распространен в животноводстве (выявлен в мясной продукции для розничной продажи), а также у госпитализированных пациентов. Это подчеркивает важность применения противомикробных ЛП в животноводстве как движущей силы распространения клинически значимой резистентности, а также важность решения немедицинских проблем для замедления дальнейшего развития бактериальной лекарственной устойчивости.
2. β-лактамазы узкого спектра. Ампициллин был введен в клиническую практику в 1960-х гг. Спустя несколько месяцев применения ампициллина была выявлена плазмид-опосредованная р-лактамаза, названная ТЕМ-β-лактамазой, приводящая к резистентности Escherichia coli. Кодирующие резистентность к ампициллину плазмиды в настоящее время получили широкое распространение, 40% Escherichia coli повсеместно приобрели способность продуцировать ТЕМ-β-лактамазу. Энтеробактерии, такие как Klebsiella и Enterobacter, с генами, кодирующими β-лактамазу, присущую их геному, известны своей природной резистентностью к ампициллину.
3. β-лактамазы расширенного спектра. Цефалоспорины III поколения, такие как цефтриаксон, активны против всех энтеробактерий. Однако в 1980-х гг. были открыты мутантные гены, кодирующие β-лактамазы, способные инактивировать цефалоспорины III поколения. Некоторые гены, кодирующие эти β-лактамазы, были идентичны гену ТЕМ, за исключением точечных мутаций, вызывающих изменение последовательности аминокислот. Последующее изменение структуры → приобретение способности к гидролизу → инактивация цефалоспоринов III поколения. Учитывая расширенный спектр способностей к гидролизу АБ по сравнению с исходными ферментами ТЕМ (и SHV), эти β-лактамазы получили название «продуцирующие β-лактамазы расширенного спектра».
В дополнение к этому в настоящее время было описано много новых типов продуцирующих β-лактамаз расширенного спектра, наиболее значимый — тип СТХ-М.
Часто клон ST131 Escherichia coli продуцирует β-лактамазы расширенного спектра типа СТХ-М (особенно СТХ-М-15). Хотя продуцирующие β-лактамазы расширенного спектра чувствительны к ингибиторам β-лактамазы (например, к клавулановой кислоте), многие изоляты ST131 Escherichia coli продуцируют дополнительную β-лактамазу (ОХА-1), которая придает ей устойчивость к ингибиторам β-лактамазы. Фенотип АБ-резистентности ST131-положительной Escherichia coli заключается в том, что микроорганизмы устойчивы к цефтриаксону, цефотаксиму, фторхинолонам, триметоприму, триметоприму/сульфаметоксазолу, комбинациям ингибиторов пенициллин-β-лактамаз и тетрациклинам. Резистентность к аминогликозидам вариабельна. Клон обладает множественной лекарственной резистентностью в связи с наличием генов устойчивости ко многим ЛП. Они кодируются плазмидами.
4. β-лактамазы типа AmpC. Некоторые виды энтеробактерий имеют хромосомно-кодируемую β-лактамазу, обладающую резистентностью ко всем пенициллинам и цефалоспоринам, кроме цефепима. Эти β-лактамазы не блокируются ингибиторами β-лактамазы, такими как клавулановая кислота или тазо-бактам. Такие р-лактамазы получили название AmpС-β-лактамазы, или цефалоспориназы. Они не являются производными узкого спектра исходных β-лактамаз, поэтому называть их продуцирующими β-лактамазами расширенного спектра некорректно. AmpC-β-лактамазы могут вырабатываться в избыточном количестве в присутствии некоторых АБ (то есть гены, кодирующие AmpС-β-лактамазы, являются «индуцибельными»). Индуцибельные, кодируемые хромосомами AmpC-β-лактамазы имеют Enterobacter spp., Citrobacter freundii, Serratia marcescens и Morganella morganii.
Гены AmpC-β-лактамазы в настоящее время обнаружены в плазмидах Escherichia coli, Salmonella и других грамотрицательных бактерий, в связи с отсутствием понижающей регуляции экспрессия этих генов является интенсивной и постоянной.
5. Карбапенемаза Klebsiella pneumoniae, металло-β-лактамаза Нью-Дели и другие карбапенемазы. С появлением продуцирующих β-лактамаз расширенного спектра карбапенемы стали АБ последнего резерва для лечения пациентов с энтеробактериальными инфекциями, вызванными возбудителями, продуцирующими β-лактамазы расширенного спектра. В 2001 г. описана новая β-лактамаза, гидролизующая карбапенемы, из устойчивого к карбапенему штамма Klebsiella pneumoniae — карбапенемаза Klebsiella pneumoniae. Микроорганизмы, продуцирующие карбапенемазу Klebsiella pneumoniae, резистентны к пенициллинам, цефалоспоринам, азтреонаму и карбапенемам и не ингибируются клавулановой кислотой или другими широко используемыми ингибиторами β-лактамаз, такими как сульбактам и тазобактам.
Карбапенемаза Klebsiella pneumoniae описана у Escherichia coli и многих видов энтеробактерий, таких как Enterobacter, Citrobacter и Proteus.
Впервые Klebsiella pneumoniae, продуцирующая карбапенемазу Klebsiella pneumoniae, обнаружена в Нью-Йорке. К 2004 г. 1/4 часть изолятов Klebsiella pneumoniae в ходе мониторингового исследования в Бруклине, штат Нью-Йорк, были карбапенемаза Klebsiella pneumoniae-продуцирующими. В настоящее время распространены повсеместно. Другие карбапенеморезистентные энтеробактерии вырабатывают металло-β-лактамазу Нью-Дели (NDM), в течение последнего десятилетия показавшую себя как важную причину резистентности к карбапенему. Ее эпицентр — Индийский субконтинент. Вместе с тем была установлена способность NDM быть эндемичной в некоторых стационарах балканских стран, а также вызывать вспышки инфекции в Северной Америке и Европе.
Многие вспышки инфекций, вызываемых микроорганизмами, продуцирующими NDM, ассоциированы с межгоспитальными транспортировками в странах Индийского субконтинента. Настораживает, что микроорганизмы, продуцирующие NDM, обнаружены в питьевой воде в Индии и у животных, предназначенных для производства пищевых продуктов, в Китае.
Другая карбапенем-гидролизирующая β-лактамаза, наблюдаемая у энтеробактерий, включает ОХА-48-подобные, обнаружена в Северной Африке, Ближнем Востоке и в Индии с дальнейшим распространением на другие части света, так же как и ряд других металло-р-лактамаз [таких как металло-β-лактамаза, кодируемая геном IMP, и металло-β-лактамаза, кодируемая интегроном Verona (VIM)]. Все эти ферменты обладают общей способностью делать энтеробактерии резистентными к карбапенемам и многим другим β-лактамным АБ.
в) Клинические проявления. Клинические проявления ИМП, перитонита, пневмонии и инфекций кровотока, вызванных энтеробактериями, описаны в отдельных статьях на сайте - просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше.
г) Диагностика. Энтеробактерии легко выращиваются в лабораториях клинической микробиологии после взятия соответствующих образцов. Исследование окрашиванием по Граму позволяет быстро отличить грамотрицательные микроорганизмы от грамположительных патогенов. На основании только клинических данных и результатов окрашивания по Граму сложно отличить энтеробактерии от других грамотрицательных микроорганизмов, таких как Pseudomonas aeruginosa.
Когда представитель энтеробактерий установлен, важно убедиться, что тесты на идентификацию и чувствительность к АБ выполнены. В некоторых случаях в лабораториях клинической микробиологии требуется проведение специализированных тестов для выявления продуцирующих β-лактамаз расширенного спектра или карбапенемазы. Все более широко применяются методы быстрой молекулярной и фенотипической ДД, внедренные для ускорения идентификации, чувствительности и общих молекулярных механизмов резистентности. Молекулярная эпидемиологическая оценка требуется для определения принадлежности полученного изолята к штамму, вызвавшему вспышку инфекции.
