Οι ευρέως φάσματος β-λακταμάσες (ESBL) στην έκβαση πειραματικής οξείας πυελονεφρίτιδας

Abstract

Introduction : Extended spectrum β-lactamases (ESBL) are enzymes that hydrolyse penicillins, 1st, 2nd, and 3rd generation cephalosporins and aztreonam. They are encoded by either chromosomes or plasmids of enterobacterieae. Since their initial presentation in the eighties, they have spread in many kinds of bacteria, in all age groups worldwide, causing a wide variety of infections. Infections caused by ESBL producing bacteria are difficult to treat, since these bacteria are resintant to common empirical therapy. There is evidence that infections caused by ESBL producing bacteria have worse outcome than infections cased by non-ESBL producing bacteria. Objectives : To investigate the natural history of Urinary Tract Infections (UTIs) caused by ESBL producing bacteria in an experimental model in BALB/c mice. In brief, we studied the bacterial load in murine kidneys, renal interleukin-6 (IL-6) concentration, renal histology and immunohistochemical staining of renal tissue for IL-6. All parameters were investigated both without antibiotics and after ceftriaxone addministration. Materials and methods : Fifty μl of a solution containing 2 X109 Ε. coli were intravesically administered in sedated female BALB/c mice. Obsrtuction of the outer urethra was temporarilly imposed for 6 hours. The animals were sacrificed 1, 2 and 6 days later, and their kidneys were aseptically removed for further miclobiological, histological, immunological and immunohistochemical analysis. Animals were infected by either ESBL producing Ε. coli, or by sensitive E. coli. The E. coli strains were clinical isolates, originating from febrile UTI patients. During the first part of the study no antibiotics were used. During the second part of the study 2.5mg of ceftriaxone were administered every 12 hours in every animal up to the end of the study period. Results : Either without antibiotic use, or after ceftriaxone addministration, renal bacterial counts did not differ significantly between animals infected by ESBL or non-ESBL producing bacteria in our experimantal UTI model. Ceftriaxone caused elimination of bacteria in kidneys of both ESBL and non-ESBL infected animals in the 6th experimental day. Either without antibiotic use, or after ceftriaxone addministration, renal IL-6 concentration did not differ significaltly between animals infected by ESBL or non-ESBL producing bacteria. Whithout antibiotic use the histological burden did not differ significantly between animals infected by ESBL or non-ESBL producing bacteria. In the 6th day of ceftriaxone administration, the histological image was significantly worse in animals infected by ESBL producing bacteria than in animals infected by sensitive bacteria. Conclusions : ESBL producing bacteria are not more pathogenic than sensitive bacteria in terms of renal bacterial burden, renal IL-6 concentration or renal histological changes in a murine ascending UTI model. Despite the favorable microbiological outcome of experimental UTI caused by ESBL producing bacteria treated with ceftriaxone, the histological lesions are significantly worse than in UTIs caused by sensitive bacteria.

Εισαγωγή : Οι ευρέως φάσματος β-λακταμάσες (ESBL) είναι ένζυμα που διασπούν τις πενικιλλίνες, τις κεφαλοσπορίνες α΄, β΄ και γ΄ γενιάς και την αζτρεονάμη. Κωδικοποιούνται από πλασμίδια ή από το χρωματόσωμμα μικροοργανισμών, κυρίως εντεροβακτηριοειδών. Από τη δεκαετία του 1980, οπότε και ανακαλύφθηκε η πρώτη ευρέως φάσματος β-λακταμάση, τα ένζυμα αυτά έχουν εξαπλωθεί σε πολλά είδη μικροοργανισμών και σε όλες τις ηλικιακές ομάδες παγκοσμίως προκαλώντας πληθώρα λοιμώξεων. Οι λοιμώξεις από μικρόβια που φέρουν ESBL είναι δύσκολο να θεραπευτούν καθώς τα μικρόβια αυτά είναι ανθεκτικά στα αντιμικροβιακά φάρμακα που χρησιμοποιούνται συνήθως εμπειρικά. Πολλές βιβλιογραφικές αναφορές υποστηρίζουν ότι οι λοιμώξεις από μικρόβια που φέρουν ESBL έχουν χειρότερη πρόγνωση σε σχέση με λοιμώξεις από ευαίσθητα μικρόβια. Σκοπός : Η διερεύνηση της φυσικής πορείας των ουρολοιμώξεων από μικρόβια που φέρουν ESBL σε πειραματικό μοντέλο ανιούσας ουρολοίμωξης σε ποντίκια του τύπου BALB/c. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν το μικροβιακό νεφρικό φορτίο, η ιστολογική εικόνα των νεφρών, η νεφρική συγκέντρωση IL-6, και τέλος η ανοσοϊστοχημική εντόπιση κυττάρων που εκφράζουν IL-6 σε τομές νεφρικού ιστού. Οι ανωτέρω παράμετροι μελετήθηκαν χωρίς τη χορήγηση αντιβιοτικού και έπειτα από τη χορήγηση κεφτριαξόνης. Υλικά μέθοδοι : Πενήντα μl διαλύματος που περιείχε 2 x109 Ε. coli χορηγήθηκαν έπειτα από καταστολή στην ουροδόχο κύστη θηλυκών ποντικών τύπου BALB/c. Στη συνέχεια προκαλούνταν παροδική απόφραξη διάρκειας 6 ωρών. Μία, δυο, και έξι ημέρες αργότερα τα πειραματόζωα θυσιάζονταν και οι νεφροί τους αφαιρούνταν υπό άσηπτες συνθήκες για μικροβιολογική, ιστολογική, ανοσολογική και ανοσοϊστοχημική ανάλυση. Τα πειραματόζωα μολύνθηκαν με ευαίσθητα στελέχη E. coli και με στελέχη E. coli που έφεραν ESBL. Όλα τα στελέχη που χρησιμοποιήθηκαν ήταν κλινικά δείγματα προερχόμενα από ασθενείς με εμπύρετη ουρολοίμωξη. Στον πρώτο κύκλο της μελέτης δεν χορηγήθηκαν αντιβιοτικά, ενώ στο δεύτερο κύκλο της μελέτης σε όλα τα πειραματόζωα χορηγήθηκαν 2,5 mg κεφτριαξόνης ανά 12ωρο, μέχρι το τέλος της μελέτης. Αποτελέσματα : Δεν υπήρξε σημαντική διαφορά στο νεφρικό μικροβιακό φορτίο μεταξύ ESBL και non-ESBL στελεχών κατά τη διάρκεια της ανιούσας πειραματικής ουρολοίμωξης, είτε χορηγήθηκε κεφτριαξόνη, είτε δε χορηγήθηκε αντιβιοτικό. Η χορήγηση κεφτριαξόνης προκάλεσε μηδενισμό του νεφρικού μικροβιακού φορτίου την 6η ημέρα του πειράματος, τόσο στα πειραματόζωα που μολύνθηκαν από μικρόβια που φέρουν ESBL στελέχη, όσο και σε αυτά που μολύνθηκαν από ευαίσθητα στελέχη. Δεν υπήρξε σημαντική διαφορά στη νεφρική συγκέντρωση IL-6 μεταξύ των πειραματοζώων που μολύνθηκαν με ESBL και non-ESBL στελέχη καθ΄ όλη τη διάρκεια του πειράματος, είτε χορηγήθηκε κεφτριαξόνη, είτε δεν χορηγήθηκε αντιβιοτικό. Δεν υπήρξε σημαντική διαφορά στις νεφρικές ιστολογικές βλάβες μεταξύ των πειραματοζώων που μολύνθηκαν με ESBL και non-ESBL στελέχη και δεν έλαβαν αντιβιοτικό καθ΄ όλη τη διάρκεια του πειράματος. Μεταξύ των πειραματοζώων που έλαβαν κεφτριαξόνη, οι ιστολογικές βλάβες ήταν σημαντικά μικρότερες στα πειραματόζωα που μολύνθηκαν από ευαίσθητα στελέχη σε σχέση με αυτά που μολύνθηκαν από μικρόβια που έφεραν ESBL την 6η ημέρα χορήγησης κεφτριαξόνης. Συμπεράσματα : Τα στελέχη που φέρουν ESBL δεν είναι περισσότερο λοιμογόνα από τα ευαίσθητα στελέχη όσον αφορά το νεφρικό μικροβιακό φορτίο, τη νεφρική συγκέντρωση IL-6 ή τις νεφρικές ιστολογικές βλάβες κατά τη διάρκεια της πειραματικής ανιούσας ουρολοίμωξης. Παρά την επιτυχή μικροβιακή ανταπόκριση των ουρολοιμώξεων από ESBL στελέχη στην κεφτριαξόνη, οι ιστολογικές βλάβες που προκαλούνται είναι σημαντικά μεγαλύτερες σε σχέση με αυτές που παρατηρούνται σε ουρολοιμώξεις από ευαίσθητα στελέχη.