Kontekst badania
Środowisko wodne w placówkach medycznych, w tym systemy kanalizacyjne, umywalki oraz odpływy prysznicowe, może stanowić źródło drobnoustrojów chorobotwórczych. Obecność bakterii Gram-ujemnych opornych na kolistynę budzi szczególne obawy, ponieważ kolistyna jest jednym z antybiotyków stosowanych jako terapia ostatniej szansy w leczeniu zakażeń wywołanych przez wielolekooporne patogeny. Wysoka oporność tych bakterii zwiększa ryzyko zakażeń szpitalnych, prowadzących do poważnych powikłań i wyższego wskaźnika śmiertelności pacjentów. W literaturze naukowej dostępnych jest niewiele badań dotyczących występowania bakterii opornych na kolistynę w środowisku wewnętrznym szpitali, w szczególności w wilgotnych przestrzeniach takich jak odpływy umywalek i pryszniców. Celem niniejszego badania było określenie skali tego problemu oraz charakterystyka genetyczna szczepów bakterii Gram-ujemnych wyizolowanych ze środowiska wodnego jednostek wysokiego ryzyka w szpitalach.
Cele i hipotezy
Głównym celem badania było wykrycie obecności bakterii Gram-ujemnych opornych na kolistynę w wilgotnych przestrzeniach wysokiego ryzyka w szpitalach oraz określenie mechanizmów oporności, jakie u nich występują. Autorzy dążyli do zidentyfikowania profilu genetycznego oporności oraz oceny zdolności tych bakterii do długotrwałego przetrwania w szpitalnym środowisku. Postawiono hipotezę, że odpływy i inne wilgotne powierzchnie w oddziałach intensywnej terapii oraz w jednostkach hematologicznych mogą stanowić rezerwuar wielolekoopornych bakterii, które mogą być potencjalnym źródłem zakażeń.
Metody badawcze
Próbki zostały pobrane z odpływów umywalek oraz pryszniców w różnych jednostkach szpitalnych, w tym na oddziałach intensywnej terapii dla dorosłych, dzieci oraz noworodków, a także w jednostce hematologicznej. Badania prowadzono przez pięć kolejnych miesięcy, od kwietnia do sierpnia. W celu wykrycia bakterii opornych na kolistynę zastosowano selektywne podłoża mikrobiologiczne, a następnie określono minimalne stężenie hamujące działanie kolistyny metodą mikrorozcieńczeń w bulionie. Następnie przeprowadzono sekwencjonowanie całego genomu wyizolowanych szczepów, co pozwoliło na wykrycie genów oporności mcr oraz określenie obecności mutacji chromosomalnych związanych z opornością na kolistynę. Oprócz tego przeanalizowano geny oporności na inne antybiotyki, czynniki wirulencji oraz typy plazmidów.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Bakterie oporne na kolistynę wykryto we wszystkich badanych jednostkach, co potwierdziło hipotezę o istnieniu rezerwuarów tych drobnoustrojów w wilgotnym środowisku szpitalnym. Wśród wyizolowanych szczepów dominowały bakterie z rodzaju Enterobacter, które stanowiły jedenaście z dwunastu wykrytych izolatów. Dodatkowo w jednej próbce zidentyfikowano szczep Klebsiella pneumoniae. Po dokładnej analizie fenotypowej ustalono, że wszystkie dwanaście wyizolowanych szczepów charakteryzowało się opornością na kolistynę, co oznaczało minimalne stężenie hamujące powyżej dwóch miligramów na litr. Szczepy z rodzaju Enterobacter wykazywały szeroki zakres oporności na kolistynę, przy czym najwyższe wartości minimalnego stężenia hamującego sięgały sześćdziesięciu czterech miligramów na litr. Bakteria Klebsiella pneumoniae wykazywała równie wysoki poziom oporności na kolistynę. Analiza genomowa wykazała, że głównym mechanizmem oporności były mutacje chromosomalne w genach odpowiedzialnych za modyfikację lipopolisacharydu, które wykryto w jedenastu z dwunastu badanych szczepów. Dodatkowo, u dwóch izolatów Enterobacter kobei wykryto geny mcr-4.3 oraz mcr-9.1, które odpowiadają za mobilną oporność na kolistynę. Jest to szczególnie istotne, ponieważ obecność genów mcr wskazuje na możliwość przenoszenia oporności na inne bakterie w środowisku szpitalnym. Interesującym odkryciem było również zidentyfikowanie po raz pierwszy inaktywacji genu mgrB przez element insercyjny u Enterobacter kobei. Gen mgrB pełni kluczową rolę w regulacji mechanizmu oporności na kolistynę, a jego inaktywacja prowadzi do wyraźnego wzrostu oporności bakterii. Szczepy, u których doszło do tej mutacji, wykazywały najwyższe wartości minimalnego stężenia hamującego dla kolistyny. Dodatkowo analiza filogenetyczna wykazała, że niektóre szczepy były obecne w odpływach przez kilka miesięcy, co sugeruje ich zdolność do długotrwałego przetrwania w środowisku szpitalnym. W szczególności wykazano, że cztery izolaty Enterobacter roggenkampii należące do tej samej linii filogenetycznej były obecne w odpływie jednej umywalki na oddziale hematologicznym przez co najmniej cztery kolejne miesiące. Podobne wyniki uzyskano dla szczepów Enterobacter kobei i Enterobacter roggenkampii wykrytych na oddziałach intensywnej terapii. Długotrwała obecność tych bakterii w środowisku szpitalnym sugeruje ich zdolność do tworzenia biofilmów, co może dodatkowo zwiększać ryzyko zakażeń i utrudniać ich eliminację standardowymi metodami dezynfekcji.
Wnioski
Obecność bakterii Gram-ujemnych opornych na kolistynę w odpływach umywalek i pryszniców w jednostkach wysokiego ryzyka w szpitalach stanowi istotne zagrożenie epidemiologiczne. Ich długotrwałe przetrwanie w tym środowisku wskazuje na konieczność systematycznego monitorowania obecności drobnoustrojów wielolekoopornych w placówkach medycznych. Odkrycie mobilnych genów oporności mcr-4.3 i mcr-9.1 u szczepów Enterobacter kobei sugeruje, że szpitalne środowisko wodne może sprzyjać horyzontalnemu transferowi oporności na kolistynę pomiędzy bakteriami. Z kolei identyfikacja inaktywacji genu mgrB jako nowego mechanizmu oporności na kolistynę u Enterobacter kobei wskazuje na potrzebę dalszych badań nad rozprzestrzenianiem się tego zjawiska.
Ograniczenia zakresu badawczego
Jednym z ograniczeń badania jest fakt, że zostało ono przeprowadzone w jednej placówce szpitalnej, co może utrudniać uogólnienie wyników na inne szpitale. Ponadto, analizowano jedynie próbki pobrane w określonym przedziale czasowym, przez co wyniki mogą nie odzwierciedlać długoterminowych zmian w populacji bakterii. W przyszłości warto byłoby rozszerzyć badania o analizę transmisji bakterii pomiędzy pacjentami a środowiskiem szpitalnym, aby lepiej zrozumieć mechanizmy szerzenia się oporności na kolistynę.
Artykuł opublikowany w Journal of Global Antimicrobial Resistance.