Klebsiella pneumoniae

A Klebsiella pneumoniae pálca alakú, tokot képző, Gram-negatív baktérium, az Enterobacteriaceae család Klebsiella nemzetségének egészségügyi szempontból legjelentősebb tagja. A Klebsiella nemzetség okozta humán fertőzések 70%-áért a K.

pneumoniae faj felelős [34]. A K. pneumoniae ubikviter baktérium, megtalálható a talajban, az élő- és szennyvizekben, a növények felületén, illetve tagja az egészséges emberek és állatok normál mikrobiótájának. Az emberi szervezetben a bélrendszerben (székletben való előfordulási arány: 5-38%) és az orrgarat üregben (előfordulási arány:

1-6%) fordul elő, mint szaprofita baktérium [20].

A K. pneumoniae opportunista patogén, elsősorban a kórházi kezelésre szoruló, alapbetegségük miatt legyengült immunrendszerű embereket, illetve az újszülötteket és időseket veszélyezteti. Podschun és Ullmann összefoglalója alapján a kórházban töltött idővel arányosan, drasztikusan emelkedik a K. pneumoniae kolonizációs aránya [20]. A baktérium nemcsak az orrgarat üregben (előfordulási arány: 19%) és a székletben (előfordulási arány: 77%) volt jelen nagyobb arányban, de az esetek 42%-ban a betegek és ápolók kezéről is sikerült izolálni, pedig a kórházakon kívül ritkán fordul elő az emberek bőrén [20]. A K. pneumoniae izolátumok világszerte egyre nagyobb számú és egyre súlyosabb nozokomiális fertőzéseket okoznak elsősorban a perinatális és felnőtt intenzív osztályokon. Gyakori okozói a húgyúti- és véráramfertőzéseknek, illetve a tüdőgyulladásnak [35]. Egyes hipervirulens törzsek máj-, tüdő- és agytályogok kialakulását is okozhatják [36]. Az első hipervirulens törzset 2004-ben írták le Taiwanon [37]. Kezdetben Ázsiában, főként területi fertőzésekben fordult elő, de az utóbbi években számos európai államban, többek között Spanyolországban [38], Németországban [39] és Franciaországban [40] is leírták a megjelenését.

A K. pneumoniae természetes és szerzett antibiotikum-rezisztenciamechanizmusokkal egyaránt rendelkezik. Valamennyi törzsnek természetes rezisztenciája van a β-laktám antibiotikumok közé tartozó aminopenicillinekkel szemben. A β-laktám antibiotikumok a bakteriális sejtfal felépítésében kulcsszerepet játszó peptidoglikán kialakulását

15 gátolják. Számos csoportjuk ismeretes (pl. penicillinek, cefalosporinok, karbapenemek, monobaktámok), melyek különböző mértékben hatékonyak a negatív és Gram-pozitív kórokozók ellen. Sokoldalúságuk és széles hatásspektrumuk következtében a β-laktámok a leggyakrabban alkalmazott antibiotikumok közé tartoznak. A K.

pneumoniae törzsek természetes β-laktám-rezisztenciáját a szűk spektrumú β-laktamáz enzim (például SHV-1, -11, -28, OKP, LEN) termelése okozza, mellyel képesek hidrolizálni az aminopenicillineket [24]. A MDR és XDR K. pneumoniae törzsek okozta súlyos szisztémás fertőzések kezelése szempontjából öt antibiotikum-csoportnak van kiemelt jelentősége: (i.) 3. generációs cefalosporinok, (ii.) karbapenemek, (iii.) aminoglikozidok, (iv.) fluorokinolonok, illetve (v.) polymixinek. Azonban a kórokozó valamennyi antibiotikum-csoport ellen rendelkezhet szerzett rezisztenciával.

A β-laktám antibiotikumokkal szemben az elmúlt két évtizedben számos rezisztencia-mechanizmust mutattak ki, melyek génjei horizontálisan terjednek a K. pneumoniae fajon belül, illetve egyéb baktériumfajok között is. Ilyenek az először 1983-ban azonosított, és azóta világszerte elterjedt kiterjedt spektrumú β-laktamázok (extended-spectrum β-lactamases – ESBLs). Az ESBL enzimek többsége az Ambler-féle „A”

osztályba tartozik, diagnosztikai szempontból fontos jellemzőjük, hogy klavulánsavval, tazobaktámmal, amino-fenil-boronsavval gátolhatóak. Klinikai szempontból legjelentősebbek a blaCTX-M, blaSHV és blaTEM gének által kódolt ESBL-enzimek. A K.

pneumoniae törzsek között előfordulnak az Ambler-féle „D” osztályba tartozó, specifikus gátlószerrel nem rendelkező OXA-típusú, illetve a „C” osztályba tartozó, aminofenil-boronsavval és kloxacillinnel gátolható AmpC-típusú cefalosporináz enzimek is. Az említett széles spektrumú β-laktamázok képesek hidrolizálni az aminopenicillinek, karboxipenicillinek, 3. generációs cefalosporinok, illetve az „A” és

„C” osztályú enzimek akár a monobaktámok β-laktám gyűrűjét is, a karbapenemeket viszont nem [41]. A karbapenemek a β-laktámok között utolsó bástyaként szolgáló, széles spektrumú (Gram-negatív, Gram-pozitív, aerob, anaerob baktériumok) antibiotikumok, melyekkel szemben a K. pneumoniae törzsek többféle mechanizmus révén is rezisztenssé válhatnak. Az ESBL, illetve AmpC β-laktamáz gének porinvesztéssel (OmpK35, OmpK36) kombinált túltermelése, illetve a karbapenemáz enzimek termelése is világszerte elterjedt. A K. pneumoniae által termelt karbapenemáz enzimek közül klinikailag jelentősek az aktív-centrumban szerin molekulát hordozó Ambler-féle „A” (pl. blaKPC) és „D” osztályba (pl. blaOXA-48 csoport), illetve az aktív

16 centrumban cinkiont tartalmazó, dipikolinsavval vagy etilén-diamin-tetraecetsavval (EDTA) gátolható „B” osztályba (metallo-β-laktamázok: pl. blaNDM, blaVIM) tartozók [24].

Az aminoglikozidok baktericid vegyületek, melyek a bakteriális riboszóma 30S alegységéhez kötődve gátolják a baktérium fehérjeszintézisét. Az első aminoglikozidot 1944-ben Walksman és mtsai. írták le [42]. Széles spektrumú antibiotikumok, hatásosak a Gram-pozitív és Gram-negatív aerob és fakultatív anaerob baktériumok ellen, viszont hatástalanok az anaerob patogénekkel szemben. Valamennyi aminoglikozid nefro-, oto- és neurotoxikus, de toxicitásuk csökkenthető penicillinekkel vagy cefalosporinokkal kombinációban adva, ugyanis a szinergikus hatás miatt alacsonyabb dózis is elegendő.

A K. pneumoniae törzsek körében az aminoglikozid-rezisztencia leggyakoribb módja az antibiotikumokat hasító, és így funkcióképtelenné tevő enzimek termelése. Ide tartoznak az aminoglikozid foszfotranszferázok (APH), az aminoglikozid acetiltranszferázok (AAC) és az aminoglikozid nukleotidil-transzferázok (ANT) [43]. A hasító enzimek mellett problémát okoz a különböző 16S rRNS metiláló enzimek terjedése is, melyek teljes keresztrezisztenciát biztosítanak a jelenleg forgalomban lévő összes aminoglikoziddal szemben [44]. Többféle rRNS-t metiláló enzimet kódoló gént írtak le a Gram-negatív patogének különböző csoportjaiban pl.: armA (első leírás: Citrobacter freundii izolátumban), rmtA (Pseudomonas aeruginosa), rmtB (Serratia marcestens), rmtC (Proteus mirabilis) és rmtD (P. aeruginosa) [45]. Horizontális géntranszfer révén a gének gyorsan elterjedhetnek az egészségügyi szempontból jelentős kórokozók között.

A fluorokinolonok a baktériumok DNS szintézisét gátolják a DNS-giráz és a topoizomeráz IV. enzimek működésének akadályozása révén. Gátolják a DNS-hélix kitekeredését és ezáltal a génállomány duplikációját. A K. pneumoniae törzsekben megtalálható az összes Gram-negatív baktériumokra jellemző fluorokinolon-rezisztenciamechanizmus. Az endogén mechanizmusok közé tartoznak a célmolekulákat kódoló gének (gyrA, gyrB, parC) mutációi, melyek magas szintű fluorokinolon-rezisztenciát okoznak, az antibiotikum intracelluláris szintjének csökkenését eredményező effluxpumpák (pl. OqxAB) megnövekedett, illetve porinok (pl.: OmpK35, OmpK36) csökkent kifejeződése. Horizontálisan terjedő, alacsony szintű rezisztenciát okozó, exogén mechanizmusok is előfordulnak a K. pneumoniae csoportokban, így a giráz és topoizomeráz IV. enzimeket védő fehérjéket kódoló gének (pl. qnr) hordozása

17 és az amiglikozidok mellett fluorokinolonokat is bontó enzimek termelése (pl.: aac(6’)-Ib-cr gén) [43, 46].

Az multidrog-rezisztens törzsek okozta fertőzések kezelésére az egyik utolsó választható antibiotikum a polymixinek csoportjába tartozó colistin, mely a Gram-negatív baktériumok sejtmembránjának lízisével fejti ki baktericid hatását. A colistin a negatív töltésű lipopoliszacharidokhoz (lipid-A molekula) kötődve károsítja a baktériumok külső membránját, ami többek között a Ca²⁺ és Mg²⁺-ionok kiáramlásával a sejtek pusztulásához vezet [47]. A colistint 1947-ben fedezték fel, és az 1950-es évektől elterjedten használták, egészen az 1970-es évekig, amikor nefrotoxicitása miatt korlátozták alkalmazását. Az utóbbi években a MDR Gram-negatív kórokozók előretörésével újra a humán medicina fókuszába került [48]. A polymixinekkel szemben a K. pneumoniae törzsek kromoszómális és plazmidon kódolt rezisztenciamechanizmussal is rendelkezhetnek. A rezisztencia molekuláris alapja minden esetben a kórokozó külső membránját alkotó lipopoliszacharidok enzimatikus módosítása, pozitív töltésű csoportok (pl. 4-amino-4-deoxy-L-arabinóz vagy foszfoetanolamin) hozzákapcsolása révén. A módosítást követően a külső membrán elektrosztatikusan taszítja a polymixin molekulákat. A kromoszómálisan kódolt gének (phoP, phoQ, pmrA, pmrD, mgrB) terápiát veszélyeztető, magas szintű rezisztenciát okozó változásai mellett, 2016-ban leírták az első plazmidon kódolt, alacsony szintű colistin-rezisztenciát okozó mcr-1 gént is [49].

Az ECDC jelentése alapján Európában a 2016-ban a megvizsgált, invazív fertőzésekből származó K. pneumoniae törzsek több mint harmada (34,5%) rezisztensnek bizonyult legalább egy antibiotikum-csoporttal szemben [36]. A rezisztens törzsek 25,7%-a volt ellenálló a 3. generációs cefalosporinok, 24,6%-a a fluorokinolonok, 19%-a az aminoglikozidok és 6,1%-a a karbapenemekkel szemben [36]. A leggyakoribb fenotípus a három antibiotikum-csoporttal (3. gen. cefalosporinok, aminoglikozidok, fluorokinolonok) szembeni kombinált rezisztencia volt. A rezisztens törzsek 42,5%-a kombinált rezisztenciát mutatott. A rezisztens izolátumok aránya 2013. és 2016. között szignifikánsan csökkent Európában, a karbapenem-rezisztens K. pneumoniae törzsek kivételével [36]. Az utolsó terápiás lehetőségként alkalmazható colistinnel szemben a megvizsgált törzsek 8,5%-a volt rezisztens. Az antibiotikumok fogyasztásának mértéke, és ezzel összefüggésben az adott antibiotikummal szemben rezisztens törzsek aránya dél, illetve kelet felé nő Európában (2. ábra).

18 2. ábra: Különböző antibiotikum-csoportokkal szemben rezisztens K. pneumoniae törzsek aránya Európában [50]

19 A magyarországi K. pneumoniae törzsek rezisztencia aránya a karbapenemek kivételével az európai trendeknél magasabb volt 2016-ban (2. ábra; aminoglikozidok – 34,7%, fluorokinolonok – 35,2%, 3. generációs cefalosporinok – 37,5%, de karbapenemek – 0,4%) [50]. A kombinált rezisztencia (3. gen. cefalosporinok, aminoglikozidok, fluorokinolonok) aránya hazánkban 30,1% volt. Magyarországon a nozokomiális fertőzéseket okozó MRKP törzsek 10 000 kibocsájtott betegre vonatkozó incidencia értékei az elmúlt években folyamatos növekedést mutattak (2014: 3,0; 2015:

3,6; 2016: 4,4) [16].

Járványügyi, molekuláris tipizálási vizsgálatok révén fajon belül elkülöníthetők egymástól a különböző bakteriális klónok, így vizsgálható azok epidemiológiai jelentősége és elterjedése. A bakteriális klón akár különböző helyen és időben, eltérő forrásból izolált baktériumok csoportja, melyek feno- és genotípusos hasonlósága miatt feltételezhető a közös eredet egy releváns időkereten belül [51]. A baktériumok földrajzi és időbeli elterjedtségének vizsgálatára általánosan használt molekuláris módszer a multilókusz szekvencia tipizálás (MLST). Az MLST vizsgálatok lényege, hogy azonosítják hét konzervatív, ún. háztartási gén adott törzs által hordozott allélvariánsait, majd ezek alapján meghatározzák annak szekvencia típusát (ST). Azokat az ST-típusokat, melyek legalább öt háztartási gén esetében azonos allélikus profillal rendelkeznek közös klonális komplexekbe (clonal complex, CC; clonal group CG) sorolják.

Az antibiotikum-rezisztencia a K. pneumoniae klónok széles körére jellemző, de a rezisztens klónok közül csak néhány vált globálisan is elterjedtté. Öt klonális csoport tagjai (CG258, CG14/15, CG17/20, CG43, CG147) okozták a világon 2016 júniusáig bejelentett, MLST-vel vizsgált járványok 72%-át [24]. 2016-ban a CG258 és a CG14/15 klonális csoport okozta a legtöbb járványt a világon. A CG258 klonális csoport a legismertebb és globálisan legelterjedtebb szekvencia típusú K. pneumoniae izolátumokat foglalja magában (ST11, ST258, ST512) [24]. Az ST11 szekvencia típus egy járványos K. pneumoniae klón, evolúciós előfutára az ST258 szekvencia típusnak, és sok járványért felelős elsősorban Európában és Ázsiában. Az ST258-ba tartozó törzsek rendkívül adaptívak, fő okozói a karbapenem-rezisztens K. pneumoniae okozta fertőzéseknek és járványoknak [24]. Míg a CG258 klóncsoport sokféle, különböző típusú karbapenemáz és ESBL gént hordozhat (blaKPC, blaNDM-1, blaOXA-48, blaCTX-M-15), addig az ST258 és ST512 klónokra elsősorban a KPC-2 és KPC-3 karbapenemázok

20 jellemzőek [34]. A CG14/15 a K. pneumoniae másik világszerte elterjedt klóncsoportja, mely a CG258-hoz hasonlóan a klinikailag jelentős β-laktamáz gének széles skáláját hordozhatja (blaCTX-M-15, blaKPC, blaNDM-1, blaOXA-48, blaOXA-181 és blaVIM-1) [24].

Magyarországon a VIM-4 típusú metallo-β-laktamáz termelő ST15 klón a legelterjedtebb. 2014-2017. között az Európában jellemző KPC-, OXA-48-típusú és NDM-típusú karbapenemázt termelő K. pneumoniae törzseket is azonosítottak kisebb számban, de a törzsek többsége sporadikusan fordult elő, és többnyire külföldiek vagy külföldről hazatért magyar állampolgárok hazai egészségügyi ellátása során izolálták őket (nem publikált adat, szóbeli közlés: Tóth Ákos, OKI, 2018.).