| ||||||||||||||||||||||||
Biofilm w zakażeniach odcewnikowych układu moczowego - etiologia i metody prewencjiPomimo ogromnego postępu medycyny w rozpoznawaniu i leczeniu chorób infekcyjnych, zakażenia układu moczowego nadal są poważnym problemem klinicznym i ekonomicznym. Stanowią 30-40% zakażeń szpitalnych, przy czym 90% z nich występuje u pacjentów z cewnikiem założonym do pęcherza moczowego. Czynnikami ryzyka wystąpienia zakażenia odcewnikowego jest:
Niezwykle ważne jest przestrzeganie zasad aseptyki podczas zakładania i utrzymywania cewnika w pęcherzu moczowym. Pożądanym antyseptykiem jest zwykle preparat o szerokim spektrum działania (w tym na bakterie produkujące śluz), niedrażniący skóry i błon śluzowych, działający kojąco na ewentualne mechaniczne uszkodzenia, bezbarwny, niepozostawiający plam, nietoksyczny (preparaty jodowe u dzieci!!!), szybko działający i chemicznie zabezpieczony przed kontaminacją [1]. Źródłem drobnoustrojów powodujących zakażenia odcewnikowe jest w równych częściach egzogenna flora szpitalna przenoszona na rękach personelu i flora endogenna pochodząca z przewodu pokarmowego lub skóry pacjenta (pochwy u kobiet), gdzie bakterie przemieszczają się na drodze chemotaksji do powierzchni cewnika już pierwszego dnia po założeniu. Natomiast 20% drobnoustrojów migruje poprzez światło cewnika z worka z moczem. Najczęstszymi czynnikami etiologicznymi zakażeń układu moczowego są: bakterie Gram-ujemne takie jak E. coli - 90%, Proteus spp., Klebsiella spp., bakterie Gram-dodatnie, gronkowce - Staphylococcus saprophyticus - 20-30% zakażeń u aktywnych seksualnie kobiet, Streptococcus spp., Enterococcus spp.; grzyby rzadziej, a u pacjentów z obniżoną odpornością (cukrzyca, wirusy HSV, adenowirusy) częściej. Czynnikami sprzyjającymi zakażeniom odcewnikowym dróg moczowych jest wytwarzanie przez bakterie fimbrii (E. coli - typ 1, P, Dr, fimbrieuKlebsiella: typ 1, typ 3, typ P-like, Proteus, Pseudomonas), produkcja ureazy przez Proteus spp, Klebsiella spp., Pseudomonas spp., Staphylococcus saprophyticus, produkcja proteazy rozkładającej Iga oraz produkcja śluzu przez Staphylococcus, Enterococcus i grzyby. U pacjentów, u których długo utrzymywany jest cewnik moczowy, zakażenie ma charakter wielobakteryjny. W zapobieganiu zakażeniom najważniejsze jest poznanie i kontrola patomechanizmów zakażenia, ponieważ właściwe postępowanie z pacjentem może zmniejszyć częstość zakażeń odcewnikowych. Istotną rolę w patogenezie zakażeń związanych z wprowadzanymi do organizmu materiałami obcymi z tworzyw sztucznych, w tym cewników moczowych, jest zdolność bakterii do tworzenia biofilmu -struktury przylegającej do powierzchni stałych, utworzonej przez komórki drobnoustrojów należące do jednego, kilku lub kilkunastu gatunków, otoczone warstwą egzopolisacharydu śluzu [2]. Dlaczego bakterie tworzą biofilm?Istnieje kilka teorii wyjaśniających to zjawisko, wśród których najważniejsze są:
BiofilmPowstawanie biofilmu jest procesem złożonym i wielostopniowym, zachodzącym w kilku fazach. Podstawowym mechanizmem zapoczątkowującym tworzenie biofilmu jest adhezja. Planktonowe, czyli pojedyncze, wolne komórki przypadkowo inicjują kontakt z powierzchnią nieożywioną jaką jest cewnik na drodze chemotaksji. Konieczna jest duża ruchliwość komórek bakteryjnych (dlatego głównym czynnikiem etiologicznym są pałeczki Gram-ujemne mające rzęski), aby przezwyciężyć siły odpychające pomiędzy bakteriami i powierzchnią, do której bakterie chcą się przyłączyć [6]. Początkowymi siłami spajającymi bakterie są: przyciąganie elektrostatyczne, siły van der Waalsa, wiązania kowalencyjne. Po przyczepieniu do powierzchni drobnoustroje zaczynają produkować zewnątrzkomórkowy śluz, który odpowiedzialny jest za nieodwracalną adhezję, proliferację i akumulację bakterii w wielowarstwowe, wielokomórkowe agregaty. Śluz pokrywa tę uformowaną strukturę również na zewnętrznej powierzchni, zabezpieczając ją przed działaniem przeciwciał, przed fagocytozą, utrudnia opsonizację, zaburza chemotaksję, zmniejsza penetrację przeciwciał. Bakterie zorganizowane w strukturę biofilmu chronią się przed dostępem antybiotyków - komórki połączone śluzem znajdują się w fazie zwolnionego metabolizmu i nie prezentują miejsca docelowego przyłączania się antybiotyków [7]. Równocześnie mogą wytworzyć Quorum sensing (QS), będący systemem komunikacji między komórkami w biofilmie, który kontroluje ekspresję wielu genów w odpowiedzi na gęstość komórek w skupisku. Działanie tego systemu opiera się na wytwarzaniu małych cząsteczek sygnalizacyjnych zwanych autoinduktorami (AI), w zależności od potrzeb wysyłanymi do środowiska zewnętrznego, aby wzmocnić strukturę kolejnymi pokoleniami drobnoustrojów [8]. Badania dowodzą, że ponad 60% zakażeń bakteryjnych jest związanych z tworzeniem biofilmu [9]. Biofilm rozwija się preferencyjnie na powierzchniach nieożywionych oraz martwych tkankach. Obserwacje cewników moczowych w mikroskopie elektronowym poddanych in vitro działaniu bakterii wykazały powstawanie biofilmu na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni oraz zwężenia światła w okresie krótszym niż 3 dni. Biofilm powstaje powoli, w jednym lub wielu miejscach, a zakażenia związane z jego powstawaniem dają późno jawne objawy. Powodzenie w leczeniu tego rodzaju zakażeń bardzo często wiąże się z potrzebą usunięcia cewnika z organizmu chorego. Infekcje ogólnoustrojowe powstałe w rezultacie cewnikowania dróg moczowych (urosepsa) są szczególnie ciężkie do opanowania, ponieważ biofilm bakteryjny jest trudny do wykrycia w rutynowej diagnostyce mikrobiologicznej, a z natury jest oporny zarówno na siły obronne organizmu, jak i na stosowane antybiotyki [9]. Celem pracy przeprowadzonej w Katedrze Mikrobiologii we Wrocławiu była ocena in vitro intensywności procesu adhezji wybranych gatunków Staphylococcus i pałeczek Gram-ujemnych do polimerów (lateks silikonowany, PCV, silikon) stosowanych do produkcji cewników moczowych, a także ocena wpływu wybranego antyseptyku na powstawanie i redukcję tworzonego biofilmu na cewnikach moczowych. Wśród zastosowanych metod badawczych wykorzystano wykrywanie biofilmu bakteryjnego metodą Richardsa[10].Przygotowane fragmenty cewnika umieszczano w 2 ml zawiesiny badanych szczepów o gęstości 1McF. Po 2-godzinnej inkubacji w temperaturze 37°C badane biomateriały przenoszono na 1 min do 3 ml 0,1% roztworu octenidyny. Następnie próbki biomateriału płukano i dodawano 1 kroplę 1% roztworu TTC. Oceniano powstanie czerwonego formazanu, powstającego w reakcji redukcji TTC prowadzonej przez bakterie (ryc. 1 i ryc. 2). Prowadzono kontrolę powstawania biofilmu bez antyseptyku.
Wyniki badań potwierdziły zdolność bakterii do przylegania niezależnie od rodzaju biomateriału. Ocena powstawania i redukcji biofilmu pod wpływem dichlorowodorku octenidyny pozwala stwierdzić, że antyseptyk ten w 99,9% zapobiega powstawaniu struktury biofilmu na powierzchni cewników moczowych niezależnie od materiału, z jakiego jest zbudowany, a bakterie produkujące śluz są wrażliwe na działanie dichlorowodorku octenidyny (ryc. 3).
Celem potwierdzenia powstawania i redukcji biofilmu pod wpływem dichlorowodorku octenidyny na cewniku moczowym zastosowano również ocenę w mikroskopie elektronowym (ryc. 4, 5, 6), otrzymane wyniki potwierdziły wyniki otrzymane przy pomocy badań metodą Richardsa. dr n. med. Marzenna Bartoszewicz Literatura:
|