การดื้อต่อสารต้านจุลชีพของแบคทีเรีย

    แบคทีเรียพัฒนาการดื้อต่อสารต้านจุลชีพเพิ่มมากขึ้นเป็นเงาตามตัวของการผลิตและการใช้ยาต้านจุลชีพใหม่ๆ  โดยการดื้อสารต้านจุลชีพของแบคทีเรียเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม (Mutation) ของแบคทีเรีย ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นที่ส่วนของโครโมโซม  โดยโครโมโซมมีขนาดใหญ่ประกอบด้วยยีนที่จะแสดงออกเป็นลักษณะต่างๆ ของเชื้อมากมายรวมทั้งการดื้อยา ซึ่งการดื้อสารต้านจุลชีพอาจเกิดจากพลาสมิด เป็นสารพันธุกรรมที่อยู่นอกโครโมโซม (Extrachromosome)  โดยพลาสมิดมีขนาดเล็กกว่าโครโมโซมมาก โดยยีนที่ควบคุมการดื้อยาที่อยู่บนพลาสมิดของแบคทีเรียชนิดหนึ่งสามารถถ่ายทอดไปยังแบคทีเรียชนิดอื่นๆ ได้ง่าย ทำให้เกิดการแพร่กระจายการดื้อยาจากเชื้อหนึ่งไปสู่อีกเชื้อหนึ่งได้รวดเร็ว โดยยีนดื้อยาที่ได้รับขนถ่ายมานี้จะอยู่ในรูปต่างๆ ที่สำคัญ คือ Naked DNA, Phage หรือ Plasmids ซึ่งมีผลทำให้เกิดปัญหาการเพิ่มขึ้นของเชื้อดื้อยาและเมื่อเชื้อดื้อยาก่อโรคและเมื่อเกิดการดื้อของเชื้อต่อยาชนิดหนึ่งอาจจะมีการดื้อต่อยาหลายๆ กลุ่มไปด้วย ทำให้มียาให้เลือกใช้น้อยลง

การเกิดการดื้อยา

    การเกิดการดื้อยาของแบคทีเรียเกิดขึ้นได้ 2 แนวทาง คือ

1. เกิดจากการเลือกสรรตามธรรมชาติ (Natural selection) แนวทางนี้กล่าวว่า แบคทีเรียแต่ละชนิดจะมีแบคทีเรียที่มียีนดื้อยาอยู่ในตัวปะปนอยู่แล้วตามธรรมชาติ แต่เป็นจำนวนน้อย โดยไม่เกี่ยวข้องกับการมียาต้านแบคทีเรียหรือไม่ แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือเมื่อเชื้อแบคทีเรียชนิดดังกล่าวมีการสัมผัสกับยาต้านแบคทีเรียมากและนานขึ้น ยาจะทำลายเชื้อไม่ดื้อยาให้หมดไป เหลือส่วนที่ดื้อต่อยาไว้ซึ่งจะมีการเจริญเพิ่มจำนวนและแสดงออกเป็นแบคทีเรียดื้อยาอย่างสมบูรณ์
2.               เกิดจากการเหนี่ยวนำให้เกิดโดยการใช้ยาต้านแบคทีเรีย แนวทางนี้กล่าวว่า แบคทีเรียแต่ละชนิด เดิมมีความไวต่อยาต้านจุลชีพ แต่เมื่อใดมีโอกาสสัมผัสกับยาต้านจุลชีพ  โดยเฉพาะในขนาดและระยะเวลาในการให้ที่ไม่เหมาะสมที่จะทำลายเชื้อได้หมด(10) เชื้อก็จะพัฒนาการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมให้สามารถทนทานต่อการทำลายของยาได้ เชื้อดื้อยาเหล่านี้อาจเกิดจากการได้รับยีนหรือ DNA ดื้อยาจากเชื้ออื่นอาจด้วยกระบวน การต่างๆ คือ

Transformation

    เป็นกระบวนการถ่ายทอดยีน ซึ่งอยู่ลักษณะที่ไม่มีอะไรห่อหุ้ม (Naked DNA) ซึ่ง DNA ที่ถูกขนถ่ายโดยไม่มีสารมาเหนี่ยวนำนั้นจะต้องมีน้ำหนักโมเลกุลไม่สูงมาก ดังนั้นยีนดื้อยาเพียง 1-2 ชนิดเท่านั้นที่จะถูกขนถ่ายในครั้งเดียวซึ่งวิธี transformation เกิดขึ้นได้ทั้งในแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ

Transduction

    เป็นกระบวนการขนถ่ายยีนโดยอาศัยเชื้อไวรัสเป็นตัวนำพายีนไปยังเชื้อตัวรับ ยีนดื้อยาในรูปของ phage จึงถูกถ่ายทอดด้วยวิธีนี้ DNA ที่ถูกถ่ายทอดมีขนาดไม่ใหญ่มากและมักคงที่ เพราะต้องถูกจำกัดอยู่ภายในของเปลือกหุ้มไวรัสโดยทั่วไปยีนดื้อยา เพียง 1-2 ชนิดเท่านั้น ที่จะถูกถ่ายทอดในครั้งเดียวกัน กระบวนการนี้จะพบได้ทั้งในแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ โดยส่วนใหญ่จะพบในแกรมบวก เช่นการดื้อยาของ Staphylocoocus aureus

Conjugation (Mating)

    โดยทั่วไปกระบวนการนี้เป็นการขนถ่ายยีนจากเชื้อตัวให้ไปยังตัวรับโดยผ่าน pili เป็นตัวเชื่อมระหว่างเซลล์ทั้งสอง  ยีนดื้อยาในรูป plasmid หรือ R-plasmid ชนิด Conjugative plasmid จึงเป็นชนิดที่ถูกถ่ายทอดด้วยกระบวนการนี้  นอกจากมียีนบงการการดื้อยา r determinant แล้วยังมียีนที่บงการการส่งยีนดื้อยา (RTF) ซึ่งสามารถกำหนดให้เซลล์สร้าง Sex pili เพื่อให้ plasmid ผ่านไปยังเซลล์อีกตัวหนึ่งที่ถูก pili ไปประชิดการถ่ายทอดยีนดื้อยาด้วยกระบวนการนี้ มีข้อน่าสังเกต คือ ทั้งตัวให้และตัวรับต่างมีคุณสมบัติดื้อยา ขณะที่กระบวนการสองแบบแรก เซลล์จะต้องแตกก่อนจึงจะมีการปล่อยยีนออกมา วิธีการ Conjugation นี้สามารถขนถ่ายยีน 1-10 ชนิดหรือ มากกว่าในเวลาเดียวกัน

กลไกหลักของการดื้อยาที่พบในกลุ่มเชื้อ Enterobacteriaceae

1. ดื้อยาในกลุ่ม Beta-lactams(4)

    การดื้อยา Beta-lactams ในเชื้อ Enterobacteriaceae มีหลายวิธีการ เช่น สร้างเอนไซม์ทำลายยา, การลดการนำเข้ายา เป็นต้น โดยกลไกหลักเกิดจากเชื้อสร้างเอนไซม์ มาทำลายยา (Drug inactivation) คือ beta-lactamases โดยเอนไซม์ที่ทำลาย ring ของยาในกลุ่ม beta-lactams ทำให้ยาไม่สามารถออกฤทธิ์ทำลายเชื้อแบคทีเรียได้ เอนไซม์นี้มีหลายชนิด จำแนกตามลำดับ amino acid ได้เป็น 4 classes คือ

  • Class A enzyme มีความหลากหลายของเอนไซม์มีทั้งชนิด penicillinase และ cephalosporinase เช่น extended spectrum beta-lactamase (ESBLs), inhibitor resistant beta-lactamase( IRT)

คุณสมบัติของเอนไซม์ ESBLs

    เอนไซม์ ESBLs เป็นเอนไซม์ β-lactamases(8), (9) ที่สามารถทำให้แบคทีเรียคื้อต่อ penicillin, first-, second-, third-generation cephalosporins และ aztreonem (แต่ไม่ดื้อต่อ cephamicins หรือ carbapenems) โดยการ hydrolysis สารต้านจุลชีพเหล่านี้ และถูกยับยั้งได้โดย β-lactamases inhibitors เช่น clavulanic acid ซึ่ง ESBLs เป็นกลุ่มของเอนไซม์ มีอยู่หลายชนิด คือ

1. SHV-type ESBLs (5) พบได้บ่อยในเชื้อที่แยกได้จากผู้ป่วย  มีความแตกต่างจาก SHV-1 โดยการแทนที่ glycine ที่ตำแหน่งที่ 238 ด้วย serine พบได้ใน Enterobacteriaceae และการระบาดของ Pseudomonas และ Acinetobacter spp.

2. TEM-type ESBLs พัฒนามาจาก TEM-1 และ TEM-2 มีเอนไซม์ที่พัฒนามาจาก TEM ที่สามารถ hydrolyse third-generation cephalosporins แต่ไม่ใช่ ESBLs เพราะไม่ถูกยับยั้งด้วย clavulanic acid เรียกเอนไซม์กลุ่มนี้ว่า complex mutants of TEM (CMT)

3. CTX-M (6) และ Toho β-lactamases   สามารถทำลาย cefotaxime และ cefepime ได้ดีมากและเอนไซม์ CTX-Mมีอุบัติการณ์สูงและถ่ายทอดยีนดื้อยาระหว่าง species ได้

4. OXA-type ESBLs เช่น OXA-18 พัฒนามาจาก OXA-13 พบใน Pseudomonas aeruginosa

5. PER-type ESBLs พบครั้งแรกใน Pseudomonas aeruginosa และ Acinetobacter spp.

6. VEB-1, BES-1 และ ESBLs อื่น ๆ เช่น GES, BES และ IBC เป็นตัวอย่างของ ESBLs ที่ไม่ใช่ TEM หรือ SHV

  • Class B enzyme มีคุณสมบัติเป็น  metallo beta-lactamase
  • Class C enzyme มีคุณสมบัติเป็น chromosomal cephalosporinase เช่น AmpC

คุณสมบัติของเอนไซม์ Amp C (7)

    เอ็นไซม์ AmpC ดื้อต่อยากลุ่ม cephamycins เช่น cefoxitin ถ้าเชื้อสร้างAmpC ในปริมาณสูงจะทำให้เกิด false negative ในการ detect หา ESBLs อาจพบว่าสามารถ hydrolyse 3rd cepholosporins ได้ แต่ไม่ถูกยับยั้งโดย clavulanic acid

  • Class D enzyme มีคุณสมบัติเป็น oxacillinase

    การสร้างเอนไซม์ beta-lactamases ที่พบบ่อยในเชื้อ Enterobacteriaceae คือ Class A และ Class C enzyme โดยเป็นได้ทั้งชนิด narrow spectrum และ broad spectrum enzymes

2. ดื้อยาในกลุ่ม Aminoglycosides

  1. Reduce uptake or decreased celll permeability เป็นกลไกการดื้อยาที่ถ่ายทอดทางโครโมโซม (Chromosomal mediated resistance) การดื้อยาจะมีผลต่อยาในกลุ่มนี้ทั้งกลุ่ม(14)
  2. Altered Ribosomal Binding Sites เป็นกลไกการดื้อยาที่พบได้ไม่บ่อย
  3. Enzymatic modification เป็นกลไกส่วนใหญ่ที่พบและยีนที่ควบคุมการดื้อยาถ่ายทอดทาง plasmid

3. ดื้อยาในกลุ่ม Trimethoprim-sulfamethoxazole

4. ดื้อยาในกลุ่ม Quinolones

เป็นกลไกการดื้อยา ที่เกิดจากการ mutate ของยีน DNA gyrase ซึ่งเป็น target ของยา


 
%d bloggers like this: