�VẤN ĐỀ VI SINH LÂM SÀNG �TRONG ĐIỀU TRỊ NHIỄM TRÙNG S. AUREUS�

Phạm Hồng Nhung

Bộ môn Vi sinh, Đại học Y Hà Nội

Khoa Vi sinh, Bệnh viện Bạch Mai

Chỉ riêng 6 tác nhân E coli, S. aureus, K. pneumoniae, S. pneumoniae, A. baumannii, P. aeruginose gây tử vong

929000 trong số 1,27 triệu ca tử vong do AMR và 3,57 triệu ca trong số 4,95 triệu ca tử vong liên quan đến AMR năm 2019

204 countries and territories in 2019

23 bacterial pathogens, and 88 pathogen–drug combinations

MRSA caused over 100,000 deaths alone

Tỷ lệ MRSA ở các quốc gia trên thế giới

Nhiễm trùng S. aureus

• Gánh nặng bệnh tật toàn cầu, đặc biệt là nhiễm trùng do S. aureus kháng thuốc.
• 30% người khỏe mạnh mang S. aureus, khả năng gây bệnh cơ hội.
• Nhiễm trùng MRSA tái phát sau thời gian dài điều trị khá phổ biến.
• Tác nhân gây bệnh ngoại bào nhưng cư trú nội bào trong các đại thực bào.
• Duy trì sự tồn tại trong môi trường kháng sinh.
• Inoculum effect

​

​

Biomedicines 2022, 10, 1804

Hoạt tính kháng sinh và đề kháng: Các yếu tố ảnh hưởng

doi: 10.3389/fphar.2017.00364

Frontiers in Pharmacology

• A. Bacteria within a SAC exhibit increased tolerance to antibiotic treatment.
• B. Sequestra serve as a nidus for persistent infection.
• C. Biofilm formation on bone greatly contributes to bacterial persistence.
• D. Intracellular survival contributes to antibiotic tolerance - SCVs and persisters.
• E. Colonization of the osteocyte lacuno-canalicular network (OLCN) is believed to promote chronicity of S. aureus osteomyelitis.

Front. Immunol. 12:638085.

doi: 10.3389/fimmu.2021.638085

Mechanisms of Antibiotic Failure in S. aureus Infection

Cư trú nội bào của Staphylococcus aureus

• Sự sống sót của S. aureus trong các tế bào bạch cầu đa nhân không chỉ giúp vi khuẩn tồn tại trong máu mà còn giúp vi khuẩn lan tỏa cho dù có mặt của kháng sinh.
• In vivo, S. aureus cư trú trong tế bào Kuffer để nhân lên gây NTH, né tránh đáp ứng miễn dịch và kháng sinh.
• Sự cư trú nội bào có tính đặc hiệu chủng.
• Chiến lược điều trị cần kết hợp thuốc tiếp cận được tới ổ chứa nội bào của vi khuẩn

​

​

Biomedicines 2022, 10, 1804

Nat Rev Microbiol 9, 215–222 (2011)

Are bloodstream leukocytes

Trojan Horses for the metastasis of S. aureus?

Novel treatment strategies to reach the intracellular reservoir of S. aureus

1. S. aureus‐targeted delivery

Antibody conjugated to antibiotic is taken up into the

phagolysosome with the bacteria, then host-derived proteases can cleave off the rifalogue conjugated to the antibody, activating it, which can then attack the intracellular bacteria;

2. Nanoparticle/liposome delivery system

Antibiotics can be taken up inside nanoparticles or liposomes which can fuse with the cellular membrane to deliver the encapsulated drug intracellularly.

3. Indirect killing

Silver nanoparticles deliver silver into the host cell cytoplasm ->activates NADPH oxidase to induce ROS production -> improved killing of the intracellular reservoir.

4. Bio-conjugated proteins

cell penetrating peptides (CPPs) are molecules that can deliver the attached peptidoglycan hydrolase (PGH).

Biomedicines 2022, 10, 1804

Tồn tại dai dẳng

Annu. Rev. Microbiol. 2019. 73:359–85

High level of persister frequency in clinical staphylococcal isolates

• Các chủng lâm sàng có khả năng tồn tạo dai dẳng tỷ lệ cao.
• Tỷ lệ tồn tạo dai dẳng khác nhau tùy loại kháng sinh, loại nhiễm trùng, loài vi khuẩn và khả năng hình thành biofilm.
• Dai dẳng kháng sinh còn có thể có nhiều yếu tố thúc đẩy hình thành mà chưa được biết đến.

Evaluation of persister frequency on different parameters.

Manandhar et al. BMC Microbiology (2022) 22:109

Biofilm

• 80% nhiễm trùng có liên quan đến biofilm, nhiều nhiễm trùng mạn do S. aureus.
• Biofilm – rào cản thấm kháng sinh
• Biofilm chứa nhiều persister cells

​

Infect Immun 89:e00694-20. https://doi.org/10.1128/IAI.00694-20.

PLOS Pathogens | DOI:10.1371/journal.ppat.1006012 December 29, 2016

Can Biofilms Be Defined as Communities of Adherent Persister Cells

• Kiểu hình chậm hoặc không phát triển ở biofilm rất giống với các tế bào ở pha dừng tối đa.
• Điều kiện môi trường (dinh dưỡng, oxi mật độ tế bào, nồng độ kháng sinh dưới liều điều hòa sự biểu hiện các phân tử gắn, kiểu dạng matrix biofilm ảnh hưởng đến tỷ lệ các tế bào trong biofilm chuyển sang trạng thái dai dẳng.
• Quần thể vi khuẩn dai dẳng có thể là mô hình đánh giá phác đồ chống biofilm.

​

• Persister cell, SCVs và các dạng tế bào khác dường như được tạo ra trong qua trình phân chia tế bào trong chu kỳ phát triển bình thường của S. aureus.
• Trong điều kiện bình thường, các tế bào có fitness kém ít có cơ hội phát triển hay cạnh tranh được với sự phát triển của tế bào bình thường.
• Trong điều kiện không thuận lợi, chính vì tỷ lệ phát triển thấp nên lại có khả năng tồn tại dai dẳng.
• Là nguyên nhân gây ra nhiễm trùng mạn tính và nhiễm trùng tái phát.

Antibiotics 2023, 12, 406

SCV

cấy mủ

BSNT47 Ngô Thị Hảo

% SCV: 29.4%

% SCV (mủ): 69%

(1) Does prior antibiotic exposure affect how S. aureus survives within a developing biofilm when exposed to an antibiotic that penetrates biofilm, like rifampicin?

(2)Does exposure to an antibiotic with poor biofilm penetration, such as vancomycin, affect how S. aureus survives within a developing biofilm?

(3) Do small-colony variants emerge from antibiotic-tolerant or -resistant bacteria in a S. aureus biofilm?

Questions

Biofilm mediated antibiotic tolerance as a neglected feature of bacterial communities that prevents the effective treatment of PJI.

Clinical Relevance

Clin Orthop Relat Res (2021) 479:1471-1481

• Phác đồ thường qui có hiệu quả kém với S. aureus biofilm.
• Các phối hợp với clinafloxacin (mem+dap+clin; ori+clin) hiệu quả diệt khuẩn hoàn toàn S. aureus biofilm in vitro.
• Phối hợp thuốc tác dụng trên các vi khuẩn phát triển và không phát triển với các thuốc kháng dai dẳng có thể loại bỏ hoàn toàn các nhiễm trùng do biofilm.

Commonly Used Treatments for MRSA Have Poor Activity against Biofilms In Vitro

Identification of Drug Combinations with Strong Anti-Biofilm Activity

Unique Anti-Persister Activity of Clinafloxacin Could Not Be Replaced by Other Fluoroquinolone

Anti-Biofilm Activity of Oritavancin

Antibiotics 2022, 11, 1278.

The Effect of Inoculum Size on Selection of In Vitro

Resistance to Vancomycin, Daptomycin, and Linezolid

in Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus

low (104 CFU/ml), medium (106 CFU/ml), and high (108 CFU/ml)

Staphylococcus aureus ATCC 43300 during 15 days of cycling

• Số lượng vi khuẩn có liên quan đến chọn lọc đề kháng
• Số lượng vi khuẩn thấp, vancomycin vẫn có thể chọn lọc biến chủng đề kháng.
• Giảm số lượng vi khuẩn ở ổ nhiễm trùng có khả năng có mật độ vi khuẩn cao như viêm nội tâm mạc, áp xe, nhiễm trùng dụng cụ cấy ghép bằng dẫn lưu mủ hay loại bỏ nguồn nhiễm trùng rất quan trọng.

DOI: 10.1089/mdr.2014.0059

moderate initial IE

significant IE

MICL = 0.25

MICL = 1

MICM= 0.25–0.5

MICL = 1

MICM = 1–2

MICH = 2

MICL = 1 mg

MICM= 1–2

• In the rat infective endocarditis model, the coadministration of cefazolin plus clavulanic acid resulted in a significant reduction of bacterial counts (7.1 ± 0.5log10 CFU/g) compared to that with cefazolin alone (2 ± 0.6 log10 CFU/g; P 0.0001).
• The addition of a lactamase inhibitor may be a viable strategy for overcoming the CzIE.

Agents Chemother 62:e01158-18

Staphylococcus aureus TX0117 – cephazolin IE

Nồng độ kháng sinh

• Khoảng cửa sổ chọn lọc đột biến (MSW): giữa MIC và MPC.
• Khi nồng độ kháng sinh nằm trong khoảng MSW, quá trình chọn lọc đột biến có thể xảy ra -> Nồng độ kháng sinh cần cao hơn MPC.
• Nồng độ dưới MIC cho phép chủng nhạy cảm phát triển ở tỷ lệ thấp.
• Nồng độ chọn lọc tối thiểu (MSC) chọn lọc chủng đề kháng vượt trội hơn chủng nhạy cảm.
• Các nồng độ dưới MIC tạo tín hiệu kháng sinh làm ảnh hưởng đến sự phát triển đề kháng trong quần thể vi khuẩn.

​

Frontiers in Pharmacology

doi: 10.3389/fphar.2017.00364

Kết luận

• Nhiễm trùng S. aureus vẫn là thách thức lớn với các bác sĩ lâm sàng.
• S. aureus sở hữu nhiều yếu tố độc lực giúp vi khuẩn có thể tồn tại được trong môi trường kháng sinh điều trị như cư trú nội bào, biofilm, SCV, dai dẳng kháng sinh... bên cạnh các gene đề kháng thuốc.
• Tiếp cận điều trị S. aureus cần thay đổi trên cơ sở hiểu biết về các cơ chế đề kháng kháng sinh của vi khuẩn.

​

XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!