Makrolidy w leczeniu infekcji wywołanych przez Pseudomonas aeruginosa

Adam Junka

Macrolides in treatment of infections caused by Pseudomonas aeruginosa

Streszczenie

Cechujące się dużymi zdolnościami adaptacyjnymi, naturalną opornością na niektóre grupy antybiotyków oraz zdolnością do nabywania nowych mechanizmów oporności pałeczki ropy błękitnej

Pseudomonas aeruginosa są przyczyną wielu rodzajów ciężkich zakażeń szpitalnych oraz pozaszpitalnych. Na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego wieku pojawiły się pierwsze doniesienia kliniczne o zastosowaniu antybiotyków makrolidowych w leczeniu powikłań wywoływanych przez P. aeruginosa w takich przewlekłych chorobach płucnych, jak rozlane zapalenie oskrzelików oraz mukowiscydoza. Ponieważ pałeczki ropy błękitnej charakteryzują się całkowitą opornością na makrolidy, mechanizm działania tych antybiotyków na P. aeruginosa przez długi czas nie był znany. Obecnie uważa się, że obserwowany korzystny efekt terapeutyczny jest wynikiem immunomodulacyjnego działania makrolidów oraz zdolności tych antybiotyków do supresji czynników wirulencji P. aeruginosa, szczególnie systemu przekaźnictwa sygnałów noszącego miano quorum sensing (QS).

Summary

Due to high adaptive abilities, intrinsic resistance to many classes of antibiotics and ability to acquire new resistance mechanisms, Pseudomonas aeruginosa is regarded as etiological factor of many types of both community and nosocomial infections. On the turn of '80s and '90s of XX century, first reports concerning possibility of use of macrolides in the treatment of chronic lung diseases like diffuse panbronchiolitis or cystic fibrosis infected with P. aeruginosa, occurred. As above mentioned bacteria is regarded resistant to these antibiotics, mechanism of action was unclear. Presently, observed effect is explained by immunomodulatory action of macrolides and ability of these antibiotics to suppress P. aeruginosa virulence factors, specially the Quorum Sensing pathway.

Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej) to Gram(–) pałeczka będąca przyczyną wielu rodzajów zakażeń szpitalnych. Bakteria ta przez wiele lat była uważana za patogen oportunistyczny, zdolny do wywoływania zakażeń przede wszystkim u pacjentów o obniżonej odporności lub poddanych długotrwałej antybiotykoterapii. Jednak ukończony w 2000 roku projekt sekwencjonowania genomu P. aeruginosa [1] rzucił nowe światło zarówno na zdolności infekcyjne tej bakterii, jak i jej oporność na środki o charakterze przeciwdrobnoustrojowym.

W porównaniu z genomami innych bakterii często izolowanych z zakażeń szpitalnych genom P. aeruginosa charakteryzuje się większą liczbą genów zjadliwości oraz genów regulacyjnych, które umożliwiają adaptację do zmiennych warunków środowiskowych. Ponadto organizacja genomu pałeczki ropy błękitnej umożliwia nabywanie mobilnych elementów genetycznych odpowiedzialnych za przenoszenie genów oporności.

P. aeruginosa ma duże zdolności adaptacyjne, dlatego może wywoływać różne zakażenia, np. dróg oddechowych, moczowych, skóry i tkanek miękkich, ucha, oka, bakteriemie oraz zapalenie wsierdzia [2].

Cechą niewątpliwie ułatwiającą P. aeruginosa kolonizację i infekcję tak różnych obszarów ciała jest zdolność do tworzenia biofilmu, czyli struktury drobnoustrojów przylegającej do określonej powierzchni, otoczonej warstwą zewnątrzkomórkowej macierzy i zdolnej do skoordynowanej odpowiedzi na zmiany zachodzące w otoczeniu [3].

Z klinicznego punktu widzenia najważniejsze cechy biofilmu to unikanie odpowiedzi immunologicznej oraz wysoka oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe – zarówno antybiotyki, jak i antyseptyki. Specyficzna architektura przestrzenna biofilmu oraz usieciowanie polimerów tworzących zewnątrzkomórkową macierz sprawiają, że dostępność metabolitów oraz tlenu w warstwie podstawnej biofilmu jest znacznie mniejsza niż w warstwie szczytowej. Bakterie tworzące warstwę podstawną charakteryzują się niską aktywnością metaboliczną, sięgającą nawet anabiozy (uśpienia metabolicznego). Jest to jedna z przyczyn tego, że bakterie w formie biofilmowej wykazują wysoką tolerancję na działanie antybiotyków. Co więcej, większość antybiotyków słabo penetruje przez macierz biofilmową lub dociera tylko do najsłabiej usieciowanych warstw szczytowych tej struktury. Eradykacja bakterii z warstwy szczytowej biofilmu na skutek działania antybiotyku prowadzi jedynie do przejściowej poprawy stanu klinicznego pacjenta. Gdy bakterie warstwy podstawnej ponownie zaczynają się namnażać i odtwarzać pełną strukturę biofilmu, wówczas stan pacjenta ulega wtórnemu pogorszeniu [4].

Słaba penetracja antybiotyków przez macierz biofilmową powoduje, że osiągają one stężenia niewystarczające do inaktywacji drobnoustrojów (stężenia sub-MIC). Długotrwała ekspozycja bakterii na stężenia sub-MIC antybiotyków może prowadzić do selekcji drobnoustrojów charakteryzujących się trwałą opornością nie tylko na antybiotyk obecny w środowisku, ale także na większą liczbę antybiotyków (w tym należących do różnych grup) oraz innych środków przeciwdrobnoustrojowych (np. antyseptyków) [5].

Bakterie tworzące biofilm charakteryzują się większą zdolnością interakcji z otoczeniem niż komórki niezwiązane z powierzchnią (komórki planktoniczne, ang. swimmer cells). Wymiana informacji w obrębie biofilmu odbywa się za pomocą systemu wewnątrzkomórkowego i międzykomórkowego przekaźnictwa, znanego pod nazwą quorum sensing (QS). Za pomocą małych cząsteczek chemicznych określonych mianem autoinduktorów (AI) bakterie są w stanie „informować się” o swojej liczebności w obrębie populacji, a także o zmianach zachodzących w środowisku [6].

Stwierdzono, że w odpowiedzi na atak neutrofilów P. aeruginosa w sposób symultaniczny inicjuje syntezę ramnolipidu działającego inaktywująco na te komórki immunologiczne i w ten sposób osłabia skuteczność odpowiedzi odpornościowej [7]. W badaniach z 2010 roku wykazano również, że szczepy P. aeruginosa,

komunikując się za pomocą systemu QS, prowadzą do syntezy związku wykazującego aktywność repelencyjną (odstraszającą) oraz cytotoksyczną w stosunku do larw muchy plujki Lucilia sericiata, żywiących się złogami tkanki martwiczej w ranach [8]. Tkanka nekrotyczna jest dla P. aeruginosa głównym źródłem substancji odżywczych w ranie, produkcja ramnolipidu jest więc ciekawym przykładem interakcji antagonistycznej zachodzącej między pałeczkami ropy błękitnej a larwami.

Biofilm bakteryjny tworzy się nie tylko na powierzchniach biotycznych (zdrowe lub zmienione chorobowo tkanki), ale także na powierzchniach abiotycznych. W zakażeniach szpitalnych przykładem tego rodzaju powierzchni są wszelkiego rodzaju ciała obce wprowadzane do ciała pacjenta. W związku z dużą zdolnością P. aeruginosa do formowania biofilmu bakterie te są częstą przyczyną infekcji związanych z obecnością implantów, takich jak cewniki moczowe i naczyniowe, implanty ortopedyczne, rurki odrespiratorowe i inne [2].

Jak wspomniano, P. aeruginosa charakteryzuje się naturalną opornością na wiele grup antybiotyków, co znacznie ogranicza wybór opcji terapeutycznej. Przyczynami tej oporności mogą być: słaba przepuszczalność zewnętrznej błony komórkowej bakterii, stała ekspresja pomp odpowiedzialnych za wyrzut molekuł z komórki oraz obecność enzymów inaktywujących antybiotyki, np. cefalosporyny. Wykazano także, że pałeczki P. aeruginosa cechuje duża zdolność do nabywania nowych mechanizmów oporności na antybiotyki. Zaskakujące były doniesienia kliniczne z Japonii, obejmujące lata 80. i 90. ubiegłego wieku, stwierdzono bowiem w nich możliwość zastosowania antybiotyków z grupy makrolidów w leczeniu infekcji wywołanych przez te drobnoustroje.

Od czasu zastosowania pierwszego makrolidu, erytromycyny, wiadomo było, że spektrum aktywności przeciwbakteryjnej tych antybiotyków obejmuje bakterie Gram(+), bakterie atypowe oraz Gram(–), z wyjątkiem bakterii z rodziny Enterobacteriacae oraz właśnie P. aeruginosa [9]. Okazało się jednak, że zastosowanie makrolidów, szczególnie 14-węglowej erytromycyny, roksytromycyny i klarytromycyny oraz 15-węglowej azytromycyny, daje korzystny efekt terapeutyczny w leczeniu infekcyjnych powikłań wywołanych przez Pseudomonas aeruginosa w takich chorobach, jak rozlane zapalenie oskrzelików

(łac. bronchiolitis diffusa, ang. diffuse panbronchiolitis, DPB) oraz mukowiscydoza (łac. mucoviscidosis, ang. cystic fibrosis, CF).

Terapia makrolidami pacjentów chorych na DPB

Rozlane zapalenie oskrzelików (DPB) jest chorobą o nieznanej etiologii, najczęściej spotykaną u mieszkańców krajów Dalekiego Wschodu (głównie Japonii i Korei). Objawy kliniczne DPB są zbliżone do symptomów innych przewlekłych chorób oddechowych. Obejmują one: kaszel, duszność, odkrztuszanie ropnej plwociny, objawy zapalenia zatok przynosowych (katar, ból w okolicy zatok, ból głowy, gorączka). W badaniu fizykalnym podczas osłuchiwania płuc stetoskopem są stwierdzane rzężenia, świsty, osłabiony szmer pęcherzykowy. W badaniu rentgenowskim klatki piersiowej w płucach widać rozsiane niewielkie zmiany o charakterze guzków. W badaniu tomokomputerowym oprócz guzków stwierdza się tzw. obraz drzewa w pączkach (poszerzone oskrzeliki o pogrubiałej ścianie, niekiedy z zawartością wydzieliny) oraz objaw pułapki powietrznej (zwiększona przejrzystość części płuca w porównaniu z innymi obszarami, widoczna w badaniu pod koniec wydechu). W rozpoznaniu choroby jest pomocne również badanie histopatologiczne wykazujące zapalenie oskrzelików i proliferację komórek jednojądrzastych [10]. Zaawansowana postać choroby wiąże się z powikłaniem infekcyjnym wywołanym przez P. aeruginosa. Śmierć zazwyczaj jest następstwem niewydolności oddechowej i/lub infekcji wywołanej przez tę bakterię. Przez długi czas prognoza w przypadku DPB była niekorzystna, szczególnie jeśli stwierdzono kolonizację pałeczkami ropy błękitnej (współczynnik przeżywalności wynosił 10–20%).

Pierwsze prace wykazujące pozytywny wpływ makrolidów na przeżywalność pacjentów chorych na DPB z powikłaniami infekcyjnymi wywołanymi przez P. aeruginosa zostały opublikowane w Japonii: w 1987 roku przez Kudoha i wsp. (badanie objęło 498 pacjentów, użytym makrolidem była erytromycyna) [11] oraz w 1989 roku przez Takedę i wsp. (72 pacjentów, zastosowano klarytromycynę) [12]. We wzmiankowanym retrospektywnym badaniu Kudoha i wsp. współczynnik przeżywalności w grupie pacjentów leczonych erytromycyną wynosił 90%, natomiast w grupie kontrolnej tylko 50%.

W badaniu klinicznym z 1990 roku obejmującym 66 pacjentów chorych na DPB uzyskano w grupie otrzymującej terapeutyczną dawkę erytromycyny 600 mg dziennie lepsze wyniki pojemności życiowej (VC), natężonej objętości wydechowej pierwszosekundowej (FEV1) oraz indeksu masy ciała (ABA) niż w grupie kontrolnej [13].

W następnych latach nową możliwością terapeutyczną zainteresowały się europejskie ośrodki badawcze. W 1995 roku wykonano randomizowane z podwójnymi ślepymi próbami kliniczne badanie, w którym u pacjentów z DPB zastosowano klarytromycynę (dwie dawki po 100 mg dziennie przez osiem tygodni). W grupie badanej stwierdzono znaczne zmniejszenie się ilości ropnej plwociny w porównaniu z grupą kontrolną (otrzymującą placebo) [14].

W latach 1989–2003 opublikowano 17 prac klinicznych, w których wykazano zależność między stosowaniem antybiotyków makrolidowych a poprawą stanu klinicznego pacjentów chorych na DPB oraz wzrostem współczynnika przeżywalności w grupach badanych w porównaniu z grupami kontrolnymi. W dwunastu z tych badań zastosowano erytromycynę, w trzech – klarytromycynę, azytromycynę lub roksytromycynę. W dwóch badaniach stosowano po dwa makrolidy: w jednym z nich była to erytromycyna lub roksytromycyna, w drugim zaś erytromycyna lub klarytromycyna [11–28].

Terapia makrolidami pacjentów cierpiących na mukowiscydozę

Rozlane zapalenie oskrzelików nie występuje poza kontynentem azjatyckim, jakkolwiek pojedyncze przypadki tej choroby były notowane w emigranckich społecznościach azjatyckich zamieszkujących kraje europejskie. Jednak rozlane zapalenie oskrzelików wykazuje wiele cech wspólnych z najczęściej występującym genetycznym schorzeniem rasy białej kaukaskiej – mukowiscydozą. Częstym powikłaniem mukowiscydozy (podobnie jak w przypadku DPB) jest zakażenie pałeczkami ropy błękitnej. Korzystne wyniki leczenia rozlanego zapalenia oskrzelików za pomocą makrolidów skłoniły ośrodki kliniczne do badań nad wykorzystaniem tej grupy antybiotyków w leczeniu mukowiscydozy (CF).

Stwierdzono, że 95% pacjentów cierpiących na CF umiera na skutek niewydolności oddechowej. Za powikłania infekcyjne w przebiegu tej choroby najczęściej są odpowiedzialne: w początkowym jej stadium bakterie z gatunku S. aureus lub P. aeruginosa, a w końcowym wyłącznie pałeczki ropy błękitnej. Wciąż toczy się dyskusja mająca określić, czy stan zapalny poprzedza proces infekcyjny, czy też jest nadmierną odpowiedzią układu immunologicznego na zakażenie. Pewne jest natomiast, że nadmierna akumulacja neutrofilów w pęcherzykach płucnych oraz zbyt duża aktywność czynników humoralnych odpowiedzi odpornościowej na skutek przedłużonego kontaktu z antygenami bakteryjnymi przyczyniają się do uszkodzenia tkanki płucnej i potęgują szkodliwe działanie bakterii.

W większości prac na temat stosowania makrolidów w leczeniu CF badano skuteczność erytromycyny, a także klarytromycyny, azytromycyny oraz roksytromycyny. We wszystkich wzmiankowanych badaniach wykazano w grupie badanej poprawę zdolności dyfuzyjnej dla tlenku węgla (DLCO), pojemności życiowej (VC), natężonej objętości wydechowej pierwszosekundowej (FEV1) oraz utlenienia tętniczego w porównaniu z grupą kontrolną.

U pacjentów chorych na mukowiscydozę Jaffe i wsp. stwierdzili poprawę funkcji płuc po długotrwałym stosowaniu azytromycyny (przez trzy miesiące lub dłużej) [29]. Wolter i wsp. w prospektywnym randomizowanym badaniu (60 pacjentów, trzymiesięczna terapia azytromycyną w dawce 250 mg dziennie) obserwowali zmiany w funkcjach płuc, wadze i jakości życia. Od pacjentów pobierano także krew, plwocinę, badano symptomy ustrojowego stanu zapalnego, a analizie mikrobiologicznej poddano skład flory bakteryjnej. Stwierdzono, że w grupie badanej wartości FEV1 i VC nie uległy pogorszeniu w porównaniu ze stanem określonym przed rozpoczęciem badania, w przeciwieństwie do grupy kontrolnej [30]. Saiman i wsp. przeprowadzili badanie randomizowane [31], które objęło 251 pacjentów z mukowiscydozą (wprowadzono dodatkową dywersyfikację badanej populacji – u 185 pacjentów obserwowano powikłania wywołane przez infekcję P. aeruginosa). Uzyskane wyniki wykazały poprawę wartości FEV1 w grupie badanej (leczonej azytromycyną) w porównaniu z grupą kontrolną (przyjmującą placebo). W grupie badanej ryzyko zaostrzenia choroby było także w znaczący sposób mniejsze (o 40%). Co więcej, wyniki zaprezentowane w tej pracy wskazywały na zmniejszenie się gęstości P. aeruginosa w plwocinie o 0,3 log cfu (ang. colony forming units, liczba komórek tworzących kolonię) w grupie badanej i wzroście wartości cfu o 0,2 log w grupie kontrolnej.

Te zaskakujące, lecz powtarzalne wyniki, skłoniły badaczy do podjęcia próby wyjaśnienia mechanizmu korzystnego efektu klinicznego, uzyskiwanego w przewlekłych chorobach płucnych w wyniku stosowania makrolidów.

Obecnie uważa się, że obserwowana klinicznie skuteczność makrolidów w leczeniu DPB i CF jest wynikiem:

u immunomodulacyjnego działania tych antybiotyków; u wpływu makrolidów na czynniki zjadliwości P. aeruginosa.

Immunomodulacyjne działanie makrolidów jest związane z ich wpływem na wiele mechanizmów immunoregulacyjnych, w tym na czynniki transkrypcyjne, które regulują ekspresję genów komórkowych [32]. Stwierdzono, że zastosowanie makrolidów prowadzi do hamowania ostrych procesów zapalnych w układzie oddechowym. Makrolidy oddziałują na neutrofile dzięki zdolności do hamowania „wybuchu tlenowego” (co chroni tkanki przed uszkadzającym wpływem wolnych rodników tlenowych), a także przez ograniczanie ich napływu do wydzieliny oskrzelowej pod wpływem stymulacji lipopolisacharydami bakteryjnymi (LPS). Ponadto makrolidy, hamując aktywację jądrowego czynnika transkrypcyjnego kappa-B (ang. nuclear factor kappa-B), wpływają na proces fagocytowania „apoptotycznych” neutrofilów, co zapobiega uwalnianiu z obumarłych neutrofilów czynników prozapalnych [33].

Z mikrobiologicznego punktu widzenia zdolność makrolidów do modulacji czynników zjadliwości pałeczek ropy błękitnej jest zaskakująca. Jak już wspomniano, bakterie z gatunku P. aeruginosa wykazują naturalną oporność na makrolidy dzięki specyficznej budowie zewnętrznej błony komórkowej. Minimalne stężenie hamujące rozwój P. aeruginosa dla makrolidów wynosi 128–512 mg/L [34], czyli znacznie poniżej stężeń osiąganych przez tę grupę antybiotyków w warunkach fizjologicznych. MIC erytromycyny w plwocinie po aplikacji dożylnej 1 g antybiotyku raz na 12 h wynosi ok. 2–4 mg/L, a stężenie tego antybiotyku w osoczu (po podaniu jednej dawki 250 mg) wynosi 1–1,5 mg/L [35, 36]. Tak więc według konwencjonalnych kryteriów P. aeruginosa charakteryzują się całkowitą opornością na makrolidy. Należy co prawda zaznaczyć, że stężenie makrolidów w warunkach fizjologicznych może być kilkakrotnie wyższe w miejscu infekcji niż w osoczu na skutek zdolności antybiotyków tej grupy do akumulacji w leukocytach. Jednak nawet uwzględniając ten fakt, należy zauważyć, że stężenia osiągane przez makrolidy w poszczególnych kompartymentach ciała są kilkaset razy niższe niż wartości MIC dla P. aeruginosa oznaczane za pomocą testów określających wrażliwość na antybiotyki.

Szczepy P. aeruginosa odpowiedzialne za powikłania PDB oraz CF są szczepami śluzowymi i występują w formie biofilmu pokrywającego powierzchnie dróg oddechowych. Powyżej wykazano, że pałeczki ropy błękitnej w formie biofilmowej cechują się zwiększoną tolerancją na działanie antybiotyków. Jednak w wielu pracach doświadczalnych udowodniono, że zastosowanie podprogowych stężeń makrolidów (przede wszystkim erytromycyny, klarytromycyny, azytromycyny oraz roksytromycyny) prowadzi do redukcji warstwy biofilmowej na powierzchni płuc. Pozostałe makrolidy nie charakteryzują się tą zdolnością.

Badania przeprowadzone przez Kobayashiego i wsp. wykazały, że tylko makrolidy 14-węglowe i 15-węglowe mają zdolność inhibicji enzymu GMD (dehydrogenazy difosfomannozowej) zaangażowanego w biosyntezę alginianu tworzącego śluz biofilmu P. aeruginosa [37]. Natomiast Kita i wsp. wykazali, że erytromycyna w stężeniu 0,1–10 mg/L hamuje syntezę szeregu czynników zjadliwości P. aeruginosa: elastazy, proteazy oraz leukocydyny, nie ogranicza zaś w istotny sposób wzrostu bakterii w formie planktonicznej w ciągu 24 godzin [38]. Podobnie doświadczenia przeprowadzone przez Hirakatę i wsp. wykazały dawkozależną zdolność erytromycyny do hamowania wytwarzania czynników zjadliwości pałeczki ropy błękitnej: egzotoksyny A, proteazy, elastazy oraz fosfolipazy C [39]. Molinari i wsp. w badaniu in vitro wykazali, że azytromycyna powoduje zmniejszenie się produkcji takich czynników zjadliwości P. aeruginosa, jak elastaza, proteaza, lecytynaza, DNAza oraz piocyjanina [40]. W badaniach przeprowadzonych przez Sakatę i wsp. erytromycyna w stężeniach 0,125–64 mg/L hamowała produkcję elastazy u 79,4% badanych szczepów P. aeruginosa [41]. Yamasaki i wsp. stwierdzili, że czterogodzinna inkubacja szczepów P. aeruginosa w obecności erytromycyny w stężeniu Ľ MIC prowadziła do redukcji liczby pili u tych bakterii i w znaczący sposób upośledzała ich zdolności adhezyjne [42].

Oddziaływanie makrolidów na system QS P. aeruginosa

Wraz ze wzrostem liczby bakterii w określonym środowisku dochodzi w nim do wzrostu stężenia cząsteczek przekaźnikowych QS i aktywacji systemów wirulencji. Mutanty z delecją w genach odpowiedzialnych za syntezę cząsteczek QS charakteryzują się znacznie niższą wirulencją niż szczepy dzikie. Liczne dane potwierdzają to, że systemy QS są kluczowe dla różnicowania i dojrzewania biofilmu P. aeruginosa [43]. Także zdolność P. aeruginosa do adhezji specyficznej do komórek nabłonkowych oskrzeli znajduje się pod kontrolą systemu QS, a cząsteczki autoinduktorów są izolowane z plwociny pacjentów cierpiących na CF i PDB oraz powikłania infekcyjne wywołane przez P. aeruginosa.

Przedłużone stosowanie azytromycyny i erytromycyny polepsza stan kliniczny pacjentów niezależnie od tego, czy są chorzy na CF czy na PDB. Powyżej wykazano, że efektem stosowania makrolidów jest supresja szeregu czynników wirulencji P. aeruginosa. Wydaje się mało prawdopodobne, by jeden typ cząsteczki chemicznej (konkretny antybiotyk makrolidowy) mógł działać bezpośrednio na tak wiele czynników. Sugeruje to, że makrolidy oddziałują na wysoce konserwowany mechanizm bakteryjny, niezależny od genetycznej etiologii choroby podstawowej.

Hipoteza, według której między makrolidami i systemem QS może dochodzić do interakcji, została potwierdzona przez Tatedę i wsp. W przeprowadzonym przez ten zespół badaniu zastosowanie azytromycyny prowadziło do hamowania transkrypcji genów lasI oraz rhII związanych z syntezą cząsteczek autoinduktorów QS u Pseudomonas aeruginosa.

Hamowanie transkrypcji genu lasI następowało na skutek ekspozycji P. aeruginosa na erytromycynę, roksytromycynę oraz azytromycynę (makrolidy 14- i 15-węglowe), ale nie na oleandomycynę oraz josamycynę (makrolidy 12- i 16-węglowe) [44]. Nierozwiązana natomiast pozostaje kwestia, czy makrolidy hamują proces transkrypcyjny wzmiankowanych genów przez bezpośrednie działanie z cząsteczkami systemu QS, czy też w wyniku interakcji z receptorami tych cząsteczek.

W związku z obserwacjami Tatedy i wsp. nasuwa się pytanie dotyczące możliwości wykorzystania makrolidów do zwalczania powikłań wywołanych przez P. aeruginosa w innych chorobach niż mukowiscydoza i rozlane zapalenie oskrzelików.

W pracy z 2004 roku wykazano, że stosowanie erytromycyny przez okres 80 dni znacznie zmniejsza liczbę bakterii P. aeruginosa oraz grubość biofilmu tworzonego przez te bakterie w płucach myszy [45]. Bourboulis i wsp. stwierdzili w 2008 roku skuteczność erytromycyny w leczeniu pacjentów cierpiących na odrespiratorowe zapalenie płuc, wywołane przez P. aeruginosa [46]. W pracy opublikowanej w 2011 roku wykazano, że azytromycyna hamuje produkcję cząsteczek QS, osłabia zdolności ruchowe P. aeruginosa oraz zdolność tworzenia biofilmu w zakażeniach dróg moczowych [47]. Natomiast wyniki przedstawione w 2012 roku przez Wise’a i wsp. wykazują, że terapia łączona (makrolid + dodatkowy antybiotyk) ma wpływ na spadek współczynnika śmiertelności pacjentów z rozpoznanym pozaszpitalnym zapaleniem płuc, wywołanym przez P. aeruginosa [48].

Niestety, nie jest możliwe zastosowanie makrolidów w leczeniu ran przewlekłych objętych procesem infekcyjnym wywołanym przez P. aeruginosa. W większości ran tego typu (owrzodzeniach żylnych, owrzodzeniach stopy cukrzycowej, ranach oparzeniowych) penetracja do miejsca objętego infekcją antybiotyku podanego ustrojowo zazwyczaj jest bardzo słaba na skutek zaburzeń krwiobiegu, natomiast podanie miejscowe antybiotyku (krem, maść) jest niewskazane z powodu możliwości selekcji drobnoustrojów opornych oraz ryzyka maceracji tkanki.

Dokładny mechanizm, dzięki któremu zastosowanie makrolidów prowadzi do poprawy stanu klinicznego pacjentów, nie jest znany. Prawdopodobnie obserwowane pozytywne efekty kliniczne są wynikiem immunomodulacyjnego oddziaływania tych antybiotyków na neutrofile, a także inhibicji bakteryjnego systemu QS.

Mimo iż pierwszy antybiotyk makrolidowy, erytromycyna, został wprowadzony do lecznictwa w latach 50. ubiegłego wieku, jego zdolność hamowania infekcji wywoływanych przez pałeczkę ropy błękitnej uchodziła uwagi klinicystów przez cztery dekady. A czy jeszcze czymś makrolidy mogą nas zaskoczyć?

Piśmiennictwo:

1.    Stover C. K., Pham X. Q., Erwin A. i wsp.: Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PA01, an opportunistic pathogen, Nature 2000, 406, 959–64.

2.    Pier G., Ramphal R.: Pseudomonas aeruginosa, [w:] Mandell G., Bennet J., Dolin R. (red.), Principles and practice of infectious diseases, Philadelphia, Elsevier Vhurchill Livingstone 2005, 2587–615.

3.    Flemming H., Wingender J., Szewzyk U.: Biofilm highlights, Springer Series on Biofilm 2008, vol. 5, ISBN 978-3-642-19939-4.

4.    Wolcott R., Dowd S., Kennedy J., Jones C.: Biofilm – based wound care, Advances in Wound Care 2010, 1, 3, 311–8.

5.    Shunmuganperumal T. i wsp.: Biofilm eradication and prevention, John Wiley & Sons 2010, ISBN 978-0-470-47996-4.

6.    Balaban N.: Biofilm control by signal manipulation, Springer Series on Biofilm 2008, vol. 2, ISBN 978-3-540-73852-7.

7.    Jensen P., Bjarnsholt T.: Rapid necrotic PMNs is caused by quorum sensing controlled production of rhamnolipid by Pseudomonas aeruginosa, Microbiology 2006, 3, 225–31.

8.    Andersen A. S. i wsp.: Quorum-sensing-regulated virulence factors in Pseudomonas aeruginosa are toxic to Lucilia sericata maggots, Microbiology 2010, 156, 400–7.

9.    Bulanda M., Heczko P.: Makrolidy – właściwości i zastosowania lecznicze, Przew Lek 2000, 3, 50–8.

10.    Grzanka P., Bestry I.: Badania diagnostyczne, [w:] Szczeklik A.: Choroby wewnętrzne: podręcznik multimedialny oparty na zasadach EBM,

t. 1, cz. II: Choroby układu oddechowego, Kraków, Medycyna Praktyczna 2005, 481–2, ISBN 83-7430-031-0.

11.    Kudoh S., Uetake T., Hagiwara K. i wsp.: Clinical effects of low-dose long-term erythromycin chemotherapy on diffuse panbronchiolitis, Nihon Kyobu Shikkan Gakkai Zasshi 1987, 25, 632–42.

12.    Takeda H., Miura H., Kawahira M. i wsp.: Long-term administration study on TE-031

(A-56268) in the treatment of diffuse panbronchiolitis, Kansenshogaku Zasshi 1989, 63, 71–8.

13.    Yamamoto M., Kondo A., Tamura M. i wsp.: Long-term therapeutic effects of erythromycin and new quinolone antibacterial agents on diffuse panbronchiolitis, Nihon Kyobu Shikkan Gakkai Zasshi 1990, 28, 1305–13.

14.    Tamaoki J., Takeyama K., Tagaya E. i wsp.: Effect of clarithromycin on sputum production and its rheological properties in chronic respiratory tract infections, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 1995, 39, 1688–90.

15.    Nagai H., Shishido H., Yoneda R. i wsp.: Long-term lowdose administration of erythromycin to patients with diffuse panbronchiolitis, Respiration 1991, 58, 145–9.

16.    Ichikawa Y., Ninomiya H., Koga H. i wsp.: Erythromycin reduces neutrophils and neutrophil-derived elastolytic-like activity in the lower respiratory tract of bronchiolitis patients, American Review of Respiratory Disease 1992, 146, 196–203.

17.    Akira M., Higashihara T., Sakatani M. i wsp.: Diffuse panbronchiolitis: follow-up CT examination, Radiology 1993, 189, 559–62.

18.    Kadota J., Sakito O., Kohno S. i wsp.: A mechanism of erythromycin treatment in patients with diffuse panbronchiolitis, American Review of Respiratory Disease 1993, 147, 153–9.

19.    Oda H., Kadota J., Kohno S. i wsp.: Erythromycin inhibits neutrophil chemotaxis in bronchoalveoli of diffuse panbronchiolitis, Chest 1994, 106, 1116–23.

20.    Kusano S., Kadota J., Kohno S. i wsp.: Effect of roxithromycin on peripheral neutrophil adhesion molecules in patients with chronic lower respiratory tract disease, Respiration 1995, 62, 217–22.

21.    Kobayashi H., Takeda H., Sakayori S. i wsp.: Study on azithromycin in treatment of diffuse panbronchiolitis, Kansenshogaku Zasshi 1995, 69, 711–22.

22.    Mukae H., Kadota J., Kohno S. i wsp.: Increase in activated CD8+ cells in bronchoalveolar lavage fluid in patients with diffuse panbronchiolitis, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 1995, 152, 613–8.

23.    Tamaoki J., Takeyama K., Tagaya E. i wsp.: Effect of clarithromycin on sputum production and its rheological properties in chronic respiratory tract infections, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 1995, 39, 1688–90.

24.    Kobayashi H., Takeda H., Sakayori S. i wsp.: Study on azithromycin in treatment of diffuse panbronchiolitis, Kansenshogaku Zasshi 1995, 69, 711–22.

25.    Sakito O., Kadota J., Kohno S. i wsp.: Interleukin 1b, tumor necrosis factor a, and interleukin 8 in bronchoalveolar lavage fluid of patients with diffuse panbronchiolitis: a potential mechanism of macrolide therapy, Respiration 1995 63, 42–8.

26.    Ashitani J., Mukae H., Nakazato M. i wsp.: Elevated concentrations of defensins in bronchoalveolar lavage fluid in diffuse panbronchiolitis,

European Respiratory Journal 1998, 11, 104–11.

27.    Hiratsuka T., Mukae H., Iiboshi H. i wsp.: Increased concentrations of human b-defensins in plasma and bronchoalveola lavage fluid of patients with diffuse panbronchiolitis, Thorax 2003, 58, 425–30.

28.    Kadota J., Mukae H., Ishii H. i wsp.: Long-term efficacy and safety of clarithromycin treatment in patients with diffuse panbronchiolitis, Respiratory Medicine 2003, 97, 844–50.

29.    Jaffe A., Francis J., Rosenthal M. i wsp.: Long-term azithromycin may improve lung function in children with cystic fibrosis, Lancet 1998, 351, 420.

30.    Wolter J., Seeney S., Bell S. i wsp.: Effect of long term treatment with azithromycin on disease parameters in cystic fibrosis: a randomised trial, Thorax 2002, 57, 212–6.

31.    Saiman L., Marshall B. C., Mayer-Hamblett N.

i wsp.: Azithromycin in patients with cystic fibrosis chronically infected with Pseudomonas aeruginosa: a randomized controlled trial, Journal of the American Medical Association 2003, 290, 1749–56.

32.    Płusa T.: Makrolidy w antybiotykoterapii zakażeń dróg oddechowych, Pol Merk Lek 2011, XXXI, 183, 139.

33.    Tamaoki J.: The effect of macrolides on inflammatory cells, Chest 2004, 125, 41S–51S.

34.     Saiman L. i wsp.: Synergistic activities of macrolide antibiotics against Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia, Stenotrophomonas maltophilia, and Alcaligenes xylosoxidans isolated from patients with cystic fibrosis, Antimicrobial Agents and Chemotherapy Apr. 2002, 1105–7.

35.    Marlin G. E. i wsp.: Sputum and plasma concentration of erythromycin in chronic bronchitis, Thorax 1980, 35, 441–5.

36.    Nitsch-Osuch A., Wardyn A., Osuch A.: Makrolidy – zasady racjonalnego stosowania w praktyce lekarza rodzinnego, Terapia 2000, 12 (100).

37.    Kobayashi H.: Biofilm disease: its clinical manifestation and therapeutic possibilities of macrolides, Am J Med 1995, 99, 26S–30S.

38.    Kita E., Sawaki M., Oku D., Hamuro A.,

Mikasa K., Konishi M. i wsp.: Suppression of virulence factors of Pseudomonas aeruginosa by erythromycin, J Antimicrob Chemother 1991, 27, 273–84.

39.    Hirakata Y., Kaku M., Mizukane R., Ishida K., Furuya N., Matsumoto T. i wsp.: Potential effects of erythromycin on host defense systems and virulence of Pseudomonas aeruginosa, Antimicrob Agents Chemother 1992, 36, 1922–7.

40.    Molinari G., Paglia P., Schito G. C.: Inhibition of motility of Pseudomonas aeruginosa and Proteus mirabilis by subinhibitory concentrations of azithromycin, Eur J Clin Microbiol Infect Dis 1992, 11,

469–71.

41.    Sakata K., Yajima H., Tanaka K., Sakamoto Y.,

Yamamoto K., Yoshida A. i wsp.: Erythromycin inhibits the production of elastase by Pseudomonas aeruginosa without affecting its proliferation in vitro, Am Rev Respir Dis 1993, 148, 1061–5.

42.    Yamasaki T., Ichimiya T., Nasu M.: In-vitro

effects of antimicrobial agents on Pseudomonas aeruginosa biofi lm formation, J Antimicrob Chemother 1994, 34, 331–41.

43.    Mesaros N. i wsp.: Pseudomonas aeruginosa: resistance and therapeutic options at the turn of the new millennium, ESCMID 13, 560–78.

44.    Tateda K., Comte R., Pechere J. C., Kohler T.,

Yamaguchi K., Van Delden C.: Azithromycin inhibits quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa, Antimicrob Agents Chemother 2001, 45, 1930–3.

45.    Nagata T. i wsp.: Effect of erythromycin on chronic respiratory infection caused by Pseudomonas aeruginosa with biofilm formation in an experimental murine model, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2004, 6, 2251–9.

46.    Giamarellos-Bourboulis E. J., Pechere J. C., Routsi C. i wsp: Effect of clarithromycin in patients with sepsis and ventilator-associated pneumonia, Clin Infect Dis 2008, 46, 1157–64.

47.    Anju Bala, Ravi Kumar and Kusum Harjai: Inhibition of quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa by azithromycin and its effectiveness in urinary tract infections, Journal of Medical Microbiology 2011, 60, 300–6.

48.    Wise M. i wsp.: Macrolides and community-acquired pneumonia: is quorum sensing the key, Critical Care 2010, 14, 181.