Нью-Делійська метало-бета-лактамаза 1

Немає цієї сторінки; ймовірно, її ще не перевіряли на відповідність правилам проекту.

НДМ-1 (Нью-Делійська метало-бета-лактамаза 1; фермент — NDM-1, ген — bla_NDM-1) — це фермент, який робить бактерії стійкими до широкого спектра бета-лактамних антибіотиків, в тому числі до антибіотиків сімейства карбапенемів, які є одним із засобів останньої надії для лікування бактеріальних інфекцій, стійких до решти антибіотиків. Нью-Делійська метало-бета-лактамаза має таку назву через те, що вона здатна розщеплювати (гідролізувати) бета-лактамне кільце в бета-лактамних антибіотиках, потребує двох іонів металу (а саме цинку), та була вперше виявлена в пацієнта, що захворів у Нью-Делі. Ген, що кодує цей фермент, зветься bla_NDM-1 та належить до великої родини генів, які кодують ті ферменти з класу бета-лактамаз, що розщеплюють (гідролізують) карбапенеми і тому називаються карбапенемазами. Бактерії, які виробляють карбапенемази, часто називають у засобах масової інформації «супербактеріями», оскільки інфекції, спричинені ними, важко вилікувати. Такі бактерії зазвичай чутливі лише до поліміксинів і тігецикліну.

Клебсієла пневмонії, бактерія, у якої було вперше виявлено НДМ-1.

НДМ-1 була вперше виявлена у 2008 році в культурі клебсієли пневмонії, виділеної у шведського пацієнта індійського походження. Пізніше її виявили в бактеріях в Індії, Пакистані, Великобританії, Сполучених Штатах, Канаді, Японії, Єгипті та Іраку.

Найпоширенішими бактеріями, які виробляють цей фермент, є грам-негативні бактерії, такі як кишкова паличка та клебсієла пневмонії, але ген НДМ-1 може поширюватися від одного штаму бактерій до іншого шляхом горизонтального перенесення генів.

Дія ферменту

Структура остову карбапенемів.

Карбапенеми — це клас бета-лактамних антибіотиків, які здатні вбивати більшість бактерій, пригнічуючи синтез одного з шарів їхньої клітинної стінки. Карбапенеми були розроблені для подолання стійкості до бета-лактамних антибіотиків у тих бактерій, які виробляють ферменти з класу бета-лактамаз. Однак коли в бактерій є ген bla_NDM-1, вони виробляють Нью-Делійську метало-бета-лактамазу (НДМ-1), яка є карбапенемазою, тобто гідролізує та розщеплює навіть ці антибіотики з класу карбапенемів.

Карбапенемази є особливо небезпечними механізмами резистентності, оскільки вони можуть розщеплювати широкий ряд різних антибіотиків. Нью-Делійська метало-бета-лактамаза є однією із метало-бета-лактамаз класу B; також до карбапенемаз належать бета-лактамази класу А та класу D. (Карбапенемаза Klebsiella pneumoniae класу A на цей час є найпоширенішою карбапенемазою, яка вперше була виявлена в Північній Кароліні, США, в 1996 році та відтоді поширилася по всьому світу. Подальше дослідження показало, що ентеробактерії, які виробляють карбапенемазу цього класу, стають все більш поширеними в Сполучених Штатах.)

Стійкість до антибіотиків, яку забезпечує цей ген (bla_NDM-1), сприяє поширенню бактерій, які є його носіями, в організмі людини, оскільки такі бактерії виграють у змаганні з популяціями чутливих до антибіотиків бактерій, чисельність яких зменшується внаслідок первісного антибактеріального лікування. 

Два іони цинку, присутні в ділянці зв’язування

Нью-Делійська метало-бета-лактамаза діє завдяки двом іонам цинку, присутнім в активній ділянці зв'язування, які спричиняють гідроліз бета-лактамів, розщеплюючи їх. Результати експериментів показали, що хелатори цинку можуть запобігати гідролізу бета-лактамів, здійснюваному метало-бета-лактамазами.

Походження та поширення

Нью-Делійська метало-бета-лактамаза була названа на честь Нью-Делі, столиці Індії, і цей фермент було вперше описано Йонгом та співавторами у грудні 2009 року у громадянина Швеції, який захворів на стійку до антибіотиків бактеріальну інфекцію, яку він підхопив в Індії. Ця інфекція була визначена як стійкий до карбапенемів штам клебсієли пневмонії, що має новітній ген bla_NDM-1. Автори дійшли до висновку, що цей новітній механізм резистентності «очевидно, виник в Індії, але даних з Індії недостатньо, щоб припустити, наскільки він поширений». Однак його точне географічне походження не було остаточно встановлено. У березні 2010 року дослідження в лікарні в Мумбаї показало, що більшість стійких до карбапенемів бактерій, виділених у пацієнтів, несуть ген bla_NDM-1. Пізніше редактор журналу попросив вибачення за те, що дозволив таку назву.

β-лактамазу НДМ-1 також виявили в ізоляті K. pneumoniae з Хорватії, при цьому пацієнт прибув із Боснії та Герцеговини. Тому другим місцем географічного походження вважаються східні Балкани.

Фенотипове виявлення НДМ-1

Виявлення гена НДМ-1 залежить від фенотипового визначення активності його ферменту. Ці ферменти потребують цинку і тому їх називають метало-бета-лактамазами. Дослідження, проведені в Індії, показали їхню залежність від цинку і здатність речовин, що хелатують цинк, таких як етилендіамінтетраоцтова кислота, знижувати їхню активність. Для повсякденного визначення фенотипу в лабораторіях з обмеженими ресурсами були розроблені модифікований тест Ходжа та повторно модифікований тест Ходжа. Інші тести для визначення фенотипу:

• Тестування синергії подвійних дисків (DDST)
• Виявлення за допомогою автоматизованої системи Вітек
• Е-тест (E-Стрічка)

Фаготерапія

Дослідження показало, що бактеріофаги, специфічні до Klebsiella pneumoniae, успішно лікують пневмонію, спричинену штамами, що виробляють НДМ-1, на мишачих моделях. Лікування фагами призвело до значного зменшення бактеріального навантаження в легенях, при цьому всі миші, які отримували лікування, вижили та не мали ознак пневмонії, на відміну від тих, які отримували антибіотики, такі як левофлоксацин, у яких, навіть після лікування, залишалися симптоми захворювання. Дієвість фаготерапії була порівнянною з дієвістю антибіотиків, але з меншою токсичністю для органів, що спостерігалася в групах, які лікувалися фаготерапією. Це свідчить про те, що може бути життєздатною альтернативою або доповненням до традиційного лікування антибіотиками інфекцій, спричинених бактеріями з множинною лікарською стійкістю.

Дивіться також

• Стійкість до антибіотиків
• Медичний туризм
• Внутрішньолікарняна інфекція
• Трансдукція (генетика)

Виноски

1. Kumarasamy KK, Toleman MA, Walsh TR та ін. (August 2010). Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India, Pakistan, and the UK: a molecular, biological, and epidemiological study. Lancet Infect Dis. 10 (9): 597—602. doi:10.1016/S1473-3099(10)70143-2. PMC 2933358. PMID 20705517.
2. Yong, Dongeun; Toleman, Mark A.; Giske, Christian G.; Cho, Hyun S.; Sundman, Kristina; Lee, Kyungwon; Walsh, Timothy R. (2009-12). Characterization of a New Metallo-β-Lactamase Gene, bla NDM-1 , and a Novel Erythromycin Esterase Gene Carried on a Unique Genetic Structure in Klebsiella pneumoniae Sequence Type 14 from India. Antimicrobial Agents and Chemotherapy (англ.). Т. 53, № 12. с. 5046—5054. doi:10.1128/AAC.00774-09. ISSN 0066-4804. PMC 2786356. PMID 19770275. Процитовано 21 листопада 2024.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
3. Krysenko, A. V.; Sklyar, T. V.; Vinnikov, A. I. (30 листопада 2009). Деякі аспекти загальної характеристики та класифікації бактеріальних β-лактамаз. Biosystems Diversity. Т. 17, № 3. с. 40—45. doi:10.15421/010965. ISSN 2520-2529. Процитовано 22 листопада 2024.
4. Peretyatko, O. G.; Yagnyuk, Yu. A.; Sklyar, N. I.; Bolshakova, G. M.; Kholodna, T. V. (12 вересня 2022). Beta-lactamases of enterobacteria: general characteristics, mechanisms and regional features of distribution. Annals of Mechnikov Institute. № 3. с. 7—12. doi:10.5281/zenodo.7070850. Процитовано 22 листопада 2024.
5. Duda, O. K.; Horbal, N. B.; Masalitina, O. V. (31 липня 2015). Роль бета-лактамаз у формуванні антибіотикорезистентності. Ліки України (укр.). № 5(191). с. 7—11. doi:10.37987/1997-9894.2015.5(191).222560. ISSN 2221-9781. Процитовано 22 листопада 2024.
6. Green, V. L.; Verma, A.; Owens, R. J.; Phillips, S. E. V.; Carr, S. B. (1 жовтня 2011). Structure of New Delhi metallo-β-lactamase 1 (NDM-1). Acta Crystallographica Section F: Structural Biology and Crystallization Communications (англ.). Т. 67, № 10. с. 1160—1164. doi:10.1107/S1744309111029654. ISSN 1744-3091. PMC 3212353. PMID 22102018. Процитовано 22 листопада 2024.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
7. Health Protection Report. Health Protection Agency. 3 липня 2009.
8. Indian Network for Surveillance of Antimicrobial Resistance (INSAR) group (webappendix) (November 2010). New Delhi metallo-β-lactamase 1. The Lancet Infectious Diseases. 10 (11): 749—750. doi:10.1016/S1473-3099(10)70239-5. PMID 21029984.
9. Stephen Smith (13 вересня 2010). New drug-resistant 'superbug' arrives in Mass. The Boston Globe. Процитовано 18 вересня 2010.
10. Superbug detected in GTA. Toronto Star. 22 серпня 2010.
11. Shino Yuasa (8 вересня 2010). Japan confirms first case of superbug gene. The Boston Globe. Associated Press. Процитовано 14 лютого 2016.
12. Ghaith, Doaa M.; Mohamed, Zeinat K.; Farahat, Mohamed G.; Aboulkasem Shahin, Walaa; Mohamed, Hadeel O. (1 березня 2019). Colonization of intestinal microbiota with carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in paediatric intensive care units in Cairo, Egypt (PDF). Arab Journal of Gastroenterology (англ.). 20 (1): 19—22. doi:10.1016/j.ajg.2019.01.002. ISSN 1687-1979. PMID 30733176.
13. Al-hussaniy, Hany; Al-tameemi, Zahraa Salam (2022). Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus and New Delhi Metallo beta-lactamases- types of antibiotic resistance, methods of prevention. Medical and Pharmaceutical Journal. 1 (1): 14—24. doi:10.55940/medphar20223.
14. Hudson, Corey M.; Bent, Zachary W.; Meagher, Robert J.; Williams, Kelly P.; Hall, Ruth (6 червня 2014). Resistance Determinants and Mobile Genetic Elements of an NDM-1-Encoding Klebsiella pneumoniae Strain. PLOS ONE. 9 (6): e99209. Bibcode:2014PLoSO...999209H. doi:10.1371/journal.pone.0099209. PMC 4048246. PMID 24905728.
15. Queenan AM, Bush K (July 2007). Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clinical Microbiology Reviews. 20 (3): 440—458. doi:10.1128/CMR.00001-07. PMC 1932750. PMID 17630334.
16. Miriagou V, Cornaglia G, Edelstein M та ін. (February 2010). Acquired carbapenemases in Gram-negative bacterial pathogens: detection and surveillance issues. Clin. Microbiol. Infect. 16 (2): 112—122. doi:10.1111/j.1469-0691.2009.03116.x. PMID 20085605.
17. Nordmann P, Cuzon G, Naas T (April 2009). The real threat of Klebsiella pneumoniae carbapenemase-producing bacteria. Lancet Infect Dis. 9 (4): 228—236. doi:10.1016/S1473-3099(09)70054-4. PMID 19324295.
18. Cuzon, G.; Naas, T.; Nordmann, P. (February 2010). Carbapénèmases de type KPC : quel enjeu en microbiologie clinique ? [KPC carbapenemases: what is at stake in clinical microbiology?]. Pathologie Biologie (фр.). 58 (1): 39—45. doi:10.1016/j.patbio.2009.07.026. PMID 19854586.
19. Principe, Luigi; Vecchio, Graziella; Sheehan, Gerard; Kavanagh, Kevin; Morroni, Gianluca; Viaggi, Valentina; di Masi, Alessandra; Giacobbe, Daniele Roberto; Luzzaro, Francesco (1 жовтня 2020). Zinc Chelators as Carbapenem Adjuvants for Metallo-β-Lactamase-Producing Bacteria: In Vitro and In Vivo Evaluation. Microbial Drug Resistance (англ.). 26 (10): 1133—1143. doi:10.1089/mdr.2020.0037. ISSN 1076-6294. PMID 32364820.
20. Yong D, Toleman MA, Giske CG, Cho HS, Sundman K, Lee K, Walsh TR (December 2009). Characterization of a new metallo-beta-lactamase gene, bla(NDM-1), and a novel erythromycin esterase gene carried on a unique genetic structure in Klebsiella pneumoniae sequence type 14 from India. Antimicrob Agents Chemother. 53 (12): 5046—5054. doi:10.1128/AAC.00774-09. PMC 2786356. PMID 19770275.
21. Deshpande Payal; Rodrigues Camilla; Shetty Anjali; Kapadia Farhad; Hedge Ashit; Soman Rajeev (2010). New Delhi Metallo-β lactamase (NDM-1) in Enterobacteriaceae: Treatment options with Carbapenems Compromised. J Assoc Physicians India. 58: 147—150. PMID 20848811. Архів оригіналу за 26 серпня 2010. Процитовано 13 серпня 2010.
22. Mazzariol, Annarita; Bošnjak, Zrinka; Ballarini, Piero; Budimir, Ana; Bedenić, Branka; Kalenić, Smilja; Cornaglia, Giuseppe. NDM-1–producing Klebsiella pneumoniae, Croatia - Volume 18, Number 3—March 2012 - Emerging Infectious Diseases journal - CDC (амер.). doi:10.3201/eid1803.110389. Процитовано 24 листопада 2024.
23. Halaby, Teysir; Reuland, Ascelijn E.; al Naiemi, Nashwan; Potron, Anais; Savelkoul, Paul H. M.; Vandenbroucke-Grauls, Christina M. J. E.; Nordmann, Patrice (2012-05). A Case of New Delhi Metallo-β-Lactamase 1 (NDM-1)-Producing Klebsiella pneumoniae with Putative Secondary Transmission from the Balkan Region in the Netherlands. Antimicrobial Agents and Chemotherapy (англ.). Т. 56, № 5. с. 2790—2791. doi:10.1128/AAC.00111-12. ISSN 0066-4804. PMC 3346667. PMID 22330915. Процитовано 24 листопада 2024.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
24. Rai, S; Singh, NP; Manchanda, V; Kaur, IR (2011). Zinc-dependent carbapenemases in clinical isolates of family Enterobacteriaceae. Indian Journal of Medical Microbiology. 29 (3): 275—9. doi:10.4103/0255-0857.83912. PMID 21860109.
25. C.s, VinodKumar; H, Srinivasa; Kumar, Chirag Arun; Kalasuramath, Suneeta; Prasad, B. S.; V.l, Jayasimha; Nachimuthu, Ramesh; Manohar, Prasanth. Therapeutic effectiveness of bacteriophage in the treatment of pneumonia caused by NDM-4 producing in a mouse model. IP Indian Journal of Immunology and Respiratory Medicine (англ.). Т. 7, № 2. с. 78—84. doi:10.18231/j.ijirm.2022.019. ISSN 2581-4222. Процитовано 29 листопада 2024.

Посилання

• Складні випадки. Як американська клініка протезує українських ветеранів. texty.org.ua (укр.). 2024. Процитовано 29 листопада 2024.
• BBC News Health - Запитання та відповіді про супербактерії НДМ-1
• National Resistance Alert 3 Addendum in UK (PDF)
• PBS Frontline 22 жовтня 2013 р. Полювання на кошмарні бактерії