Ilya Azizov: Changes in the permeability of the outer membrane and efflux in gram-negative bacteria

1. ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ НАРУЖНОЙ
КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ И ЭФФЛЮКС
(роль в формировании резистентности к
карбапенемам у Грам(-) бактерий)
И.С. Азизов, НИИ антимикробной химиотерапии, г. Смоленск

2. ABC, adenosine‐triphosphate compound extrusion family;
MFS, major facilitator superfamily;
PACE, proteobacterial antimicrobial compound effluxfamily;
RND,resistancenodulation‐cell division superfamily;
SMR,small multidrugresistance family.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭФФЛЮКС-СИСТЕМ БАКТЕРИЙ

3. ЭФФЛЮКС И ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ
(у Pseudomonas aeruginosa)

4. Бета-лактамаза
Периплазма
Внутренняямембрана
Внутриклеточное
Внешняямембрана
Внеклеточное пространство
OprM, OprJ, OprN
Пориновые каналы в
наружной мембране
MexB, MexD, MexF
Белковые “насосы”
в цитоплазматической
мембране
MexA, MexC, MexE
Связующие
липопротеины
в периплазме
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ CИСТЕМЫ АКТИВНОГО
ТРАНСПОРТА P. aeruginosa

5.  Природный уровень экспрессии эффлюксных систем
обеспечивает низкую чувствительность к эртапенему
 Активация систем эффлюкса (меропенем, дорипенем)
 Снижение экспрессии или утрата порина OprD (имипенем)
МУТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ К
КАРБАПЕНЕМАМ У P. aeruginosa

6. ГИПЕРЭКСПРЕССИЯ ЭФФЛЮКСНЫХ СИСТЕМ
Система CAZ FEP PIP IPM MEM CIP TOB
MexAB-OprM X X X X X
MexCD-OprJ X x x X
MexEF-OprN X
MexXY-OprM X X X X X

7. РАЗЛИЧИЯ В СТРУКТУРЕ КАРБАПЕНЕМОВ И
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К НИМ У P. aeruginosa
Имипенем
Меропенем
 гидрофильность
проникновение в
периплазму через
пориновые каналы (OprD)
 гидрофобность
лучший субстрат для
систем эффлюкса
(MexAB-OprM)

8. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ P. aeruginosa К ИМИПЕНЕМУ И
МЕРОПЕНЕМУ МОЖЕТ БЫТЬ РАЗЛИЧНОЙ !
 Эффлюкс
MEM IPM
 OprD
IPMMEM
Комбинация мех-мов.
или
продукция карбапенемаз
IPMMEM

9. СНИЖЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К
КАРБАПЕНЕМАМ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗМЕНЕНИЯ
ПРОНИЦАЕМОСТИ
(у Enterobacterales)

10.  Наиболее эффективным и значимым механизмом
устойчивости к карбапенемам у энтеробактерий,
включая К. pneumoniae, является продукция
приобретенных карбапенемаз
 Тем не менее, возможность формирования
устойчивости к карбапенемам и ЦС вследствие утраты
поринов OmpK35 и OmpK36 была описана еще в конце
1990-х
 Изменение экспрессии фосфат-регулируемого порина
PhoE также играет существенную роль
РОЛЬ ПОРИНОВ В ФОРМИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОСТИ К
КАРБАПЕНЕМАМ У K. pneumoniae

11.  Утрата или снижение экспрессии OmpK35 и OmpK36
приводят к значительному повышению МПК эртапенема и, в
меньшей степени, меропенема и имипенема
 Штаммы OmpK35(-) и OmpK36(-) проявляют также
пониженную чувствительность к цефокситину и ЦС III
 Мутации, приводящие к утрате или изменению указанных
поринов, могут быть селектированы in vitro…
 … и in vivo на фоне терапии эртапенемом и меропенемом
СЕЛЕКЦИЯ ПОРИНОВЫХ МУТАНТОВ И ПЕРЕКРЕСТНАЯ
УСТОЙЧИВОСТЬ К РАЗЛИЧНЫМ -ЛАКТАМАМ

12.  В отсутствие дополнительных механизмов устойчивости
снижение уровня экспрессии OmpK35 и OmpK36 или их
инактивация приводят к незначительному повышению МПК
карбапенемов (≤0.5 мг/л)
 Более высокие МПК меропенема и эртапенема (1-64 мг/л)
наблюдаются у клинических штаммов в случаях
одновременной утраты поринов и гиперпродукции различных
-лактамаз: AmpC и ESBL
 Утрата поринов также существенно повышает МПК
карбапенемов у штаммов энтеробактерий, продуцирующих
карбапенемазы: MBL (VIM, IMP), KPC, OXA-48
СОЧЕТАНИЕ ПОНИЖЕННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И
ЭКСПРЕССИИ РАЗЛИЧНЫХ -ЛАКТАМАЗ

13.  Резистентность к эртапенему
вследствие утраты поринов OmpF и
OmpC также может возникать у
штаммов E. coli, продуцирующих
CTX-M ESBL
 Важность рационального
применения эртапенема!
 Мутантные штаммы со сниженной
экспрессией поринов обладают
пониженной жизнеспособностью,
что вероятно
объясняет
отсутствие их
широкого
распростра-
нения в клинике
УСТОЙЧИВОСТЬ К ЭРТАПЕНЕМУ ВСЛЕДСТВИЕ УТРАТЫ
ПОРИНОВ И ПРОДУКЦИИ ESBL У E. coli