Αξιολόγηση της ανάπτυξης αντοχής στα αντιβιοτικά μικροβιακών στελεχών απομονωθέντων από περιβαλλοντικά οικοσυστήματα ή κλινικό περιβάλλον

Abstract

In the frame of this PhD thesis various data are presented through microbiological testing of antibiotics in environmental strains isolated from Evros regions and clinical strains collected from various general hospitals in Greece. The main target was the comparison of resistance against common categories of antimicrobial factors between environmental and clinical strains a subject that the International and Greek literature is poor. A total of 583 environmental and clinical strains were tested at 14 different antibiotics. Our interest was focused at the evaluation of resistance levels in same strains isolated from both ecosystems. The common strains were the following: Ε.coli, Enterobacter (Enterobacter spp, Enterobacter cloacae, Klebsiella spp and Pseudomonas (Pseudomonas spp and Pseudomonas aeruginosa). According to the outcome the environmental ecosystem prevailed over the clinical one regarding total resistance. In particular the environmental Enterobacter spp and Klebsiella spp possessed 100% resistance against 37.5% και 31.3% respectively of the clinical ones, followed by Ε.coli (17.5%) and the other Enterobacteriaceae (4.6%) Klebsiella oxytoca and Pseudomonas possessed resistance 22% and 14.3% respectively in the clinical ecosystem over zero resistance (0%) in the environment. Both common microorganisms are habitants of environmental ecosystems as in ground water ecosystem foods and leaves of plants and are opportunistic pathogenic microorganism for human. The specific adjustment into their endemic environment and the possible mutations seem to enable these strains with the development of bioresistance against certain antibiotics. Nevertheless clinical strains are clearly more pathogenic for humans in comparison with the respective environmental strains even if the latter appear greater bioresistance against particular categories of antibiotics as proved in the case of the strain Ε.coli, which was examined as far as its enterovirulence was concerned. It is important to be underlined that antibiotics against which bioresistance is observed in every microbial kind, are common between clinical and environmental strains fact, that is implying not only that they share common mechanisms of resistance but communication between the strains of the two ecosystems in order to evolve and maintain their survival. In addition, the resistance of environmental Ε.coli strains against tigegcycline was due to the high spread of this new antibiotic in the environment. Tigecycline is χορηγείται the last 5 years in our country for clinical practice only. Nevertheless, in general the other environmental and clinical strains were not resistant to tygecycline propably because this new antibiotic was recently applied in medicine (2005). Likewise, it is clear that collaboration between Food Science, Agriculture, Veterinary and Medicine is necessary in this critical sector of microbial resistance focused on the assurance of Public Health.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται τα δεδομένα που προέκυψαν από τις μικροβιολογικές δοκιμές αντιβιοτικών σε περιβαλλοντικά στελέχη τα οποία απομονώθηκαν από περιοχές του Νομού Έβρου συγκριτικά με κλινικά στελέχη που συλλέχθηκαν από διάφορα γενικά νοσοκομεία αντίστοιχα. Ο κύριος στόχος ήταν η σύγκριση της ανθεκτικότητας έναντι κοινών κατηγοριών αντιμικροβιακών παραγόντων μεταξύ περιβαλλοντικά και κλινικά προερχομένων στελεχών θέμα οπού η διεθνής και πολύ περισσότερο η Ελληνική βιβλιογραφία είναι σχετικά φτωχή. Συνολικά ελέχθησαν 583 περιβαλλοντικά και κλινικά στελέχη σε 14 διαφορετικά αντιβιοτικά. Το ενδιαφέρον μας εστιάσθηκε στην εκτίμηση των επίπεδων αντιβιοαντοχής σε όμοια γένη μικροβιακών στελεχών που απομονώθηκαν αντίστοιχα και από τα δύο οικοσυστήματα. Τα κοινά γένη ήταν ο Ε.coli τα Enterobacter (Enterobacter spp, Enterobacter cloacae, Klebsiella spp και οι Pseudomonas (Pseudomonas spp και Pseudomonas aeruginosa). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν παρουσιάσθηκε μεγαλύτερη ολική ανθεκτικότητα στο περιβαλλοντικό οικοσύστημα από ότι στο κλινικό. Ειδικότερα τα Enterobacter και η Klebsiella εμφανίζουν σαφώς 100% ανθεκτικότητα στο περιβάλλον έναντι 37.5% και 31.3% αντίστοιχα και ακολουθεί η Ε.coli (17.5%) και τα άλλα Enterobacteriaceae (4 6%). Η Klebsiella oxytoca (22%) και η Pseudomonas (14.3%) εμφανίζουν ανθεκτικότητα αντίστοιχα στο κλινικό οικοσύστημα έναντι μηδενικής ανθεκτικότητας (0%) στο περιβάλλον των ίδιων αυτών στελεχών. Αμφότεροι οι μικροοργανισμοί αυτοί ενδημούν στα περιβαλλοντικά οικοσυστήματα ως άποικοι του εδάφους του υδάτινου οικοσυστήματος των τροφίμων ή των φυλλωμάτων των φυτών και είναι ευκαιριακά παθογόνοι μικροοργανισμοί για τον άνθρωπο. Η ειδική προσαρμογή στο ενδημικό τους περιβάλλον και ενδεχόμενες μεταλλάξεις φαίνεται να οπλίζουν τα στελέχη αυτά έναντι της ανάπτυξης ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά. Παρόλα αυτά τα κλινικά στελέχη είναι σαφώς πιο παθογόνα για τον άνθρωπο σε σύγκριση με τα αντίστοιχα περιβαλλοντικά ακόμα και όταν τα τελευταία είναι πιο ανθεκτικά σε κάποιες κατηγορίες αντιβιοτικών, όπως δείχθηκε στην περίπτωση του στελέχους Ε.coli που εξετάσθηκε ως προς την εντεροτοξικότητά του. Αξιοσημείωτο είναι ότι τα αντιβιοτικά όπου εμφανίζεται η ανθεκτικότητα σε κάθε μικροβιακό είδος είναι κοινά μεταξύ των περιβαλλοντικών και των κλινικών στελεχών γεγονός που μαρτυράει όχι μονό την χρήση κοινών μηχανισμών αντίστασης αλλά και την επικοινωνία μεταξύ των στελεχών των δυο οικοσυστημάτων προκείμενου να προάγουν και να εξασφαλίσουν την επιβίωσή τους ως είδος. Επίσης η ανθεκτικότητα στην τιγεκυκλίνη που εμφάνισαν περιβαλλοντικά στελέχη Ε.coli εξηγείται από την ταχεία διασπορά αυτού του νέου αντιβιοτικού στο περιβάλλον το οποίο χορηγείται την τελευταία πενταετία στην χώρα μας στην κλινική πρακτική αποκλειστικά. Παρόλα αυτά σε γενικές γραμμές τα υπόλοιπα περιβαλλοντικά και κλινικά στελέχη δεν φάνηκαν να είναι ανθεκτικά σε αυτό το νέο αντιβιοτικό γεγονός που πιθανόν να εξηγείται από την πρόσφατη χρήση της τιγεκυκλίνης στην ιατρική (ως φάρμακο εγκρίθηκε το 2005). Είναι λοιπόν κατανοητό ότι πρέπει να υπάρχει υποχρεωτική συνεργασία Επιστήμης, Τροφίμων, Γεωργίας, Κτηνιατρικής και Ιατρικής στον κρίσιμο αυτό τομέα της μικροβιακής αντοχής με σκοπό την διαφύλαξη της Δημοσίας Υγείας.