במחקר שפורסם לאחרונה ב- החברה האמריקאית למיקרוביולוגיה, חוקרים פיתחו מודל חדש של זיהום בארנב כדי לחקור את פוטנציאל התפתחות העמידות של meropenem ויעילות אנטיבקטריאלית.
לימוד: פרמקודינמיקה מולקולרית של meropenem עבור דלקת ריאות נוסוקומאלית הנגרמת על ידי Pseudomonas aeruginosa. קרדיט תמונה:Sam Rana/Shutterstock.com
רקע כללי
Meropenem היא תרופה אנטיבקטריאלית המייצגת את תקן הזהב הנוכחי בטיפול בדלקת ריאות שנרכשה בבתי חולים (HAP).
ממצאי מחקר גילו כי meropenem מתאר קשר הפוך בצורת U עם עמידות לתרופות מתהווה וקשר מינון-תגובה להרג חיידקים.
מחקר זה עוזר לזהות שתי שיטות הפחתה עיקריות נגד הופעת זני חיידקים מרובים של עמידות מיקרוביאלית (AMR) – 1. העצמת משטר ו-2. טיפול משולב.
יתר על כן, מודל הארנב שפותח כאן מתגבר על המגבלות של מודלים עכברים קודמים וניתן להשתמש בו כדי לחקור את הקשרים הללו בין תרופות ומינים חיידקיים בעתיד.
מה זה HAP, ולמה צריך לדאוג לנו?
מאז גילוי הפניצילין ב-1928, האנטיביוטיקה עשתה קפיצת מדרגה משמעותית במאבק במחלות הניתנות להדבקה והארכת חיי אדם, מה שמייצג ללא ספק את הקפיצה הרפואית המשמעותית ביותר מזה מאות שנים.
למרבה הצער, כמו בשימוש יתר בכל הדברים הטובים, תלות באנטיביוטיקה במקביל לפוטנציאל המוטציות הגבוה של רוב הפתוגנים הביאה להופעת זני פתוגנים חדשים בעלי עמידות כנגד משטרי אנטיביוטיקה מרובים (MDR – עמידים לתרופות מרובות).
הדוגמה הבולטת לתופעה זו היא התפתחות חיידקית של עמידות מיקרוביאלית (AMR) במהלך טיפול בדלקת ריאות שנרכשה בבית חולים (HAP).
המכונה גם דלקת ריאות 'נוזוקומיאלית', HAP היא אחת הסיבות העולמיות המובילות לתחלואה ותמותה הקשורים בבתי חולים. פתוגנים חיידקיים, כולל Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii ו-Enterobacterales גורמים לכך בדרך כלל.
למרות עשרות שנים של מחקר שמטרתו להילחם בזנים אלה ולמנוע את מירוץ החימוש המתגבר בין פתוגנים ואנטיביוטיקה, הפרמקודינמיקה המולקולרית של הופעת העמידות נותרה מובנת.
סיבה בולטת לפער זה היא שמערכות מודל עכברים קונבנציונליות המשמשות במחקרים אלה שוקלות מעט מדי כדי לשרוד אוכלוסיות חיידקים מייצגות בבתי חולים.
אף על פי כן, פותחו תרופות למלחמה ב-HAP, שהשימוש הנפוץ שבהם הוא meropenem.
Meropenem היא אנטיביוטיקה רחבת טווח של קרבפנם שמפעילה את פעולתה על ידי חדירת תאי חיידקים בקלות ומפריעה לסינתזה של מרכיבי דופן התא החיוניים, וגורמת למוות של תאים.
זה הוכח כיעיל נגד MDRs, כולל P. aeruginosa, והוא מגובה במחקר בטיחות מקיף, מה שהופך אותו לתקן הזהב בטיפול P. aeruginosa-HAP משויך.
אולם מחקרים אחרונים זיהה זאת P. aeruginosa יכול לפתח עמידות אפילו נגד meropenem באמצעות שינויים בפורין, הידרוליזה הקשורה ל-ß-lactamase וזרימת תרופות.
יחד, גורמים אלה מחייבים פיתוח של מתודולוגיות חדשות לחקור את הפרמקודינמיקה המולקולרית של MDR ולגלות אסטרטגיות הפחתה נגד דאגה עולמית מתעצמת זו.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים פיתחו מודל חדש של זיהום בבעלי חיים מבוסס ארנב כדי להעריך את הפרמקודינמיקה המולקולרית של P. aeruginosa כאשר מטופלים עם meropenem.
מודל הארנבות הנויטרופניות של HAP כלל ארנבות זכר ניו זילנד לבן (NZW) שהופרדו לשלוש קבוצות – בקרה (n = 14), מונותרפיה של meropenem (n = 24), מונותרפיה של אמיקסין (n = 6) וטיפול משולב של meropenem-amikacin ( n = 6).
"בניגוד למודל העכברי, מודל הארנב מאפשר דגימה פרמקוקינטית סדרתית ויכול לסבול חיסון גבוה יותר למשך זמן רב יותר, מה שעשוי לאפשר תצפית על הופעת עמידות. Meropenem נחקר בהתחשב בקדימות של חומר זה עבור HAP – הוא משמש נקודת אמת להערכה של חומרים אנטי-מיקרוביאליים חדשים שנבחנים לפיתוח כסוכנים ל-HAP."
מתח האתגר בין המבחנים היה Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853. הניסוי כלל בדיקות ראשוניות לביסוס קריאות הבסיסיות הניתנות לשחזור עבור גורמים הכוללים משך הניסוי, משטר דיכוי חיסוני, חיסון אנדו-ברונכיאלי ותקופת התחלת חיידקים.
הפרמקודינמיקה של התרופה נחקרה על ידי אפיון ריאות שנכרתו מביקורות (n=14), meropenem 5 מ"ג/ק"ג (n=14), meropenem 30 mg/kg (n=10), amikacin 3.33 mg/kg (n=6), או שילובים של meropenem-amikacin 5-5 מ"ג/ק"ג (n = 6).
מודל מתמטי PK-PD פותח עבור כל נתוני המונותרפיה של meropenem כדי להעריך את התרגום של פרמקודינמיקה לתוצאות פרמקוקינטיות.
השתמשו בסימולציה של מונטה קרלו כדי להעריך את התוצאות האנושיות של ניסויי מודל בעלי חיים אלה, עם התאמות שנכללו כדי להסביר הבדלים בקשירת חלבון meropenem בבני אדם וארנבות. נעשה שימוש בהיסטופתולוגיה של ריאות שנכרתה כדי להסיק את הנזק למערכת הנשימה שנגרם על ידי הפתוגן.
לבסוף, להזדהות P. aeruginosa זנים מוטנטים המעדיפים עמידות לתרופות ל-meropenem והמוטציות המקנות להם עמידות, נעשה שימוש באסטרטגיות של רצף גנום שלם (WGS) ואסטרטגיות כמותיות בזמן אמת (qPCR).
ממצאי המחקר
תוצאות הפרמקודינמיקה חשפו קשר פנוטיפי בצורת U הפוך בין מינוני התרופה שניתנה להופעת עמידות.
בעוד ש-30 מ"ג/ק"ג של meropenem נצפו כגורמים ל-MDR P. aeruginosa, תוצאות אלו היו חסרות משמעות סטטיסטית. לעומת זאת, 5 מ"ג/ק"ג של meropenem הביאו להופעת פנוטיפים בעלי עמידות גבוהה עם מוטציות גנוטיפיות מרובות המעדיפות MDR.
"הופעה של מוטנטים עמידים, באופן כללי, פחתה בתדירות במהלך הטיפול ב-meropenem 5 מ"ג/ק"ג meropenem עם אמיקאצין 3.33 מ"ג/ק"ג אמיקאצין בשילוב ו-30 מ"ג/ק"ג מרופנם במונותרפיה. עם זאת, היכן שהופיעו, הם קיבלו בעיקר הקלה על ידי בחירה של מוטציות oprD בכושר נמוך."
טיפולים משולבים הכוללים הן Meropenem ו- Amikacin היו טובים יותר באופן משמעותי במניעת עמידות מתהווה, פוטנציאלית באמצעות מנגנוני הפעולה השונים של תרופות אלו.
סימולציות של תגובות אנושיות לטיפולים תרופתיים אלו הוכחו כמבטיחות, עם הסתייגות כי ההנחה היא שהתפוצה של meropenem שווה ערך בבני אדם וארנבות.
מסקנות
המחקר הנוכחי השתמש בשילוב של זיהום חדש בארנב in vivo מודל, סימולציות PK-PD ורצף הדור הבא כדי להבהיר את הפרמקודינמיקה של AMR הקשורה ל-HAP.
הממצאים שלהם חושפים שני אמצעי הפחתה עיקריים נגד הופעת עמידות לחיידקים – 1. מינון מוגבר של תרופות (מרופנם), או 2.
טיפולים משולבים תוך שימוש במספר תרופות עם דרכי פעולה שונות. מחקר זה מציג עוד את מודל החיות הארנב החדש ככלי חזק למחקר עתידי שמטרתו בדיקת MDR.
