I carbapenemi sono potenti antibiotici β-lattamici usati per trattare infezioni gravi in ambienti ospedalieri. In confronto a penicilline, cefalosporine o inibitori β-lattamici / β-lattamasi, hanno un ampio spettro antimicrobico che include batteri gram-positivi (ad esempio, imipenem, doripenem) e Gram-negativi (ad esempio, meropenem, erapenem). Imipenem e meropenem hanno una migliore attività contro P. aeruginosa, mentre imipenem e doripenem hanno una migliore attività di meropenem contro Acinetobacter baumannii. Doripenem ha il MIC più basso contro P. aeruginosa e A. baumannii rispetto a imipenem e meropenem, ed è meno suscettibile all’idrolisi da parte delle carbapenemasi.

Per agire sui PBP, i carbapenemi devono entrare nella parete dei batteri Gram-negativi attraverso le proteine della membrana esterna (porine). Legandosi a diversi PBP, inibiscono la sintesi della parete cellulare portando infine alla morte del batterio .

La resistenza al carbapenema nei batteri Gram-negativi può essere la conseguenza della produzione di una β-lattamasi, dell’espressione delle pompe di efflusso, della perdita di porina e delle alterazioni nei PBP. Poiché i β-lattami, compresi i composti simili ai carbapenemi, sono prodotti naturali di diversi batteri e funghi ambientali, si suppone che altri batteri abbiano iniziato a produrre la loro β-lattamasi intrinseca per dare loro un vantaggio selettivo per la sopravvivenza. Pertanto, diversi geni che codificano diverse carbapenemasi possono essere trovati in batteri ambientali come Bacillus anthracis, Serratia fonticola, Pseudomonas cepacia o Acinetobacter spp. come parte del loro cromosoma . Un ulteriore passo in questa evoluzione della resistenza è stata la fuga di geni codificanti carbapenemasi a elementi genetici mobili (plasmidi, trasposoni) fornendo la possibilità di una diffusione orizzontale di geni di resistenza anche tra generi diversi .

Da questa scoperta, le carbapenemasi sono diventate un problema globale. Secondo la classificazione Ambler (basata su somiglianze strutturali), appartengono alle classi A, B e D . Le carbapenemasi di classe A contengono serina nel loro sito attivo e sono in grado di idrolizzare tutti i β-lattami, incluso l’aztreonam. In questo gruppo di carbapenemasi, gli enzimi Sme (da Sme-1 a Sme-3), IMI (da IMI-1 a IMI-3), NMCA e SFC-1 sono per lo più codificati cromosomicamente, mentre KPC (da KPC-2 a KPC-13) e GES (da GES-1 a GES-20) sono codificati da plasmidi. La carbapenemasi dominante di questo gruppo è KPC, identificata nel 1996 nella Carolina del Nord, negli Stati Uniti, che ora causa molti focolai regionali, con endemicità nella parte nord-orientale degli Stati Uniti, Israele, Cina, Porto Rico, Colombia e Grecia, e diventando sempre più diffusa in tutta Europa . Accanto a K. pneumoniae, rappresentato da un clone predominante (ST258), è stato trovato in altre enterobacteriaceae, così come in complessi P. aeruginosa e A. baumannii-calcoaceticus. A volte è difficile essere riconosciuto dal momento che i microfoni ai carbapenemi sono in molti casi inferiori ai punti di interruzione . Le carbapenemasi di classe B sono anche conosciute come metallo-β-lattamasi (MBL) poiché contengono ioni metallici nel loro sito attivo. Accanto a quelli cromosomicamente situati nei batteri ambientali (Bacillus cereus-BCI, BCII, Aeromonas spp.- CphA e S. maltophilia-L1), i geni di codifica MBL acquisiti sono spesso localizzati in cassette geniche all’interno di integron, essendo parte di un plasmide o cromosoma. In primo luogo descritto MBLS acquisiti erano in Giappone nel 1991, i cosiddetti IMP-enzimi (ci sono ora più di 30 derivati), e sono ancora MBLS dominanti nel continente asiatico causando focolai principalmente sporadici . Gli enzimi VIM (ora ci sono più di 30 derivati) sono stati inizialmente descritti in P. aeruginosa, ma in seguito sono emersi anche nelle enterobacteriaceae e si sono rapidamente diffusi in tutta Europa, causando epidemie in molti paesi mediterranei (come Grecia, Italia e Turchia). La VIM metallo-β-lattamasi è ora la carbapenemasi più diffusa che si diffonde a livello globale e, sebbene in gran parte collegata a P. aeruginosa, è ora riportata più spesso dalle enterobacteriaceae dei paesi mediterranei, in particolare Grecia e Turchia, con la descrizione di molti ceppi panresistenti . Un altro metalloenzima preoccupante è sorto dall’India nel 2008, vale a dire, New-Delhi MBL (NDM-1; fino ad ora sono descritte più di dieci varianti) e si diffuse velocemente nel subcontinente indiano nei prossimi anni. Gli enzimi NDM sono per lo più non solo associati a isolati non clonalmente correlati di K. pneumoniae ed E. coli, ma anche descritti in P. aeruginosa e A. baumannii . Accanto a fatti provati che quegli enzimi esistono in isolati che si diffondono nell’ambiente e sono trasportati nella popolazione generale dalla flora enterica, l’entità del problema potenzia l’enorme serbatoio di popolazione del subcontinente indiano e dell’Asia centrale che si muove in tutto il mondo diffondendo ulteriormente i geni di resistenza . Un’altra nuova fonte di questi enzimi potrebbe essere la regione balcanica . Le oxacillinasi di classe molecolare D che dimostrano l’attività della carbapenemasi si trovano spesso in Acinetobacter spp. Sono divisi nel gruppo OXA-23 più globalmente diffuso, trovato anche nell’isolato ambientale di Acinetobacter spp. suggerendo la possibile fonte naturale e non nosocomiale di questi geni, il gruppo OXA-24, non così diffuso come OXA-23, per lo più descritto in Europa e negli Stati Uniti, e il gruppo OXA-58, descritto in diversi focolai in tutto il mondo . Il problema è diventato più globale con la scoperta di OXA-48 nelle enterobacteriaceae, in particolare in K. pneumoniae e in misura minore in E. coli, diffondendosi in tutto il mondo ma in particolare nei paesi vicini al Mar Mediterraneo .

I batteri Gram-negativi che producono carbapenemasi possono causare un ampio spettro di infezioni tra cui batteriemia, polmonite nosocomiale, infezioni delle ferite, endocardite e infezioni del tratto urinario. Queste infezioni sono spesso associate a fallimenti del trattamento, lunga degenza ospedaliera e alti tassi di mortalità; ad esempio, la mortalità attribuibile per le infezioni da P. aeruginosa resistenti ai carbapenemi variava tra il 51,2% e il 95% .

Idealmente, i metodi per determinare la carbapenemasi dovrebbero avere un breve tempo di turn-around per garantire l’attuazione tempestiva delle misure di controllo. Ciò potrebbe essere sfidato dalle difficoltà nel rilevare i produttori di carbapenemasi, poiché i MIC ai carbapenemi potrebbero essere elevati ma entro un intervallo suscettibile o addirittura bassi, come descritto in Enterobacteriaceae e A. baumannii .

Tuttavia, la metodologia pertinente con test di laboratorio specifici non è stata ancora standardizzata. Il test Hodge modificato è l’unico test raccomandato da CLSI per la rilevazione fenotipica dei produttori di carbapenemasi, ma spesso manca di sensibilità e specificità. Ci sono anche diversi test basati su inibitori che utilizzano diversi inibitori (EDTA e fenantrolina come inibitori di MBLS, acido fenilboronico come inibitore di KPC) in combinazione con carbapenem (ad esempio, meropenem) o cefalosporina (ad esempio, ceftazidima) in diversi formati-diffusione del disco o diluizione del brodo o-test .

Non esiste un inibitore specifico che possa essere utilizzato nel rilevamento di carbapenemasi di classe D, ma ci sono rapporti sull’uso del disco temocillin (o combinato con avibactam) per questo scopo .

Carba NP test è un semplice test biochimico mediante idrolisi di imipenem, rilevabile da un cambiamento di colore dell’indicatore a causa della diminuzione del pH. È applicabile nella maggior parte dei laboratori di microbiologia, sebbene la norma di riferimento, l’individuazione di carbapenemasi produzione misurazione spettrofotometrica di carbapenem idrolisi in presenza o in assenza di inibitore, ma è ancora riservata per i laboratori di riferimento . Recentemente, l’uso della spettrometria di massa (MALDI-TOFF) basata sull’analisi della degradazione della molecola di carbapenema ha permesso il rilevamento rapido della carbapenemasi KPC (in 45 minuti) o MBL (in 150 minuti). Infine, la PCR simplex o multiplex, la PCR in tempo reale o i test di ibridazione potrebbero migliorare significativamente la rilevazione dei geni della carbapenemasi in laboratorio clinico bypassando i problemi di sensibilità e specificità con i test fenotipici. Tuttavia, i metodi molecolari richiedono attrezzature costose e personale di laboratorio addestrato.

Ci sono ancora dibattiti sull’ottimizzazione del possibile approccio terapeutico nelle infezioni causate da ceppi produttori di carbapenemasi. È fortemente suggerito che la terapia di combinazione, tra cui colistina, tigeciclina, aminoglicosidi, aztreonam e carbapenemi in diversi schemi di combinazione, sia ancora superiore alla monoterapia e che i regimi contenenti carbapenemi siano superiori agli altri quando viene applicata una dose appropriata .

Il controllo della trasmissione di microrganismi resistenti in ambito sanitario, che include le enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi (CRE), ha diversi passaggi. È importante riconoscere questi batteri come epidemiologicamente significativi, conoscere la prevalenza in una regione specifica, essere in grado di identificare pazienti infetti e colonizzati e attuare misure per fermare la trasmissione di CRE .

Esiste un insieme di misure che di solito vengono implementate. Questi includono una corretta igiene delle mani, isolamento dei contatti, istruzione, uso rigoroso dei dispositivi, coorte di pazienti e personale, notifica di laboratorio, gestione antimicrobica e diverse strategie di screening. I migliori risultati si ottengono solo quando tutte le misure vengono implementate simultaneamente . Lo screening dei pazienti a rischio è fondamentale per il controllo della diffusione del CRE. Lo screening può essere limitato ai contatti o ai pazienti precedentemente ospedalizzati in istituti CRE positivi. I campioni che vengono solitamente prelevati sono tamponi rettali, feci o urina. I campioni ambientali non sono utili ad eccezione del controllo della disinfezione e della pulizia. Il laboratorio microbiologico deve disporre di linee guida per la rilevazione di CRE e procedure per la notifica rapida dei risultati positivi di CRE. Le linee guida del CDC e dell’HICPAC (Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee) suggeriscono di cercare nei dati di laboratorio CRE non riconosciuti. Se si trovano CRE positivi, si consiglia di eseguire lo studio di prevalenza puntuale su reparti specifici. Successivamente, si consiglia di eseguire una sorveglianza attiva fino a ottenere risultati negativi. È necessario monitorare la resistenza ai carbapenemi nelle strutture sanitarie acute e nelle strutture di assistenza a lungo termine .

In conclusione, di fronte alla crisi globale della resistenza agli antibiotici, presentata dalla rapida diffusione di batteri gram-negativi che producono carbapenemasi, molte questioni rimangono controverse, in particolare i metodi di rilevamento e le opzioni di trattamento. Tuttavia, la sorveglianza attiva, l’igiene delle mani, le precauzioni di contatto e l’uso appropriato di antibiotici fanno parte di un approccio efficace nel ridurre l’incidenza di colonizzazione e infezioni causate da questi microrganismi che trattano la vita.

Branko Bedenić
Wanda Plečko
Sandra Sardelić
Selma Uzunović
Carmen Godič Torkar