Lekooporność w gruźlicy - aspekty mikrobiologiczne i kliniczne.

• Authors: Tomasz Jagielski

Title variants

EN

Drug resistance in tuberculosis - microbiological and clinical aspects.

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Gruźlica pozostaje nadal jednym z największych zagrożeń zdrowotnych dla populacji ludzkiej. Każdego roku notuje się około 9 mln nowych zachorowań na gruźlicę i blisko 2 mln zgonów z powodu tej choroby. Wśród najważniejszych czynników, które negatywnie wpływają na sytuację epidemiologiczną gruźlicy w świecie jest lekooporność wywołujących ją prątków Mycobacterium tuberculosis. Szczególne znaczenie ma oporność typu MDR (ang. multidrug resistance), definiowana jako oporność prątków na co najmniej izoniazyd (INH) irifampicynę (RMP), dwa kluczowe leki stosowane w terapii gruźlicy.
Główną rolę w kształtowaniu oporności na leki przeciwprątkowe odgrywają spontaniczne mutacje w genach kodujących białka lub RNA będące często, choć nie zawsze, celami molekularnymi tych leków. W szczepach M. tuberculosis mutacje występują z różną częstością i w różny sposób kształtują ich fenotyp lekooporności, co wyraża się odmiennym mianem oporności szczepu na dany lek przeciwprątkowy.
Niniejsza praca omawia najważniejsze zagadnienia związane z lekoopornością w gruźlicy, w tym epidemiologię, diagnostykę i leczenie gruźlicy lekoopornej. Najwięcej miejsca w pracy zajmuje charakterystyka leków stosowanych obecnie w leczeniu gruźlicy, ze szczególnym uwzględnieniem mechanizmów ich działania i oporności na nie prątków.

EN

Tuberculosis (TB) still persists as a significant health problem for the entire human population. Every year, about 9 million people develop TB, and nearly 2 million die from the disease. Among major factors that influence current TB epidemiology is drug resistance of its causative agent - Mycobacterium tuberculosis. Of particular importance is multidrug resistance, defined as resistance of tubercle bacilli to at least isoniazid (INH) and rifampicin (RMP), the two most potent anti-TB drugs.
The pivotal role in the development of drug resistance in tubercle bacilli is attributed to spontaneous mutations in genes coding for proteins or RNAs that often, yet not always, serve as molecular targets for anti-TB therapeutics. These mutations occur at different frequencies in M. tuberculosis strains and differently impact the level of resistance to a specific drug.
This review addresses the most important issues related to drug-resistance in TB, including epidemiology, diagnostics, and treatment strategies for drug-resistant TB. A substantial part of the article is devoted to anti-TB drug’s profiles, with particular emphasis on their modes of action and mechanisms of resistance.

Keywords

EN

gruźlica; leki przeciwprątkowe; lekooporność; mutacje; Mycobacterium tuberculosis

• Journal: Kosmos
• Year: 2017
• Volume: 66
• Issue: 1
• Pages: 41-58

Dates

published

2017

Contributors

author

Tomasz Jagielski

• Zakład Mikrobiologii Stosowanej, Instytut Mikrobiologii, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski, Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, Polska
• Department of Applied Microbiology, Institute of Microbiology, Faculty of Biology, University of Warsaw, Miecznikowa 1, 02-096 Warsaw, Poland

References

• Akbergenov R., Shcherbakov D., Matt T., Duscha S., Meyer M., Wilson D. N., Böttger E. C., 2011. Molecular basis for the selectivity of antituberculosis compounds capreomycin and viomycin. Antimicrob. Agents Chemother. 55, 4712-4717.
• Alahari A., Trivelli X., Guérardel Y., Dover L. G, Besra G. S., Sacchettini J. C., Reynolds R. C., Coxon G. D., Kremer L., 2007. Thiacetazone, an antitubercular drug that inhibits cyclopropanation of cell wall mycolic acids in mycobacteria. PLoS One 2, e1343.
• Andries K., Verhasselt P., Guillemont J., Göhlmann H. W., Neefs J. M., Winkler H., Van Gestel J., Timmerman P., Zhu M., Lee E., Williams P., De Chaffoy D., Huitric E., Hoffner S., Cambau E., Truffot-Pernot C., Lounis N., Jarlier V., 2005. A diarylquinoline drug active on the ATP synthase of Mycobacterium tuberculosis. Science 307, 223-227.
• Augustynowicz-Kopeć E., Demkow U., Grzelewska-Rzymowska I., Korzeniewska-Koseła M., Langfort R, Michałowska-Mitczuk D., Rowińska-Zakrzewska E., Zielonka T. M., Ziółkowski J, Zwolska Z., 2013. Zalecenia Polskiego Towarzystwa Chorób Płuc dotyczące rozpoznawania, leczenia i zapobiegania gruźlicy u dorosłych i dzieci. Pneumonol. Alergol. Pol. 81, 4325-4379.
• Brossier F., Veziris N., Truffot-Pernot C., Jarlier V., Sougakoff W., 2011. Molecular investigation of resistance to the antituberculous drug ethionamide in multidrug-resistant clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother. 55, 355-360.
• Cole S. T., Brosch R., Parkhill J., Garnier T., Churcher C., Harris D., Gordon S. V., Eiglmeier K., Gas S., Barry C. E., Tekaia F., Badcock K., Basham D., Brown D., Chillingworth T. i współaut., 1998. Deciphering the biology of Mycobacterium tuberculosis from the complete genome sequence. Nature 393, 537-544.
• Dooley K. E., Obuku E. A., Durakovic N., Belitsky V., Mitnick C., Nuermberger E. L.; Efficacy Subgroup, Resist-Tb, 2013. World Health Organization group 5 drugs for the treatment of drug-resistant tuberculosis: unclear efficacy or untapped potential? J. Infect. Dis. 207, 1352-1358.
• Feng Z., Barletta R. G.,2003. Roles of Mycobacterium smegmatisD-alanine:D-alanine ligase and D-alanine racemase in the mechanisms of action of and resistance to the peptidoglycan inhibitor D-cycloserine. Antimicrob. Agents Chemother. 47, 283-291.
• Gazi M. A., Islam M. R., Kibria M. G., Mahmud Z., 2015.General and advanced diagnostic tools to detect Mycobacterium tuberculosis and their drug susceptibility: a review. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 34, 851-861.
• Harris R. E., 2013. Epidemiology of tuberculosis. [W:] Epidemiology of chronic disease. Global perspectives. Harris R. E. (red.). Jones & Bartlett Publishers, Sudbury, Massachusetts, 673-686.
• Haver H. L., Chua A., Ghode P., Lakshminarayana S. B., Singhal A., Mathema B., Wintjens R., Bifani P., 2015. Mutations in genes for the F420 biosynthetic pathway and a nitroreductase enzyme are the primary resistance determinants in spontaneous in vitro-selected PA-824-resistant mutants of Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother. 59, 5316-5323.
• Jagielski T., 2010. Molekularna analiza epidemiologiczna szczepów Mycobacterium tuberculosis o wielolekooporności typu MDR, wyizolowanych od chorych na gruźlicę w Polsce, w 2004 roku. Praca doktorska. Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc, Warszawa.
• Jagielski T., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., 2010a. Epidemiologia gruźlicy w perspektywie świata, Europy i Polski. Wiad. Lek. 63, 230-246.
• Jagielski T., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., 2010b. Epidemiologia gruźlicy lekoopornej: świat - Europa - Polska. Wiad. Lek. 64, 345-357.
• Jagielski T., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., 2010c. Typowanie genetyczne prątków Mycobacterium tuberculosis. Przegląd ważniejszych technik badawczych. Część I. Pol. Merkur. Lek. 29, 206-211.
• Jagielski T., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., 2010d. Typowanie genetyczne prątków Mycobacterium tuberculosis. Przegląd ważniejszych technik badawczych. Część II. Pol. Merkur. Lek. 29, 212-216.
• Jagielski T., Ignatowska H., Bakuła Z., Dziewit Ł., Napiórkowska A., Augustynowicz-Kopeć E., Zwolska Z., Bielecki J., 2014. Screening for streptomycin resistance-conferring mutations in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates from Poland. PLoS One 9, e100078.
• Klopper M., Warren R. M., Hayes C., Gey Van Pittius N. C., Streicher E. M., Müller B., Sirgel F. A., Chabula-Nxiweni M., Hoosain E., Coetzee G., David Van Helden P., Victor T. C., Trollip A. P., 2013. Emergence and spread of extensively and totally drug-resistant tuberculosis, South Africa. Emerg. Infect. Dis. 19, 449-455.
• Kozińska M., Brzostek A., Krawiecka D., Rybczyńska M., Zwolska Z., Augustynowicz-Kopeć E., 2011. MDR, pre-XDR and XDR drug-resistant tuberculosis in Poland in 2000-2009. Pneumonol. Alergol. Pol. 79, 278-287.
• Laurenzo D., Mousa S. A., 2011.Mechanisms of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis and current status of rapid molecular diagnostic testing.Acta Trop. 119, 5-10.
• Machado D., Couto I., Perdigão J., Rodrigues L., Portugal I., Baptista P., Veigas B., Amaral L., Viveiros M., 2012. Contribution of efflux to the emergence of isoniazid and multidrug resistance in Mycobacterium tuberculosis. PLoS One 7, e34538.
• Marks S. M., Flood J., Seaworth B., Hirsch-Moverman Y., Armstrong L., Mase S., Salcedo K., Oh P., Graviss E. A., Colson P. W., Armitige L., Revuelta M., Sheeran K., Tb Epidemiologic Studies Consortium, 2014. Treatment practices, outcomes, and costs of multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis, United States, 2005-2007. Emerg. Infect. Dis. 20, 812-821.
• Maruri F., Sterling T. R., Kaiga A. W., Blackman A., Van Der Heijden Y. F., Mayer C., Cambau E., Aubry A., 2012. A systematic review of gyrase mutations associated with fluoroquinolone-resistant Mycobacterium tuberculosis and a proposed gyrase numbering system. J. Antimicrob. Chemother. 67, 819-831.
• Maslow M. J., Portal-Celhay C., 2015. Rifamycins. [W:] Mandell, Douglas, and Bennett's Principles and practice of infectious diseases. 8th edition. Mandell G. L., Bennett J. E., Dolin R. (red.). Elsevier/Saunders, Philadelphia, PA, 339-349.
• Mathys V., Wintjens R., Lefevre P., Bertout J., Singhal A., Kiass M., Kurepina N., Wang X. M., Mathema B., Baulard A., Kreiswirth B. N., Bifani P., 2009. Molecular genetics of para-aminosalicylic acid resistance in clinical isolates and spontaneous mutants of Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother. 53, 2100-2109.
• Migliori G. B., De Iaco G., Besozzi G., Centis R., Cirillo D. M., 2007. First tuberculosis cases in Italy resistant to all tested drugs. Euro Surveill. 12, E070517.1.
• Mitchison D., Davies G., 2012. The chemotherapy of tuberculosis: past, present and future. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 16, 724-732.
• Mukherjee T., Boshoff H., 2011. Nitroimidazoles for the treatment of TB: past, present and future. Future Med. Chem. 3, 1427-1454.
• Musser J., 1995. Antimicrobial agent resistance in mycobacteria: molecular genetic insights. Clin. Microbiol. Rev. 8, 496-514.
• Plinke C., Rüsch-Gerdes S., Niemann S., 2006. Significance of mutations in embB codon 306 for prediction of ethambutol resistance in clinical Mycobacterium tuberculosis isolates. Antimicrob. Agents Chemother. 50, 1900-1902.
• Riska P. F., Jacobs W. R., Alland D., 2000. Molecular determinants of drug resistance in tuberculosis. Int. J. Tuberc. Ling Dis. 4, S4-S10.
• Sharma S. K., Mohan A., 2006. Multidrug-resistant tuberculosis. A menace that threatens to destabilize tuberculosis control. Chest 130, 261-272.
• Tahlan K., Wilson R., Kastrinsky D. B., Arora K., Nair V., Fischer E., Barnes S. W., Walker J. R., Alland D., Barry C. E., Boshoff H. I., 2012. SQ109 targets MmpL3, a membrane transporter of trehalosemonomycolate involved in mycolic acid donation to the cell wall core of Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob. Agents Chemother. 56, 1797-1809.
• Timmins G. S., Deretic V., 2006. Mechanisms of action of isoniazid. Mol. Microbiol. 62, 1220-1227.
• Udwadia Z. F., Amale R. A., Ajbani K. K., Rodrigues C., 2012. Totally drug-resistant tuberculosis in India. Clin. Infect. Dis. 54, 579-581.
• Van Der Werf M. J., Ködmön C., Hollo V., Sandgren A., Zucs P., 2014. Drug resistance among tuberculosis cases in the European Union and European Economic Area, 2007 to 2012. Euro Surveill. 19, e20733.
• Velayati A. A., Masjedi M. R., Farnia P., Tabarsi P., Ghanavi J., Ziazarifi A. H., Hoffner S. E., 2009. Emergence of new forms of totally drug-resistant tuberculosis bacilli: super extensively drug-resistant tuberculosis or totally drug-resistant strains in Iran. Chest 136, 420-425.
• Who, 1994. Tuberculosis. A global emergency. WHO, Geneva, Switzerland.
• Who, 2008. The WHO/IUATLD global project on anti-tuberculosis drug resistance surveillance 2002-2007: anti-tuberculosis drug resistance in the world: 4th global report. Geneva, Switzerland.
• Who, 2011. Guidelines for the programmatic management of drug-resistant tuberculosis. 2011 update. WHO, Geneva, Switzerland.
• Who, 2015.Global tuberculosis control: surveillance, planning, financing. WHO, Geneva, Switzerland.
• Yew W. W., Chau C. H., 1995. Drug-resistant tuberculosis in the 1990s. Eur. Respir. J. 8, 1184-1192.
• Zhang Y., Mitchison D., 2003. The curious characteristics of pyrazinamide: a review. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 7, 6-21.
• Zhang Y., Shi W., Zhang W., Mitchison D., 2014a. Mechanisms of pyrazinamide action and resistance. Microbiol. Spectr. MGM2-0023-2013.
• Zhang Z, Pang Y, Wang Y, Liu C, Zhao Y., 2014b. Beijing genotype of Mycobacterium tuberculosis is significantly associated with linezolid resistance in multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis in China. Int. J. Antimicrob. Agents. 43, 231-235.
• Zheng J., Rubin E. J., Bifani P., Mathys V., Lim V., Au M., Jang J., Nam J., Dick T., Walker J. R., Pethe K., Camacho L. R., 2013. para-aminosalicylic acid isa prodrug targeting dihydrofolate reductase in Mycobacterium tuberculosis. J. Biol. Chem. 288, 23447-23456.