چالش‌های استفاده از محیط کشت مک‌کانکی در تشخیص باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک
مقدمه
محیط کشت مک‌کانکی یکی از پرکاربردترین محیط‌های انتخابی و تمایزی در میکروبیولوژی بالینی است که برای جداسازی و شناسایی باکتری‌های گرم منفی روده‌ای، به‌ویژه اعضای خانواده انتروباکتریاسه، طراحی شده است. این محیط با استفاده از نمک‌های صفراوی و کریستال ویوله برای مهار باکتری‌های گرم مثبت و لاکتوز به‌عنوان شاخص تخمیر، امکان تشخیص باکتری‌هایی مانند اشرشیا کلای، کلبسیلا پنومونیه، سالمونلا و شیگلا را فراهم می‌کند. با این حال، با افزایش شیوع باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، مانند سویه‌های تولیدکننده بتالاکتاماز با طیف گسترده (ESBL) یا کارباپنماز، محدودیت‌های مک‌کانکی در تشخیص این باکتری‌ها آشکار شده است.
مقاومت آنتی‌بیوتیکی به یک بحران جهانی سلامت تبدیل شده و تشخیص دقیق سویه‌های مقاوم برای درمان مؤثر و کنترل عفونت‌های بیمارستانی حیاتی است. محیط مک‌کانکی، اگرچه در شناسایی اولیه باکتری‌های گرم منفی مؤثر است، برای تشخیص سویه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک چالش‌هایی مانند عدم اختصاصیت، تداخل فلور نرمال و نیاز به تست‌های مکمل دارد. این مقاله به بررسی چالش‌های استفاده از محیط مک‌کانکی در تشخیص باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، محدودیت‌های ذاتی آن، راهکارهای موجود برای غلبه بر این چالش‌ها و پیشرفت‌های اخیر در توسعه محیط‌های کشت تخصصی می‌پردازد.
اهمیت تشخیص باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک
طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی (WHO)، مقاومت آنتی‌بیوتیکی سالانه بیش از ۷۰۰,۰۰۰ مرگ در جهان به همراه دارد و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰ این تعداد به ۱۰ میلیون نفر برسد. باکتری‌های گرم منفی مقاوم، مانند E. coli و کلبسیلا پنومونیه تولیدکننده ESBL، کارباپنماز (CRE) یا متالوبتالاکتاماز (MBL)، به دلیل توانایی انتقال ژن‌های مقاومتی و ایجاد عفونت‌های شدید، چالش بزرگی در درمان ایجاد کرده‌اند.
تشخیص سریع و دقیق سویه‌های مقاوم برای انتخاب آنتی‌بیوتیک مناسب، پیشگیری از درمان ناموفق و کنترل شیوع در بیمارستان‌ها ضروری است. محیط‌های کشت مانند مک‌کانکی به‌عنوان ابزار اولیه برای جداسازی باکتری‌ها استفاده می‌شوند، اما برای شناسایی مقاومت، نیاز به روش‌های تکمیلی دارند.
ویژگی‌های محیط مک‌کانکی و محدودیت‌های آن
محیط مک‌کانکی با ترکیبات زیر عمل می‌کند:
- نمک‌های صفراوی و کریستال ویوله: مهار باکتری‌های گرم مثبت.
- لاکتوز و قرمز خنثی: تمایز باکتری‌های تخمیرکننده (کلنی‌های صورتی) از غیرتخمیرکننده (کلنی‌های بی‌رنگ)
- پپتون‌ها و آگار: تأمین مواد مغذی و بستر جامد.
این ویژگی‌ها برای شناسایی اولیه باکتری‌های گرم منفی مناسب هستند، اما برای تشخیص مقاومت آنتی‌بیوتیکی کافی نیستند.
محدودیت‌های ذاتی آن:
- عدم شناسایی مقاومت: مک‌کانکی به‌طور مستقیم مقاومت آنتی‌بیوتیکی را نشان نمی‌دهد، زیرا حاوی آنتی‌بیوتیک نیست.
- تداخل فلور نرمال: باکتری‌های غیرپاتوژن مانند E. coli غیرمقاوم ممکن است کلنی‌های مشابه سویه‌های مقاوم تولید کنند.
- رشد ضعیف برخی سویه‌ها: سویه‌های مقاوم خاص مانند شیگلا یا یرسینیا ممکن است رشد محدودی داشته باشند.
- عدم اختصاصیت برای سویه‌های مقاوم: کلنی‌های روی مک‌کانکی تنها ویژگی‌های متابولیکی را نشان می‌دهند، نه مقاومت آنتی‌بیوتیکی.
چالش‌های تشخیص باکتری‌های مقاوم
- سویه‌های تولیدکننده ESBL
مشکل: سویه‌های ESBL مانند E. coli و کلبسیلا پنومونیه روی مک‌کانکی کلنی‌های صورتی مشابه سویه‌های غیرمقاوم تولید می‌کنند.
چالش: بدون تست‌های مکمل (مانند دیسک ترکیبی سفتازیدیم/کلاوولانیک)، تشخیص ESBL ممکن نیست.
مثال بالینی: در عفونت‌های ادراری، عدم شناسایی ESBL می‌تواند به درمان ناموفق با سفالوسپورین‌ها منجر شود.
- سویه‌های تولیدکننده کارباپنماز (CRE)
مشکل: CRE مانند کلبسیلا پنومونیه یا انتروباکتر روی مک‌کانکی قابل‌تشخیص نیستند، زیرا مقاومت به کارباپنم‌ها با ویژگی‌های کلنی مرتبط نیست.
چالش: نیاز به محیط‌های تخصصی مانند CHROMagar KPC یا تست‌های مولکولی.
مثال بالینی: در ICU، CRE می‌تواند شیوع‌های بیمارستانی ایجاد کند.
- سویه‌های مقاوم به چند دارو (MDR)
مشکل: سویه‌های MDR مانند سودوموناس آئروژنوزا یا آسینتوباکتر بومانی ممکن است روی مک‌کانکی رشد کنند، اما مقاومت آن‌ها بدون تست حساسیت مشخص نمی‌شود.
چالش: تاخیر در تشخیص می‌تواند درمان را پیچیده کند.
مثال بالینی: عفونت‌های زخم در بیماران بستری.
- تداخل فلور مخلوط
مشکل: در نمونه‌های مدفوع یا سواب‌های زخم، فلور نرمال (مانند E. coli غیرمقاوم) می‌تواند سویه‌های مقاوم را بپوشاند.
چالش: نیاز به رقیق‌سازی نمونه یا محیط‌های انتخابی‌تر.
مثال بالینی: تشخیص سالمونلای مقاوم در اسهال.
راهکارهای غلبه بر چالش‌ها
- استفاده از محیط‌های مکمل
- CHROMagar ESBL/KPC: محیط‌های کروموژنیک برای شناسایی مستقیم سویه‌های ESBL و CRE با کلنی‌های رنگی خاص.
- محیط‌های حاوی آنتی‌بیوتیک: افزودن سفتریاکسون یا ایمی‌پنم به مک‌کانکی برای انتخاب سویه‌های مقاوم.
مثال: CHROMagar ESBL کلنی‌های سبز برای E. coli ESBL و آبی برای کلبسیلا پنومونیهESBL تولید می‌کند.
- تست‌های تأییدی
- تست‌های بیوشیمیایی: مانند دیسک ترکیبی برای ESBL یا تست Modified Hodge برای CRE
- روش‌های مولکولی: PCR برای شناسایی ژن‌های مقاومتی مانند blaKPC، blaNDM یا blaCTX-M
- MALDI-TOF MS: شناسایی گونه و پروفایل مقاومتی با طیف‌سنجی جرمی.
- بهبود پروتکل‌های کشت
- رقیق‌سازی نمونه: کاهش تداخل فلور نرمال.
- استریک دقیق: جداسازی کلنی‌های منفرد برای مشاهده بهتر.
- انکوباسیون مناسب: ۳۵-۳۷ درجه سانتی‌گراد، ۲۴-۴۸ ساعت.
نتیجه‌گیری
محیط کشت مک‌کانکی، اگرچه ابزاری کلیدی برای جداسازی باکتری‌های گرم منفی است، در تشخیص سویه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک با چالش‌هایی مانند عدم اختصاصیت، تداخل فلور نرمال و نیاز به تست‌های مکمل مواجه است. سویه‌های ESBL، CRE و MDR روی مک‌کانکی کلنی‌های مشابه سویه‌های غیرمقاوم تولید می‌کنند، که تشخیص را پیچیده می‌کند. راهکارهایی مانند محیط‌های کروموژنیک، تست‌های مولکولی و اتوماسیون این محدودیت‌ها را کاهش داده‌اند. آزمایشگاه‌ها باید مک‌کانکی را با روش‌های پیشرفته ترکیب کنند و تولیدکنندگان محیط کشت باید نسخه‌های تخصصی‌تر توسعه دهند. تحقیقات آینده باید بر محیط‌های نوین و فناوری‌های سریع برای مقابله با بحران مقاومت آنتی‌بیوتیکی متمرکز شوند تا مک‌کانکی همچنان نقش خود را در میکروبیولوژی بالینی حفظ کند.
منابع
Lactose-fermenting bacteria in intestines
Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology
Manual of Clinical Microbiology
Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology
Extended-spectrum β-lactamases: A clinical update
Has the era of untreatable infections arrived?
Hospital-acquired infections due to gram-negative bacteria
AmpC β-lactamases
Multiplex PCR for detection of acquired carbapenemase genes