สารต้านจุลชีพและการดื้อยา

สารต้านจุลชีพเป็นสารประกอบทางเคมีที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียหรือยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ โดยจัดกลุ่มตามเป้าหมายของเซลล์ที่สารเหล่านั้นเข้าทำลาย ได้แก่ ผนังเซลล์ ไรโบโซม การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก หรือวิถีเมแทบอลิซึม เนื้อหาส่วนนี้จะสำรวจกลุ่มยาต้านแบคทีเรียหลัก ๆ ควบคู่ไปกับปรากฏการณ์การดื้อยาปฏิชีวนะ ซึ่งเป็นกลไกทางพันธุกรรมและชีวเคมีที่แบคทีเรียใช้หลีกเลี่ยงยาเหล่านี้ รวมถึงวิธีการทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการวัดความไวของเชื้อ

Definition

สารต้านจุลชีพ (สารต้านแบคทีเรีย) คือสารที่ความเข้มข้นที่สามารถทำได้ในร่างกาย สามารถยับยั้งหรือฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อย่างจำเพาะเจาะจง; การดื้อยาปฏิชีวนะคือความสามารถที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของประชากรแบคทีเรียในการเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่มีความเข้มข้นของยาที่โดยปกติแล้วจะยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อได้

Scope

เนื้อหาส่วนนี้จะให้ข้อมูลเบื้องต้นแก่ผู้อ่านเกี่ยวกับกลุ่มยาต้านแบคทีเรียหลัก ๆ (เบต้า-แลคแทม, สารยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน, ฟลูออโรควิโนโลน และอื่น ๆ) กลไกที่แบคทีเรียใช้ในการดื้อยา และวิธีการทดสอบความไวของเชื้อที่เชื่อมโยงผลการทดลองในห้องปฏิบัติการกับการแปลผลทางคลินิก เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและภาพรวมเชิงการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสารเหล่านี้และการเกิดการดื้อยา ไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับการสั่งยาหรือการรักษา

Sub-topics

• การทดสอบความไวของยาปฏิชีวนะ
• ยาปฏิชีวนะกลุ่มเบต้า-แลคแทม
• ฟลูออโรควิโนโลนและยาปฏิชีวนะอื่น ๆ
• กลไกการดื้อยาปฏิชีวนะ
• ยาปฏิชีวนะกลุ่มยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน

Core questions

• ยาต้านแบคทีเรียหลักแต่ละชนิดออกฤทธิ์ต่อเป้าหมายเซลล์ใด และมีผลเป็นการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (bactericidal) หรือยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ (bacteriostatic)?
• แบคทีเรียดื้อยาแต่ละชนิดด้วยกลไกทางชีวเคมีและพันธุกรรมใดบ้าง?
• การวัดความไวของแบคทีเรียในห้องปฏิบัติการทำได้อย่างไร และแปลผลเป็นกลุ่มไวต่อยา ปานกลาง หรือดื้อยาได้อย่างไร?
• ขนาดและความสำคัญทางคลินิกของการดื้อยาต้านจุลชีพในระดับโลกเป็นอย่างไร?

Key concepts

• ความเป็นพิษแบบเลือกสรร (Selective toxicity)
• ฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (Bactericidal) เทียบกับฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ (Bacteriostatic)
• เป้าหมายของยา (ผนังเซลล์, ไรโบโซม, ดีเอ็นเอไจเรส, วิถีโฟเลต)
• ความเข้มข้นต่ำสุดที่ยับยั้งเชื้อได้ (Minimum inhibitory concentration - MIC)
• การดื้อยาโดยธรรมชาติ (Intrinsic resistance) เทียบกับการดื้อยาที่ได้รับมา (acquired resistance)
• การถ่ายทอดยีนในแนวราบ (Horizontal gene transfer) และองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ (mobile genetic elements)
• เชื้อก่อโรคกลุ่ม ESKAPE
• การบริหารจัดการยาต้านจุลชีพ (Antimicrobial stewardship)

Mechanisms

กลุ่มยาต้านแบคทีเรียถูกจัดกลุ่มตามเป้าหมาย ยาเบต้า-แลคแทมยับยั้งการเชื่อมขวางของเพปทิโดไกลแคนในผนังเซลล์; สารยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน (มาโครไลด์, เตตราไซคลีน, อะมิโนไกลโคไซด์, ออกซาโซลิดิโนน) จับกับไรโบโซมของแบคทีเรีย; ฟลูออโรควิโนโลนยับยั้งดีเอ็นเอไจเรสและโทโปไอโซเมอเรส IV; และกลุ่มอื่น ๆ ขัดขวางการสังเคราะห์โฟเลตหรือความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์ การดื้อยาเกิดขึ้นจากกลยุทธ์ที่จำกัด ได้แก่ การทำให้ยาหมดฤทธิ์ด้วยเอนไซม์ การปรับเปลี่ยนหรือการป้องกันเป้าหมาย การลดการดูดซึม และการขับยาออก ซึ่งถูกเข้ารหัสโดยการกลายพันธุ์ของโครโมโซมหรือโดยยีนที่ได้รับจากการถ่ายทอดยีนในแนวราบผ่านพลาสมิด ทรานสโพซอน และอินทีกรอน (Blair et al., 2015; Alekshun & Levy, 2007) การทดสอบความไวของเชื้อจะวัดความเข้มข้นต่ำสุดที่ยับยั้งเชื้อได้ (minimum inhibitory concentration) หรือค่าที่เทียบเท่า และใช้ค่าจุดตัด (breakpoints) เพื่อทำนายการตอบสนองทางคลินิก (Jorgensen & Ferraro, 2009)

Clinical relevance

ความเข้าใจเกี่ยวกับสารต้านจุลชีพและการดื้อยาที่ทำให้ประสิทธิภาพของยาลดลงเป็นพื้นฐานสำคัญในการที่ห้องปฏิบัติการรายงานผลความไวของเชื้อ และในการที่แพทย์และโครงการบริหารจัดการยาต้านจุลชีพตีความรายงานเหล่านั้น เนื้อหานี้อธิบายวิทยาศาสตร์เบื้องหลังกระบวนการเหล่านั้นเพื่อการทำความเข้าใจและการศึกษา ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการให้ยา การเลือกสูตรยา หรือคำแนะนำการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

การดื้อยาต้านจุลชีพเป็นภาระด้านสาธารณสุขที่สำคัญระดับโลก: การวิเคราะห์อย่างเป็นระบบประเมินว่าการดื้อยาต้านจุลชีพในแบคทีเรียมีความเกี่ยวข้องกับการเสียชีวิตประมาณ 4.95 ล้านคน และเป็นสาเหตุโดยตรงของการเสียชีวิตประมาณ 1.27 ล้านคนทั่วโลกในปี 2019 (Murray et al., 2022) เชื้อดื้อยาหลายชนิดจำนวนไม่มาก ซึ่งสรุปด้วยตัวย่อ ESKAPE มีส่วนทำให้เกิดการติดเชื้อที่รักษายากในสัดส่วนที่สูงเกินจริง (Boucher et al., 2009)

History

ยุคการรักษาด้วยยาต้านแบคทีเรียเริ่มต้นด้วยยากลุ่มซัลโฟนาไมด์และการนำเพนิซิลลินมาใช้ทางคลินิกในช่วงทศวรรษ 1940 ตามมาด้วยการค้นพบยาใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่องตลอดช่วงกลางศตวรรษที่ 20 การดื้อยาถูกสังเกตพบเกือบจะทันทีที่ยาแต่ละชนิดถูกนำมาใช้ และการชะลอตัวของการค้นพบยาใหม่ ๆ ควบคู่ไปกับการแพร่กระจายของปัจจัยการดื้อยาได้เปลี่ยนมุมมองต่อยาต้านจุลชีพให้เป็นทรัพยากรที่มีจำกัดและเป็นของส่วนรวม (Boucher et al., 2009; Blair et al., 2015)

Key figures

• Karen Bush
• Stuart B. Levy
• Laura J. V. Piddock

Seminal works

• blair-2015
• alekshun-levy-2007
• murray-2022

Frequently asked questions

ยาต้านแบคทีเรียจำแนกได้อย่างไร?

โดยทั่วไปจำแนกตามเป้าหมายของเซลล์ ได้แก่ การสังเคราะห์ผนังเซลล์ การสังเคราะห์โปรตีน การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก หรือวิถีเมแทบอลิซึม และรองลงมาคือตามโครงสร้างทางเคมี และว่ายาเหล่านั้นฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (bactericidal) หรือเพียงแค่ยับยั้งการเจริญเติบโต (bacteriostatic) เท่านั้น

การดื้อยาต้านจุลชีพคืออะไร?

คือความสามารถที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของแบคทีเรียในการอยู่รอดและเจริญเติบโตได้ในความเข้มข้นของยาที่โดยปกติแล้วจะยับยั้งเชื้อได้ ซึ่งเกิดจากการที่เอนไซม์ทำให้ยาหมดฤทธิ์ การเปลี่ยนแปลงเป้าหมาย การลดการดูดซึม หรือการขับยาออก และมักแพร่กระจายระหว่างแบคทีเรียด้วยองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่