Uvod: Klinična pomembnost bakterijskega keratitisa v kontaktnih lečah Nosite

Bakterialni keratitis ostaja vodilni vzrok za obolevnost roženice in preventivo po vsem svetu, pri čemer obraba kontaktne leče predstavlja najpomembnejši dejavnik tveganja, ki ga je mogoče prilagoditi v razvitih državah. Patogeneza te okužbe je kompleksen medsebojni vpliv med mehanizmi obrambe gostitelja, bakterijskimi dejavniki virulence in edinstvenim mikrookoljem, ki ga ustvarja uporaba kontaktnih leč. Razumevanje teh mehanizmov je bistvenega pomena za klinike pri izvajanju učinkovitih preventivnih strategij in raziskovalcem pri razvoju novih terapevtskih pristopov. Letna incidenca mikrobnega keratitisa med uporabniki kontaktnih leč je od 2 do 20 na 10.000 uporabnikov na leto, odvisno od vrste objektiva in razporeda nošenja, pri čemer vsakodnevno nosijo mehke leče, ki nosijo manjše tveganje od razširjene obrabe ali ortokeratološke leče.

Gospodarsko breme bakterijskega keratitisa je veliko, z neposrednimi zdravstvenimi stroški, ocenjenimi na milijarde dolarjev letno v Združenih državah Amerike, ne vključuje posrednih stroškov izgubljene produktivnosti in dolgoročne vizualne rehabilitacije. Poleg neposrednega kliničnega izziva, bakterijski keratitis služi kot paradigma za razumevanje okužb, povezanih z napravo in bolezni, povezanih z biofilm. Ta članek zagotavlja celovit pregled patogeneze bakterijskega keratitisa pri uporabnikih kontaktnih leč, od začetnih adhezijskih dogodkov do uničujočih vnetnih kaskad, ki lahko vodijo do perforacije roženice in izgubo vida.

Obrambni sistem: Zakaj stik z lečami, ki nosijo oblačila, spreminja pravila

Zdrava roženica je izredno odporna na okužbe, zaščitena z več plastmi prirojene imunosti. Solzni film vsebuje protimikrobne peptide, kot so lizocim, laktoferin in defenzin, epitelij roženice tvori tesno pregrado, normalen mežikalni refleks pa mehansko očisti razbitine in mikroorganizme. Obraba kontaktne leče te obrambne mehanizme ovira z več različnimi mehanizmi.

Mehanska motnja očesne površine

Kontaktne leče ustvarjajo fizično pregrado, ki zmanjšuje izmenjavo solznih folij pod lečo, kar vodi v stagnacijo solz in kopičenje presnovnih odpadnih produktov. To hipoksično okolje, zlasti z nizko oksidacijsko permeabilnimi lečami, inducira epitelijski mikroedem roženice in ogroža celovitost tesnih križišč. Celo sodobne silikonske hidrogelne leče kljub visoki prepustnosti kisika še vedno povzročajo merljive spremembe v morfologiji epitelijskih celic in funkciji pregrad. Študije so pokazale povečano prepustnost epitelija za fluorescein in bakterijske delce po samo nekaj urah nošenja.

Sprememba sestave tearnega filma

Prisotnost kontaktne leče spreminja porazdelitev in sestavo filma solzivec. Manjša je menjava predlečnega solznega filma in manjša razpoložljivost protimikrobnih molekul na površini roženice. Poleg tega lahko obraba kontaktne leče povzroči kronično vnetje nizke stopnje, pri čemer se poveča raven provnetnih citokinov, kot so interlevkin-6, interlevkin-8 in tumorje nekroza faktor-alfa v solzni tekočini. To spremenjeno imunsko okolje lahko paradoksno poveča občutljivost za okužbe, ne pa poveča zaščito.

Vpliv na očesni mikrobiom

Dokazano je, da obraba kontaktne leče spremeni očesno površino mikrobioma, spremeni sestavo v gramnegativne organizme in poveča raznolikost bakterij. Študije, v katerih so uporabili 16S rRNK sequencing, so pokazale relativno zmanjšanje komenzalnih genov, kot so []Corynebacterium[ in Staphylococcus epidermalidis[]], in povečanje potencialno patogenih gramnegativnih palic. Ta disbioza verjetno prispeva k povečanemu tveganju okužbe, saj ima normalna komunalna flora vlogo pri izključevanju patogenov s konkurenčnim zaviranjem in proizvodnjo protimikrobnih snovi.

Okužba Patogeneza: od kontaminacije do vdora roženice

Razvoj bakterijskega keratitisa pri nosilcu kontaktne leče sledi dobro opisanemu zaporedju dogodkov, vsak predstavlja možno tarčo za intervencijo.

1. korak: Inokulacija površine leče

Okužba se začne, ko se bakterije vnesejo na površino kontaktne leče. Med običajnimi viri so kontaminirane rešitve za nego leč, shranjevalniki, voda iz pipe, ki se uporablja za izpiranje leč, in neposreden prenos iz uporabnikovih rok ali periokularne kože. Najpogosteje vpleten vir je primer shranjevanja kontaktnih leč, ki se v nekaj dneh po uporabi kolonizira z bakterijami. Biofilmi se lahko oblikujejo na površinah primera, kar zagotavlja obstojen rezervoar organizmov, ki vsako noč kontaminirajo objektiv. Epidemiološke študije so pokazale, da do 80 % primerov shranjevanja kontaktnih leč pristanka potencialno patogenih bakterij, tudi ko uporabniki poročajo o skladnih higienskih praksah.

Korak 2: Bakterijsko prinašanje na leče

Ko so bakterije prisotne v primeru objektiva ali na površini leče, se morajo držati leče, da se vzpostavi oporna naprava. Osvetljevanje posreduje s kombinacijo nespecifičnih fizikalno-kemičnih interakcij (hidrofobnih in elektrostatičnih sil) in specifičnih interakcij ligand-receptorjev, ki vključujejo bakterijske adhezine, kot so pili, fimbriae in površinske beljakovine. Različni materiali leč se razlikujejo glede na občutljivost za bakterijsko adhezijo.

Vloga pridobljenega proteinskega sloja iz solznih folij je kritična. V nekaj sekundah po vstavitvi je objektiv prekrit s filmom solznih komponent, vključno z lizocimom, laktoferinom, albuminom in mucinom. Ta pripravljalni film lahko bodisi spodbuja ali zavira bakterijsko adhezijo, odvisno od določenih beljakovin in bakterijskega seva. Na primer, lizocim se lahko veže na P. aeruginosa] in deluje kot most med bakterijo in površino leče, kar poveča adhezijo. Nasprotno, laktoferin lahko kelatira železo in zavira rast bakterij, kar zmanjšuje število sposobnih privrženih organizmov.

Korak 3: Formacija biofilma na lečah in primeru

Po adheziji se bakterije začnejo razmnoževati in proizvajajo zunajcelično polimerno snov (EPS) matriks, ki ga sestavljajo polisaharidi, beljakovine, nukleinske kisline in lipidi. Ta biofilm matrica obdaja bakterijsko skupnost, ki zagotavlja zaščito pred okoljskimi pritiski, vključno s protimikrobnimi sredstvi in gostiteljem imunske obrambe. Biofilm formacija na kontaktnih lečah in primerih shranjevanja je kritičen korak v patogenezi, ker omogoča vztrajno kolonizacijo in ponavljajoče se inokulacijo bakterij na roženico.

Pseudomonas aeruginosa je plodna biofilmska prva. Njena sposobnost proizvajanja alginata in drugih eksopolnih saharidov je glavna determinanta virulence. Biofilmske bakterije kažejo dramatično povečano toleranco na antibiotike – do 1000-krat manjšo inhibitorno koncentracijo planktonskih celic – zaradi matrične pregrade, zmanjšane presnovne aktivnosti v biofilmu in izražanja genov odpornosti. To pojasnjuje, zakaj je lahko kontaktni keratitis, povezan z lečo, težko zdraviti in zakaj so strategije, usmerjene v biofilm, kot sta pogosta zamenjava leč in ustrezno razkuževanje, bistvenega pomena za preprečevanje.

Korak 4: prenos bakterije z leče na Cornea

Bakterije je treba prenesti s površine leče na epitel roženice, da se lahko pojavi okužba. Ta prenos se lahko zgodi z več mehanizmi. Neposredni stik med lečo in roženico – še posebej med mežikanjem ali s slabo prilegajočo se lečo – lahko mehansko opustoši epitelij in hkrati odloži bakterije na poškodovano površino. Alternativno se lahko bakterije prelijejo v polente in se kopičijo v zbiralniku za solze med lečo in roženico. Stagnacija polente solzne folije preprečuje normalno zapiranje bakterij, kar jim omogoča, da se držijo roženičnega epitelija.

Optična epitelija je močan začetni dejavnik. Tudi brez overt abrazije, obraba kontaktne leče povzroči subtilno prekinitev epitelijskega deskvamiranja, izpostavljanje osnovnih celic in komponent kletne membrane, ki služijo kot receptorji za bakterijske adhezine. P. aeruginosa izraža pilus tipa IV, ki se veže na asialo-GM1 gangliozidne receptorje na roženičnih epitelijskih celicah, proces, ki ga zelo okrepi epitelijska poškodba. Podobno je tudi Staphylococcus aureus drži preko fimonektinskih proteinov, ki vežejo izpostavljene matrične proteine. Kombinacija bakterijske adhekcije in epitelijske pregrade je vnetna iskra, ki lahko povzroči fulminanten keratitis.

5. korak: Invazija na roženico in znotrajcelično preživetje

Ko se bakterije prilepijo, lahko z različnimi mehanizmi napadejo epitelijske celice roženice. P. aeruginosa je še posebej spretna pri vstopu gostiteljskih celic, pri čemer se uporabi sistem izločanja iz celice tipa III za vbrizgavanje efektorskih beljakovin, ki ugrabijo celične stroje in spodbujajo internalizacijo. Po invaziji lahko bakterije preživijo in se razmnožujejo znotraj membranskih vakuol, kar lahko prepreči imunsko detekcijo. znotrajcelično preživetje P. aeruginosa v roženičnih epitelijskih celicah je dokazano in vitro] in lahko pojasni obstojnost okužbe kljub topikalnim antibiotikom, ki ne morejo doseči znotrajceličnih organizmov.

V P. aeruginosa], Las in Rhl sistem za ugotavljanje sklepčnosti nadzoruje izražanje več dejavnikov virulence, vključno z eksotoksini, proteazami in komponentami biofilmske matrice. Ko je dosežen prag, lahko bakterije uskladijo svoje vedenje, kar pomeni, da je treba izraziti škodljive dejavnike, dokler ne pride do zadostne bakterijske mase, ki preplavi obrambo gostitelja. Ta usklajeni napad pojasnjuje pogosto nenaden začetek in hitro napredovanje keratitisa, povezanega z lečo, ko je dosežen prag.

Korak 6: Vnetje kaskad in uničevanje tkiva

Vnetni odziv gostitelja na bakterijsko invazijo je dvorezen meč. Sprva je nujno za čiščenje bakterij, vendar prekomerno ali disregulirano vnetje povzroča kolateralno škodo roženičnemu tkivu. Vzorčni receptorji za prepoznavanje na roženičnih epitelnih celicah in rekrutirane imunske celice prepoznajo molekularne vzorce, povezane z virusom patogenov, kot so lipopolisaharid, peptidoglikan in flagellin. To prepoznavanje sproži signalno kaskado, ki vodi v proizvodnjo citokinov, kemokinov in antimikrobnih peptidov.

Nevtrofilci so prevladujoče infiltracije celic v akutnih bakterijskih keratitis. Migracije v roženico iz limbusnih vaskulature in sprosti baterijo destruktivnih molekul, vključno z reaktivnimi kisik vrste, matriks metaloproteinaze (MMP) in zunajceličnih paste nevtrofilcev. Medtem ko so nevtrofilci kritične za bakterijske ubijanje, njihova prekomerna aktivacija prispeva k motnjavi roženice, stromalno taljenje in brazgotinjenje. MMP-9, zlasti, je bila vključena v razgradnjo kolagena roženice in lahko vodi do tanjšanja roženice in perforacije, če ni nadzorovana.

Na ravnovesje med zaščitno imunostjo in uničenjem tkiva vplivajo bakterijski dejavniki virulence. P. aeruginosa izloča eksotoksin A, ki zavira sintezo beljakovin v gostiteljskih celicah, ter eksoencimi S in T, ki motijo aktinski citoskelet in spodbujajo invazijo tkiva. Staphylococcus aureus] proizvaja alfa-toksin, ki tvori pore v celičnih membranah, in različne superantigene, ki lahko spodbudijo hipervnem odziv. Ti dejavniki virulence ne poškodujejo samo tkiva neposredno, ampak tudi modulirajo imunski odziv gostitelja, pogosto proti bolj destruktivnemu fenotipu.

Ključ Bacterial Pathogens v kontaktnih leča keratitis

Medtem ko lahko mnoge bakterije povzročijo keratitis pri nošenju kontaktnih leč, je več vrst nesorazmerno odgovornih zaradi njihovih virulentnih dejavnikov in ekoloških preferenc.

Pseudomonas aeruginosa

P. aeruginosa je najbolj strahopeten patogen v kontaktnem keratitu, ki je povezan z lečo, in najpogostejši vzrok za hude primere. Ta gramnegativna palica je nozokomijska patogena, ki je intrinzično odporna na številne antibiotike. Njegova povezava z uporabo kontaktnih leč je tako močna, da v mnogih primerih, P. aeruginosa predstavlja do 40-60 % primerov, pozitivnih na kulturo. Organizem uspeva v v vlažnih okoljih in lahko kontaminira leče, vodo iz pipe in neustrezno ohranjene večnamensko uporabne rešitve. Kot je opisano zgoraj, njegov arzenal dejavnikov virulence vključuje biofilno tvorbo, izločanje tipa III, eksotoksine in zaznavanje sklepnosti, kar omogoča hitro, destruktivno okužbo. Klinična predstavitev je običajno akutna, s hudo bolečino, razjenico roženice s pupulentnim eksudatim, in pogosto tudi obročni infiltra ali hipopion. Brez agresivnega lahko

Staphylococcus aureus in Coagulaza-Negativni stafilokoki

Stafilokoki so druga najpogostejša skupina patogenov v kontaktnem keratitu leče. S. aureus je bolj virulentna, pri čemer proizvaja številne toksine in antifagocitično beljakovino A. Lahko povzroči različne klinične predstavitve, od blagih žariščnih infiltratov do hudega ulceroznega keratisa. Coagulaza-negativni stafilokoki, kot so ]Staphylococcus epidermalidis[], so pripadniki normalne flore kože in so manj virulentni, vendar pa lahko ostanejo pomembni zaradi svoje sposobnosti za oblikovanje biofilmov na površinah leč. S. epidermalidis[] je pogosto izoliran iz primerov kontaktnih leč kot del polimibičnih biofilmov in lahko povzroči kronične, indolentne okužbe, ki jih je težko odpraviti zaradi odpornosti proti multiofilom, ki jih povzroča biofilm.

Serratia marcescens

Serratia marcescens, gramnegativni bacil, se je pojavil kot pomemben patogen v kontaktnem keratitu, povezanem z lečo, zlasti v primerih, povezanih z onesnaženimi večnamenskimi rešitvami. Izbruhi S. marcescens keratitis so izsledili do posebnih veliko rešitev kontaktnih leč, ki niso ustrezno razkužile tega organizma. Serratia je organizem, ki intrinzično deluje na mnoge konzervanse, ki se uporabljajo v izdelkih za nego leč. Okužba je lahko huda, čeprav je običajno manj agresivna kot Pseudomonas[.

Drugi pomembni patogeni

Moraxella[], zlasti Moraxella lacunata[] in Moraxella nonliquefaciens, so Gram-negativni diplokoki, ki lahko povzročijo keratitis pri nošenju kontaktnih leč, pogosto povezani s slabo higieno in kontaminiranimi primeri. Acinetobacter baumannii[], Klebsiella pneumoniae[ in Enterobakterija[[] so občasni vzroki, zlasti pri imunokompromibilnih bolnikih. Bubjecija cepacia kompleks je bil vpleten v nekomične izbruhe v kontabilne izceline

Klinične perspektive: prepoznavanje stika z lečo-povezani bakterijski keratitis

Pravočasna diagnoza bakterijskega keratitisa zahteva visok indeks suma pri uporabnikih kontaktnih leč, ki se kažejo z akutno bolečino v očesu, rdečino, fotofobijo in zmanjšanim vidom. Značilne ugotovitve s srp-žarki vključujejo okvaro roženice z osnovnim stromalnim infiltratom, pogosto povezano z večjim vnetjem kot pri virusnem ali glivičnem keratitu. Celična reakcija v sprednji komori (flare in celice) je pogosta, hipopion pa je lahko prisoten v hudih primerih.

Lokacija, velikost in globina infiltrata lahko zagotovijo namige o povzročitelju. velike, centralne, suppurativne razjede z stromalno nekrozo in nepravilna površina so klasična za P. aeruginosa]. Manjši, marginalni infiltrati z manj nekroze tkiva kažejo na stafilokokno okužbo. Vendar pa te klinične značilnosti niso dovolj specifične za določitev etiologije brez mikrobiološke potrditve. Kornealne strganje za gramnega madeža, kulture in občutljivosti so označene, kadar obstaja sum na bakterijsko etiologijo.

Eden od najbolj nevarnih vidikov keratitisa, povezanih s kontaktnimi lečami, je njegov potencial za hitro napredovanje. Bolniki lahko predstavijo z očitno majhnim infiltratom zjutraj, ki se je razširil v razjedo s polnimi napihovanjem do popoldneva. To še posebej velja za P. aeruginosa keratitis, kjer lahko kombinacija bakterijskih proteaz in gostitelj vnetnih posrednikov raztopi roženi strom v urah. Takojšnja napotitev k oftalmologu za intenzivno antibiotično terapijo je obvezna.

Preprečevanje: prekinitev verige patogeneze

Ker je patogeneza bakterijskega keratitisa, povezanega s kontaktnimi lečami, dobro razumljena, obstajajo številne možnosti za preprečevanje. Uspešno preprečevanje se zanaša na to, da se v infekcijski kaskadi pretrga en ali več korakov.

Oskrba in higiena objektivov

Optimizacija leče je temelj preprečevanja. To vključuje umivanje rok z milom in vodo pred rokovanjem z lečami, vsakič s svežo večnamensko raztopino in nikoli ne odvaja stare raztopine. Po vsaki uporabi je treba sprati, sprati in posušiti zrak ter zamenjati vsaj vsake tri mesece. V stiku vode z lečami se je treba izogibati: brez plavanja, prhanja ali izpiranja leč z vodo iz pipe. Ti ukrepi zmanjšujejo stopnjo inokulacije z zmanjševanjem bakterijske kontaminacije objektiva in primera.

Omejevanje časa nošenja leč

Razširjena obraba in čez noč uporaba kontaktnih leč dramatično poveča tveganje za ulcerozni keratitis, s študijami, ki kažejo 5- do 10-krat večje tveganje v primerjavi z dnevno obrabo, odvisno od vrste leče. Mehanizem se nanaša na podaljšano hipoksijo roženice, zmanjšano izmenjavo solz in povečano privrženost bakterij leči. Bolniki morajo biti poučeni, da pred spanjem odstranijo leče, razen če je to posebej predpisano za podaljšano obrabo. Daywear je samo privzeta za večino bolnikov.

Materiali in rešitve protimikrobnih leč

Med novejše novosti spadajo materiali kontaktnih leč, namenjeni zmanjšanju bakterijske adhezije in tvorbe biofilmov. Razvili so se Silver-impregnirani objektivi, ohišja objektivov in raztopine z antimikrobnimi dodatki (kot so polikvaternij-1, miristamidopropil dimetilamin ali etilendiamintetraocetna kislina). Nekatere večnamenske rešitve vsebujejo sredstva, ki motijo biofilme ali povečujejo ubijanje odpornih organizmov. Te tehnologije sicer obljubljajo, da bodo dopolnila, ne pa nadomestil za pravilno higieno.

Izobraževanje in spremljanje bolnikov

Najmočnejše preventivno orodje je izobraževanje pacientov. Veliko primerov bakterijskega keratitisa se pojavlja pri posameznikih, ki se imajo za skladne, vendar sodelujejo v neopaženo tveganih vedenjih – kot so uporaba poteklih rešitev, spanje v lečah občasno, ali ne nadomešča primerov. Strokovnjaki za nego oči morajo zagotoviti verbalna in pisna navodila pri vsakem obisku in upoštevati objektivne teste, kot so fluorescein obarvanje površine roženice za odkrivanje subklinične škode. Redna nadaljevalna imenovanja omogočajo okrepitev varnih navad.

Načela zdravljenja

Zdravljenje bakterijskega keratitisa pri nošenju kontaktnih leč mora biti odvisno od resnosti okužbe in verjetnega patogena. Empirično zdravljenje običajno vključuje topikalni antibiotik širokega spektra, kot sta utrjen aminoglikozid (tobramicin ali gentamicin), v kombinaciji z utrjenim cefalosporinom (cefazolinom) ali komercialnim fluorokinolonom (moksifloksacinom ali gatifloksacinom).

V hudih primerih, hospitalizacija je lahko potrebna za intenzivno topikalno terapijo in spremljanje zapletov, kot so perforacija roženice. Ko so na voljo rezultati kulture in občutljivosti, antibiotiki lahko prilagodite določenemu organizmu. Vloga dodatnih terapij, kot so lokalni kortikosteroidi za modulacijo vnetja, ostaja sporna, vendar lahko zmanjša brazgotinjenje, če se uporablja po ustreznem bakterijskem ubijanju. Čas uvajanja steroidov je kritičen: prezgodaj in okužba se lahko poslabša; prepozno in prekomerno brazgotinjenje se lahko pojavi. Večina strokovnjakov priporoča čakanje vsaj 24-48 ur učinkovitega antibiotičnega zdravljenja pred dodajanjem steroidov.

Nastajajoče raziskave in prihodnje smernice

Raziskave patogeneze bakterijskega keratitisa, povezanega s kontaktnimi lečami, še naprej odkrivajo nove cilje preprečevanja in zdravljenja. Področja aktivne raziskave vključujejo razvoj kontaktnih leč, ki sproščajo protimikrobne peptide kot odziv na bakterijsko detekcijo, premaze na osnovi nanodelcev, ki preprečujejo nastajanje biofilma, in strategije cepljenja, usmerjene v P. aeruginosa proteine za izločanje tipa III. Razumevanje vloge očesnega mikrobioma pri odpornosti na kolonizacijo lahko vodi v probiotične strategije za izklop patogenov. Nazadnje bi lahko diagnostične platforme v realnem času z uporabo PCR ali naslednje generacije sequencingareabilizirajo hitrost in natančnost identifikacije patogena, kar bi omogočilo bolj natančno, zgodnje zdravljenje.

Za prakso očesne nege je bistveno, da se o tem razvoju obveščate, vendar je temelj upravljanja še vedno izobraževanje bolnikov, stroga higiena in hitro prepoznavanje okužbe. Z razumevanjem patogeneze v podrobnostih, lahko zdravniki usmerijo svoje preventivne nasvete na posebne korake, ki so najbolj pomembni za vsakega bolnika.

Za nadaljnje branje o skladnosti in tveganju kontaktnih leč glej CDC Health Contact Lens Wear and Care[]. Odličen pregled biofilma pri okužbah kontaktnih leč je na voljo na []]NCBI: Biofilm Formacija v kontaktnih lečah-povezani keratitis[]. Ameriška akademija za oftalmologijo zagotavlja povzetek na [AAAO: Kontakt Lens-povezane očesne okužbe[]. Za podrobne mikrobiološke podatke je na voljo tudi članek ]NCBI StatPearls o bakterialnem keratitu.