02 Epidermiology

ระบาดวิทยา

การติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ จะพบได้บ่อยกว่าในเพศหญิง ยกเว้นในช ่วงทารกอายุ 2-3 เดือนแรก ที่จะพบอุบัติการณ์ใน เพศชายได้บ่อยกว่า โดยมักสัมพันธ์กับภาวะ vesicoureteral reflux ซึ่งพบในเพศชายมากกว่าเพศหญิง การติดเชื้อในขวบปีแรก มักเกิดในเด็กชาย โดยพบในเด็กชายมากกว่าเด็กหญิง 2-4 เท่า หลังจากอายุ 1 ปี จึงพบในเด็กหญิงมากกว่า4 และจะสูงกว่าไป ตลอดจนถึงช่วงเข้าโรงเรียน พบว่าหลังจากการติดเชื้อครั้งแรก เด็กผู้หญิงส่วนใหญ่จะมีการติดเชื้อซ้ำได้อีก และร้อยละ 25-50 จะมีการติดเชื้อซ้ำภายใน 1 ปี และในช่วงอายุ 18-40 ปี พบการ ติดเชื้อทางเดินปัสสาวะได้บ่อยในเพศหญิง เมื่ออายุมากกว่า 40 ปี เพศชายจะมีโอกาสพบ UTI มากขึ้น เนื่องจากมีปัจจัยเสี่ยงเกี่ยวกับ ต่อมลูกหมากโต และนิ่วในทางเดินปัสสาวะ

สำหรับรายงานในประเทศไทย 5 พบวาในเด็กอายุน้อยกว่า 1 ปี พบอุบัติการณของ UTI ในเด็กชายมากกว่าเด็กหญิงในอัตราส่วน 1.7 ต่อ 1 แต่เมื่ออายุมากกว่า 1 ปี จะพบ UTI ในเพศหญิงมากกว่าชาย ในอัตราส่วน 1.7-3.2 ต่อ 1 และมักมีการติดเชื้อซ้ำได้ อีกภายใน 2 เดอนื หลังจากเป็น UTI ครั้งแรก

กลไกการติดเชื้อ

พบได้ 3 ทางคือ ทางกระแสเลือด ทางน้ำเหลือง และ แพร่ กระจายขื้นโดยตรง ดังน

1. ทางกระแสเลือด (hematogenous route) พบได้ไม่บ่อย โดยพบสัมพันธ์กับเชื้อ Mycobacterium tuberculosis, Histoplasma, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa และ Candida เฉพาะ Samonella typhi มักเกิดร่วมกับ การติดเชื้อ Schistosoma haematobium และในภาวะปกติ E.coli เกิดจากแพร่กระจายทางเลือดได้น้อย ยกเว้นมีปัจจัยเสี่ยง เช่น มีการ อุดกั้นทางเดินปัสสาวะ

2. ทางน้ำเหลือง (lymphatic route) เชื่อว่า เมื่อความดันในกระเพาะปัสสาวะเพิ่มสูง จะมีผลทำให้ น้ำเหลืองไหลย้อนกลับเข้าไต

3. แพร่กระจายขื้นโดยตรง (ascending route) เป็นทางที่พบได้บ ่อยที่สุด ถึงร้อยละ 95 โดยเริ่มจาก มี colonization ของเชื้อต้นเหตุ เช่น enterobacteriaceae โดย เฉพาะ E.coli ที่บริเวณ urethra และ periurethra นอกจากนี้ การใส ่สายสวนปัสสาวะจะเพิ่มความเสี่ยงในการติดเชื้อ โดย หากใส่คาไว้เกิน 72 ชั่วโมง จะมีโอกาสเกิดการติดเชื้อได้ร้อยละ 100 โดยแหล่งที่มาของเชื้อ E.coli จากอุจจาระของผู้ป่วย

เชื้อก่อโรค

ในผู้ป่วยที่ไม่มีความผิดปกติของทางเดินปัสสาวะ (uncomplicated UTI) มักเกิดจากเชื้อเพียงชนิดเดียว โดยเฉพาะ E.coli ส่วน ผู้ป่วยที่ใส่สายสวนปัสสาวะ หรือมีกายวิภาคผิดปกติ (complicated case) มักเกิดจากเชื้อหลายชนิด เช่น Enterococci, Pseudomonas, Enterobacter spp, Staphylococcus โดยเฉพาะ Proteus ร่วมกับ E. coli

จากการศึกษา พบว่าเชื้อแกรมบวกทำให้เกิด UTI ได้ ร้อย ละ10-15 โดยมักพบใน acute uncomplicated cystitis เช่น Staphylococcus saprophyticus และในสตรีวัยเจริญพันธุ์ UTI อาจเกิดจากเชื้อ Chlamydia trachomatis, Herpes simplex virus และ Neisseria gonorrhea ส่วน Group B Streptococcus พบได้ บ่อยขึ้นในสตรีตั้งครรภ์และเบาหวาน

ไวรัสสายพันธุ์ที่ทำให้เกิด UTI ได้แก่ adenovirus type 11 และ 21 โดย adenovirus type 11 ทำให้เกิด hemorrhagic cystitisได้ในเด็กนักเรียน และผู้ป่วยหลังปลูกถ่ายไต

ปัจจัยเสี่ยงที่ทำาให้เกิด UTI มากยิ่งขึ้น

1. นิ่วหรือการอุดกั้นทางเดินปัสสาวะ ทำให้เชื้อเจริญ เติบโตง่ายและ ความดันที่สูงขึ้นในไตจะทำให้ papillaและ medulla ขาดเลือด และมีโอกาสติดเชื้อเพิ่มขึ้น นอกจากนี้นิ่วบางชนิดอาจ เป็นผลจากการติดเชื้อ เช่น Proteus ทำให้เกิด struvite stone

2. Vesico-ureteral reflux (VUR) ในผู้ใหญ ่ปกติ vesicoureteral valve จะปิดกั้นไม่ให้ปัสสาวะไหลย้อนเป็นกลไก ป้องกันการเกิด VUR โดย ureter จะฝังตัวในแนวเฉียงที่กระเพาะ ปัสสาวะ ดังนั้นเวลาปัสสาวะ ส่วนที่อยู่ภายในผนัง (intravesical part) จะถูกผนังกระเพาะปัสสาวะกด ทำให้ปัสสาวะไม่ไหลย้อนกลับ เมื่อมีการติดเชื้อจะทำให้ reflux เป็นรุนแรงขึ้น VUR ก่อให้เกิด UTI ได้ ในทางกลับกัน UTI ก็ทำให้เกิด VUR ได้ ปัจจัยเสี่ยงในการเกิด VUR ในผู้ใหญ่ ได้แก่ spinal cord injuries, bladder tumors, BPH, stones และ UTI

3. Incomplete emptying of bladder ปัสสาวะที่ค้างจะ เป็นตัวเพาะเชื้อโรคที่ดี และมักเป็น mixed organisms สามารถพบ ภาวะนี้ได้ร่วมกับต่อมลูกหมากโต urethral valves strictures, severe bladder prolapse, poliomyelitis และ diabetic neuropathy

4. เบาหวาน ผู้ป่วยเบาหวานมักเป็น UTI ได้บ่อยกว่า ผู้ที่ไม่ได้เป็นเบาหวาน 3-4 เท่า แต่จากการศึกษาในปัจจุบันพบว่า แม้จะเป็นเบาหวาน แต ่ถ้าไม ่มีปัญหาเกี่ยวกับประสาทอัตโนมัติ หรือต้องใช้ instrumentation ก็ไม่ได้เสี่ยงต่อการเกิดโรคมากขึ้น

5. อายุ ในชายสูงอายุมักมีปัญหาต่อมลูกหมากโต ก่อให้เกิด การอุดกั้นทางเดินปัสสาวะ ส่วนในหญิงสูงอายุ เมื่อหมดประจำเดือน จะทำให้ขาดออร์โมน estrogen ทำให้เชื้อ Lactobacilli ลดลงและ มีเชื้อ E.coli มาแทนที่

6. พฤติกรรม ปัจจัยสำคัญของการเกิด UTI ในสตรีวัยรุ่น คือ ความถี่ในการมีเพศสัมพันธ์ในระยะ 1 เดือนก่อนหน้านี้ โดยโอกาส เกิดกระเพาะปัสสาวะอักเสบ ใน 48 ชั่วโมงแรกหลังมีเพศสัมพันธ์ เพิ่มขึ้นถึง 60 เท่า การมีเพศสัมพันธ์ทั้งในช่วงก่อนหมดระดูหรือ หมดระดูไปแล้ว6 รวมทั้งการใช้ spermicide ซึ่งจะเพิ่มการติดเชื้อ E.coli หรือ S. saprophyticus 2-3 เท่า การเปลี่ยนคู่นอนใหม่ ประวัติ UTI ในมารดา ประวัติ UTI ในอดีตของผู้ป่วยเอง การใช้ผ้าอนามัย ชนิดสอด (tampon) เครื่องดื่มบางประเภทที่มีผลต่อดุลกรดด่าง ในช่องคลอด เช่น แอลกอฮอล์ น้ำอัดลม กาแฟ การใส่เสื้อผ้ารัด หรือหนา และการกลั้นปัสสาวะ ปัจจัยส่งเสริมการเกิด UTI ในผู้หญิง แสดงในตารางที่ 1

7. Catheterization โอกาสติดเชื้อจะเพิ่มขึ้น ถ้าระยะ เวลาที่ใส่สายสวนปัสสาวะนานขึ้น และเพิ่มมากขึ้นในเพศหญิง อายุ มาก หรือมีภาวะไตเสื่อมอยู่แล้ว สำหรับปัจจัยที่ทำให้เกิดการติดเชื้อ ในกระแสเลือดเพิ่มขึ้น ได้แก่ เพศชาย อายุมาก ติดเชื้อ Serratia marcescens, มีการอุดกั้นทางเดินปัสสาวะ และการใส่สายสวน ปัสสาวะคาทิ้งไว้

8. การสูบบุหรี่ จะสัมพันธ์กับการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ ส่วนล่างในเพศชาย

กลไกป้องกันการติดเชื้อของร่างกาย (Host defense mechanisms in urinary tract infections)

1. Host factors ได้แก่

1.1 Estrogen จะช่วยกระตุ้นเยื่อบุช่องคลอด ให้แบ่ง ตัวและหลุดลอกไป ซึ่งจะนำเอาเชื้อแบคทีเรียที่ติดอยู่ออกไปด้วย และเอสโตรเจนเองทำให้ epithelial cells มีความสมบูรณ์ ทำให้เชื้อ lactobacilli ซึ่งเป็น normal flora เจริญเติบโตได้ดี

1.2 Certain blood group เชื่อว่า Lewis blood group จะมีโอกาสเกิด UTI ได้ต่ำกว่า สันนิษฐานว่าเกิดจาก E.coli เกาะ receptor ได้แย่กว่า

1.3 เพศชาย เกิด UTI ได้น้อยกว่า เนื่องจากมีท่อปัสสาวะ ยาวกว่า และมีต่อมลูกหมากซึ่งหลั่งสาร prostatic antibacterial factor (PAF) และ spermine, spermidine ซึ่งมีฤทธิ์ ช่วยต้านแบคทีเรีย

1.4 Urinary immunoglobulins (IgG, IgA, sIgA)

1.5 นำ้าปัสสาวะ จะมีสารที่ยับยั้งการเจริญเติบโตของ เชื้อแบคที่เรียอยู่แล้ว เช่น Tamm-Horsfall protein, ยูเรีย และกรด ออร์แกนิกอื่น โดยยูเรียเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด ใน renal papilla จะมีการสร้างสาร glycine และ betaine โดยสารเหล่านี้จะช่วยให้แบคทีเรียทนต่อน้ำปัสสาวะได้ ดังนั้น จึงเกิดการติดเชื้อใน renal papilla ได้ง่ายกว่า cortex นอกจากนี้ renal papilla ยังมีปริมาณออกซิเจนน้อยกว่าใน cortex และมีปริมาณ แอมโมเนียสูง ทำให้เชื้อโรคเติบโตได้ง่ายขึ้น

1.6 การถ่ายปัสสาวะ จะช่วยลดโอกาสที่เชื้อแบคทีเรีย จะแทรกผ่านเยื่อบุของกระเพาะปัสสาวะไปได้

2. Bacterial factors ได้แก

2.1 Bacterial adhesion โดย bacterial fimbriae เป็นปัจจัยสำคัญเริ่มแรกในการก่อให้เกิดโรค fimbriae เป็นส่วนที่ยื่น ไปจากผนังเซลล์ของแบคทีเรีย และที่บริเวณส่วนปลายจะมีสารชื่อ adhesins เพื่อให้จับกับเซลล์เยื่อบุทางเดินปัสสาวะได้ดียิ่งขึ้น โดยจะ เกาะติดได้ง่ายในผู้หญิงอายุน้อย และเกาะติดได้ยากในชายอายุน้อย สามารถแบ่งชนิดของ fimbriae ได้ตามลักษณะของการก่อให้เกิดการ รวมกลุ่มของเม็ดเลือดแดงดังนี้ ถ้าการรวมกลุ่มของเม็ดเลือดแดงนี้ ถูกยับยั้งได้โดยน้ำตาล mannose จะเรียกว่า mannose– sensitive fimbriae (MS) หรือเรียกว่า type I fimbriae8 ซึ่งพบได้ใน E.coli ส่วนใหญ่ เชื่อว่า Type I fimbriae น่าจะเป็นปัจจัยสำคัญในการเกิด กระเพาะปัสสาวะอักเสบ โดยประกอบไปด้วย 3 minor subunit ได้แก่ Fim F, Fim G และ Fim H โดย Fim H เป็นส่วนประกอบ ที่สำคัญของ virulence factors ในการก่อให้เกิด UTI ดังนั้นในการ ผลิตวัคซีนป้องกัน UTI จึงใช้สารตรงส่วน Fim H มาผลิต

ป้องกัน UTI จึงใช้สารตรงส่วน Fim H มาผลิต ปัจจุบันวัคซีนที่ทดลองใช้กันอยู่คือ OM-89, Uro –Vaxom โดยใช้รับประทานติดต่อกัน 10 วันต่อเดือน นาน 3 เดือน อย่างต่อ เนื่อง นอกจากนั้นยังมีวัคซีน strovac (sulcourovax® ) ซึ่งผลิตจาก uropathogenic E.coli, Proteus mirabilis, Morganella morganil, Klebsiella pneumoniae และ Enterococcus fecalis โดยใช้ฉีดเข้า กล้ามเพื่อป้องกัน recurrent UTI9

Fimbriae ชนิดที่สองได้แก่ P-fimbriae (P pili, Pap pili) ซึ่งก่อให้เกิดการเกาะกลุ่มของเม็ดเลือดแดงเช่นกัน แต่ไม่สามารถ ยับยั้งได้ด้วยน้ำตาล mannose จึงเรียกว่า mannose-resistant (MR) พบ P-fimbriae นี้ได้ใน E. coli สายพันธุ์ที่มี virulence สูง สามารถ ก่อให้เกิดการติดเชื้อได้แม้ใน host ที่ปกติ เชื่อว่า P–fimbriae น่าจะ เป็นปัจจัยสำคัญในการก่อให้เกิดภาวะกรวยไตอักเสบ

2.2 Adhesins factors อื่นๆ (ที่ไม ่ใช ่ fimbriae) โดยจะช่วยให้เชื้อเกาะติดเซลล์บนเยื่อบุผิวกระเพาะปัสสาวะได้ดีขึ้น

2.3 Bacterial factors อื่นๆ เช ่น K antigen, endotoxin, aerobactin, hemolysin, cytotoxic necrotizing factor

- K antigen เป็นส่วนประกอบของเปลือกนอก ของแบคทีเรีย มีหน้าที่ช ่วยป้องกันมิให้ complement reaction จึงช ่วยลดการ phagocytosis

- Endotoxin ประกอบไปด้วย lipid A, core oligosaccharide และ O- polysaccharide, โดย O-polysaccharide จะยับยั้ง complement reaction ผลคือ ช่วยลด phagocytosis ส่วน lipid A มีหน้าที่กระตุ้นให้สร้าง acute phase reactants ทำให้มีการหลั่ง mediators ต่าง ๆ ออกจากเม็ดเลือดขาว เช่น tumor necrosis factor, lymphokines, interleukin 1(IL-1) และ interleukin 6 (IL-6) โดย mediators เหล่านี้ ทำให้เกิดการอักเสบของไต และมีการทำลายไต ตามมา

2.4 Urease ทำให้มีการสร้างแอมโมเนียมากขึ้น มีผลให้ urine pH มากขึ้น เหมาะแก่การเจริญของเชื้อ Proteus mirabilis โดยเฉพาะในผู้ที่ใส่สายสวนปัสสาวะ หรือผู้ที่มีความ ผิดปกติของทางเดินปัสสาวะ โดย Proteus มักก่อให้เกิดการติดเชื้อ ทางเดินปัสสาวะส่วนบน และทำให้เกิดนิ่วหรือเกิดการอุดตันของ สายสวนปัสสาวะได้จากการผลิต biofilm

2.5 Alpha-microglobulin พบในเชื้อพวก Pseudomonas โดยมีหน้าที่ช่วยให้เกิดการเกาะติดกับผนังเซลล์ได้ดีขึ้น

2.6 Proinflammatory mediators เช่น IL-8, TNF, IL-8 receptor และ IL-6 มีหน้าที่หลักในการควบคุม chemokine receptors ซึ่งควบคุมการเคลื่อนของ neutrophils ผ่าน epithelium มายังบริเวณที่มีการอักเสบ

ตารางที่ 1 ปัจจัยที่ส่งเสริมการเกิด acute uncomplicated UTI ในผู้หญิง

Host Determinants

-Behavioral: sexual intercourse, use of spermicide products, recent antimicrobial use, suboptimal voiding habits

-Genetic: enhanced epithelial cell adherence, antibacterial factors in urine and bladder mucosa, nonsecretor of ABO blood group antigens P, previous history of recurrent cystitis

-Biologic: estrogen deficiency in postmenopausal, inflammatory and immunologic response

Uropathogen Determinants

-Escherichia coli virulence

Determinants: P, S, Dr and type1 fimbriae; hemolysin; aerobactin; serum resistance

(คัดลอกมาจาก Feehally J,Floege J.Comprehensive Clinical Nephrology 3rd ed, 2007,p604)

พยาธิสรีรวิทยา

เมื่อมีการติดเชื้อขึ้นในระบบทางเดินปัสสาวะ เชื้อจะเข้าไป ในบริเวณท่อไตซึ่งจะกระตุ้นท่อไตให้บีบตัว เชื้อบางชนิด เช่น E.coli จะหลั่ง endotoxin ซึ่งมีผลต่อ α- adrenergic nerve ในกล้าม เนื้อเรียบ ทeให้การทeงานของท่อไตลดลงและมีการขยายตัวของ ท่อไต ก่อให้เกิดภาวะ physiologic obstruction และเกิด intrarenal reflux ได้ง่ายขึ้น11 ทeให้เชื้อจับกับ receptor ที่บริเวณ collecting duct และ proximal tubules ทeให้เกิด acute pyelonephritis ตามมา

นอกจากนี้แบคทีเรียที่ไปถึงเนื้อไตจะก่อให้เกิดการอักเสบ ตามมา โดย medulla จะติดเชื้อง่ายกว่า cortex เพราะมีเลือด มาเลี้ยงน้อยกว่า ร่วมกับมีภาวะ medullary hypertonicity ส่งผลให้มี การกระตุ้น acute phase reactants, complement และ lymphokines กระตุ้น นิวโตรฟิลมาทeลายแบคทีเรีย ทeให้เกิด superoxide และเกิดการทำลายเนื้อไตตามมา