ENTEROBACTER CLOACAE - WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI SZCZEPÓW IZOLOWANYCH OD CHORYCH HOSPITALIZOWANYCH W LATACH

Transkrypt

1 MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2009, 61: Andrzej Młynarczyk 1, Katarzyna Winek 2, Magdalena Wolska 2, Anna Caban 2, Monika Jabłońska 2, Monika Romul 2, Anna Wanyura 2, Anna Sawicka-Grzelak 1, Grażyna Młynarczyk 1 ENTEROBACTER CLOACAE - WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI SZCZEPÓW IZOLOWANYCH OD CHORYCH HOSPITALIZOWANYCH W LATACH Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: prof. dr hab. G. Młynarczyk 2 Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Mikrobiologii Lekarskiej Warszawski Uniwersytet Medyczny Opiekun: dr A. Młynarczyk Pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae są jednym z głównych czynników zakażeń szpitalnych wywoływanych przez bakterie Gram-ujemne. Enterobacter cloacae mimo, że charakteryzuje się niską chorobotwórczością, to z powodu szybko malejącej wrażliwości na antybiotyki stanowi ważny drobnoustrój w zakażeniach szpitalnych i konieczne jest monitorowanie antybiotykowrażliwości izolowanych szczepów. Badano wrażliwość na betalaktamy, aminoglikozydy, fluorochinolony, fosfomycynę i kotrimoksazol 466 klinicznych szczepów E. cloacae, wyizolowanych w latach od chorych hospitalizowanych. Wielolekooporne szczepy Enterobacter cloacae stanowią niezwykle istotny problem w praktyce klinicznej. W terapii zakażeń wywołanych przez Enterobacter cloacae najczęściej stosowane są antybiotyki beta-laktamowe, fluorochinolony i aminoglikozydy. Wybór odpowiedniego leku jest trudny, ponieważ wiele szczepów należących do tego gatunku wykazuje oporność na wiele antybiotyków lub może ona powstać w czasie terapii. Jak dotąd za jeden z najważniejszych mechanizmów oporności na antybiotyki betalaktamowe występujących u E.cloacae uważa się produkcję chromosomalnie kodowanej cefalosporynazy AmpC (7). Mutacje powodujące konstytutywną nadekspresję genu ampc są odpowiedzialne za alarmująco wzrastającą oporność tego mikroorganizmu wobec cefalosporyn takich jak ceftriakson, cefotaksym i ceftazydym. Około 30% szczepów izolowanych od pacjentów z oddziałów intensywnej terapii w USA jest opornych na wyżej wymienione antybiotyki (20). Nie mniej ważnym mechanizmem oporności na beta-laktamy, co raz częściej opisywanym u E.cloacae jest produkcja beta-laktamaz o rozszerzonym spektrum działania (ESBL).

2 222 A. Młynarczyk i inni Nr 3 ESBL są heterogenną grupą kodowanych plazmidowo enzymów. Pierwszą beta-laktamazę tego typu, zdolną do hydrolizy cefalosporyn o rozszerzonym spektrum działania, opisano w 1983 roku. Do tej pory zidentyfikowano ponad 200 ESBL (16) warunkujących różnego stopnia oporność względem penicylin (w tym oksyimino-cefalosporyn), cefalosporyn, monobaktamów (3). W klasyfikacji beta-laktamaz ESBL zostały zaliczone do grupy 2be jako enzymy zdolne do hydrolizy oksyimino-cefalosporyn, hamowane przez kwas klawulanowy (1). Wśród Enterobacter cloacae najbardziej rozpowszechnione są ESBL z rodzaju TEM-, SHV- i CTX-M. W ostatnich latach u szczepów E.cloacae identyfikowano także nowe beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum działania - w Grecji wyizolowano E.cloacae wytwarzający IBC-1, w Tajlandii E.cloacae produkujący VEB-1, z Japonii pojawiły się doniesienia o szczepie wytwarzającym SFO-1 (19, 10, 5) a w Chinach w 2005 roku wyizolowano E.cloacae zdolny do produkcji VEB 3 (6). Jako ostatnia możliwość terapeutyczna zakażeń wywołanych przez Enterobacter cloacae zawsze były brane pod uwagę karbapenemy. Pojawiły się już jednak doniesienia o szczepach wykazujących oporność także na antybiotyki z tej grupy (9). Oporność Enterobacter cloacae na antybiotyki aminoglikozydowe warunkowana jest najczęściej produkcją enzymów z grupy acetylotransferaz (ACC), nukleotidylotransferaz (ANT) oraz fosfotransferaz (APH). W 2003 roku opisany został nowy mechanizm oporności występujący wśród pałeczek Enterobacteriacae, polegający na metylacji 16S rrna będącego punktem uchwytu aminoglikozydów dzięki produkcji kodowanych plazmidowo metylotransferaz. Badane szczepy były patogenami szpitalnymi, a obecność metylotransferaz warunkowała bardzo wysoki poziom oporności na najczęściej stosowane aminoglikozydy takie jak: kanamycyna, tobramycyna, amikacyna, isepamycyna, arbekacyna czy gentamycyna (8). Do tej pory zidentyfikowano sześć metylotransferaz ArmA, RmtA, RmtB, RmtC, RmtD oraz NmpA. Najbardziej rozpowszechnionymi wydają się być ArmA i RmtB, występujące także u E. cloacae (4). W terapii zakażeń, których czynnikiem etiologicznym są pałeczki Enterobacter cloacae często stosowane są także antybiotyki z grupy fluorochinolonów. Oporność na ich działanie narasta jednak w alarmującym tempie. Najczęściej jest ona wynikiem zmian w budowie enzymów docelowych punktów uchwytu dla chinolonów (DNA gyrazie i/lub topoizomerazie IV), z upośledzonym do nich dostępem związanym ze zmianami w ekspresji poryn lub obecnością mechanizmów pozwalających na usunięcie leku z komórki bakteryjnej. Powyższe mechanizmy oporności kodowane są chromosomalnie (15). Do 1998 roku uważano, iż za oporność na działanie fluorochinolonów odpowiedzialne są jedynie opisane wyżej procesy. Okazało się jednak, że również plazmidowo przenoszone geny qnra, a także qnrb i qnrs mogą powodować obniżoną wrażliwość Enterobacter cloacae na antybiotyki z tej grupy. Podczas gdy gen qnrb częściej występuje u organizmów syntetyzujących ESBL, to qnrs (odkryty po raz pierwszy u Shigella flexneri) wykrywa się głównie u szczepów ESBL(-) (14). Ekspresja qnra może skutkować od 8 do 32 krotnym spadkiem wartości MIC dla chinolonów. Mechanizm oporności polega w tym przypadku na zapobieganiu wiązania chinolonów z gyrazą DNA (18). Celem naszego badania było porównanie profilu antybiotykooporności szczepów ESBL(+) i ESBL(-) E. cloacae wyizolowanych z próbek różnego materiału klinicznego pobranych od pacjentów hospitalizowanych w latach

3 Nr 3 Lekowrażliwość szczepów E. cloacae 223 MATERIAŁ I METODY S z c z e p y b a k t e r y j n e. Badaniem objęto 466 izolatów pałeczek E. cloacae pochodzących od chorych hospitalizowanych w Szpitalu Dzieciątka Jezus w Warszawie w latach Szczepy pochodziły z kolekcji Katedry i Zakładu Mikrobiologii Lekarskiej WUM. 254 szczepy były wyhodowane z moczu, a 212 z innych materiałów. I d e n t y f i k a c j a. Identyfikację badanych szczepów przeprowadzano przy zastosowaniu systemów API 32 G(-), API32 Gn lub analizatora mikrobiologicznego Vitek 2. O z n a c z e n i e w r a ż l i w o ś c i n a a n t y b i o t y k i. Wrażliwość na antybiotyki była oznaczana przy użyciu systemu ATB (ATB G-5 oraz ATB UR) lub w analizatorze mikrobiologicznym Vitek 2. W niektórych przypadkach zastosowano metodę dyfuzyjnokrążkową. ESBL wykrywano fenotypowo przy zastosowaniu metody DDST (double discs synergy test) z użyciem pięciu krążków: ceftazydym (30 mcg), cefotaksym (30 mcg), cefepim (30 mcg), aztreonam (30 mcg), amoksycylina + kwas klawulanowy (30 mcg) oraz pięć metod CD (combined discs) (11, 12). Użyto krążków firmy Oxoid. Metodyka opisana w poprzednich pracach (12, 11), oraz wytyczne CLSI były teoretyczną podstawą do wykonania oznaczenia i interpretacji wyników. Jako szczep ESBL+ uznawano taki, dla którego chociaż jedna metoda dawała wynik pozytywny. WYNIKI Spośród 466 badanych szczepów E. cloacae, 231 pochodziło z 2004 a 235 z 2005 roku. Ogółem wśród badanych 466 izolatów 33,5% szczepów zidentyfikowano jako ESBL(+). W 2004 stanowiło to 26,4%, a w 2005, 40,4%. Wszystkim izolatom określono profil antybiotykowrażliwości na następujące leki: piperacylinę, piperacylinę z tazobaktamem, tikarcylinę z kwasem klawulanowym, cefoksytynę, cefotaksym, ceftazydym, cefepim, imipenem, meropenem, gentamicynę, amikacynę, netylmycynę, tobramycynę, kwasu nalidiksowy, ciprofloksacynę, norfloksacynę, fosfomycynę i kotrimoksazol. Wyniki przestawiono w Tabeli I. Wśród badanych szczepów wykryto trzy izolaty wykazujące oporność na karbapenemy. Dwa izolaty pochodziły z 2004 i nie syntetyzowały ESBL (jeden szczep oporny był zarówno na imipenem jak i meropenem, a wrażliwy na kotrimoksazol, drugi oporny był na imipenem a wrażliwy na meropenem). Trzeci szczep wyizolowano 2005 roku i był ESBL(+). Szczep ten wykazywał wrażliwość na amikacynę i meropenem. Dla większości antybiotyków odnotowano znacznie niższy odsetek szczepów wrażliwych w przypadku izolatów ESBL(+). Różnice występowały przede wszystkim w profilu wrażliwości na działanie antybiotyków aminoglikozydowych i fluorochinolonów i tak 65,5% szczepów ESBL(-) wykazywało wrażliwość na gentamycynę, a spośród szczepów ESBL(+) było to jedynie 25,0 %; w przypadku ciprofloksacyny 59,0% wrażliwych szczepów ESBL(-) i 25,0% wrażliwych szczepów ESBL(+).

4 224 A. Młynarczyk i inni Nr 3 Tabela 1. Wrażliwość na antybiotyki szczepów E. cloacae wyizolowanych w latach Antybiotyk Łącznie (n=466) Wszystkie szczepy ESBL (-) ESBL (+) (n=170) (n=140) (n=61) (n=231) (n=235) (73,6%) (59,6%) (26,4%) DYSKUSJA 2005 (n=95) (40,4%) % szczepów wrażliwych Piperacylina 34,1 30,7 37,7 41,8 62,9 0 0 Piperacylina+ tazobaktam 56,2 50,2 62,1 55,3 80,7 36,1 34,7 Tikarcylina+kwas klawulanowy 41,0 36,8 45,1 47,7 68,6 6,6 10,5 Cefoksytyna 1,7 1,7 1,7 1,2 2,1 3,3 1,1 Cefotaksym 36,9 34,2 39,6 46,5 66,4 0 0 Ceftazydym 37,6 33,3 41,7 45,3 69,3 0 1,1* Cefepim 59,8 60,2 58,3 75,3 94,3 18,0* 5,3* Imipenem 99,4 99,1 99,6 98, ,0 Meropenem 99,6 99, , Gentamicyna 55,2 48,9 55,3 60,0 73,6 18,0 28,4 Amikacyna 66,3 61,9 70,6 71,2 84,3 36,1 50,5 Netylmycyna 57,3 55,4 59,2 67,7 77,1 21,3 32,6 Tobramycyna 49,8 47,2 52,3 59,4 72,9 13,1 22,1 Kwas nalidiksowy 26,0 24,7 27,2 31,8 42,1 4,9 5,3 Ciprofloksacyna 47,6 44,6 50,6 52,9 66,4 21,3 27,4 Norfloksacyna 36,5 32,9 40,0 38,2 53,6 18,0 20,0 Fosfomycyna 82,8 81,0 84,7 84,7 90,0 70,5 76,8 Trimetoprim+ sulfametoksazol 52,6 46,3 58,7 57,1 77,1 16,4 31,6 * - szczepy wrażliwe in vitro, oporność kliniczna. Zaobserwowano znaczny wzrost częstości występowania szczepów ESBL(+) izolowanych w roku 2005 względem roku poprzedniego. Najpopularniejszymi beta-laktamazami o rozszerzonym spektrum działania występującymi w Europie są enzymy należące do typów TEM-24, TEM-52, SHV-12 i CTX-M-15 (11) Porównanie profili wrażliwości badanych przez nas szczepów E. cloacae ESBL(+) i ESBL(-) wykazało znacznie wyższą oporność szczepów ESBL(+) na różne antybiotyki, nie tylko beta-laktamowe. Ponadto w niektórych przypadkach można było zaobserwować wyraźnie tendencje wzrostu lub spadku wrażliwośći na określone antybiotyki w roku 2005 w stosunku do W obu grupach szczepów, tak ESBL (+) jak i ESBL (-), zauważono wyraźny spadek liczby szczepów opornych na fluorochinolony i aminoglikozydy, co może świadczyć o zmniejszonym zastosowaniu tych grup antybiotyków w szpitalu. Zgodnie z oczekwaniami największą aktywność w stosunku do badanych szczepów wykazywały karbapenemy. Niepokojący jest jednak fakt, iż zaczynają pojawiać się szczepy E. cloacae oporne na działanie antybiotyków z tej grupy, która zazwyczaj rozważana jest jako ostatnia opcja terapeutyczna. Oporność w takich przypadkach

5 Nr 3 Lekowrażliwość szczepów E. cloacae 225 uwarunkowana może być: hiperprodukcją beta-laktamazy AmpC bądź też ESBL w połączeniu z innym mechanizmem (mutacja w genach warunkujących poryny) (9) lub produkcją enzymu hydrolizującego karbapenemy. Największe znaczenie mają w tym przypadku metalo-beta-laktamazy (MBL) lub KPC. Dotychczas opisano siedem beta-laktamaz typu KPC (KPC-1 do KPC-7) kodowanych plazmidowo lub chromosomalnie (13). Szczególnie niebezpieczne jest częste umiejscowienie genów kodujących karbapenemazy w pobliżu genów warunkujących oporność na inne antybiotyki. W 2008 roku pojawiły się wzmianki o alarmującym zjawisku współwystępowania genu qnrb2 (warunkującego oporność na fluorochinolony) i bla KPC na jednym plazmidzie, zidentyfikowanym u izolatów E. cloacae opornych na karbapenemy a wrażliwych na ciprofloksacynę (2). W odróżnieniu od ESBL oraz KPC, aktywność MBL nie jest hamowana przez inhibitory beta-laktamaz (17). Znaczne różnice w profilach oporności między szczepami ESBL(-) i ESBL(+) wiążą się w klinicznej praktyce z koniecznością uważnego wyboru preparatu do antybiotykoterapii i wymagają monitorowania występowania szczepów wrażliwych/opornych na poszczególne antybiotyki a także prawidłowej oceny wytwarzania przez nie ESBL. Z racji klinicznych implikacji pojawiania się szczepów opornych na karbapenemy należałoby zwrócić szczególną uwagę na wzrastającą oporność na antybiotyki zarezerwowane do leczenia najcięższych przypadków zakażeń. A. Młynarczyk, K. Winek, M. Wolska, A. Caban, M. Jabłońska, M. Romul, A. Wanyura, A. Sawicka-Grzelak, G. Młynarczyk ENTEROBACTER CLOACAE ANTIMICROBIAL SUSCEPTIBILITY OF STRAINS ISOLATED FROM HOSPITALIZED PATIENTS IN SUMMARY The profiles of resistance of ESBL(-) and ESBL(+) strains of Enterobacter cloacae were analysed and compared. 466 Enterobacter cloacae strains isolated from different specimens obtained from patients of big Warsaw hospital in were investigated. By using the several phenotypic methods 33.5% of strains was identified as ESBL(+). ESBL(+) strains were significantly less susceptible then ESBL(-). These two groups differed mostly in susceptibility to aminoglycosides and fluoroquinolones, e.g. 65.5% of ESBL(-) strains were susceptible to gentamicin, compared to only 25.0% ESBL(+), in case of ciprofloxacin 59.0% of ESBL(-) were susceptible whereas only 25.0% of ESBL(+) strains. The percentage of ESBL(+) grew from 26.4% in 2004 to 40.4% in 2005, whereas a tendency of growing susceptibility to aminoglycosides and fluoroquinolones was noted among all E.cloacae strains. Susceptibility to combinations of piperacillin or ticarcillin with ß-lactamase inhibitor was rather low among ESBL(+) strains. PIŚMIENNICTWO 1. Bradford PA. Extended-spectrum beta-lactamases in the 21st century: characterization, epidemiology, and detection of this important resistance threat. Clin Microbiol Rev 2001; 14: Chmelnitsky I, Navon-Venezia S, Strahilevitz J, Carmeli Y. Plasmid-mediated qnrb2 and carbapenemase gene bla(kpc-2) carried on the same plasmid in carbapenem-resistant ciprofloxacinsusceptible Enterobacter cloacae isolates. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52: Daoud Z, Moubareck C, Hakime N, Doucet-Populaire F. Extended spectrum beta--lactamase producing Enterobacteriaceae in Lebanese ICU patients: epidemiology and patterns of resistance. J Gen Appl Microbiol 2006; 52:

6 226 A. Młynarczyk i inni Nr 3 4. Fritsche TR, Castanheira M, Miller GH i inni. Detection of methyltransferases conferring highlevel resistance to aminoglycosides in Enterobacteriaceae from Europe, North America, and Latin America. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52: Giakkoupi P, Tzouvelekis LS, Tsakris A i inni. IBC-1, a novel integron-associated class A betalactamase with extended-spectrum properties produced by an Enterobacter cloacae clinical strain. Antimicrob Agents Chemother 2000; 44: Jiang X, Ni Y, Jiang Y i inni. Outbreak of infection caused by Enterobacter cloacae producing the novel VEB-3 beta-lactamase in China. J Clin Microbiol 2005; 43: Kaneko K, Okamoto R, Nakano R i inni. Gene mutations responsible for overexpression of AmpC beta-lactamase in some clinical isolates of Enterobacter cloacae. J Clin Microbiol 2005; 43: Kang HY, Kim KY, Kim J i inni. Distribution of conjugative-plasmid-mediated 16S rrna methylase genes among amikacin-resistant Enterobacteriaceae isolates collected in 1995 to 1998 and 2001 to 2006 at a university hospital in South Korea and identification of conjugative plasmids mediating dissemination of 16S rrna methylase. J Clin Microbiol 2008; 46: Marchaim D, Navon-Venezia S, Schwaber MJ, Carmeli Y. Isolation of imipenem-resistant Enterobacter species: emergence of KPC-2 carbapenemase, molecular characterization, epidemiology, and outcomes. Antimicrob Agents Chemother 2008; 52: Matsumoto Y, Inoue M. Characterization of SFO-1, a plasmid-mediated inducible class A betalactamase from Enterobacter cloacae. Antimicrob Agents Chemother 1999; 43: Młynarczyk G, Młynarczyk A, Castaneda Wysocka P i inni. Ocena wrażliwości na cefoperazon/ sulbaktam szczepów pałeczek Gram-ujemnych izolowanych od chorych hospitalizowanych. Med Dośw Mikrobiol 2008; 60: Młynarczyk G, Młynarczyk A, Pupek J i inni. Wrażliwość na antybiotyki szczepów Serratia marcescens izolowanych od chorych hospitalizowanych w latach Med Dosw Mikrobiol 2007; 59: Nordmann, Cuzon G, Naas T. The real threat of Klebsiella pneumoniae carbapenemase - producing bacteria. Lancet Infect Dis 2009; 9: Park YJ, Yu JK, Lee S i inni. Prevalence and diversity of qnr alleles in AmpC-producing Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Citrobacter freundii and Serratia marcescens: a multicentre study from Korea. J Antimicrob Chemother 2007; 60: Paterson DL. Resistance in gram-negative bacteria: Enterobacteriaceae. AJIC: American Journal of Infection Control 2006; 34: Paterson DL, Bonomo RA. Extended-spectrum beta-lactamases: a clinical update. Clin Microbiol Rev 2005; 18: Rasmussen BA, Bush K. Carbapenem-hydrolyzing beta-lactamases. Antimicrob Agents Chemother 1997; 41: Robicsek A, Sahm DF, Strahilevitz J i inni. Broader distribution of plasmid-mediated quinolone resistance in the United States. Antimicrob Agents Chemother 2005; 49: Schlesinger J, Navon-Venezia S, Chmelnitsky I i inni. Extended-spectrum beta-lactamases among Enterobacter isolates obtained in Tel Aviv, Israel. Antimicrob Agents Chemother 2005; 49: Szabó D, Bonomo RA, Silveira F i inni. SHV-type extended-spectrum beta-lactamase production is associated with Reduced cefepime susceptibility in Enterobacter cloacae. J Clin Microbiol 2005; 43: Otrzymano: 30 VI 2009 r. Adres Autora: Warszawa, ul. Chałubińskiego 5, Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego