Lekowrażliwość szczepów Proteus mirabilis izolowanych od bociana białego (Ciconia ciconia)

Transkrypt

1 MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2011, 63: Joanna Kwiecińska-Piróg 1, Tomasz Bogiel 1, Eugenia Gospodarek 1, Mariusz Kasprzak 3, Leszek Jerzak 3, Piotr Kamiński 2 Lekowrażliwość szczepów Proteus mirabilis izolowanych od bociana białego (Ciconia ciconia) Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu 1 Katedra i Zakład Mikrobiologii, dr hab. n. med. E. Gospodarek, prof. UMK 2 Katedra i Zakład Ekologii i Ochrony Środowiska, dr hab. n. med. P. Kamiński, prof. UMK 3 Uniwersytet Zielonogórski, Katedra Ochrony Przyrody, dr hab. L. Jerzak, prof. nadzw. Pałeczki Proteus sp. są rozpowszechnione w przyrodzie i należą do oportunistycznych patogenów człowieka. W pracy oceniono lekowrażliwość 59 szczepów P. mirabilis izolowanych od bociana białego (Ciconia ciconia) a uzyskane wyniki porównano z danymi dotyczącymi szczepów klinicznych. Szczepy wyosobnione od bociana białego są wrażliwsze na antybiotyki i nie wytwarzają beta-laktamaz o rozszerzonym zakresie substratowym. Pałeczki Proteus sp. należą do rodziny Enterobacteriaceae. W obrębie rodzaju wyróżnia się 8 gatunków. Cztery z nich: P. mirabilis, P. vulgaris, P. penneri, P. hauserii są obligatoryjnymi patogenami człowieka. P. mirabilis jest gatunkiem najczęściej izolowanym z zakażeń człowieka (11). Proteus sp. są rozpowszechnione w przyrodzie, występują przede wszystkim w glebie i wodzie. Poza saprofitycznym trybem życia w zanieczyszczonej wodzie i odpadach, bytują w przewodzie pokarmowym człowieka oraz dzikich i domowych zwierząt (11, 16). P. mirabilis i P. vulgaris biorą udział w rozkładzie materii organicznej pochodzenia zwierzęcego (16). Szczepy P. mirabilis są wrażliwe na większość penicylin oraz cefalosporyn, aztreonam, karbapenemy, aminoglikozydy, chinolony i trimetoprim/sulfametoksazol. Wykazują naturalną oporność na penicylinę G, oksacylinę, makrolidy, linkozamidy, streptograminy, glikopeptydy, rifampicynę, tetracykliny i kwas fusydowy (22). Z powodu nieracjonalnego stosowania antybiotyków i chemioterapeutyków w praktyce klinicznej dochodzi do nabycia przez szczepy oporności, a następnie ich selekcji. U pałeczek P. mirabilis jest ona głównie wynikiem zdobywania genów kodujących beta-laktamazy o rozszerzonym zakresie substratowym (Extended Spectrum Beta-Lactamases, ESBL), hydrolizujących penicyliny, cefalosporyny i aztreonam (23). Celem pracy była ocena lekowrażliwości środowiskowych szczepów P. mirabilis izolowanych od bociana białego (Ciconia ciconia) i porównanie uzyskanych wyników z danymi z piśmiennictwa dotyczącymi klinicznych szczepów P. mirabilis izolowanych od ludzi..

2 140 J. Kwiecińska-Piróg i inni Nr 2 MATERIAŁ I METODY Materiał do badań stanowiło 59 szczepów P. mirabilis izolowanych z prób pobranych od zdrowych piskląt bociana białego (Ciconia ciconia) bytującego na terenie województw: kujawsko-pomorskiego, lubuskiego i wielkopolskiego. Z wymazów z wola wyosobniono 41 (69,5%) szczepów, a z wymazów z kloaki - 18 (30,5%). Szczepy identyfikowano do gatunku na podstawie morfologii kolonii na podłożu MacConkey Agar (Becton Dickinson) oraz cech biochemicznych (API 20E, biomérieux, ATB Expression V , biomérieux). Oceniano lekowrażliwość badanych szczepów na 27 antybiotyków/chemioterapeutyków (Becton Dickinson) metodą krążkowo-dyfuzyjną według zaleceń Krajowego Ośrodka Referencyjnego ds. Lekowrażliwości Drobnoustrojów (KORLD) (4) dla pałeczek rodziny Enterobacteriaceae, zachowując warunki standaryzacji i interpretacji wyników podane przez Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI) (13). Wytwarzanie ESBL oceniano metodą dwóch krążków (Double-Disc Synergy Test). Do kontroli jakości oznaczania lekowrażliwości stosowano szczepy wzorcowe Escherichia coli z kolekcji ATCC: i WYNIKI Wśród badanych szczepów P. mirabilis nie stwierdzono opornych na połączenie piperacyliny z tazobaktamem, ceftazydym, cefepim, karbapenemy, aztreonam oraz amikacynę. Wykazano natomiast wysoki odsetek szczepów opornych na tetracyklinę (94,9%) i nitrofurantoinę (67,8%). Szczegółowe wyniki oceny lekowrażliwości zawarto na rycinie 1. U żadnego z badanych szczepów P. mirabilis nie stwierdzono mechanizmu oporności typu ESBL. DYSKUSJA Drobnoustroje, często naturalnie wrażliwe na wiele antybiotyków i chemioterapeutyków, mogą nabywać oporność poprzez mutacje w chromosomie bakteryjnym lub przejmowanie genów oporności zawartych na ruchomych elementach genetycznych. Oporność na beta-laktamy wśród pałeczek P. mirabilis jest wynikiem przede wszystkim wytwarzania penicylinaz oraz ESBL (2), kodowanych głównie w genach plazmidowych i, rzadziej, w genach chromosomu (21). Nie notowano jednak ich występowania u badanych szczepów. Oporność P. mirabilis na ampicylinę wynika z obecności enzymów TEM-1 i TEM- 2. ESBL są enzymami głównie klasy TEM oraz CTX-M-2, rzadziej VEB i PER (1, 15). Częstość występowania ESBL wśród klinicznych pałeczek Proteus sp. jest zróżnicowana i według różnych badań waha się od 1,3 do 29,9% (9, 21). We wcześniej przeprowadzonych badaniach własnych wykazano obecność tego mechanizmu oporności u 14,5% szczepów klinicznych izolowanych od chorych w latach (6). Wśród szczepów Proteus sp. rzadziej stwierdzany jest mechanizm oporności związany z wytwarzaniem cefalosporynaz typu AmpC (21). Z badań przeprowadzonych w 2008 roku w Korei, jego obecność stwierdzono u 3,6% szczepów P. mirabilis (21). Wśród badanych szczepów P. mirabilis nie stwierdzono oporności na połączenie piperacyliny z tazobaktamem. Dane te są zbliżone do wyników uzyskanych dla tego gatunku

3 Nr 2 Lekowrażliwość P. mirabilis izolowanych od bociana 141 0% 20% 40% 60% 80% 100% Ampicilina Piperacylina Amoksycylina/kwas klawulanowy Piperacylina/ tazobakam Cefazolina Cefprozil Cefuroksym Cefotaksym Ceftazydym Cefoperazon Cefepim Aztreonam Imipenem Ertapenem Meropenem Doripenem Gentamicyna Tobramicyna Amikacyna Netilmicyna Norfloksacyna Ciprofloksacyna Tetracyklina Tigecyklina Chloramfenikol Nitrofurantoina Trimetoprim/sulfametoksazol Wrażliwe Średniowrażliwe Oporne Ryc. 1. Lekowrażliwość badanych szczepów P. mirabilis (n=59) przez Kwiecińską-Piróg i wsp. (6), którzy stwierdzili oporność na połączenie tej penicyliny z inhibitorem beta-laktamaz u 0,9% szczepów klinicznych ESBL(-). Wysoki odsetek (98,3%) szczepów wrażliwych na to skojarzenie antybiotyków stwierdzili również Nijssen i wsp. (10). Oporność na karbapenemy u P. mirabilis jest wynikiem wytwarzania karbapenemazy typu OXA-23 (7). W badaniach własnych wykazano, że wszystkie badane szczepy izolowane od bociana białego są wrażliwe na karbapenemy. Otrzymane wyniki oceny lekowrażliwości na tę grupę leków przeciwbakteryjnych korelują z danymi na temat lekowrażliwości uzyskanymi dla szczepów klinicznych izolowanych od pacjentów Szpitala Uniwersyteckiego nr 1 im. dr. A. Jurasza w Bydgoszczy (6). W ocenie lekowrażliwości szczepów P. mirabilis ESBL(-) wykazano, że wszystkie szczepy kliniczne są wrażliwe na meropenem i doripenem, 99,8% na imipenem, a 99,2% na ertapenem (6). Podobne wyniki uzyskali Mendes i wsp. (8), którzy, badając 1895 szczepów P. mirabilis, wykazali oporność na karbapenemy u 1,0%. W badaniach Nijssen i wsp. (10), dotyczących 400 szczepów P. mirabilis, oporność na imipenem i meropenem stwierdzili również u prawie 1% izolatów.

4 142 J. Kwiecińska-Piróg i inni Nr 2 W badaniach przedstawionych w niniejszej pracy wykazano, że wszystkie szczepy P. mirabilis są wrażliwe na amikacynę, 98,3% - na netilmicynę, 99,6% na gentamicynę i 94,9% na tobramycynę. Wśród szczepów klinicznych notuje się zjawisko narastającej oporności na aminoglikozydy, która może być wynikiem obecności acetylotransferazy AAC (6 )-I modyfikującej antybiotyk (25) lub metylaz zmieniających miejsce docelowego działania podjednostkę 16S rrna (24). Okesola i Makanjuola (12) stwierdzili oporność na gentamicynę u 66,6% szczepów Proteus sp. Kwiecińska-Piróg i wsp. (6) wykazali znaczne różnice w liczbie szczepów opornych na aminoglikozydy w zależności od zdolności szczepu do wytwarzania ESBL. Wśród szczepów ESBL(-) oporność na aminoglikozydy dotyczy od 3,8% szczepów dla amikacyny do 25,1% w przypadku gentamicyny. Oporność na norfloksacynę i ciprofloksacynę wykazano u 3,4% badanych w niniejszej pracy szczepów P. mirabilis. Znacznie wyższe odsetki szczepów opornych na te chinoliny stwierdza się wśród szczepów klinicznych. Ruiz i wsp. (17) badając lekowrażliwość 5 szczepów P. mirabilis stwierdzili oporność na ciprofloksacynę u dwóch spośród nich. Kwiecińska-Piróg i wsp. (6) wykazali wśród szczepów ESBL(-) 14,7% opornych na ciprofloksacynę i 15,6% - na norfloksacynę. Dane te są zbieżne z wynikami uzyskanymi przez Saito i wsp. (18), którzy wykazali oporność na ciprofloksacynę u 13 (16%) spośród 80 badanych szczepów P. mirabilis. Wyższy, w porównaniu do szczepów izolowanych od bociana białego, odsetek klinicznych szczepów Proteus sp. opornych na fluorochinolony, wynika przede wszystkim z mutacji w genach topoizomerazy IV i aktywnego usuwania chemioterapeutyków z komórki za pośrednictwem pompy mikrosomalnej AcrAB (19). Najwyższy odsetek (94,9%) szczepów P. mirabilis poddanych badaniu w niniejszej pracy był oporny na tetracyklinę. Podobne wyniki (90,8%) uzyskuje się dla szczepów klinicznych ESBL(-) (6). Oporność na tetracykliny jest wynikiem obecności genów tet odpowiedzialnych za aktywne wypompowywanie antybiotyku z komórki i zmiany w białkach ochronnych rybosomów (Ribosomal Protection Protein, RPP). U pałeczek Proteus sp. zidentyfikowano trzy geny: tet(m), tet(h) i tet(j) (5). Geny tet(m) kodują RPP, natomiast tet(h) i tet(j) białka uczestniczące w aktywnym wypompowywaniu antybiotyków z komórki bakteryjnej (14). W badaniach własnych stwierdzono 32,2% szczepów P. mirablis opornych na chloramfenikol. Nieznacznie wyższy (42,1%) odsetek szczepów opornych wykazano wśród szczepów klinicznych ESBL(-) (6). Oporność ta jest najprawdopodobniej wynikiem obecności genów chromosomalnych cat, kodujących acetylotransferazę typu A-4 modyfikującą ten chemioterapeutyk (20). Stwierdzono oporność na nitrofurantoinę u 67,8% badanych szczepów P. mirabilis. Otrzymane wyniki są niższe niż uzyskane dla wielolekoopornych szczepów klinicznych, wśród których stwierdza się 100% oporność na badany chemioterapeutyk (3). Uzyskane wyniki sugerują wpływ środowiska szpitalnego na indukcję oporności wśród P. mirabilis na wiele leków przeciwdrobnoustrojowych. Konieczne jest wprowadzenie zasad racjonalnej antybiotykoterapii i stałe monitorowanie środowiska szpitalnego pod względem epidemiologii mechanizmów oporności, szczególnie ESBL.

5 Nr 2 Lekowrażliwość P. mirabilis izolowanych od bociana 143 WNIOSKI 1. Szczepy Proteus mirabilis izolowane od bociana białego (Ciconia ciconia) wykazują większą wrażliwość na wszystkie oceniane leki przeciwdrobnoustrojowe, oprócz tetracykliny, niż szczepy izolowane z próbek materiału klinicznego pobranego od ludzi. J. Kwiecińska-Piróg, T. Bogiel, E. Gospodarek, M. Kasprzak, L. Jerzak, P. Kamiński The susceptibility of Proteus mirabilis strains isolated from white stork (Ciconia ciconia) SUMMARY Proteus sp. rods are ubiquitous bacteria, widespread in the environment and classified also as opportunistic human pathogens. The aim of our study was to evaluate susceptibility of Proteus mirabilis strains isolated from white stork (Ciconia ciconia) regarding as his natural bacterial flora, compare and discuss their results with data obtained from scientific literature for clinical strains of the same species. Susceptibility of 59 P. mirabilis strains was estimated for 27 antimicrobials using disc-diffusion method and the ability to produce extended spectrum beta-lactamases was evaluated by double disc synergy test. Environmental P. mirabilis strains isolated from white stork were assessed as more susceptible to most of the examined antimicrobials and production of extended spectrum beta-lactamases was not noted amongst them. PIŚMIENNICTWO 1. Arago n LM, Mirelis B, Miro E, Mata C. Increase in b-lactam-resistant Proteus mirabilis strains due to CTX-M- and CMY-type as well as new VEB- and inhibitor-resistant TEM-type b-lactamases. J Antimicrobial Chemother 2008; 61: Cantón R, Novais A, Valverde A i inni. Prevalence and spread of extended-spectrum b-lactamase- -producing Enterobacteriaceae in Europe. Clin Microbiol. Infect 2008; 14: Cohen-Nahum K, Saidel-Odes L, Riesenberg K i inni. Urinary tract infections caused by multidrug resistant Proteus mirabilis: risk factors and clinical outcomes. Clin Epidemiol Study 2010; 1: Gniadkowski M, Żabicka D, Hryniewicz W. Rekomendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki (2009). Oznaczanie wrażliwości pałeczek Gram-ujemnych. KORLD 5. Kobashi Y, Hasebe A, Nishio M, Uchiyama H. Diversity of tetracycline resistance genes in bacteria isolated from various agricultural environments. Microbes Environ 2007; 22: Kwiecińska-Piróg J, Bogiel T, Gospodarek E. Występowanie betalaktamaz o rozszerzonym spektrum substratowym wśród szczepów Proteus mirabilis izolowanych w latach Przegl Epidemiol 2010; 64: Luzzaro F, Perilli M, Amicosante G i inni. Properties of multidrug-resistant, ESβL-producing Proteus mirabilis isolates and possible role of β-lactam/β-lactamase inhibitor combinations. Int J Antimicrob Agents 2001; 17: 131-5

6 144 J. Kwiecińska-Piróg i inni Nr 2 8. Mendes RE, Rhomberg PR, Bell JM i inni. Doripenem activity tested against a global collection of Enterobacteriaceae, including isolates resistant to other extended-spectrum agents. Diag Microbiol Infect Dis 2009; 63: Muratani T, Kobayashi T, Doi K i inni. Prevalence of quinolone high-resistant and ESBL producing Proteus mirabilis in Japan. Int J Antimicrobial Agents 2009; 34: S Nijssen S, Florijn A, Bonten MJM i inni. Beta-lactam susceptibilities and prevalence of ESBL-producing isolates among more than 5000 European Enterobacteriaceae isolates. Int J Antimicrobial Agents 2004; 24: O Hara CM, Brenner FW, Miller JM. Classification, identification and clinical significance of Proteus, Providencia and Morganella. Clin Microbiol Rev 2000; 13: Okesola AO, Makanjuola O. Resistance to third-generation cephalosporins and other antibiotics by Enterobacteriaceae in Western Nigeria. Amer J Infect Dis 2009; 5: Performance standards for antimicrobial disk susceptibility tests; approved standard-tenth edition (2009) CLSI M02-A10, Roberts MC. Update on acquires tetracycline resistance genes. FEMS Microbiol Let 2005; 245: Rodriguez C, Radice M, Perazzi B, Castro S. Enzymatic resistance to beta lactam antibiotics within the genus Proteus and evaluation of Proteus mirabilis phenotypes and genotypes for resistance to third- and fourth-generation cephalosporins. Enferm Infecc Microbiol Clin 2005; 23: Różalski A, Kwil I, Torzewska A i inni. Bakterie z rodzaju Proteus cechy i czynniki chorobotwórczości. Post Hig Med Dośw 2007; 61: Ruiz J, Gómez J, Navia MM i inni. High prevalence of nalidixic acid resistant, ciprofloxacin susceptible phenotype among clinical isolates of Escherichia coli and other Enterobacteriaceae. Diag Microbiol Infect Dis 2002; 42: Saito R, Okugawa S, Kumita W, Sato K. Clinical epidemiology of ciprofloxacin resistant Proteus mirabilis isolated from urine samples of hospitalised patients. Clin Microbiol Infect 2007; 13: Saito R, Sato K, Kumita W i inni. Role of type II topoisomerase mutations and AcrAB efflux pump in fluoroquinolone-resistant clinical isolates of Proteus mirabilis. J Antimicrob Chemother 2006; 58: Schwarz S, Kehrenberg C, Doublet B, Cloeckaert A. Molecular basis of bacterial resistance to chloramphenicol and florfenicol. FEMS Microbiol Rev 2004; 28: Song W, Kim J, Kwon Bae I i inni. Chromosome-encoded AmpC and CTX-M Extended-Spectrum β-lactamases in clinical isolates of Proteus mirabilis from Korea. Antimicrobial Agents Chemother 2011; 55: Stock I. Natural antibiotic susceptibility of Proteus spp., with special reference to P. mirabilis and P. penneri strains. J Chemother 2003; 15: Stürenburg E, Mack D. Extended-spectrum β-lactamases: implications for the clinical microbiology laboratory, therapy, and infection control. J Infect 2003; 47: Wachino J, Yamane K, Shibayama K i inni. Novel plasmid-mediated 16S rrna methylase, RmtC, found in a Proteus mirabilis isolate demonstrating extraordinary high-level resistance various aminoglycosides. Antimicrob Agents Chemother 2006; 50: Wieczorek P, Sacha P, Hauschild T i inni. The aac(6`)ib gene in Proteus mirabilis strains resistant to aminoglycosides. Folia Histochem Cytobiol 2008; 46: Otrzymano: 02 V 2011 r. Adres Autora: Bydgoszcz, ul. M. Skłodowskiej-Curie 9, Katedra i Zakład Mikrobiologii Collegium Medium im. Rydygiera w Bydgoszczy, UMK w Toruniu