SZCZEPY ACINETOBACTER BAUMANNII OPORNE NA KARBAPENEMY

MED. DOŚW. MIKROBIOL., 2, 62: 9-26 Tomasz Bogiel, Joanna Kwiecińska-Piróg, Katarzyna Jachna-Sawicka, Eugenia Gospodarek SZCZEPY ACINETOBACTER BAUMANNII OPORNE NA KARBAPENEMY Katedra i Zakład Mikrobiologii Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Kierownik: dr hab. n. med. E. Gospodarek, prof. UMK Przeprowadzono analizę retrospektywną szczepów Acinetobacter baumannii opornych na imipenem i/lub meropenem izolowanych w latach 27-29 z materiału od chorych leczonych w Szpitalu Uniwersyteckim nr im. dr. A. Jurasza w Bydgoszczy. W okresie objętym analizą od chorych izolowano 66 szczepów A. baumannii o fenotypie oporności na karbapenemy. Odnotowano w kolejnych latach wzrost odsetka szczepów opornych na imipenem i spadek - szczepów opornych na meropenem. Pałeczki Acinetobacter baumannii należą do najczęstszych etiologicznych czynników zakażeń szpitalnych. Zdolność przeżycia w różnych środowiskach, także ubogich w substancje odżywcze, np. w środowisku szpitalnym, i oporność na czynniki fizyko-chemiczne czynią z tych bakterii potencjalnie niebezpieczne patogeny. Notowany z każdym rokiem wzrost częstości izolacji szczepów Acinetobacter sp. oraz nabywanie przez nie oporności pod wpływem presji antybiotykowej, jak i transferu genów kodujących mechanizmy oporności jest zjawiskiem niebezpiecznym. Dlatego stanowią one wyzwanie terapeutyczne, zarówno ze względu na rodzaj i lokalizację zakażeń, trudności w eradykacji, jak i ograniczoną liczbę opcji terapeutycznych (, 7, 9). Karbapenemy, w tym imipenem i meropenem, stosowane są, m. in., w leczeniu ciężkich zakażeń szpitalnych o etiologii pałeczek niefermentujących opornych na inne betalaktamy. Często stanowią, oprócz kolistyny, leki ostatniego rzutu (7). Stąd, przedmiotem szczególnego zainteresowania mikrobiologów i epidemiologów powinien być aktualny stan częstości wywoływanych przez nie zakażeń. Oporność pałeczek A. baumannii na karbapenemy może być uwarunkowana zmianą w przepuszczalności osłon komórkowych bakterii uzyskiwaną redukcją białek porynowych oraz wytwarzaniem betalaktamaz hydrolizujących karbapenemy (,,, 6). Celem pracy była retrospektywna ocena częstości izolacji oraz lekowrażliwości szczepów A. baumannii opornych na imipenem i/lub meropenem wyosobnionych od pacjentów

2 T. Bogiel i inni Nr 2 Szpitala Uniwersyteckiego nr im. dr. A. Jurasza w Bydgoszczy. W analizie uwzględniono lata 27-29, rodzaj materiału klinicznego oraz oddziały, w których leczeni byli chorzy. MATERIAŁ I METODY Materiał do badań stanowiły szczepy A. baumannii izolowane od chorych leczonych w Szpitalu Uniwersyteckim nr im. dr. A. Jurasza w Bydgoszczy Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Identyfikację gatunkową przeprowadzano na podstawie morfologii kolonii na podłożu Columbia Agar z dodatkiem 5% krwi baraniej (biomérieux), podłożu MacConkey Agar (biomérieux, Becton Dickinson) oraz wyników reakcji biochemicznych ujętych w testach ID 2 E i API 2 NE (biomérieux) wykonywanych zgodnie z zaleceniami producenta i odczytywanych w systemie komputerowym ATB Expression V 2.8.8 (biomérieux). Wrażliwość szczepów A. baumannii na antybiotyki oznaczano metodą krążkowo dyfuzyjną według Kirby Bauer, zachowując wymagane warunki standaryzacji podane przez Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) i Krajowy Ośrodek Referencyjny ds. Lekowrażliwości Drobnoustrojów (KORLD) (5, 8). Używano zawiesiny bakteryjnej o gęstości,5 według skali MacFarlanda i podłoża Mueller-Hinton Agar (biomérieux). Krążki 5 65 7 67 5 6 89 6 6 6 25 Liczba 2 5 9 95 95 5 6 27 28 29 Lata Ryc.. Izolaty ogółem Izolaty oporne na meropenem Izolaty oporne na imipenem Izolaty oporne na imipenem i/lub meropenem Szczepy objęte badaniem Liczba pacjentów A. baumannii - liczba izolacji, szczepów oraz pacjentów, od których je wyosobniono w okresie objętym badaniem

Nr 2 A. baumannii oporne na karbapenemy 2 z antybiotykami (Becton Dickinson) dobierano zgodnie z zaleceniami KORLD. W celu kontroli poprawności oznaczania lekowrażliwości stosowano szczepy wzorcowe z kolekcji ATCC: Pseudomonas aeruginosa 2785 i Escherichia coli 25922. Płytki antybiogramowe inkubowano 6-8 godzin w temperaturze 5º C w atmosferze tlenowej. Wyniki interpretowano w oparciu o aktualne tabele CLSI na podstawie wielkości średnic stref zahamowania wzrostu bakterii wokół krążków z antybiotykami. Badaniem objęto szczepy izolowane w latach 27 29, uznane zgodnie z interpretacją CLSI za oporne na imipenem lub meropenem. Do badań wybrano wyłącznie niepowtarzające się izolaty, wykluczając kolejne hodowle A. baumannii pochodzące od tego samego pacjenta, o takiej samej lekooporności. Tabela I. Pochodzenie opornych na karbapenemy szczepów A. baumannii (n=66) Oddział/Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii Chirurgii Dziecięcej Neurochirurgii i Neurotraumatologii Rehabilitacji Anestezjologii i Intensywnej Terapii dla Dzieci Chirurgii Ogólnej i Endokrynologicznej Chirurgii Ogólnej i Naczyń Kardiologii Ortopedii Nefrologii Poradnia Ortopedii Pozostałe* 27 (n=) (25,) (,) (25,) (25,) (,) (,) (,) (,) (25,) (,) (,) (,) Liczba badanych szczepów (%) 28 29 (n=95) (n=67) 6 29 (7,9) (,) (,) 6 (6,8) 6 (6,) (,) 9 (9,5) 7 (7,) 9 (9,5) (,) (,2) (,2) 5 (5,) 5 (22,) (,5) (6,) 9 (,) (,5) (,) (,5) (,) (,) (,) 5 (7,5) Ogółem (n=66) 66 (9,8) 6 (9,6) 2 (2,) (6,6) 9 (5,) (6,) 7 (,2) (6,) (,6) (,8) (,8) (6,) * - po jednym szczepie izolowano od pacjentów z klinik/oddziałów/poradni: urologicznych, geriatrycznych, neurologicznych, chirurgicznych, endokrynologicznych, stacji dializ, medycyny ratunkowej

22 T. Bogiel i inni Nr 2 WYNIKI Ogółem w okresie objętym badaniem od chorych wyosobniono 66 szczepów A. baumannii o fenotypie oporności przynajmniej na jeden ze stosowanych karbapenemów. Liczba izolacji szczepów opornych na karbapenemy wzrosła od w 27 do 67 w 29 roku. Największy wzrost stwierdzono w 28 roku, kiedy to izolowano 95 niepowtarzających się szczepów A. baumannii od 65 pacjentów. Wynika to głównie z ogólnie większej w poszczególnych latach liczby izolacji szczepów tego gatunku. Liczbę szczepów oraz chorych, od których wyosobniono szczepy badane w tym okresie przedstawia rycina. W pierwszym roku objętym badaniem nie odnotowano izolatów opornych na imipenem. Odsetek izolatów o tym fenotypie oporności w ogólnej liczbie izolatów A. baumannii wzrósł do 27,6% w 28 roku i,% w 29 roku. Natomiast, izolaty oporne na meropenem stanowiły: 2,%,,2% i,6%, odpowiednio w latach 27, 28 i 29. Pochodzenie szczepów izolowanych w latach 27 29 przedstawiono w tabeli I, a rodzaj materiału klinicznego, z którego je wyosobniono został zestawiony na rycinie 2. Najwyższy odsetek szczepów badanych w każdym roku pochodził od chorych leczonych w Oddziale Anestezjologii i Intensywnej Terapii oraz klinikach zabiegowych. Były to najczęściej szczepy izolowane z popłuczyn oskrzelowo-pęcherzykowych (25,%), wymazów z ran (8,%) i gardła (2,%). Wyniki oceny lekooporności szczepów A. baumannii przedstawiono na rycinie i. Pomimo ogólnie wyższego wśród szczepów badanych odsetka szczepów A. baumannii opornych na meropenem (97,%), w porównaniu do imipenemu (77,7%), stwierdzono spadek częstości izolacji szczepów opornych na ten antybiotyk (Ryc. ). Ryc. 2. [%] 6,,2,8 9,6,6 2, 2, 2,,8,8,2,2,2,2 8, 25, Popłuczyny oskrzelow o-pęcherzykow e (n=2) Wymaz z rany (n=) Wymaz z gardła (n=2) Krew (n=6) Mocz (n=) Mocz z cew nika (n=8) Wymaz z odleżyny (n=7) Wydzielina z dróg oddechow ych (n=6) Wymaz z nosa (n=) Płyn z jam ciała (n=) Płyn mózgow o-rdzeniow y (n=) Ropa (n=) Cew nik naczyniow y (n=2) Dren (n=2) Wymaz z otw oru tracheostomijnego (n=2) Pozostałe* (n=7) Materiał kliniczny, z którego izolowano szczepy A. baumannii oporne na karbapenemy * - po jednym szczepie izolowano z wymazu z miejsca wkłucia, wymazu z odbytu, płynu z otrzewnej, plwociny, soku żołądkowego, wymazu ze stomii i wysięku

Nr 2 A. baumannii oporne na karbapenemy 2 Piperacylina Tikarcylina/kwas klawulanowy Ampicylina/sulbaktam Piperacylina/tazobaktam Cefotaksym Ceftazydym Lata 27 (n=) 28 (n=95) 29 (n=67) Cefepim Aztreonam Imipenem Meropenem Doripenem, 2,, 6, 8,, [%] Ryc.. Szczepy A. baumannii oporne na antybiotyki betalaktamowe izolowane w latach 27-29 Odnotowano spadek odsetka szczepów opornych na aztreonam ze % w 27 do 8,% w 29 roku (Ryc. ). Wśród szczepów opornych na imipenem i meropenem nie notowano wrażliwych na doripenem. Wszystkie badane szczepy A. baumannii były oporne na norfloksacynę, ciprofloksacynę i chloramfenikol. DYSKUSJA W dostępnym piśmiennictwie jest niewiele informacji na temat szczepów A. baumannii opornych na karbapenemy w Polsce (2). Tymczasem narastająca u szczepów tego gatunku oporność na karbapenemy jest istotnym problemem w wielu krajach (, 6,, 2, 7, 9), szczególnie ze względu na wysoką śmiertelność chorych, u których doszło do zakażenia o tej etiologii (6). Największą różnorodność wśród badanych szczepów notowano w pierwszym roku objętym analizą. Każdy, spośród czterech izolowanych szczepów wyosobniono z różnego materiału (popłuczyny oskrzelowo-pęcherzykowe, wymaz z odleżyny, drenu i wydzielina z dróg oddechowych) od różnych chorych leczonych w Oddziale Intensywnej Terapii i Klinikach: Neurochirurgii, Ortopedii i Rehabilitacji. Wzrost częstości izolacji szczepów A. baumannii opornych na karbapenemy może być spowodowany stosowaniem tej grupy antybiotyków i wywieranej przez nie presji prowadzącej do selekcji szczepów opornych, jak i stosowaniem innych betalaktamów i ich

2 T. Bogiel i inni Nr 2 Gentamycyna Tobramycyna Amikacyna Netilmycyna Chloramfenikol Kolistyna Lata 27 (n=) 28 (n=95) 29 (n=67) Trimetoprim/sulfametoksazol Norfloksacyna Ciprofloksacyna Lewofloksacyna Ryc.., 2,, 6, 8,, [%] Szczepy A. baumannii oporne na antybiotyki aminoglikozydowe, chinolony i chemioterapeutyki izolowane w latach 27-29 połączeń z inhibitorami betalaktamaz (2). Fakt ten tłumaczy wykazany wzrost częstości izolacji szczepów opornych na imipenem i meropenem. Najwyższy odsetek badanych szczepów w każdym roku objętym badaniem pochodził z Oddziału Anestezjologii i Intensywnej Terapii oraz klinik chirurgicznych. Potwierdzają to badania również innych autorów (8, 2). W badaniach tych, stosując typowanie molekularne, potwierdzono występowanie u kilku pacjentów zakażenia wywołanego przez więcej niż jeden szczep. Tłumaczy to uzyskanie na podstawie badań własnych izolacji 95 i 67 szczepów różniących się lekoopornością, odpowiednio od 65 i 6 pacjentów w 28 i 29 roku. Szczepy A. baumannii oporne na karbapenemy, jak wykazały wyniki badań oparte na typowaniu molekularnym, mogą utrzymywać się w środowisku szpitalnym (,, 5, 8, 9), a geny kodujące ten rodzaj oporności mogą być przekazywane między szczepami (8). Do podobnej sytuacji może dochodzić w szpitalu, od którego pacjentów pochodziły szczepy ujęte w badaniu. W celu potwierdzenia tych przypuszczeń należałoby w przyszłości przeprowadzić typowanie genetyczne szczepów. Badane szczepy były w większości równocześnie oporne na piperacylinę, tikarcylinę z kwasem klawulanowym, chinolony trimetoprim/sulfametoksazol i chloramfenikol. Najwyższy odsetek szczepów wrażliwych w okresie objętym badaniem notowano wobec ampicyliny z sulbaktamem (2,8%), tobramycyny (8,%) i kolistyny (,5%). Jest to istotna informacja z klinicznego punktu widzenia. Z piśmiennictwa wynika, że połączenie penicyliny z inhibitorem betalaktamaz daje lepsze efekty terapeutyczne od kolistyny w leczeniu zakażeń szczepami Acinetobacter sp. opornymi na karbapenemy (). Według innych autorów jedynym skutecznym lekiem wobec tych szczepów jest kolistyna (9).

Nr 2 A. baumannii oporne na karbapenemy 25 Stwierdzenie w badaniach własnych występowania oporności na jeden z wybranych karbapenemów częściej meropenem (97,%) niż imipenem (77,7%), może być uwarunkowane występowaniem różnych, warunkujących ją genów (5), jednak potwierdzenie tego wymagałoby przeprowadzenia badań na poziomie genomów szczepów. WNIOSKI. W okresie objętym badaniem stwierdzono po 27 roku znaczący wzrost częstości izolacji szczepów A. baumannii opornych na karbapenemy, które mogą utrzymywać się w środowisku szpitalnym. 2. Szczepy A. baumannii oporne na karbapenemy izoluje się głównie z materiału od chorych leczonych w Oddziale Anestezjologii i Intensywnej Terapii oraz klinikach chirurgicznych.. Groźnym zjawiskiem jest występowanie oporności wśród szczepów A. baumannii, w wyższym odsetku na meropenem (97,%) niż imipenem (77,7%), której towarzyszy zawsze oporność na doripenem, norfloksacynę i ciprofloksacynę.. Najwyższe odsetki szczepów wrażliwych na ampicylinę z sulbaktamem (2,8%), tobramycynę (8,%) i kolistynę (,5%) wskazują na możliwość stosowania tych leków w terapii zakażeń o etiologii A. baumannii opornych na karbapenemy. T. Bogiel, J. Kwiecińska-Piróg, K. Jachna-Sawicka, E. Gospodarek CARBAPENEM-RESISTANT ACINETOBACTER BAUMANNII STRAINS SUMMARY A. baumannii rods are opportunistic pathogens responsible generally for nosocomial infections. Resistance to carbapenems, observed among them, is a serious threat due to ability to be transmitted between bacterial species. The aim of our study was to evaluate the frequency of isolation and susceptibility to antibiotics of resistant to imipenem and/or meropenem A. baumannii strains isolated between 27 and 29 from patients of University Hospital of dr A. Jurasz Collegium Medicum of L. Rydygier in Bydgoszcz Nicolaus Copernicus University in Toruń. Study shows increasing frequency of isolation that type of strains from in 27 to 95 in 28 and 67 in 29. Percentage of imipenem-resistant isolates raised to 27,6% in 28 and,% in 29. Meropenem-resistant A. baumannii isolates frequency changed from 2,% in 27 to,2% and,6%, in 28 and 29, respectively. The majority of strains were obtained from patients of the Intensive Care Units and surgery clinics. Examined A. baumannii strains were generally isolated from bronchoalveolar lavage (25,%) and wound (8,%) or throat (2,%) swabs samples. The isolates demonstrated full resistance to norfloxacin, ciprofloxacin, and chloramphenicol. Ampicillin/sulbactam (2,8%), tobramycin (8,%) and colistin (,5%) presented the highest in vitro activity against isolated strains. PIŚMIENNICTWO. Afzal-Shah M, Livermore DM. Worldwide emergence of carbapenem-resistant Acinetobacter spp. J Antimicrob Chemother. 998; : 576-7

26 T. Bogiel i inni Nr 2 2. Boo TW, Walsh F, Crowley B. Molecular characterization of carbapenem-resistant Acinetobacter species in an Irish university hospital: predominance of Acinetobacter genomic species. J Med Microbiol. 29; 58: 29-6. Bush K. Metallo-beta-lactamases: a class apart. Clin Infect Dis. 998; 27 Suppl : 8-5. Cisneros JM, Rodríguez-Baño J. Nosocomial bacteremia due to Acinetobacter baumannii: epidemiology, clinical features and treatment. Clin Microbiol Infect. 22; 8: 687-9 5. Clinical and Laboratory Standards Institute. Perfomance standards for antimicrobial susceptibility testing. Eighteenth informational supplement (M-S8). CLSI Wayne, Pa 28 6. Dalla-Costa LM, Coelho JM, Souza HA i inni. Outbreak of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii producing the OXA-2 enzyme in Curitiba, Brazil. J Clin Microbiol. 2; : -6 7. Dzierżanowska D. Patogeny zakażeń szpitalnych. W: Zakażenia szpitalne. Red. D. Dzierżanowska, α-medica press, Bielsko-Biała. 27, 8-59 8. Gniadkowski M, Żabicka D, Hryniewicz W. Rekomendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki 29. Oznaczanie wrażliwości pałeczek Gram-ujemnych. 9. Gospodarek E, Ziółkowski G. Antybiotykooporne szczepy Acinetobacter baumannii występujące w Polsce. Przegl. Epidemiol. 2; 5: 88-96. Manuel RJ, Shin GY, Farrag N, Holliman R. Endemic carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii in a London hospital. J Antimicrob Chemother. 2; 52: -2. Naas T, Levy M, Hirschauer C i inni. Outbreak of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii producing the carbapenemase OXA-2 in a tertiary care hospital of Papeete, French Polynesia. J Clin Microbiol. 25; : 826-9 2. Niumsup PR, Boonkerd N, Tansawai U, Tiloklurs M. Carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii producing OXA-2 in Thailand. Jpn J Infect Dis. 29; 62: 52-. Oliveira MS, Prado GV, Costa SF i inni. Ampicillin/sulbactam compared with polymyxins for the treatment of infections caused by carbapenem-resistant Acinetobacter spp. J Antimicrob Chemother. 28; 6: 69-75. Poirel L, Nordmann P. Carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii: mechanisms and epidemiology. Clin Microbiol Infect. 26; 2: 826-6 5. Qi C, Malczynski M, Parker M, Scheetz MH. Characterization of genetic diversity of carbapenemresistant Acinetobacter baumannii clinical strains collected from 2 to 27. J Clin Microbiol. 28; 6: 6-9 6. Quale J, Bratu S, Landman D, Heddurshetti R. Molecular epidemiology and mechanisms of carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii endemic in New York City. Clin Infect Dis. 2; 7: 2-2 7. Tsakris A, Tsioni C, Pournaras S i inni. Spread of low-level carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii clones in a tertiary care Greek hospital. J Antimicrob Chemother. 2; 52: 6-7 8. Valenzuela JK, Thomas L, Partridge SR i inni. Horizontal gene transfer in a polyclonal outbreak of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii. J Clin Microbiol. 27; 5: 5-6 9. Wang H, Guo P, Sun H i inni. Molecular epidemiology of clinical isolates of carbapenem-resistant Acinetobacter spp. from Chinese hospitals. Antimicrob Agents Chemother. 27; 5: 22-8 2. Wróblewska MM, Towner KJ, Marchel H, Łuczak M. Emergence and spread of carbapenem- -resistant strains of Acinetobacter baumannii in a tertiary-care hospital in Poland. Clin Microbiol Infect. 27; : 9-6 Otrzymano: V 2 r. Adres Autora: 85-9 Bydgoszcz, ul. M. Curie-Skłodowskiej 9, Katedra i Zakład Mikrobiologii, Collegium Medicum im. Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet M. Kopernika w Toruniu