Nowiny Lekarskie 2007, 76, 4, 314-321
PAWEŁ SACHA, PIOTR JAKONIUK, PIOTR WIECZOREK, MARCIN ŻÓRAWSKI
MECHANIZMY OPORNOŚCI NA ANTYBIOTYKI β-LAKTAMOWE
IZOLATÓW ESCHERICHIA COLI, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, PROTEUS MIRABILIS
I ENTEROBACTER CLOACAE OPORNYCH NA CEFOTAKSYM
MECHANISMS OF RESISTANCE TO β-LACTAM ANTIBIOTICS IN ESCHERICHIA COLI, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, PROTEUS MIRABILIS
AND ENTEROBACTER CLOACAE ISOLATES RESISTANT TO CEFOTAXIME
Zakład Diagnostyki Mikrobiologicznej
Akademia Medyczna w Białymstoku
Kierownik Zakładu: dr hab. med. Piotr Jakoniuk
Streszczenie
Wstęp. Wyniki badań naukowych na świecie wskazują na narastanie oporności na antybiotyki wśród pałeczek Enterobacteriaceae.
Cel. Ocena występowania mechanizmów oporności na antybiotyki β-laktamowe oraz wrażliwości na antybiotyki wśród szczepów P. mirabilis, E.
coli, K. pneumoniae i E. cloacae opornych na cefotaksym.
Materiały i metoda. Przebadano 303 szczepy pałeczek Enterobacteriaceae izolowane z różnych materiałów klinicznych. Do badania wrażliwości na antybiotyki stosowano metodę dyfuzyjno-krążkową. Do oceny występujących mechanizmów oporności na antybiotyki β-laktamowe stosowano metodę PCR i MDDT.
Wyniki. Wytwarzanie ESBL było najważniejszym mechanizmem warunkującym oporność na antybiotyki β-laktamowe. Zdolność wytwarzania ESBL wykryto u 33,7% izolatów Enterobacteriaceae, głównie u E. cloacae (16,8%) i K. pneumoniae (11,9%). Mechanizm AmpC wykazano u 9,9%, a inne mechanizmy oporności u 7,9% badanych izolatów Enterobacteriaceae. Częstość występowania mechanizmów oporności w grupie szczepów opornych na cefotaksym wynosiła: ESBL – 60%, ESBL i AmpC – 15,5%, AmpC – 6,7% i 17,8% inne.
Wnioski. Najważniejszym mechanizmem oporności na antybiotyki β-laktamowe badanych pałeczek Enterobacteriaceae było wytwarzanie ESBL
i/lub AmpC enzymów. Nie wykazano obecności enzymów CTX-M wśród szczepów opornych na cefotaksym.
SŁOWA KLUCZOWE: mechanizmy oporności na antybiotyki β-laktamowe, Enterobacteriaceae, wrażliwość na antybiotyki.
Summary
Introduction. Worldwide scientific data show that there is an increasing level of resistance to antibiotics among Enterobacteriaceae rods.
Aim. The aim of this study was to evaluate susceptibility to antibiotics and detection of mechanisms of resistance to β-lactam antibiotics among P. mirabilis, E. coli, K. pneumoniae, and E. cloacae strains resistant to cefotaxime.
Material and methods. We studied 303 strains of Enterobacteriaceae rods isolated from different clinical samples. Disk – diffusion method was used to study susceptibility to antibiotics. MDDT and PCR methods were used to detect mechanisms of bacterial resistance to β-lactam antibiotics.
Results. The major mechanism of resistance to β-lactam antibiotics was production of ESBL. ESBL were detected in 33.7% of Enterobacteriaceae isolates, especial y in E.cloacae (16.8%) and K.pneumoniae (11.9%). AmpC mechanism was detected in 9.9% isolates and other mechanisms in 7.9% isolates of Enterobacteriaceae. Occurrence of mechanisms resistance in cefotaxime-resistant group (R-CTX) respectively: ESBL – 60%, ESBL and AmpC – 15.5%, AmpC – 6.7% and other 17.8%.
Conclusion. The most important mechanisms of resistance to β-lactam antibiotics in Enterobacteriaceae were production ESBL and/or AmpC
enzymes. Strains producing CTX-M enzymes among of cefotaxime-resistant strains were not found.
KEY WORDS: mechanisms resistance to β-lactam antibiotics, Enterobacteriaceae, susceptibility to antibiotics.
Wstęp
cefotaksym, czy ceftazydym często prowadzi do selekcji
Wśród wielu antybiotyków stosowanych w leczeniu
szczepów opornych na większość antybiotyków β-lak-
zakażeń wywołanych przez pałeczki Enterobacteriaceae
tamowych (oprócz karbapenemów). Najliczniejszą
nadal najważniejszą grupę stanowią antybiotyki β-lak-
grupę z nabytą opornością na cefalosporyny stanowią
tamowe. Szczególnie chętnie w praktyce klinicznej
gramm-ujemne pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae.
korzysta się z cefalosporyn ze względu na ich znakomite
Kolonizacja środowiska szpitalnego takimi szczepami
właściwości farmakokinetyczne, szerokie spektrum działania
może stanowić istotny czynnik ryzyka, wpływający na
przeciwbakteryjnego i niewielką toksyczność. Wszystkie te
zwiększenie liczby zakażeń szpitalnych stwarzających
cechy preferują stosowanie tych leków zarówno u dzieci, jak
poważne trudności terapeutyczne [3, 4].
i osób dorosłych do zwalczania zakażeń o różnej lokalizacji
Należy pamiętać, że antybiotyki cefalosporynowe
[1, 2].
stanowią jeden z czynników mutagennych prowadzący
Nadużywanie cefalosporyn III generacji, takich jak
do wytwarzania oporności przez bakterie na antybiotyki
Mechanizmy oporności na antybiotyki β-laktamowe izolatów Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae...
315
β-laktamowe. Wśród wielu mechanizmów odpowiedzial-
Przed przystąpieniem do badań szczepy rewitalizowano
nych za tego typu oporność u pałeczek Enterobacteriaceae,
poprzez 3-krotny pasaż na agarze Columbia (bioMérieux,
na pierwszym miejscu wymienia się β-laktamazy o
Marcy l’Etoile, France) i poddawano ponownej
rozszerzonym spektrum substratowym (ESBL; ang.
identyfikacji przy użyciu ID 32E i systemu ATB
extended-spectrum β-lactamases) [3]. Geny kodujące ich
(bioMérieux, Marcy l’Etoile, France).
wytwarzanie mogą być zlokalizowane na chromosomie lub
Badanie wrażliwości na antybiotyki wykonano
plazmidach. Możliwość transferu plazmidów wśród różnych
metodą dyfuzyjno-krążkową na podłożu Muller-Hintona
gatunków Enterobacteriaceae stwarza zagrożenia związane
agar (Oxoid, Basingstoke, UK) postępując zgodnie z za-
z pojawianiem się szczepów wieloopornych [3–5].
leceniami CLSI i Krajowego Ośrodka Referencyjnego ds.
Dynamicznie rozprzestrzeniającą się wśród pałeczek
Lekowrażliwości Drobnoustrojów [19, 20].
Enterobacteriaceae grupą ESBL są cefotaksymazy (CTX-
Oceniano wrażliwość na następujące grupy leków:
M) [6, 7]. Dotychczas opisano ponad 60 różnych CTX-M [8]
cefalosporyny (cefotaksym, ceftazydym, cefepim, cefazolina,
występujących wśród wielu gatunków bakteri . Doniesienia
cefuroksym), monobaktamy (aztreonam), karbapenemy
o ich występowaniu napływają z odległych regionów świata:
(imipenem, meropenem), penicyliny i ich połączenia z in-
Azja [9], Ameryka Płd. i Płn. [10, 11], Afryka [12]. Również
hibitorami (ampicylina, amoksycylina z kwasem
w Europie odnotowuje się istotny wzrost zainteresowania tą
klawulanowym, tikarcylina z kwasem klawulanowym,
grupą ESBL [13–16].
piperacylina z tazobaktamem, ampicylina z sulbaktamem),
W Polsce, pierwsze enzymy z tej grupy opisali w
aminoglikozydy (gentamycyna, netilmycyna, amikacyna)
1998 roku Gniadkowski i wsp. u Citrobacter freundii
oraz ciprofloksacynę, tetracyklinę i trimetoprim z
(CTX-M-1/MEN-1) i Escherichia coli (CTX-M-3) [17].
sulfametoksazolem.
Kilka lat później (w 2002 roku), ten sam zespół ba-
W celu kontroli poprawności wykonywanych badań
dawczy opisał obecność CTX-M-3 u innych gatunków
stosowano szczepy referencyjne Escherichia coli ATCC
pałeczek Enterobacteriaceae (z rodzaju Klebsiella,
25922 i Escherichia coli ATCC 35218.
Enterobacter, Serratia, Morganella) izolowanych w 15
Mechanizm oporności na antybiotyki β-laktamowe
szpitalach z różnych regionów Polski [18].
określano na podstawie uzyskanych wyników w teście
MDDT (ang. Modified Double Disk Test) stosując
Cel badań
metodykę i kryteria opisane przez Pitout i wsp. [21].
– Ocena częstości występowania różnych mechanizmów
Jako szczepy wzorcowe stosowano Klebsiella
warunkujących oporność E. coli, P. mirabilis, E. cloacae i K.
pneumoniae ATCC 700603 (ESBL-dodatni) i Pseudomonas
pneumoniae na antybiotyki β-laktamowe.
aeruginosa ATCC 27853 (AmpC-dodatni).
– Porównanie aktywności różnych antybiotyków wobec
Szczepy, u których stwierdzono oporność na cefotaksym
szczepów opornych na cefotaksym.
(R-CTX) i wykazano wytwarzanie β-laktamaz z grupy ESBL,
– Określenie udziału cefotaksymaz (CTX-M) w
badano techniką PCR na obecność genów warunkujących
oporności badanych gatunków pałeczek Enterobacteriaceae
wytwarzanie CTX-M. Jako materiał wykorzystano
na cefalosporyny.
genomowy DNA, izolowany z 24-godzinnej hodowli (37oC)
bakteri na bulionie TSB (Emmapol, Gdańsk, Polska). Izolację
Materiał i metody
przeprowadzono posługując się zestawem GeneMatrix
Badania dotyczące występowania mechanizmów
(EURx, Gdańsk, Polska), postępując zgodnie z pro-
oporności na antybiotyki β-laktamowe oraz ocenę
cedurą opisaną przez producenta.
wrażliwości na antybiotyki przeprowadzono na 303
Do reakcji PCR przygotowywano 25 µl mieszaniny,
pałeczkach Enterobacteriaceae należących do 4 gatunków:
zawierającej: 25 pmol każdego ze starterów, 1x bufor
Escherichia coli (n = 72), Klebsiel a pneumoniae (n = 75),
reakcyjny, 2 mM MgCl , 1µl dNTSs, 0,5U Delta 2 DNA
2
Proteus mirabilis (n = 69) i Enterobacter cloacae (n = 87).
polimerazy (DNA-Gdańsk II, Gdańsk, Polska) i 2 µl ge-
Wszystkie szczepy wyizolowano z materiałów klinicznych
nomowego DNA. Mieszaninę składników reakcji
(wymazy z ran, cewniki, dreny itd.) w Zakładzie Diagnostyki
uzupełniano do końcowej objętości wodą dejonizowaną.
Mikrobiologicznej Akademi Medycznej w Białymstoku
Reakcję PCR przeprowadzono w termocyklerze
w pierwszych dwóch miesiącach kolejnych lat 2004, 2005
Cyclone 96 (PEQLAB Biotechnology, GmbH) w
i 2006. Badane gatunki dobierano do badań w podobnych
następujących warunkach: 1) wstępna denaturacja w 94oC,
proporcjach ilościowych (20–29 szczepów/kolejny rok).
6 minut; 2) denaturacja w 94oC, 60 sekund; 3) przyłączanie
Identyfikację do gatunku (po izolacji z materiału
starterów w 50oC, 40 sekund; 4) wydłużanie nici DNA
klinicznego) przeprowadzono z zastosowaniem karty GNI
w 72oC, 60 sekund; 5) końcowe wydłużanie w 72oC,
i automatycznego systemu VITEK 1 (bioMérieux, Marcy
6 minut; 6) schłodzenie do 4oC. Etapy 2, 3, 4 powtarzano
l’Etoile, France).
cyklicznie 35 razy.
Szczepy po izolacji (z 2004 i 2005 roku) były
W badaniach zastosowano uniwersalne startery dla
przechowywane na kriobankach w temperaturze –32oC.
rodziny enzymów CTX-M o sekwencji opisanej przez
Paweł Sacha i inni
Sundsfjord i wsp. [22].
pałeczek z grupy R-CTX wobec stosowanych w badaniach
Produkty reakcji PCR rozdzielano w czasie 60
antybiotyków, a szczególnie aminoglikozydów (wyjątek
minut (napięcie 5V/cm), w 1,6% żelu agarozowym (MP
szczepy E. coli), cefalosporyn (wyjątek wysoka aktywność
Biomedicals, France) i barwiono bromkiem etydyny
ceftazydymu wobec K. pneumoniae) i połączeń penicylin
(MP Biomedicals, France) w buforze TBE. Spodziewana
z inhibitorami β-laktamaz.
wielkość produktów dla genu bla
wynosiła 585 par
Wyniki badań nad mechanizmami warunkującymi
CTX-M
zasad (pz). Ich obecność oceniano w transiluminatorze UV
oporność na antybiotyki β-laktamowe przedstawiono w
(UVP Ltd., UK), a wielkość uzyskanych produktów po
tabeli 3. Badaniami objęto szczepy oporne na cefotaksym
rozdziale elektroforetycznym porównywano z markerem
(R-CTX).
MW 100-1000 (DNA-Gdańsk II, Gdańsk, Polska).
Z zastosowaniem testu MDDT stwierdzono
występowanie 2 mechanizmów oporności na β-laktamy,
Wyniki
takich jak wytwarzanie enzymów z grupy ESBL i/lub
Przeprowadzone badania oceniające oporność pałeczek
AmpC. Zdolność tę wykazano u 75,6% (102/135) R-
Enterobacteriaceae na różne antybiotyki przedstawiono w
CTX szczepów. Najliczniejszą grupę stanowiły pałeczki
tabeli 1.
wytwarzające tylko ESBL – 81/135 (60%). Większość
Wykazały one występowanie oporności wobec
szczepów ESBL-dodatnich należała do gatunku E.
antybiotyków β-laktamowych u ponad połowy szczepów
cloacae (36/81 – 44,4%) i K. pneumoniae (30/81 – 37%).
K. pneumoniae (52–69,7%) i E. cloacae (65,5–72,4%).
Jednoczesne występowanie zdolności wytwarzania ESBL
Pałeczki E. coli i P. mirabilis były bardziej wrażliwe.
i AmpC zidentyfikowano u 15 szczepów E. cloacae i 6
Obserwowano niższy odsetek szczepów opornych
szczepów K. pneumoniae. Z kolei zdolność wytwarzania
na cefalosporyny, od 4,2% (cefoperazon) do 43,5%
tylko AmpC wykazano u 9 szczepów z gatunku E. cloacae.
(cefazolina). Najniższą aktywność wśród cefalosporyn III
U 17,8% pałeczek Enterobacteriaceae występowały
generacji wykazywał cefotaksym (8,3–69,7% szczepów
mechanizmy oporności o innym charakterze aniżeli ESBL
opornych).
czy AmpC.
Za wyjątkiem tikarcyliny z kwasem klawulanowym
Badania wykonane techniką PCR na 102 szczepach
(TIM), pozostałe badane preparaty antybiotyków β-lak-
Enterobacteriaceae (81 szczepów wytwarzających ESBL
tamowych z inhibitorami β-laktamaz (AMC, SAM
oraz 21 szczepów, które oprócz zdolności wytwarzania ESBL
i TZP), nie wykazywały zadowalającej aktywności
wytwarzały także AmpC), nie wykazały obecności genów bla
przeciwbakteryjnej.
(cefotaksymaz) w żadnym z testowanych szczepów.
CTX-M
Jedynymi antybiotykami β-laktamowymi, wobec
których nie występowała oporność wśród badanych
Dyskusja
pałeczek Enterobacteriaceae były karbapenemy (imipenem,
Występowanie w środowisku szpitalnym szczepów
meropenem) i cefepim.
pałeczek Enterobacteriaceae opornych na antybiotyki
W grupie antybiotyków aminoglikozydowych
β-laktamowe staje się dość powszechnym zjawiskiem.
najaktywniejszym preparatem była amikacyna (E. coli – 4,2%
Znaczną rolę w ekspansji oporności wśród różnych
i P. mirabilis – 4,3% szczepów opornych). Oporność na
gatunków odgrywają antybiotyki należące do cefalosporyn
pozostałe (gentamycynę i netylmycynę) wahała się w
III-generacji. Nadużywanie takich preparatów jak
zakresie od 8,3% do 68% szczepów i zależała od gatunku.
cefotaksym „prowokuje” bakterie do wytwarzania
Zaobserwowano duże zróżnicowanie oporności na
mechanizmów obronnych. Do najczęściej opisywanych
tetracyklinę. Najmniej szczepów opornych wykazano
zalicza się obecnie zdolność wytwarzania ESBL [3–5].
u pałeczek K. pneumoniae (8%), natomiast inne gatunki,
Przeprowadzone przez nas badania na puli 303
tj. E. coli, P. mirabilis i E. cloacae były w większości
szczepów Enterobacteriaceae izolowanych z różnych
oporne. Co do pozostałych badanych preparatów
materiałów klinicznych w latach 2004–2006 wykazały
(ciprofloksacyny i trimetoprimu z sulfametoksazolem), to
występowanie dużej grupy szczepów opornych na
najmniej opornych szczepów wykazano u E. coli (16,7%
cefotaksym (135/303 – 44,6%). Większość wywodziła się
i 25%), a najwięcej (58,6% i 55,2%) u E. cloacae.
z gatunku K. pneumoniae i E. cloacae (≥ 69% szczepów).
Na podstawie wyników powyższych badań, stosując
Oporność na inne cefalosporyny u tych gatunków
jako kryterium wrażliwość na cefotaksym, wyłoniono
występowała na zbliżonym poziomie (od 64% do 72,4%).
2 grupy szczepów: R-CTX (oporne na cefotaksym) i S-
Ciekawym faktem był brak występowania szczepów
CTX (wrażliwe na cefotaksym). Grupę pierwszą (R-CTX)
K. pneumoniae opornych na ceftazydym w grupie R-
stanowiło 135/303 szczepów (44,6%), a grupę drugą
CTX (jedynie 6,3% szczepów średnio wrażliwych).
(S-CTX) – 168/303 szczepów (55,4%). Wyniki analizy
Tego typu szczepy (ESBL-dodatnie) wrażliwe „in vitro”
wrażliwości na antybiotyki w obu grupach pałeczek
na ceftazydym (MIC; 2 mg/L) opisywane są również
Enterobacteriaceae zestawiono w tabeli 2.
w literaturze [13].
Dane te wskazują na znacznie wyższą oporność
Aktywność poszczególnych antybiotyków w grupie
Mechanizmy oporności na antybiotyki β-laktamowe izolatów Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae...
317
,
CIP
SXT
25,0
64,0
60,9
55,2
TE
75,0
8,0
91,3
62,1
amoksycylina
amikacyna;
CIP
16,7
28,0
21,7
58,6
AMC,
AN,
AN
4,2
64,0
4,3
48,3
ampicylina;
NET
8,3
64,0
26,1
34,5
, netylmycyna;
AM,
NET
GM
16,7
64,0
30,4
51,7
SAM
58,3
68,0
39,1
NB
meropenem;
gentamycyna;
MEM,
TZP
8,3
52,0
17,4
69,0
GM,
-
-
TIM
26,1
69,0
imipenem;
IPM,
sulbaktamem;
AMC
58,3
64,0
30,4
NB
z
AM
83,3
NB
52,2
NB
aztreonam;
ampicylina
-
-
-
-
Szczepy oporne (%)
MEM
ATM,
SAM,
-
-
-
-
IPM
cefuroksym;
-
-
ATM
36,0
69,0
tazobaktamem;
CXM,
z
CXM
25,0
64,0
34,8
72,4
cefazolina;
CZ
, piperacylina
33,3
64,0
43,5
NB
CZ,
TZP
(N = 303)
-
-
-
-
FEP
rods (N = 303)
, cefepim;
CFP
4,2
52,0
17,4
69,0
FEP
klawulanowym;
-
CAZ
8,3
21,7
65,5
Enterobacteriaceae
kwasem z
, cefoperazon,
łeczek Enterobacteriaceae
CTX
8,3
69,7
26,1
69,0
CFP
, trimetoprim z sulfametoksazolem
ść)
tikarcylina
SXT
ów)
ceftazydym;
TIM,
CAZ,
TE, tetracyklina;
Resistance to antibiotics of
klawulanowym;
Escherichia coli (72)
Proteus mirabilis (69)
cefotaksym;
Gatunek (liczba szczep
Klebsiella pneumoniae (75)
Enterobacter cloacae (87)
Tab. 1. Oporność na antybiotyki pa Table 1.
kwasem
Objaśnienia:
NB, nie badano (naturalna oporno
CTX,
z
ciprofloksacyna;
Paweł Sacha i inni
-
-
-
,
SXT
25,0
63,6
88,9
52,9
88,9
CIP
TE
-
-
-
75,1
10,0
27,3
55,6
17,6
CIP
100
68,7
33,3
25,0
63,3
77,8
94,1
77,8
AMC, amoksycylina
AN, amikacyna;
AN
100
-
83,3
35,0
80,9
100
100
77,8
-
-
NET
100
30,0
80,9
100
100
88,9
, netylmycyna;
AM, ampicylina;
NET
GM
100
-
-
30,0
81,8
100
94,1
88,9
-
-
SAM
12,5
NB
54,5
77,8
82,4
NB
-
-
TZP
12,5
33,3
54,5
100
94,1
88,9
MEM, meropenem;
GM, gentamycyna;
-
-
-
-
TIM
16,7
100
88,2
88,9
ów wrażliwych (%)
-
-
IPM, imipenem;
AMC
6,2
NB
45,5
44,4
94,1
NB
ść)
AM
-
NB
-
NB
18,2
NB
64,7
NB
Odsetek szczep
MEM
100
100
100
100
100
100
100
100
ATM, aztreonam;
SAM, ampicylina z sulbaktamem;
IPM
100
100
100
100
100
100
100
100
wrażliwych (S-CTX) i opornych (R-CTX) na cefotaksym
-
-
-
ATM
100
80,9
100
100
100
rods, susceptible (S-CTX) and resistant (R-CTX) to cefotaxime
NB, nie badano (naturalna oporno
CXM, cefuroksym;
-
-
-
-
CXM
81,8
100
88,2
55,6
CZ
-
-
-
NB
, piperacylina z tazobaktamem;
45,4
100
64,7
NB
NB
Enterobacteriaceae
CZ, cefazolina;
TZP
Enterobacteriacea
FEP
100
100
100
100
100
100
100
100
żliwe na cefotaksym;
, cefepim;
-
-
-
CFP
6,2
81,8
100
100
77,8
FEP
-
-
ów wobec pałeczek
CAZ
93,7
16,7
100
100
100
100
S – CTX), izolaty wra
, cefoperazon,
CFP
, trimetoprim z sulfametoksazolem
SXT
Oporność
(R-CTX)
(S-CTX)
na cefotaksym
TIM, tikarcylina z kwasem klawulanowym;
ów)
CAZ, ceftazydym;
TE, tetracyklina;
Gatunek
E. coli (6)
E. coli (66)
(liczba szczep
P. mirabilis (18)
E. cloacae (63)
P. mirabilis (51)
E. cloacae (24)
K. pneumoniae (48)
K. pneumoniae (27)
Tab. 2. Porównanie aktywności antybiotyk Table 2. Comparison of antibiotics activity between groups Objaśnienia:
(R – CTX), izolaty oporne na cefotaksym; (
CTX, cefotaksym;
z kwasem klawulanowym;
ciprofloksacyna;
Mechanizmy oporności na antybiotyki β-laktamowe izolatów Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae...
319
Inne**
3 (50,0%)
12 (25,0%)
6 (33,3%)
3 (4,8%)
24 (17,8%)
-
-
-
AmpC
9 (14,3%)
9 (6,7%)
ów (%)
ści – liczba szczep
-
-
6 (12,5%)
ESBL+AmpC
15 (23,8%)
21 (15,5%)
łania.
Mechanizm oporno
(opornych na cefotaksym)
Inne ESBL
3 (50,0%)
30 (62,5%)
12 (66,7%)
36 (57,1%)
81 (60,0%)
strains (resistant to cefotaxime)
ESBL
; AmpC – cefalosporynaza C;
ści transportu leku do miejsca dzia
-
-
-
-
-
ów Enterobacteriaceae
CTX-M*
Enterobacteriaceae
badano z zastosowaniem techniki PCR;
(3) spadek zdolno
śród szczep
ów
6
48
18
63
135
(R – CTX)
cych antybiotyk,
Liczba szczep
β-laktamowe w
β-laktamazy o szerokim spektrum substratowym –
ów wiążą
β-lactam antibiotics were among of
, ESBL
ści na antybiotyki
– obecność genów warunkujących ich wytwarzanie , (2) mutacje receptor Gatunek
Razem:
Escherichia coli
Proteus mirabilis
Klebsiella pneumoniae
Enterobacter cloacae
β-laktamazy
Tab. 3. Mechanizmy oporno Table 3. Resistance mechanisms to
Objaśnienia: (R-CTX), izolaty oporne na cefotaksym * CTX-M (cefotaksymazy) ** - (1) inne
Paweł Sacha i inni
cefalosporyn może być zróżnicowana. Zjawisko to zależy
gatunków E. cloacae (24 szczepy) i K. pneumoniae (6
od rodzajów wytwarzanych β-laktamaz (ESBL). Gonlugur
szczepów). Często mechanizm ten występował razem ze
i wsp. [23] w swoich badaniach otrzymali wyniki świadczące
zdolnością wytwarzania ESBL (21/30 szczepów).
o wyższej aktywności cefotaksymu (67,9% szczepów
Badania związane z poszukiwaniem obecności cefo-
opornych) niż ceftazydymu (71,4% szczepów opornych)
taksymaz – pomimo zastosowania czułej techniki detekcji
w grupie szczepów ESBL-dodatnich.
(PCR) i uniwersalnych starterów dla rodziny enzymów
W przypadku wykazania zdolności wytwarzania ESBL
CTX-M – nie dały pozytywnych rezultatów. Świadczy to
i tak należy traktować takie szczepy jako oporne na leczenie
o braku występowania tego typu enzymów w lokalnej
ceftazydymem (i pozostałymi antybiotykami β-laktamowymi).
populacji szczepów opornych na cefotaksym (i
wytwarzających ESBL). W celu ustalenia udziału CTX-
M w oporności na antybiotyki β-laktamowe, należałoby
Wrażliwość na cefotaksym i ceftazydym pozostałych
przeprowadzić badania na większej liczbie szczepów.
badanych gatunków (E. coli, P. mirabilis, E. cloacae)
Poprawna interpretacja wyników oceny wrażliwości na
występowała na zbliżonym poziomie.
antybiotyki (antybiogram) powinna opierać się o informacje
Antybiotykami, które wykazywały pełną aktywność
uzyskane z rutynowych badań uwzględniających wy-
wobec wszystkich badanych gatunków (S-CTX i R-
stępowanie różnych mechanizmów oporności wśród
CTX) były: imipenem, meropenem i cefepim (100%).
badanych szczepów bakteryjnych. Ma to kolosalne
Zdecydowana większość szczepów opornych na cefo-
znaczenie w doborze przez lekarza antybiotyku skutecznego
taksym, wykazywała jednocześnie oporność na antybiotyki
w leczeniu zakażeń szczepami wieloopornymi (np.
aminoglikozydowe i połączenia penicylin z inhibitorami.
wytwarzającymi ESBL i/lub AmpC) i eliminacji ich ze
Przeprowadzone przez nas badania wyłoniły liczną
środowiska szpitalnego.
grupę szczepów (135/303) prezentujących jeden lub
kilka mechanizmów oporności na antybiotyki β-lakta-
Wnioski
mowe. Najczęściej (102/135 – 75,6%) była to zdolność
1. Najczęstszym mechanizmem odpowiedzialnym za
wytwarzania ESBL. Cechę tą obserwowano wśród 58,6%
oporność na antybiotyki β-laktamowe wśród badanych
pałeczek E. cloacae i 48% K. pneumoniae. Pozostałe
pałeczek Enterobacteriaceae było wytwarzanie ESBL
gatunki wykazywały tę zdolność na znacznie niższym
(33,7%) i/lub AmpC (9,9%).
poziomie: P. mirabilis – 17,4% i E. coli – 8,3%.
2. Wśród szczepów ESBL – dodatnich opornych na
Z danych literaturowych wynika, że wytwarzanie ESBL
cefotaksym nie wykazano zdolności wytwarzania CTX-
przez poszczególne gatunki pałeczek Enterobacteriaceae
M (cefotaksymaz).
uzależnione jest od wielu czynników. Luzzaro i wsp. [24]
3. Najwyższą oporność (i różnorodność występujących
stwierdzili u pacjentów szpitalnych najwięcej szczepów
mechanizmów oporności) na antybiotyki wykazano u
ESBL-dodatnich wśród Providencia > Enterobacter >
Enterobacter cloacae i Klebsiel a pneumoniae.
Klebsiel a, natomiast u pacjentów leczonych ambulatoryjnie
4. Imipenem i meropenem wykazywały pełną aktywność
były to gatunki z rodzaju Proteus i Providencia.
(100% szczepów wrażliwych) wobec wszystkich ba-
Z kolei wyniki badań przeprowadzonych przez Spanu
danych szczepów.
i wsp. wraz z The Italian ESBL Study Group [25] na liczbie
8015 izolatów z rodziny Enterobacteriaceae wykazały
Piśmiennictwo
najwyższy odsetek szczepów ESBL – dodatnich wśród K.
pneumoniae (37,1%) i P. mirabilis (25,7%).
1. Christian S.S., Christian J.S.: The cephalosporins antibiotics.
Prim. Care Update Ob/Gyns., 1997, 4(5), 168-174.
Rezultaty naszych badań, wskazujące na najczęstszą
2. Nicholson K.G.: Cefalosporyny. W: Antybiotyki i che-
zdolność wytwarzania ESBL przez E. cloacae i K.
mioterapia. Lambert H.P., O’Grady F.W. (red.). Wy-
pneumoniae, wynikają prawdopodobnie z lokalnej sytuacji
dawnictwo Medyczne, Warszawa 1994, 93-138.
epidemiologicznej i zastosowanej w badaniach bardziej
3. Bradford P.A.: Extended-spectrum β-lactamases in the 21st wszechstronnej metody detekcji (MDDT) [21] aniżeli
century: characterization, epidemiology, and detection of this
klasyczna (tj. DDST; ang. double disk synergy test) [5]
important threat. Clin. Microbiol. Rev., 2001, 14(4), 933-951.
. Metoda MDDT pozwala na jednoczesne potwierdzenie
4. Suárez C.J., Lolans K., Vil egas M.V., Quinn J.P.: Mechanisms
zdolności wytwarzania ESBL i/lub AmpC, co z kolei
of resistance to β-lactams in some gram-negative bacteria cau-
przyczynia się do bardziej dokładnego zdefiniowania
sing nosomical infections. Expert Rev. Anti. Infect. Ther., 2005,
3(6), 915-922.
tych dwóch mechanizmów oporności na antybiotyki
5. Livermoore D.M.: β-lactamases in laboratory and clinical resi-
β-laktamowe. Mechanizm oporności, związany z
stance. Clin. Microbiol. Rev., 1995, 8(4) 557-584.
wytwarzaniem AmpC często „maskuje” obecność ESBL
6. Bonnet R.: Growing group of extended-spectrum β-lac-
[3, 5].
tamases: the CTX-M enzymes. Antimicrob. Agents Chemo-
W grupie 135 szczepów opornych na cefotaksym
ther., 2004, 48(1), 1-14.
zdolność wytwarzania AmpC wykazaliśmy jedynie wśród
7. Rasmussen J.W., Høiby N.: Cefotaximases (CTX-M-ases), an
expanding family of extended-spectrum β-lactamases. Can. J.
Mechanizmy oporności na antybiotyki β-laktamowe izolatów Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae...
321
Microbiol., 2004, 50, 137-165.
wicz B., Bauernfeind A.: Cefotaxime-resistant Enterobacteri-
8. CTX-M-type β-Lactamases. ht p:/ www.lahey.org/Studies/
aceae isolates from a hospital in Warsaw, Poland: Identification
other.asp#table1
of a new CTX-M-3 cefotaxime-hydrolizing β-lactamase that is
9. Kim J., Lim Y.M., Jeong Y.S., Seol S.Y.: Occurrence of CTX-
closely related to the CTX-M-1/MEN-1 enzyme. Antimicrob.
M-3, CTX-M-15, CTX-M-14 and CTX-M-9 extended-spec-
Agents Chemother., 1998, 42(4) 827-832.
trum β-lactamases in Enterobacteriaceae clinical isolates in
18. Baraniak A., Fiet J., Sulikowska A., Hryniewicz W., Gniad-
Korea. Antimicrob. Agents Chemother., 2005, 49(4), 1572-
kowski M.: Countrywide spread of CTX-M-3 extended-spec-
1575.
trum β-lactamase-producing microorganisms of the family
10. Vil egas M.V., Correa A., Perez F., Zuluaga T., Radice M., Gut-
Enterobacteriaceae in Poland. Antimicrob. Agents Chemother.,
kind G., Casel as J.M., Ayala J., Lolans K., Quinn J.P. and the
2002, 46(1), 151-159.
Colombian Nosomical Resistance Study Group.: CTX-12 β-
19. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance
lactamase in Klebsiel a pneumoniae clinical isolate in Colum-
standards for antimicrobial testing. 16th Informational Supple-
bia. Antimicrob. Agents Chemother., 2004, 48(2) 629-631.
ment. M100-S16.Wayne, PA, CLSI, 2006.
11. Jones R.N., Jenkins S.G., Hoban D.J., Pfal er M.A., Ramphal
20. Hryniewicz W., Sulikowska A., Szczypa K., Skoczyńska
R.: In vitro efficacy of six cephalosporins tested against Ente-
A., Kadłubowska-Łuczak A., Gniadkowski M.: Reko-
robacteriaceae isolated at 38 North American medical centers
mendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakteri na
participating in the SENTRY Antimicrobial Surveil ance Pro-
antybiotyki i chemioterapeutyki. Narodowy Instytut Zdrowia
gram, 1997-1998. Int. J. Antimicrob. Agents.,2000, 15, 111-
Publicznego, Warszawa 2006, 1-49.
118.
21. Pitout J.D.D., Reisbig M.D., Venter E.C., Church D.L., Han-
12. Al-Agamy M.H.M, Seif El-Din Ashour M., Wiegand I.: First
son N.D.: Modification of the double-disk tests for detection of
description of CTX-M β-lactamase-producing clinical Escheri-
Enterobacteriaceae producing extended-spectrum and AmpC
chia coli isolates from Egypt. Int. J. Antimicrob. Agents, 2006,
β-lactamases. J. Clin. Microbiol., 2003, 41(8), 3933- 3935.
27, 545-548.
22. Sundsfjord A., Simonsen G., Haldorsen B., Haaheim H., Hjel-
13. Pagani L., Del ’Amico E., Migliavacca R., D’Andrea M.M.,
mevol S.O., Lit auer P., Dahl K.H.: Genetic methods for detec-
Giacobone E., Amicosante G., Romero E., Rossolini G.M.:
tion of antimicrobial resistance. APMIS, 2004, 815-837.
Multiple CTX-M-type extended-spectrum β-lactamases in no-
23. Gonlugur U., Bakici M.Z., Akkurt I., Efeoglu T.: Antibiotic
somical isolates of Enterobacteriaceae from a hospital in Nor-
susceptibility pat erns among respiratory isolates of gram-ne-
thern Italy. J. Clin. Microbiol.,2003, 41(9), 4264-4269.
gative bacil i in a Turkish university hospital. BMC Microbio-
14. Sabaté M., Miró E., Navarro F., Vergés C., Aliga R., Mirel is
logy, 2004, 4, 32.
B., Prats G.: β-lactamases involved in resistance to broad-spec-
24. Luzzaro F., Mezzatesta M., Mugnaioli C., Peril i M., Stefani S., trum cephalosporins in Escherichia coli and Klebsiel a spp. cli-Amicosante G., Rossolini G.M., Toniolo A.: Trends in produc-
nical isolates col ected between 1994 and 1996, in Barcelona
tion of extended-spectrum β-lactamases among enterobacteria
(Spain). J. Antimicrob. Agents Chemother., 2002, 49(6) 989-
of medical interest: Report of the Second Italian Nationwide
997.
Survey. J. Clin. Microbiol., 2006, 44(5), 1659-1664.
15. Quentin C., Arpin C., Dubois V., André C., Lagrange I., Fi-
25. Spanu T., Luzzaro F., Peril i M., Amicosante G., Toni-
scher I., Brochet J.P., Grobost F., Jul in J., Dutilh B., Larribet
olo A., Fadda G. and The Italian ESBL Study Group:
G., Noury P.: Antibiotic resistance rates and phenotypes among
Occurrence of extended-spectrum β-lactamases in
isolates of Enterobacteriaceae in French extra-hospital practice.
members of the family Enterobacteriaceae in Italy: im-
Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2004, 23, 185-193.
plications for resistance to β-lactams and other anti-
16. Edelstein M., Pimkin M., Edelstein I., Stratchouski L.: Preva-
microbial drugs. Antimicrob. Agents Chemother., 2002, 46(1),
lence and molecular epidemiology of CTX-M extended-spec-
196-202.
trum β-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiel a
pneumoniae in Russian hospitals. Antimicrob. Agents Chemo-
Adres do korespondencji:
ther., 2003, 47(12), 3724-3732.
Zakład Diagnostyki Mikrobiologicznej
17. Gniadkowski M., Scheider I., Pałucha A., Jungwirth R., Mikie-
ul. Waszyngtona 15a
15-276 Białystok