Pseudomonas aeruginosa, její rezistence k vybraným antibiotikům a tvorba biofilmu u kmenů izolovaných od pacientů s infekcí močových cest


Antibiotic Resistance and Biofilm Formation in Pseudomonas aeruginosa Strains Isolated from Patients with Urinary Tract Infections

Altogether 118 Pseudomonas aeruginosa strains isolated from urine of patients with urinary tract infection were tested by the disk diffusion method for susceptibility to ciprofloxacin, ofloxacin, gentamicin, amikacin, colistin, meropenem, imipenem, piperacillin/tazobactam and ceftazidime. All strains were also screened for biofilm formation using a modified Christensen method.

Eighty-eight, i.e. 74.6 %, of the tested strains were resistant to ofloxacin, 86 (72.9 %) to ciprofloxacin and 70 (59.3 %) to gentamicin. Forty strains (33.9 %) were resistant to imipenem, 42 strains (35.6 %) to meropenem, 14 strains (11.9 %) to amikacin, 2 strains (1.7 %) to colistin, 35 strains (29.7 %) to piperacillin/tazobactam and 41 strains (34.7 %) to ceftazidime.

Co-resistance to ofloxacin, ciprofloxacin and gentamicin was detected in 67 strains (56.8 %) while 12 strains (10.2 %) were resistant to most tested antibiotics, with the exception of amikacin and colistin.

Biofilm formation was found in 41 strains (34.7 %), more precisely in 23 of 46 inpatient strains and 18 of 72 outpatient strains. Eight (66.6 %) of 12 polyresistant strains were biofilm producers.

Key words:
P. aeruginosa – fluoroquinolones – gentamicin – aminoglycosides – urinary tract infection – biofilm.


Autoři: L. Černohorská ;  P. Sláviková
Působiště autorů: Mikrobiologický ústav, Brno
Vyšlo v časopise: Epidemiol. Mikrobiol. Imunol. 58, 2009, č. 4, s. 154-157

Souhrn

Pomocí diskového difuzního testu jsme vyšetřili citlivost kmenů Pseudomonas aeruginosa k ofloxacinu, ciprofloxacinu, gentamicinu, amikacinu, kolistinu, imipenemu, meropenemu, piperacilinu s tazobaktamem a ceftazidimu. Tyto kmeny byly izolovány z močí pacientů s diagnózou infekce urogenitálního traktu, pocházely od ambulantních i lůžkových pacientů Fakultní nemocnice u svaté Anny. Dále byla u všech kmenů zjišťována tvorba biofilmu pomocí modifikované Christensenovy metody.

Celkem bylo vyšetřeno 118 kmenů. K ofloxacinu bylo rezistentních 88 (74,6 %) kmenů, k ciprofloxacinu 86 (72,9 %) kmenů a ke gentamicinu 70 (59,3 %) sledovaných kmenů. K imipenemu bylo rezistentních 40 kmenů (33,9 %), k meropenemu 42 kmenů (35,6 %), k amikacinu 14 kmenů (11,9 %), ke kolistinu 2 kmeny (1,7 %), k piperacilinu s tazobaktamem 35 kmenů (29,7 %) a k ceftazidimu 41 kmenů (34,7 %).

Současnou rezistenci k ofloxacinu, ciprofloxacinu a gentamicinu vykazovalo celkem 67 (56,8 %) kmenů, 12 (10,2 %) kmenů bylo rezistentních k většině testovaných antibiotik s výjimkou amikacinu a kolistinu.

Biofilm tvořilo celkem 41 kmenů (34,7 %), 23 kmenů pocházelo od 46 pacientů z lůžkových oddělení, kmeny pocházející od 72 ambulantních pacientů tvořily biofilm v 18 případech. Z 12 polyrezistentních kmenů tvořilo 8 biofilm (66,6 %).

Klíčová slova:
P. aeruginosa – fluorochinolony – gentamicin - infekce močových cest - biofilm.

Pseudomonas aeruginosa je gramnegativní bakterie, která se v posledních desetiletích stala jedním z nejzávažnějších původců nozokomiálních infekcí [11]. Jako patogen působí hlavně u osob s těžkým základním onemocněním, u pacientů s těžkými popáleninami a u imunosuprimovaných. Až donedávna byla dobře citlivá k chinolonům, protipseudomonádovým penicilinům, karbapenemům, aminoglykosidům i cefalosporinům III. a IV. generace. Bohužel v posledních letech došlo k obrovskému vzestupu rezistence k různým antibiotikům. Na tom se podílí nejen selekční tlak antibiotik různých skupin, ale pravděpodobně i zdravotnický personál a faktory prostředí. Často se jedná o mnohočetnou rezistenci, která je kódována na plasmidech a je přejímána od jiných mikrobů. V poslední době vzrostla rezistence k chinolonům [11], které jsou frekventně používány v léčbě močových infekcí u ambulantních pacientů. Rezistence k těmto látkám tak má obrovský dopad na morbiditu a mortalitu, což se projeví zejména zvýšenými náklady na léčbu takto postižených pacientů.

Jedním z faktorů virulence pseudomonád je schopnost tvorby biofilmu [14]. Biofilm je obvykle tvořen bakteriemi nebo kvasinkami, usazenými na pevném povrchu, které produkují polysacharidovou hmotu zvanou matrix, v níž drží buňky pohromadě [12]. V případě pseudomonád je polysacharid tvořen alginátem [6]. Mikroorganismy v biofilmu jsou lépe chráněny před různými zevními vlivy, jako jsou antibiotika a dezinfekční prostředky [3, 6, 12]. Poměrně často se biofilm tvoří v nekrotických tkáních, ve žlučových cestách, při zánětu prostaty a jeho eradikace je mnohdy obtížná [8, 12]. Pseudomonádový biofilm je často přítomen u cystické fibrózy, kde jsou pseudomonády nejčastější příčinou pneumonie [3, 6]. Výrazná je také afinita psedomonád k povrchu tzv. biomateriálů (t.j. rozmanitých cévek, močových katétrů apod.) vyrobených z polymerů [12, 13]. Poměrně často je nalézána tvorba biofilmu u kmenů izolovaných z močového ústrojí [6].

Cílem naší práce bylo zjistit aktuální citlivost močových kmenů P. aeruginosa z naší spádové oblasti k chinolonům, aminoglykosidům, karbapenemům, kolistinu, piperacilinu s tazobaktamem a ceftazidimu a zároveň zjistit, jaká je jejich schopnost produkovat biofilm.

Materiál a metody

V období od 9/2007 do 3/2008 jsme sledovali kmeny P. aeruginosa a jejich citlivost k ofloxacinu, ciprofloxacinu, gentamicinu, amikacinu, imipenemu, meropenemu, kolistinu, piperacilinu s tazobaktamem a ceftazidimu. Bylo získáno 118 kmenů z močí pacientů s diagnózou močové infekce. Kmeny byly sbírány od ambulantních (72 kmenů) i lůžkových pacientů (46 kmenů) Fakultní nemocnice u sv. Anny. Pouze 16 vzorků (13,6 %) pocházelo od žen. Věkový průměr testovaných pacientů činil 69 let.

Určení citlivosti kmenů k antibiotikům bylo provedeno pomocí diskového difuzního testu na MH-agaru. Byly použity antibiotické disky firmy Oxoid.

Tvorba biofilmu byla zjišťována v malých 3,0ml polystyrénových zkumavkách (Dispolab, Česká republika) [4]. Byla použita 24hodinová kultura vzorků v 1,5 ml tryptózosójového bujónu při 37 °C. Po trojím promytí vodou byla provedena detekce buněk adherovaných ke zkumavce pomocí 0,71% krystalové violeti. Jako biofilmpozitivní byly označeny ty kmeny, u kterých se po obarvení objevil viditelný film pokrývající stěny zkumavky [1, 2].

Výsledky

K ofloxacinu bylo rezistentních až 88 kmenů (74,6 %), k ciprofloxacinu 86 (72,9 %), ke gentamicinu 70 kmenů (59,3 %). Naproti tomu k amikacinu bylo rezistentních jen 14 kmenů (11,9 %), ke kolistinu pouze 2 kmeny (1,7 %). K imipenemu bylo rezistentních 40 kmenů (33,9 %), k meropenemu 42 kmenů (35,6 %), k ceftazidimu 41 kmenů (34,7 %) a k piperacilinu s tazobaktamem pak 35 kmenů (29,7 %) (graf 1).

Citlivost k různým antibiotikům u 118 kmenů P. aeruginosa
Fig. 1. Antibiotic susceptibility in 118 P. aeruginosa strains
Zkratky: AMK - amikacin, CAZ - ceftazidim, COL - kolistin, CIP - ciprofloxacin, OFX - ofloxacin, GEN - gentamicin, IPM - imipenem, MEM - meropenem, TZP - piperacilin s tazobaktamem, C - citlivé, R - rezistentní
Abbreviations: AMK - amikacin, CAZ – ceftazidim, COL - colistin, CIP – ciprofloxacin, OFX - ofloxacin, GEN - gentamicin, IPM - imipenem, MEM - meropenem, TZP - piperacillin/tazobactam, C - susceptible, R - resistant
Graf 1. Citlivost k různým antibiotikům u 118 kmenů P. aeruginosa Fig. 1. Antibiotic susceptibility in 118 P. aeruginosa strains Zkratky: AMK - amikacin, CAZ - ceftazidim, COL - kolistin, CIP - ciprofloxacin, OFX - ofloxacin, GEN - gentamicin, IPM - imipenem, MEM - meropenem, TZP - piperacilin s tazobaktamem, C - citlivé, R - rezistentní Abbreviations: AMK - amikacin, CAZ – ceftazidim, COL - colistin, CIP – ciprofloxacin, OFX - ofloxacin, GEN - gentamicin, IPM - imipenem, MEM - meropenem, TZP - piperacillin/tazobactam, C - susceptible, R - resistant

U 67 kmenů (56,8 %) byla zaznamenána současná rezistence k ofloxacinu, ciprofloxacinu a gentamicinu. Celkem 12 kmenů vykazovalo citlivost pouze ke kolistinu a amikacinu (10,2 %), 6 z těchto kmenů pocházelo od hospitalizovaných osob se zavedeným močovým katétrem. Celkem bylo vyšetřeno 8 pacientů se zavedeným močovým katétrem.

Biofilm bylo schopno tvořit 41 kmenů (34,7 %). Dvacet tři kmenů pocházelo od 46 pacientů z lůžkových oddělení (50,0 %), 18 kmenů pocházelo od 72 ambulantních pacientů (25,0 %). Z 12 polyrezistentních kmenů tvořilo biofilm 8 kmenů (66,6 %).

Diskuse

Procento rezistence k testovaným chinolonům je alarmující. Ciprofloxacin, který se vyrábí i v tabletové formě a pokládá se za perorální lék volby při léčbě ambulantních pacientů, proto není možné kvůli rezistenci podat. Pokud mají ambulantní pacienti klinicky i laboratorně prokázanou infekci močových cest, pak při ověřené rezistenci k fluorochinolonům mohou být v současné době léčeni jen parenterálními preparáty (karbapenemy, protipseudomonádovými peniciliny). Tato léčba je nejen ekonomicky náročná, ale přináší pacientovi diskomfort výhledem k nezbytné hospitalizaci.

Přestože se gentamicin vzhledem ke své toxicitě a injekčním formám aplikace používá omezeně, je procento rezistentních kmenů značné, daleko vyšší než u testovaného amikacinu.

Rezistence kmenů k cefalosporinům a protipseudomonádovým penicilinům může být způsobena přítomností rozličných β-laktamáz, rezistence ke karbapenemům pak např. produkcí metalo-β-laktamáz. Ve 12 případech byly kmeny rezistentní téměř ke všem terapeuticky použitelným preparátům. Mnohé z dříve používaných preparátů tak dnes nelze použít v monoterapii, ale pouze v kombinacích [11] (nejúčinnější byla betalaktamová antibiotika s aminoglykosidy či fluorochinolony).

U kmenů získaných od hospitalizovaných pacientů byla tvorba biofilmu výrazně vyšší (50 %) než u kmenů od ambulantních pacientů (25 %) a mohla souviset s nutností katétrizace či jiných urologických zákroků, s horším klinickým stavem pacientů či polymorbiditou. Výrazná tvorba biofilmu u polyrezistentních kmenů je v souladu s četnými publikacemi o biofilmu [3, 4, 6, 12]. Preventabilita tvorby biofilmu pomocí potažení katétrů antimikrobiálními substancemi je sporná, přestože je efekt prokazován u centrálních venózních katétrů [5, 10]. Potenciální možností je použití kolicinů jako prevence kolonizace močových katétrů [15]. Již vzniklý biofilm lze ovlivnit řadou synergicky působících kombinací antibiotik [8, 9]. Slibná se zdá být léčba např. pomocí fosfomycinu v kombinaci s ofloxacinem. Efekt této kombinace zejména na močové infekce způsobené P. aeruginosa byl prokázán nejen in vitro, ale též in vivo u pacientů s chronickou pyelonefritidou [8]. V experimentální terapii se nově zkoušejí bakteriofágy nebo enzymy degradující matrix biofilmu [7].

Závěr

Rezistence pseudomonád zejména k fluorochinolonům je alarmující, stejně tak jako relativní počet polyrezistentních kmenů. Vzhledem k častému používání chinolonů i dalších antibiotik bude procento rezistence zřejmě ještě stoupat. Biofilm hraje svoji roli jako faktor patogenity, která je výraznější zejména u pacientů lůžkových oddělení a u polyrezistentních kmenů. S ohledem na získané výsledky lze potvrdit status P. aeruginosa jako obávaného a obtížně eradikovatelného původce infekcí močových cest.

Do redakce došlo 11.3.2009

MUDr. L. Černohorská

Mikrobiologický ústav LF MU a FN u sv. Anny v Brně

Pekařská 53

656 91 Brno

e-mail: lenka.cernohorska@fnusa.cz


Zdroje

1. Christensen, G. D., Simpson, W. A., Bisno, A. L., Beachey, E. H. Adherence of slime-producing strains of Staphylococcus epidermidis to smooth surfaces. Infect Immun, 1982, 37, 318-326.

2. Christensen, G. D., Simpson, W. A., Younger, J. J., Baddour, L. M. et al. Adherence of coagulase-negative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of staphylococci to medical devices. J Clin Microbiol, 1985, 22, 996-1006.

3. Costerton, J.W., Stewart, P. S., Geenberg, E. P. Bacterial biofilms: A common cause of persistent infections. Science, 1999, 284, 1318-1322.

4. Černohorská, L., Votava, M. Determination of Minimal Regrowth Concentration (MRC) in clinical isolates of various biofilm-forming bacteria. Folia Microbiol, 2004, 49, 75-78.

5. Darouiche, R. O. Prevention of infections associated with vascular catheters. Intensive Med, 1999, 36, 349-354.

6. Hoyle, B. D., Costerton, J. W. Bacterial resistance to antibiotics: the role of biofilms. Progr Drug Res, 1991, 37, 91-105.

7. Lu, T. K., Collins, J. J. Dispersing biofilms with engineered enzymatic bacteriophage. Proc Natl Acad Sci USA, 2007, 104, 11191-11202.

8. Monden, K., Ando, E., Iida, M., Kumon, H. Role of fosfomycin in synergistic combination with ofloxacin against Pseudomonas aeruginosa growing in a biofilm. J Infect Chemother, 2002, 8, 218-226.

9. Monzón, M., Oteiza, C., Leiva, J., Amorena, B. Synergy of different antibiotic combinations in biofilms of Staphylococcus epidermidis. J Antimicrob Chemother, 2001, 48, 793-801.

10. Raad, I., Hanna, H. Intravascular catheters impregnated with antimicrobial agents: a milestone in the prevention of bloodstream infections. Support Care Cancer, 1999, 7, 386-390.

11. Song, W., Woo, L., Kim, J. S., Lee, K. M. In vitro activity of β-lactams in combination with other antimicrobial agents against resistant strains of Pseudomonas aeruginosa. Int J Antimicrob Agents, 2003, 21, 8-12.

12. Stewart, P. S., Costerton, J. W. Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet, 2001, 358, 135-138.

13. Stone, J. H., Gabriel, M. M., Ahearn, D.G. Adherence of Pseudomonas aeruginosa to inanimate polymers including biomaterials. J Ind Microbiol Biotechnol, 1999, 23, 713-717.

14. Tolker-Nielsen, T., Brinch, U. C., Ragas, P. C., Andersen, J. B. et al. Development and dynamics of Pseudomonas sp. biofilms. J Bacteriol, 2000, 182, 6482-6489.

15. Trautner, B. W., Hull, R. A., Darouiche, R. O. Colicins prevent colonization of urinary catheters. J Antimicrob Chemother, 2005, 56, 413-415.

Štítky
Hygiena a epidemiologie Infekční lékařství Mikrobiologie

Článek vyšel v časopise

Epidemiologie, mikrobiologie, imunologie

Číslo 4

2009 Číslo 4

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Jistoty a nástrahy antikoagulační léčby aneb kardiolog - neurolog - farmakolog - nefrolog - právník diskutují
nový kurz
Autoři: doc. MUDr. Štěpán Havránek, Ph.D., prof. MUDr. Roman Herzig, Ph.D., doc. MUDr. Karel Urbánek, Ph.D., prim. MUDr. Jan Vachek, MUDr. et Mgr. Jolana Těšínová, Ph.D.

Léčba akutní pooperační bolesti
Autoři: doc. MUDr. Jiří Málek, CSc.

Nové antipsychotikum kariprazin v léčbě schizofrenie
Autoři: Prof. MUDr. Cyril Höschl, DrSc., FRCPsych.

Familiární transthyretinová periferní polyneuropatie
Autoři: MUDr. Radim Mazanec, Ph.D.

Diabetes mellitus a kardiovaskulární riziko, možnosti jeho ovlivnění
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se