Τελ. ενημέρωση:
28-Sep-2000

Αρχ Ελλ Ιατρ, 16(6), Νοέμβριος-Δεκέμβριος 1999, 590-594

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Συγκριτική in vitro δραστικότητα της κεφεπίμης και της κεφταζιντίμης επί πολυανθεκτικών στελεχών Enterobacter cloacae και Klebsiella pneumoniae

E. ΣΑΜΠΑΤΑΚΟΥ,¹ Ε.Ι. ΓΙΑΜΑΡΕΛΛΟΣ- ΜΠΟΥΡΜΠΟΥΛΗΣ,² Δ. ΚΑΒΒΑΘΑ,³ Ε. ΓΙΑΜΑΡΕΛΛΟΥ<sup>3

1</sup>Μονάδα Ειδικών Λοιμώξεων, ΠΓΝΑ «Γ. Γεννηματάς» ²Α’ Προπαιδευτική Παθολογική Κλινική, Πανεπιστήμιο Αθηνών, ΠΓΝΑ «Λαϊκό» ³Δ’ Παθολογική Κλινική, Πανεπιστήμιο Αθηνών, ΠΓΝΑ «Σισμανόγλειο

Η αλόγιστη χρήση των ευρέος φάσματος β-λακταμών έχει οδηγήσει στην επικράτηση πολυανθεκτικών βακτηριακών στελεχών.¹ Η αντοχή αυτή έχει συσχετιστεί με την παραγωγή χρωμοσωμιακών ή πλασμιδιακών ευρέος φάσματος β-λακταμασών (ESBLs).²

Στελέχη Klebsiella pneumoniae και Enterobacter spp, συχνά πολυανθεκτικά, απομονώνονται με μεγάλη συχνότητα στα ελληνικά νοσοκομεία, προκαλώντας λοιμώξεις δυσχερώς αντιμετωπιζόμενες. Τα στελέχη Enterobacter spp χαρακτηρίζονται από εγγενή αντοχή σε πολλούς αντιμικροβιακούς παράγοντες και από τη δυνατότητα να αναπτύσσουν ταχέως αντοχή κατά τη διάρκεια της θεραπείας,^3,4 που κυρίως οφείλεται στην ύπαρξη χρωμοσωμιακών κεφαλοσπορινασών (Bush group 1). Υπερπαραγωγή ESBLs παρατηρείται και στα στελέχη Kle bsiella pneumoniae, που αποτελούν συχνή αιτία νοσοκομειακών λοιμώξεων, ενοχοποιούμενη για την αντοχή τους σε ευρύ φάσμα β-λακταμών.⁵

Η κεφεπίμη είναι μια νέα κεφαλοσπορίνη δ΄ γενεάς, που μπορεί να αποτελέσει χρήσιμο παράγοντα για τη θεραπεία ασθενών με σοβαρές νοσοκομειακές λοιμώξεις οφειλόμενες στα ανωτέρω στελέχη. Η χημική δομή της συνίσταται στην αντικατάσταση της ομάδας πυριμιδίνης της κεφταζιντίμης με μια αλειφατική αμινοομάδα και της επιτρέπει ταχύτερη είσοδο διαμέσου του κυτταρικού τοιχώματος, αποτελεσματικότερη αναστολή των πενικιλινοδεσμευτικών πρωτεϊνών και σταθερότητα στην υδρόλυση από τις ευρέος φάσματος πλασμιδιακές και χρωμοσωμιακές β-λακταμάσες συγκριτικά με τις κεφαλοσπορίνες γ΄ γενεάς.⁶ Η κεφεπίμη έχει αποδειχθεί αποτελεσματική στη θεραπεία σοβαρών λοιμώξεων του κατώτερου αναπνευστικού και του ανώτερου ουροποιητικού συστήματος, του δέρματος και των μαλακών μορίων, καθώς και στην αντιμετώπιση της εμπύρετης ουδετεροπενίας, ενώ έχει φανεί να υπερέχει της κεφταζιντίμης για τη θεραπεία πνευμονίας σε ασθενείς με κυστική ίνωση.⁷

Σε μια προσπάθεια τεκμηρίωσης των κλινικών δεδομένων για την αποτελεσματικότητα της κεφεπίμης σε νοσοκομειακές λοιμώξεις και την υπεροχή της έναντι της κεφταζιντίμης, στην παρούσα in vitro μελέτη έγινε συγκριτική εκτίμηση των δύο προαναφερθεισών κεφαλοσπορινών σ’ ένα μεγάλο αριθμό στελεχών K. pneumoniae και Enterobacter cloacae, στην πλειοψηφία τους ανθεκτικών στις κεφαλοσπορίνες γ΄ γενεάς.

ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ

Ογδόντα τέσσερα στελέχη E. cloacae και 100 στελέχη K. pneumoniae, όλα απομονωθέντα από διαφορετικούς πάσχοντες από νοσοκομειακές λοιμώξεις, περιελήφθησαν στη μελέτη. Τα υλικά προέλευσής τους ήταν: βρογχικές εκκρίσεις (61), πύον (53), ούρα (50), αίμα (11) και εγκεφαλονωτιαίο υγρό (1). Τα μελετηθέντα αντιμικροβιακά χορηγήθηκαν ως καθαρές ουσίες από τις φαρμακευτικές εταιρίες παρασκευής τους (Κεφεπίμη, Bristol, Syracuse NY, Κεφταζιντίμη, Glaxo, Macclesfield, UK) και τα διαλύματά τους παρασκευάστηκαν σύμφωνα με τις συστάσεις του κατασκευαστή.

Οι ευαισθησίες των στελεχών και στους δύο παράγοντες προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας μέθοδο μικροδιάλυσης για τον καθορισμό των ελαχίστων ανασταλτικών πυκνοτήτων (ΕΑΠ) με ενοφθάλμισμα λογαριθμικής φάσης ανάπτυξης ίσο με 5΄10⁵ cfu/mL. Ως ΕΑΠ ορίστηκε η ελάχιστη συγκέντρωση του αντιμικροβιακού που παρεμπόδισε την ορατή βακτηριακή ανάπτυξη μετά από επώαση για 18 ώρες στους 35 °C. Σύμφωνα με τα κριτήρια της NCCLS⁸ (National Committee for Clinical Laboratory Standards), συγκέντρωση 16 μg/mL και για τους δύο παράγοντες θεωρήθηκε ως όριο ευαισθησίας. Οι ελάχιστες βακτηριακές πυκνότητες (ΕΒΠ) προσδιορίστηκαν μετά από καλλιέργεια του περιεχομένου των διαυγών κυψελίδων σε McConkey άγαρ (Becton Dickinson, Cockeysville, Md). Η χαμηλότερη συγκέντρωση του αντιβιοτικού που προκάλεσε μείωση μεγαλύτερη ή ίση με το 99,9% του χρησιμοποιηθέντος ενοφθαλμίσματος, θεωρήθηκε ως ΕΒΠ.

Επειδή θεωρείται ότι η αντοχή στην κεφοξιτίνη είναι επιλογέας των στελεχών K. pneumoniae που στερούνται πορινών εισόδου των κεφαλοσπορινών διαμέσου του κυτταρικού τους τοιχώματος,⁹ προσδιορίστηκε η αντοχή αυτών των στελεχών στην κεφοξιτίνη με την τεχνική Kirby-Bauer χρησιμοποιώντας δίσκο κεφοξιτίνης 30 μg (Becton Dickinson, Cockeysville Md). Επιτευχθείσα αναστολή της βακτηριακής ανάπτυξης μετά από επώαση για 18 ώρες στους 35 °C σε άγαρ Mueller-Hinton (Becton Dickinson, Cockeysville Md) σε ζώνη διαμέτρου μικρότερη από 18 mm, θεωρήθηκε ενδεικτική αντοχής στην κεφοξιτίνη.⁸

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Τα συγκριτικά αποτελέσματα των in vitro ευαισθησιών του συνόλου των μελετηθέντων στελεχών στην κεφεπίμη και στην κεφταζιντίμη φαίνονται στον πίνακα 1 και στην εικόνα 1.

Μεταξύ των στελεχών E. cloacae, 27 (32,14%) ήταν ανθεκτικά στην κεφταζιντίμη, από τα οποία 21 (77,8%) ήταν ευαίσθητα στην κεφεπίμη. Από 60 στελέχη K. pneumoniae (60%), που βρέθηκαν ανθεκτικά στην κεφταζιντίμη, 49 (81,7%) ήταν ευαίσθητα στην κεφεπίμη. Δεκαπέντε από τα στελέχη K. pneumoniae (15%) ήταν ανθεκτικά στην κεφοξιτίνη, από τα οποία όλα ήταν ευαίσθητα τόσο στην κεφταζιντίμη όσο και στην κεφεπίμη.

ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Πρόσφατα, άρχισαν να απομονώνονται στα ελληνικά νοσοκομεία στελέχη K. pneumoniae με υψηλού βαθμού αντοχή στις κεφαλοσπορίνες γ΄ γενεάς. Σε πολλά από αυτά η αντοχή αποδίδεται στην ύπαρξη της πλασμιδιακής ευρέος φάσματος β-λακταμάσης SHV-5, που υδρολύει όχι μόνο την κεφταζιντίμη, αλλά επίσης την κεφοταξίμη, την κεφτριαξόνη και την αζτρεονάμη.¹⁰ Η επικράτηση ανθεκτικών στελεχών που υπερπαράγουν β-λακταμάσες μπορεί να αντιμετωπιστεί με παράγοντες ανθεκτικούς στην ενζυμική υδρόλυση, όπως η κεφεπίμη.⁶ Με βάση τον ανωτέρω, ως τον πλέον πιθανό μηχανισμό αντοχής των εντεροβακτηριακών στις κεφαλοσπορίνες γ΄ γενεάς, μελετήθηκε κατά πόσο η κεφεπίμη υπερέχει σε δραστικότητα της κεφταζιντίμης επί νοσοκομειακών στελεχών.

Διαπιστώθηκε ότι η κεφεπίμη παρουσιάζει μεγαλύτερη ενδογενή δραστικότητα, συγκριτικά με την κεφταζιντίμη, έναντι τόσο της πολυανθεκτικής K. pneumoniae (εικ. 1α), όσο και του πολυανθεκτικού E. cloacae (εικ. 1β), αναστέλλοντας την ανάπτυξη των περισσοτέρων στελεχών σε πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις συγκριτικά με την κεφταζιντίμη, όπως φαίνεται από τη μετατόπιση της καμπύλης αθροιστικής αναστολής της κεφεπίμης αριστερότερα της κεφταζιντίμης. Κατά ανάλογο τρόπο, οι συγκεντρώσεις της κεφεπίμης που απαιτούνται για να επιτευχθεί θανάτωση των περισσοτέρων στελεχών είναι κατά πολύ μικρότερες αυτών της κεφταζιντίμης (εικόνες 1γ και 1δ). Εντούτοις, η υπεροχή της κεφεπίμης έναντι της κεφταζιντίμης φαίνεται σαφέστερα στα στελέχη Κ. pneumoniae από ό,τι στα στελέχη Ε. cloacae. Πράγματι, ο λόγος των ΕΑΠ₅₀ των δύο αντιβιοτικών για τα στελέχη K. pneumoniae ήταν 64, όπου η κεφεπίμη ανέστειλε την ανάπτυξη 89% και η κεφταζιντίμη 39% των στελεχών. Ο ίδιος λόγος στην περίπτωση του E. cloacae ήταν 16, όπου η κεφεπίμη ανέστειλε την ανάπτυξη 92,9% και η κεφταζιντίμη 68,9% των στελεχών (πίν. 1). Ίσως περισσότερο σημαντική από την υψηλή ενδογενή δραστικότητα της κεφεπίμης, συγκριτικά με την κεφταζιντίμη, είναι υψηλή δραστικότητά της επί των στελεχών K. pneumoniae και E. cloacae που ήταν ανθεκτικά στην κεφταζιντίμη, ανερχόμενη σε 81,7% και σε 77,8% αυτών, αντίστοιχα.

Τα ανωτέρω ποσοστά, σε συνδυασμό με τη δεδομένη αντοχή του μορίου της κεφεπίμης στην ενζυμική υδρόλυση από τις ευρέος φάσματος β-λακταμάσες, υποδεικνύουν ότι μεγάλο μέρος της αντοχής στις κεφαλοσπορίνες γ΄ γενιάς των εντεροβακτηριακών που απομονώνονται στα ελληνικά νοσοκομεία θα μπορούσε να αποδοθεί σ’ αυτές τις β-λακταμάσες. Είναι γνωστό ότι η αντοχή των στελεχών E. cloacae στην κεφταζιντίμη είναι προϊόν της παραγωγής των 1 κατά Bush κεφαλοσπορινασών,¹¹ χωρίς όμως να αγνοείται η ίση σημασία της μειωμένης διαπερατότητας των κεφαλοσπορινών διαμέσου του κυτταρικού τοιχώματος του E. cloacae¹² στην προσπάθεια ερμηνείας του μηχανισμού πολυαντοχής του E. cloacae. Ανάλογα διπλός είναι και ο μηχανισμός ερμηνείας της αντοχής της K. pneumoniae στις κεφαλοσπορίνες,¹⁰ όπου η σύγχρονη αντοχή στην κεφοξιτίνη είναι ενδεικτική της έλλειψης της πορίνης μοριακού βάρους 35 kDa από το κυτταρικό τοίχωμα.⁹ Βέβαια, στην παρούσα μελέτη δεν κατέστη εφικτή η ανάδειξη στελεχών K. pneumoniae με ταυτόχρονη αντοχή στην κεφοξιτίνη και στην κεφταζιντίμη. Η υπεροχή της κεφεπίμης έναντι της κεφταζιντίμης στα στελέχη E. cloacae και K. pneumoniae θα μπορούσε να αποδοθεί τόσο στην ταχύτερη διαπερατότητα της πρώτης από το κυτταρικό τους τοίχωμα, όσο και στην αντοχή της στην υδρόλυση από τις κεφαλοσπορινάσες.

Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης είναι σε γενική συμφωνία με τα αντίστοιχα άλλων ερευνών, στις οποίες όμως συμπεριλαμβάνεται μικρός αριθμός πολυανθεκτικών στελεχών, κατά κανόνα όχι νοσοκομειακής προέλευσης.^13–15 Δεδομένης της αποτελεσματικότητας της κεφεπίμης έναντι σοβαρών λοιμώξεων οφειλόμενων σε Gram-αρνητικά πολυανθεκτικά στελέχη,⁷ αλλά και της in vitro υπεροχής της επί των κεφαλοσπορινών γ΄ γενεάς έναντι πολυανθεκτικών στελεχών E. cloacae και K. pneumoniae, η τελευταία θα μπορούσε να αποτελέσει θεραπεία εκλογής για την αντιμετώπιση νοσοκομειακών λοιμώξεων από εντεροβακτηριακά.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. BALLOW CH, SCHENTAG JJ. Trends in antimicrobial utilization and bacterial resistance: Report of the National Resistance Surveillance Group. Diagn Microb Infect Dis 1992, 15:37–42
2. JACOBY GA, ARCHER GL. New mechanisms of bacterial resistance to antimicrobial agents. N Engl J Med 1991, 324:601–612
3. BODEY GP, ELTING LS, RODRIGUEZ S. Bacteremia caused by Entero bacter. 15 years experience in a cancer hospital. Rev Infect Dis 1991, 13:550–558
4. BUSH K. Classification of β-lactamases: groups 1, 2a, 2b and 2b’. Antimicrob Agents Chemother 1989, 33:264–270
5. KATSANIS G, JACOBY GA. The frequency of extended-spectrum β-lactamases in isolates of Klebsiella pneumoniae. J Antimicrob Chemother 1992, 29:345–346
6. LAWS A, PAGE M. The chemistry and structure-activity relationships of C3-quartenary ammonium cephem antibiotics. J Che mother 1996, 8(Suppl 2):7–22
7. GIAMARELLOU H. Clinical experience with the fourth generation cephalosporins. J Chemother 1996, 8(Suppl 2):91–104
8. WOODS GL, WASHINGTON JA. Antibacterial susceptibility tests: dilution and disk diffusion methods. In: Murray PR, Baron EJ, Pfaller MA, Tenover FC, Yolken RH (eds) Manual of Clinical Microbiology. 6th ed. American Society for Microbiology, Washington DC, 1995:1327–1341
9. ARDANUY C, LIΡARES J, DOMINGUEZ MA, HERNANTEZ-ALLES S, BENEDI VJ, MARTINEZ-MARTINEZ L. Outer membrane profiles of clonally related Klebsiella pneumoniae isolates from clinical samples and activities for cephalosporins and carbapenems. Antimicrob Agents Chemother 1998, 42:1636–1640
10. GNIADKOWSKI M, PALUCKA A, GRZESIOWSKI P, HRYNIEWIC Z. Outbreak of ceftazidime-resistant Klebsiella pneumoniae in a pediatric hospital in Varsaw, Poland: clonal spread of the TEM-47 extended spectrum β-lactamase (ESBL)-producing strain and transfer of a plasmid carrying the SHV-5 like ESBL-encoding gene. Antimicrob Agents Chemother 1998, 42:3079–3085
11. PITOYT JDD, MOLAND ES, SANDERS CC, THOMSON KS, FITZIMMONS SR. β-lactamases and detection of β-lactam resistance in Entero bacter spp. Antimicrob Agents Chemother 1997, 41:35–39
12. FUNG-TOM JC, GRADELSKI E, HUCZKO E, DOUGHERTY TJ, KESSLER RE, BONNER DP. Differences in the resistant variants of Enterobacter cloacae selected by extended-spectrum cephalosporins. Antimicrob Agents Chemother 1996, 40:1289–1293
13. DORNBUSH K, MIRTSELL E, GORANSSON E. In vitro activity of cefepime, a new parenteral cephalosporin, against recent European blood isolates and in comparison with piperacillin/tazobactam. Chemotherapy 1990, 36:259–267
14. PFALLER MA, JONES RN, DOERN GV. Multicenter evaluation of the antimicrobial activity for six broad-spectrum beta-lactams in Venezuela using the E-test method. The Venezuelan Antimicrobial Resistance Study Group. Diagn Microb Infect Dis 1998, 30:45–52
15. JONES RN, FUCHS PC. Activity of cefepime (BMY-28142) and cefpirome (HR810) against Gram-negative bacilli resistant to cefotaxime or ceftazidime. J Antimicrob Chemother 1989, 23:163– 165