Kan Kültürlerinden ‹zole Edilen Escherichia coli
Sufllar›n›n Antibiyotik Duyarl›l›¤› ve Genifllemifl
Spektrumlu ß-Laktamaz oran›
Antibiotic Susceptibility and Extended Spectrum ß-lactamase
Positivity of Escherichia coli Strains Isolated from
Blood Cultures
U¤ur Arslan1 , Hatice Türk Da¤›2 , fierife Yüksekkaya1 , Elif Uysal1 , ‹nci Tuncer11Selçuk Üniversitesi Meram T›p Fakültesi T›bbi Mikrobiyoloji Anabilim Dal›, 2
Batman Bölge Devlet Hastanesi Mikrobiyoloji Laboratuar›
ÖZET
Amaç: Kan ak›m› enfeksiyonlar› s›kl›kla yüksek morbidite ve mortalite ile iliflkilidir. Antibiyotik duyarl›l›k paternleri bakteremili hastalarda ampirik anti-mikrobik tedavi seçimi için yol göstermelidir. Genifllemifl spektrumlu beta-laktamazlar (GSBL) gram negatif bakterilerde beta-laktam direncinin en önemli sebebidir. Bu çal›flman›n amac› kan ak›m› enfeksiyonlar›ndan izole edilen Escherichia coli sufllar›n›n antibiyotik duyarl›l›klar›n› ve GSBL üretimini saptamakt›r.
Gereç ve Yöntem: Bu çal›flmada, 01/01/2004-31/12/2007 tarihleri aras›nda kan dolafl›m› enfeksiyonlar›ndan izole edilen E. coli sufllar›n›n antibiyotik duyarl›l›klar›, CLSI önerilerine göre Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemi ile çal›fl›ld›. GSBL üretimi, CLSI standartlar›na göre çift disk sinerji testi ile tarand› ve fenotipik do¤rulama testi ile belirlendi. ESBL pozitif ve negatif sufllar›n y›llara göre da¤›l›m› de¤erlendirildi.
Bulgular: ‹zole edilen 182 E. coli suflunun, 81’i (%44.5) GSBL pozitif idi. GSBL oran›n›n 2004- 2007 y›llar› aras›nda artt›¤› gözlendi fakat bu art›fl istatistiksel olarak anlaml› de¤ildi. GSBL üreten sufllar, meropeneme %100, amikasine %84, siprofloksasine %19, piperasilin-tazobaktama %79, trimethoprim-sulfametaksazole %32, gentamisine %37 oran›nda duyarl› bulundu. Amoksisiline ise duyarl› sufl yoktu. GSBL üretmeyen sufllar›n duyarl›l›klar›, meropenem %100, amikasin %90, siprofloksasin %84, piperasilin-tazobaktam %97, trimethoprim-sulfametaksazol %55, gentamisin %88 ve amoksisilin %28 olarak saptand›. GSBL üreten ve üretmeyen organizmalar›n antibiyotik duyarl›l›klar› aras›ndaki fark istatistiksel olarak anlaml› idi.
Sonuç: Bu sonuçlar, kan kültürlerinden izole edilen E. coli sufllar›nda GSBL üretiminin oldukça yüksek ve GSBL üreten ve üretmeyen sufllara karfl› meropenemin en etkili ajan oldu¤unu göstermektedir. GSBL kaynakl› ß-laktam direnci, co¤rafi bölgeler içinde ve aras›nda farkl›l›k göstermekle birlikte dünyada oldukça yayg›nd›r ve hastaneler uygun antimikrobik tedavi için kendi oranlar›n› bilmek zorundad›r.
Anahtar Kelimeler: Escherichia coli, genifllemifl spektrumlu beta-laktamaz, kan kültürü
G‹R‹fi
Kan dolafl›m› enfeksiyonlar› yüksek morbidite ve mortalite ile iliflkilidir. Antibiyotik duyarl›l›k paternleri, bakteremili hastalarda ampirik anti-mikrobik tedavi seçimi için yol göstericidir. Ge-nifllemifl Spektrumlu Beta Laktamazlar (GSBL) gram negatif bakterilerde beta-laktam direnci-nin en önemli sebebidir (1).
Escherichia coli, intra-abdominal enfeksiyonlar, üriner sistem enfeksiyonlar› ve primer baktere-miye neden olan nozokomiyal bir patojendir. Bu mikroorganizma oksiimino beta laktam anti-biyotiklere karfl› genellikle duyarl›d›r. Son iki dekatta, oksiimino beta laktam antibiyotikler de dahil olmak üzere genifl spektrumlu sefalospo-rinler, dünya çap›nda kullan›lmakta ve GSBL üreten antibiyotiklere dirençli sufllar, E. coli ve Klebsiella pneumoniae baflta olmak üzere,
Enterobacteriaceae ailesi aras›nda ortaya ç›kmaktad›r. Son y›llarda GSBL üreten mikro-organizmalar›n sebep oldu¤u enfeksiyon s›kl›-¤›ndaki belirgin art›fl büyük bir endifle kayna¤›-d›r. GSBL üreten mikroorganizmalar s›kl›kla birden fazla anti-mikrobik ajana karfl› dirençli oldu¤undan, bu enfeksiyonlar için tedavi seçe-nekleri s›n›rl›d›r. Bu mikroorganizmalar›n ne-den oldu¤u birçok salg›n bildirilmifltir ve GSBL üretiminin klinik sonuçlar› olumsuz etkiledi¤i gösterilmifltir. Günümüzde GSBL üreten organiz-malar›n neden oldu¤u enfeksiyonlar›n tedavisi için karbapenemler tavsiye edilmektedir (2,3). Bu çal›flman›n amac› kan dolafl›m› enfeksi-yonlar›ndan izole edilen E. coli sufllar›n›n antibiyotik duyarl›l›klar›n› ve GSBL üretimini saptamakt›r.
SUMMARY
Objectives: Bloodstream infections are frequently associated with high morbidity and mortality. Antimicrobial susceptibility patterns should guide empirical antimicrobial regimens in bacteremic patients. Extended-spectrum
β-lactamases (ESBL) are the most frequent cause of beta-lactam resistance in gram negative bacteriae. The aim of this study was to determine the antibiotic susceptibilities and the ESBL production of Escherichia coli strains isolated from bloodstream infections.
Materials and methods: In this study, antibiotic susceptibilities of E. coli strains isolated from bloodstream infections between January 2004-January 2008 have been studied by Kirby-Bauer disk diffusion method according to the recommendations of CLSI. ESBL production was screened by double disc synergy method and confirmed by phenotypic confirmatory test according to CLSI performance standards. The distribution of ESBL positive and negative strains were also evaluated according to the years.
Results: Of the 182 E. coli strains isolated, 81 (44.5%) were ESBL positive. It is observed that ESBL positivity has been increasing from the year 2004 to 2007 but this increase was not statistically significant. The antibiotic susceptibilities of the ESBL producing organisms were found to be 100% for meropenem, 84% for amikacin, 19% for ciprofloxacin, 79% for piperacillin-tazobactam, 32% for trimethoprim-sulfamethoxazole, 37% for gentamicin and 0% for amoxicillin. The antibiotic susceptibilities of the ESBL non-producing organisms were found to be 100% for meropenem, 90% for amikacin, 84% for ciprofloxacin, 97% for piperacillin-tazobactam, 55% for trimethoprim-sulfomethoxazole, 88% for gentamicin and 28% for amoxicillin. The difference between antibiotic susceptibility rates of the ESBL producing and non-producing organisms were statistically significant. Conclusion: The results indicate that ESBL production of E. coli strains isolated from blood samples is significantly high and meropenem is the most active agent against ESBL producing organisms. β-lactam resistance due to ESBLs is common throughout the world, with clear differences in prevalence between and within particular geographic regions.
GEREÇ ve YÖNTEM
Bu çal›flmada, 01/01/2004-31/12/2007 tarihleri aras›nda kan dolafl›m› enfeksiyonlar›ndan izole edilen E. coli sufllar›n›n antibiyotik duyarl›l›kla-r› ve GSBL üretimi belirlenmifltir. Bakteri iden-tifikasyonu, konvansiyonel yöntemler ve Pho-enix 100 BD Otomatize Sistem (Becton Dickin-son Diagnostic Systems, Sparks) kullan›larak yap›lm›flt›r. Bakterilerin antibiyotik duyarl›l›k testi Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) önerileri dikkate al›narak Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemi ile çal›fl›lm›flt›r. GSBL üretimi, CLSI standartlar›na göre çift disk siner-ji testi ile taranm›fl ve fenotipik do¤rulama testi ile belirlenmifltir (4). GSBL üretimini belirle-mek için seftazidim (30 µg), seftazidim/klavula-nik asit (30/10 µg) ve sefotaksim (30 µg), sefo-taksim/klavulanik asit (30/10 µg) diskleri kulla-n›lm›flt›r. ‹laçlar›n zon çaplar› fark›n›n klavula-nik asit ile test edildi¤inde tek bafl›na test edil-mesine göre 5 mm ve üstünde genifl olmas› GS-BL pozitif olarak sonuçland›r›lm›flt›r. Standart sufl olarak ATCC E. coli 25922 kullan›lm›flt›r. GSBL pozitif ve negatif sufllar›n y›llara göre da-¤›l›m› de¤erlendirilmifltir.
GSBL üreten ve üretmeyen organizmalar›n anti-biyotik duyarl›l›klar› aras›ndaki fark›n istatistik-sel de¤erlendirilmesinde EPI 6 software progra-m›nda ki-kare testi kullan›lm›flt›r. Bir veya daha fazla gözde beflten küçük de¤er varsa Fisher ex-act testi uygulanm›flt›r. p≤ 0.05 de¤eri istatistik-sel olarak anlaml› kabul edilmifltir.
BULGULAR
‹zole edilen 182 E. coli suflunun, 81’inde (%44.5) GSBL üretimi tespit edilmifltir. GSBL oran›n›n 2004-2007 y›llar› aras›nda artt›¤› (%35.3, %39.1, %46.3, %54.2) gözlenmifl, an-cak bu art›fl istatistiksel olarak anlaml› bulun-mam›flt›r (Grafik 1).
GSBL üreten sufllar›n antibiyotik duyarl›l›¤› amikasin için %84, siprofloksasin için %19, pi-perasilin-tazobaktam için %79, trimethoprim-sulfametoksazol için %32 ve gentamisin için %37 olarak bulunmufltur. Amoksisilin’in GSBL üreten sufllar›n hepsine (%100) dirençli oldu¤u belirlenmifltir. GSBL üretmeyen mikroorganiz-malar›n antibiyotik duyarl›l›¤› ise amikasin için %90, siprofloksasin için %84, piperasilin-tazo-baktam için %97, trimethoprim-sulfametoksa-zol için %55, gentamisin için %88 ve amoksisi-lin için %28 olarak saptanm›flt›r. Meropeneme direnç tespit edilmemifltir (Grafik 2). GSBL üreten ve üretmeyen mikroorganizmalar›n anti-biyotik duyarl›l›klar› aras›ndaki fark istatistiksel olarak anlaml› bulunmufltur.
Grafik 1: GSBL oranlar›n›n y›llara göre da¤›l›m›
Grafik 2: GSBL üreten ve üretmeyen E. coli sufllar›n›n antibiyotik duyarl›l›k oranlar›
TARTIfiMA
GSBL, yo¤un bak›m ünitelerinde kullan›lan an-tibiyotiklerin seçici bask›s› sonucu ortaya ç›k-maktad›r. GSBL pozitif izolatlar, standart disk difüzyon testinde geniflletilmifl spektrumlu sefa-losporinlere yanl›fl duyarl›l›k gösterdi¤i için CLSI taraf›ndan önerilen özel tespit yöntemleri-nin kullan›lmas› gereklidir. Fenotipik do¤rula-ma testleri son derece duyarl› ve özgül oldo¤rula-mas›na ra¤men, bu testlerin yanl›fl pozitif veya negatif olabilece¤ini gösteren birçok örnek vard›r. GSBL pozitif fenotipik do¤rulama testi gösteren bir izolat, tüm sefalosporinlere (sefamisinler d›fl›nda, sefoksitin ve sefotetan), aztreonama ve penisilinlere dirençli olarak rapor edilmelidir.
β-laktam/β-laktamaz inhibitörü kombinasyonlar› zon çaplar› uygun aral›k içinde ise duyarl› ola-rak bildirilebilir (5).
GSBL üreten organizmalar›n prevalans› baz› co¤rafi bölgelerde özellikle yüksek olmakla birlik-te dünya çap›nda yayg›nd›r. SENTRY Antimik-robiyal Sürveyans Program› co¤rafi konumu ve büyüklü¤üne göre da¤›t›lm›fl hastanelerde genifl bir a¤ üzerinden hastane ve toplum kökenli en-feksiyonlara sebep olan önemli patojenleri ve antibiyotik direnç profillerini izlemek için ku-rulmufltur. 1997 y›l›nda Amerika Birleflik Dev-letleri'nde 30, Kanada'da 8, Latin Amerika'da 10, Avrupa'da 24 kurum kat›lm›flt›r. 1998 y›l›n-da Bat› Pasifik bölgesi ve Asya'y›l›n-da 16 sa¤l›k merkezi eklenmifltir. E. coli sufllar›n›n GSBL oranlar› Kanada’da %17.1, Avrupa’da %20.9, Latin Amerika’da %20.1, Amerika Birleflik Devletleri’nde %16.4 ve Bat› Pasifik Bölge-si’nde %16.7 olarak saptanm›flt›r (6).
Kang ve arkadafllar› (7) taraf›ndan yap›lan bir araflt›rmada, hastalar›n kan kültürlerinden elde edilen 982 E. coli ve 471 K. pneumoniae suflu çal›flmaya al›nm›flt›r. E. coli sufllar›nda %7.7 ve K. pneumoniae sufllar›nda ise %15.9 oran›nda
GSBL üretimi tespit edilmifltir.
GSBL üreten mikroorganizmalar›n s›kl›¤› ve antibiyotik direnç paterni co¤rafi bölgelere göre de¤iflebilir. Bishara ve arkadafllar› (8) taraf›ndan iki ‹srail hastanesinde yetiflkin ve çocuk hasta-lardan izole edilen K. pneumoniae ve E. coli sufllar›nda GSBL üreten organizmalar›n s›kl›¤› ve duyarl›l›¤› de¤erlendirilmifltir. GSBL üreten organizmalar›n s›kl›¤› K. pneumoniae [%32 (241/765)] sufllar›nda E. coli [% 10 (57/547)] sufllar›na göre daha yüksek bulunmufltur. GSBL üreten organizmalar›n amoksisilin-klavulanik a-sit, piperasilin-tazobaktam, amikasin ve siprof-loksasine direnç oranlar› K. pneumoniae suflla-r›nda s›ras›yla %95, %82, %49 ve % 77, E. coli sufllar›nda ise %77, %35, %25 ve %100 olarak saptanm›flt›r (8).
Üçüncü basamak bir hastanede kan kültüründe izole edilen Enterobacteriaceae ailesine ait mikroorganizmalarda GSBL prevalans›n›n be-lirlenmesi için, El-Khizzi ve arkadafllar› (9) ta-raf›ndan Ocak 2003-Aral›k 2004 tarihleri ara-s›nda bir çal›flma yap›lm›flt›r. Toplam 601 izolat standart disk difüzyon yöntemi ile test edilmifl ve GSBL E-test stripleri ile do¤rulanm›flt›r. Toplam 95 (%15.8) izolat›n GSBL üretti¤i tes-pit edilmifltir. Bunlar aras›nda K. pneumoniae sufllar›nda %48.4, E. coli ve Enterobacter clo-acae sufllar›nda %15.8 GSBL oran› saptanm›fl-t›r. Di¤er izolatlarda ise az say›da GSBL üretimi belirlenmifltir (9).
GSBL prevalans›n›n farkl› co¤rafi bölgelerde ve farkl› kurumlarda büyük ölçüde de¤iflti¤i tespit edilmifltir. On Avrupa ülkesinde 31 merkezin kat›ld›¤› 1610 E. coli ve 785 K. pneumoniae suflunun al›nd›¤› bir sürveyans çal›flmas›nda, GSBL oran› Almanya’da %1.5 iken Rusya, Po-lonya ve Türkiye’de %47 olarak bulunmufltur (10). Türk MYSTIC 2007 çal›flmas›nda GSBL oran› E. coli’de %19.5 ve K. pneumoniae
kö-kenlerinde %48.7 olarak tespit edilmifltir (11). Ülkemizde yap›lan bir çal›flmada, 1995-1999 aras›nda nozokomiyal enfeksiyonlardan izole edilen Enterobacteriacea ailesinden 194 sufl aras›nda GSBL prevalans› çift disk sinerji yön-temi ile çal›fl›lm›fl ve GSBL E-test stripleri ile do¤rulanm›flt›r. 21 K. pneumoniae, bir E. coli ve bir Providencia rettgeri suflunun GSBL (%11.8) üretti¤i tespit edilmifltir. Bu izolatlar genellikle beta-laktam olmayan antibiyotiklere de dirençli-dir (12). Kizirgil ve arkadafllar› (13) 7856 kan kültürlerinden izole edilen 166 enterik bakteride %35 oran›nda GSBL üretimi saptam›flt›r. GSBL oran› E. coli sufllar›nda %25 olarak belirlenmifl-tir. GSBL üreten organizmalar›n antibiyotik du-yarl›l›klar›; meropenem için %100, amikasin için %89, siprofloksasin için %64, piperasilin-tazobaktam için %50, trimethoprim-sulfametok-sazol için %36 ve amoksisilin-klavulanik asit için %19 olarak bulunmufltur (13). Malatya’da yap›lan bir çal›flmada kan kültürlerinde üreyen 55 E. coli suflunun 19’unda (%34.5) GSBL üretimi tespit edilmifltir. GSBL üreten organizmalar›n antibiyotik duyarl›l›klar›; meropenem için %100, amikasin için %100, piperasilin-tazobak-tam için %46.6, trimethoprim-sulfametoksazol için %58.8, siprofloksasin için %0 ve gentami-sin için %70.5 olarak bulunmufltur (14).
Bizim çal›flmam›zda izole edilen 182 E. coli su-flunun, 81’inin (%44.5) GSBL üretti¤i tespit edilmifltir. GSBL oran›n›n 2004-2007 y›llar› aras›nda artt›¤› (%35.3, %39.1, %46.3, %54.2) gözlenmifl fakat bu art›fl istatistiksel olarak an-laml› olmad›¤› belirlenmifltir. GSBL üreten mikroorganizmalar›n antibiyotik duyarl›l›klar› amikasin için %84, siprofloksasin için %19, pi-perasilin-tazobaktam için %79, trimethoprim-sulfametoksazol için %32 ve gentamisin için %37 olarak bulunmufltur. GSBL üreten E. coli sufllar›n›n hepsi amoksisiline dirençliydi. GSBL
üretmeyen mikroorganizmalar›n antibiyotik du-yarl›l›klar› ise amikasin için %90, siprofloksa-sin için %84, piperasilin-tazobaktam için %97, trimethoprim-sulfametoksazol için %55, genta-misin için %88 ve amoksisilin için %28 olarak saptanm›flt›r. Meropeneme direnç tespit edilme-mifltir. GSBL üreten mikroorganizmalar plas-mid üzerinde di¤er direnç genlerini de tafl›d›¤› için di¤er antibiyotiklere de dirençli olabilir. Çal›flmam›zda GSBL üreten ve üretmeyen mik-roorganizmalar›n antibiyotik duyarl›l›klar› ara-s›ndaki fark istatistiksel olarak anlaml›d›r. Bu sonuçlar, kan kültürlerinden izole edilen E. coli sufllar›nda GSBL üretiminin oldukça yüksek ve GSBL üreten organizmalara karfl› meropenemin en etkili ajan oldu¤unu göstermektedir. Daha önce yap›lan birçok çal›flmada da belirtildi¤i gi-bi karbapenemler GSBL üreten mikroorganiz-malarda tek seçenektir.
Sonuç olarak GSBL kaynakl› beta-laktam diren-ci, co¤rafi bölgeler içinde ve aras›nda farkl›l›k göstermekle birlikte dünyada oldukça yayg›n-d›r. GSBL fenotipi taramas› GSBL yayg›nl›¤›-n›n düflük oldu¤u ülkelerde bile önemlidir. Çün-kü GSBL üretimi gram negatif mikroorganiz-malarda önemli bir direnç mekanizmas›d›r. Kli-nik mikrobiyoloji laboratuvarlar›, hastane epi-demiyologlar› ve klinisyenler, GSBL üreten mikroorganizmalar› tan›mal›d›r, böylece antibi-yotik yönetimi ve enfeksiyon kontrolü daha et-kin yap›labilir.
‹letiflim / Correspondence
Hatice Türk Da¤›
Batman Bölge Devlet Hastanesi Mikrobiyoloji Laboratuar› Tel: 0505 253 3638
Kaynaklar
1. Spanu T, Luzzaro F, Perilli M, Amicosante G, Toniolo A, Fadda G, and the Italian ESBL Study Group. Occurrence of extended-spectrum β-lactamases in members of the family Enterobacteriaceae in Italy: implications for resistance to β-lactams and other antimicrobial drugs. Antimicrob Agents Chemother 2002; 46:196-202.
2. Paterson DL, Bonomo RA. Extended-spectrum β-lactamases: a clinical update. Clin Microbiol Reviews 2005; 18:657–86.
3. Du B, Long Y, Liu H, et al. Extended spectrum beta-lactamase producing Escherichia coli and Klebsiel-la pneumoniae bloodstream infection: risk factors and clinical outcome. Intensive Care Med 2002; 28:1718-23. 4. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility Testing. 15th informational supplement: M100-A15. CLSI, Wayne: Clinical and Laboratory Standards Institute, 2005.
5. Winokur PL, Canton R, Casellas JM, Legakis N. Variations in the prevalence of strains expressing an extended-spectrum β-lactamase phenotype and characterization of isolates from Europe, the Americas, and the Western Pacific region. Clin Infect Dis 2001; 32(Suppl 2):S94-103.
6. Kang C, Kim S, Park WB, et al. Bloodstream infections due to extended-spectrum β-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae: risk factors for mortality and treatment outcome with special emphasis on antimicrobial therapy. Antimicrob Agents Chemother 2004; 48:4574–81.
7. Bishara J, Livne G, Ashkenazi S, et al. Antibacterial susceptibility of extended-spectrum beta-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli. Isr Med Assoc J 2005; 7:298-301.
8. El-Khizzi NA, Bakheshwain SM. Prevalence of extended -spectrum beta-lactamases among Enterobacteriaceae isolated from blood culture in a tertiary care hospital. Saudi Med J 2006; 27:37-40.
9. Goosens H. MYSTIC programme: summary of European data from 1997 to 2000. Diagn Microbiol Infect Dis 2001; 41:183-9.
10. Akata F, Otkun MT, Özkan E, Tansel O, Otkun M, Tu¤rul M. Prevalence of extended-spectrum beta-lactamases produced by nosocomial isolates of Enterobacteriaceae in Trakya University Hospital, Turkey. New Microbiol 2003; 26:257-62.
11. Kizirgil A, Yakupo¤ullar› Y, fienol FF, Aflç› ZT. Kan kültürü örneklerinde genifllemifl spektrumlu beta-laktamaz üreten enterik basillerin prevalans› ve antibiyotik duyarl›l›klar›n›n araflt›r›lmas›. ‹nfeks Derg 2005;19: 111-4.
12. Yetkin G, Kuzucu Ç, Çal›flkan A, Ay S. Kan kültürlerinde üreyen Escherichia coli’lerin antibiyotik duyarl›l›klar›, GSBL oranlar› ve hastane birimlerine göre da¤›l›m›. ‹nönü Üniv T›p Fak Derg 2006;13:147-50.
