Deneysel karbapenemaz üreten klebsiella pneumoniae sepsisi modelinde, kolistin ve meropenem monoterapisi ile meropenem/ertapenem kombinasyonunun etkinliğinin karşılaştırılması
Comparison of the efficiency of colistin and meropenem monotherapy and meropenem/ertapenem combination in the experimental carbapenemase-producing klebsiella pneumoniae sepsis model
Yazar: DENİZ YÜCE YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. ALPAY ARI ; PROF. SELMA TOSUN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / İzmir Bozyaka Eğt. ve Arş. Hast. / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases
Dizin: Ertapenem = Ertapenem ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Karbapenemler = Carbapenems ; Klebsiella = Klebsiella ; Klebsiella pneumoniae = Klebsiella pneumoniae ; Kolistin = Colistin ; Meropenem = Meropenem ; Sepsis = Sepsis ; Sıçanlar = Rats ; İlaç tedavisi-kombine = Drug therapy-combination

Özet:
Amaç:Bu çalışmadaki amacımız ikili karbapenem tedavisinin (meropenem/ertapenem kombinasyonu), karbapeneme dirençli kolistine duyarlı olduğu bilinen Klebsiella pneumoniae izolatı ile sıçanlarda oluşturulan deneysel sepsis modelinde etkinliğini araştırmak, aynı zamanda kolistin ve meropenem monoterapisi ile karşılaştırmaktır.
Gereç ve Yöntem:Çalışmada, klinik örneklerden elde edilen, identifikasyon çalışması BD PhoenixID/AST (BD Diagnostic Systems, Sparks, MD, USA) otomatize sistem ve geleneksel yöntemler kullanılarak yapılan, in-house polimeraz zincir tepkimesi ile blaOXA-48 ve blaNDM karbapenemaz genini birlikte taşıdığı bilinen Klebsiella pneumoniae izolatı kullanılmıştır. Toplam 40 adet Wistar cinsi albino sıçan kontrol grubu ve tedavi grupları (kolistin, meropenem, meropenem/ertapenem kombinasyonu) olarak dört eşit gruba ayrılmış, tüm gruplara 1-2×108 CFU/ml K.pneumoniae izolatı içeren inokülüm intraperitoneal olarak enjekte edilerek sepsis modeli oluşturulmuş, ardından kontrol grubu dışındakilere antibiyotikler uygulanmıştır. Sıçanlar 24 saat boyunca sepsis bulguları ve mortalite gelişimi açısından takip edilmiş, 24  saatin sonunda ötenazi uygulanarak alınan kan kültürlerindeki üremeler mikrobiyolojik olarak değerlendirilmiştir.
Bulgular:Yirmi dört saatin sonunda kontrol ve tedavi gruplarının hiçbirinde exitus olmadı. Kan kültürlerinde üreme saptanan sıçanların sayısal oranları değerlendirildiğinde kontrol grubu ile kolistin ve meropenem/ertapenem kombinasyon grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptandı (sırasıyla p=0,033 ve p=0,033). Kontrol grubu ile meropenem grubu arasında anlamlı fark saptanmadı (p=0,215). Meropenem grubunda, kolistin grubu ve meropenem/ertapenem kombinasyon grubuna göre sayısal olarak K. pneumoniae üremesi daha fazlaydı fakat bu gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı (sırasıyla p=0,62 ve p=0,35). Kolistin grubu ile meropenem/ertapenem kombinasyon grubu arasında üreme olmayan kan kültürü sayıları benzerdi, istatistiksel olarak da bu iki grup arasında anlamlı fark saptanmadı (p=1).
Sonuç:Karbapenemaz üreten Klebsiella pneumoniae'nin neden olduğu enfeksiyonların sıklığı dünya çapında giderek artmakta ve halk sağlığı için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu izolatların, beta laktam dışı antibiyotiklere karşı direnç genlerini de beraberinde barındırması nedeniyle ortaya çıkan çoklu ilaç dirençli bakteriler tedavi seçeneklerini sınırlamaktadır. Araştırılan yeni antibiyotikler ve antibiyotik kombinasyonları umut verici görünmekle birlikte bu yeni ajanların bazı direnç fenotiplerine karşı etkisiz olması ve bakterilerin direnç geliştirme potansiyelleri nedeniyle endişeler devam etmektedir.  Bu nedenle aynı zamanda eski antibiyotiklerin farklı farmakolojik formlarda veya kombinasyonlar halinde kullanımı da araştırılmaktadır. Bizim çalışmamızda, karbapenem dirençli (OXA-48 ve NDM üreten) kolistin duyarlı K. pneumoniae ile sıçanlarda oluşturulan deneysel sepsis modelinde ikili karbapenem tedavisinin kolistin ile benzer etkinlikte olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, ikili karbapenem tedavisinin karbapenem dirençli K.pneumoniae ile gelişen enfeksiyonlarda bir kurtarma tedavisi olarak düşünülebileceği kanısına varılmıştır. Ancak ikili karbapenem tedavisinin gerçek faydası hakkında bilgi sağlamak için, aynı zamanda farklı karbapenemaz enzimleri üreten suşlara ve karbapanemaz üretmeyen karbapenem dirençli K. pneumoniae'ya karşı etkinliğini anlamak için randomize kontrollü çalışmalara ihtiyaç vardır.

Anahtar kelimeler: Klebsiella pneumoniae, ikili karbapenem tedavisi, deneysel sıçan sepsis modeli

Abstract:
Objective:Our aim in this study was to investigate the efficacy of double carbapenem therapy (meropenem/ertapenem combination) in an experimental sepsis model in rats with Klebsiella pneumoniae isolate, which is known to be carbapenem-resistant and to be susceptible to colistin, and also to compare it with colistin and meropenem monotherapy.
Material and method:In the study, Klebsiella pneumoniae isolate was used that known to carry blaOXA-48 and blaNDM carbapenemase gene together with in-house polymerase chain reaction, whose identification study was performed using BD PhoenixID/AST (BD Diagnostic Systems, Sparks, MD, USA) automated system and traditional methods, obtained from clinical samples.A total of 40 Wistar albino rats were divided into four equal groups as the control group and treatment groups (colistin, meropenem, meropenem/ertapenem combination), and a sepsis model was created by intraperitoneally injecting an inoculum containing 108 CFU/ml K.pneumoniae isolate into all groups. And than antibiotics were administered to those outside the control group. The rats were followed for 24 hours for signs of sepsis and development of mortality, and at the end of 24 hours, euthanasia was performed and the growths in the blood cultures were evaluated microbiologically.
Results:At the end of 24 hours, none of the control and treatment groups died. When the numerical ratios of rats with growth in blood cultures were evaluated, a statistically significant difference was found between the control group and the colistin and meropenem/ertapenem combination groups (p=0.033 and p=0.033, respectively). There was no statistically significant difference between the control group and the meropenem group (p=0.215). K. pneumoniae growth was numerically higher in the meropenem group than in the colistin group and the meropenem/ertapenem combination group, but there was no statistically significant difference between these groups (p=0.62 and p=0.35, respectively). The numbers of non-growth blood cultures were similar between the colistin group and the meropenem/ertapenem combination group, and there was no statistically significant difference between these two groups (p=1).
Conclusion: The incidence of infections caused by carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae is increasing worldwide and a major threat to public health. Because these isolates contain resistance genes against non-beta-lactam antibiotics, the resulting multi-drug-resistant bacteria limit the treatment options. While the new antibiotics and antibiotic combinations being investigated seem promising, concerns remain due to the ineffectiveness of these new agents against some resistance phenotypes and the potential for bacteria to develop resistance. For this reason, the use of old antibiotics in different pharmacological forms or combinations is also being investigated. In our study, it was concluded that double carbapenem treatment was similar to colistin in an experimental sepsis model in rats with carbapenem-resistant (OXA-48 and NDM producing) colistin-susceptible K. pneumoniae. In conclusion, it was concluded that double carbapenem therapy can be considered as a salvage therapy in infections with carbapenem-resistant K. pneumoniae. However, randomized controlled trials are needed to provide information about the true benefit of dual carbapenem therapy, as well as to understand its efficacy against strains producing different carbapenemase enzymes and carbapenem-resistant K. pneumoniae that do not produce carbapenemases.

Key words: Klebsiella pneumoniae, double carbapenem therapy, experimental rat sepsis model