Seftazidim/ avibaktam ve plazomisinin karbapenem dirençli klebsiella pneumoniae ve escherichia coli izolatlarına etkinliklerinin karbapenem direnç mekanizmalarına göre araştırılması
Investigation of the efficacy of ceftazidime/ avibactam and plazomicin on carbapenem-resistant klebsiella pneumoniae and escherichia coli isolates according to carbapenem resistance mechanisms
Yazar: SEVİL ÖZTAŞ
Danışman: PROF. DR. DEVRİM DÜNDAR
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Avibaktam = Avibactam ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Karbapenemler = Carbapenems ; Klebsiella pneumoniae = Klebsiella pneumoniae ; Plazomisin = Plazomicin ; Seftazidim = Ceftazidime

Özet:
Amaç: Antibiyotik direnci dünyada hızla artmakta ve halk sağlığı açısından ciddi tehdit oluşturmaktadır. Gram-negatif bakteri enfeksiyonlarında son seçenek olarak kullanılan karbapenem grubu antibiyotiklere direnç gelişmesi, yeni antibiyotik arayışlarına neden olmuştur. Epidemiyolojik olarak karbapenem direnç tiplerinin incelenmesi ve direnç mekanizmalarının aydınlatılması, alınacak önlemlerin belirlenmesinde oldukça önemlidir. Yeni antibiyotiklerin direnç mekanizmaları ışığında değerlendirilmesiyle mortaliteyi düşürecek önlemler alınabilecektir. Çalışmamızın amacı çeşitli klinik örneklerden izole edilmiş olan, karbapenem-dirençli K. pneumoniae (KDKp) ve E. coli (KDEc) izolatlarında yeni kullanıma girmiş olan seftazidim/avibaktam (CZA) ve plazomisin antibiyotiklerinin etkinliklerini karbapenem direnç mekanizmalarına göre belirlemek ve her iki türe göre karşılaştırmaktır.
Yöntem: Çeşitli klinik örneklerden izole edilmiş, karbapenemlerden en az birine dirençli bulunan 60 K. pneumoniae ve 60 E. coli suşu çalışmaya alınmıştır. İmipenem, meropenem, ertapenem, CZA ve plazomisinin minimum inhibisyon konsantrasyonları sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle belirlenmiştir. Karbapenemazlardan OXA-48, NMD, KPC, VIM, IMP, (genişlemiş spektrumlu beta laktamaz (GSBL)'lardan CTX-M-1, CTX-M2, CTX-M9, CTX-M8/25, TEM, SHV, OXA-1-benzeri, PER, VEB, GES ve AmpC'lerden FOX, MOX, DHA, CIT, EBC, DHA enzimlerinin varlığı multipleks ve monopleks PZR temelli yöntemlerle, efluks-aracılı direnç ise karbonil siyanid m-klorofenil hidrazon (CCCP) yöntemiyle fenotipik olarak araştırılmıştır.
Bulgular: KDKp'nın 15(%25)'i, KDEc'nin 30(%50)'u CZA'ya; KDKp'nın 38(%63)'i, KDEc'nin 30(%50)'u plazomisine dirençli bulunmuştur. İzolatların 94(%78)'ü blaoxa-48, 32(%27)'si blaNDM, 9(%8)'u blaKPC, 7(%6)'si blaIMP, 6(%5)'sı blaVIM taşımaktadır. CZA dirençli bulunan 15 KDKp izolatının 10'unda yalnızca blaNDM, ikisinde yalnızca blaoxa-48 ve üçünde blaNDM+OXA-48 genlerinin bir arada olduğu; 30 KDEc izolatının ise 10'unda yalnızca blaNDM, beşinde yalnızca blaoxa-48, dördünde yalnızca blaVIM, altısında blaNDM+oxa-48, ikisinde blaoxa-48+KPC+IMP, birinde blaNDM+KPC+VIM, birinde blaoxa-48+KPC, birinde ise blaNDM+VIM genlerinin bir arada olduğu belirlenmiştir.
Plazomisine dirençli bulunan 38 KDKp izolatının 24'ünde yalnızca blaoxa-48, sekizinde yalnızca blaNDM, birinde blaKPC, beşinde blaNDM+OXA-48; 30 KDEc izolatının 10'unda yalnızca blaoxa-48, 10'unda yalnızca blaNDM, altısında blaNDM+OXA-48 genlerinin bir arada olduğu belirlenmiştir.
Blaoxa-48 saptanan 94 izolatta CZA duyarlılığı 73(%78) ve plazomisin duyarlılığı 46(%49) olarak belirlenmiştir (p<0,005). BlaNDM saptanan 32 izolatın 31(%97)'i CZA'ya, 30(%94)'u plazomisine dirençli bulunmuştur ve iki antibiyotik de blaNDM pozitif suşlara karşı etkisizdir (p=0,000). BlaNDM+oxa-48 bir arada saptanan 12 izolatın 11(%92)'inin CZA'ya ve plazomisine dirençli oldukları, blaNDM+oxa-48 birlikteliğinde her iki antibiyotiğin etkisinin düşük olduğu belirlenmiştir (p<0,005).
En sık rastlanan patern olan, OXA-48, CTX-M1, TEM, SHV, OXA-1-benzeri enzimlerin beraber pozitif olduğu 38 izolatın CZA'ya karşı duyarlı olduğu saptanmıştır (p=0,000).
NDM, CTX-M1, TEM, OXA-1-benzeri enzimlerin bir arada bulunduğu ve NDM, OXA- 48, CTX-M1, TEM, SHV, OXA-1-benzeri enzimlerin birlikte bulunduğu paternler ise CZA'ya dirençli bulunmuştur (p<0,005).
OXA-48, CTX-M1, TEM, OXA-1-benzeri enzimlerin beraber pozitif olduğu dokuz izolatın sekizi plazomisine duyarlı (p=0,010), NDM, CTX-M1, TEM, OXA-1-benzeri enzimlerin bir arada bulunduğu suşların tamamı plazomisine dirençli olarak saptanmıştır (p=0,068).
Sonuç: Bölgemizde karbapenemazlarda en sık görülen genotipler sırasıyla OXA-48 ve NDM olmuştur. CZA ve plazomisinin ikisi de OXA-48'e etkili bulunmuştur. GSBL enzimlerinin varlığı ve çokluğu CZA'nın etkisinde anlamlı bir fark oluşturmazken, GSBL gen sayısı fazla bulunan suşlarda plazomisinin etkisinin azaldığı görülmüştür. Plazomisinin NDM taşıyan izolatlarda, CZA'nın ise metallo-β-laktamaz (MBL) taşıyan izolatlarda kullanımının tedavide başarısızlığa sebep olabileceği unutulmamalıdır. Her iki antibiyotik de vakaların klinik durumuna göre antibiyogram ve bölgesel moleküler epidemiyolojik çalışma sonuçları göz önünde bulundurularak tedavide bir seçenek olarak değerlendirilebilir.

Abstract:
Object: Antibiotic resistance is rapidly increasing in the world and possess a serious threat to public health. The development of resistance to carbapenem group antibiotics, which are used as a last option in gram-negative bacterial infections, has led to search for new antibiotics. Epidemiological examination of carbapenem resistance types and elucidation of resistance mechanisms are very important in determining the precautions to be taken. By evaluating new antibiotics in aspect of resistance mechanisms, the proper measures can be taken to reduce mortality. The aim of our study was to determine the efficacy of recently introduced ceftazidime/avibactam (CZA) and plazomicin antibiotics in carbapenem-resistant K. pneumoniae (CRKp) and E. coli (CREc) isolates isolated from various clinical specimens according to their carbapenem resistance mechanisms and to compare them according to both species.
Method: Totally 60 K. pneumoniae and 60 E. coli strains isolated from various clinical specimens and resistant to at least one of the carbapenems were included in the study. Minimum inhibition concentrations of imipenem, meropenem, ertapenem, CZA and plazomicin were determined by broth microdilution method. OXA-48, NMD, KPC, VIM, IMP, CTX-M-1, CTX-M2, CTX-M9, CTX-M8/25, TEM, SHV, OXA-1-Like, PER, VEB, GES, FOX, The presence of MOX, DHA, CIT, EBC, DHA enzymes was investigated by multiplex and monoplex PCRs. Efflux-mediated resistance was investigated phenotypically by the carbonyl ciyanide m-chlorophenyl hydrazone (CCCP) method.
Results: 15 (25%) of CRKp, 30 (50%) of CREc were to CZA; 38 (63%) of CRKp and 30 (50%) of CREc were found resistant to plazomicin. Of the isolates, 94 (78%) blaoxa-48, 32 (27%) blaNDM, 9 (8%) blaKPC, 7 (6%) blaIMP, 6(%) 5 of them carry blaVIM. Of the 15 CRKp isolates found to be resistant to CZA, 10 had only blaNDM, 2 had only blaOXA+48, and 3 had blaNDM+OXA-48 genes together; Of the 30 CREC isolates, blaNDM alone in 10, blaoxa-48 only in 5, blaVIM only in 4, blaNDM+OXA-48 in 6, blaOXA48+KPC+IMP in 2, blaNDM+KPC+ in 1 It was determined that VIM, blaOXA-48+KPC in 1, and blaNDM+VIM genes in 1 were found together.
Of the 38 CRKp isolates found resistant to plazomicin, only blaOXA-48 in 24, blaNDM only in 8, blaKPC in 1, blaNDM+OXA-48 in 5; of the 30 CREc isolates, only blaOXA-48 genes were found in 10, only blaNDM in 10, and blaNDM+OXA-48 genes in 6 of them.
CZA susceptibility was determined as 73 (78%) and plazomicin susceptibility as 46 (49%) in 94 isolates in which blaOXA-48 was detected (p<0.005). Of the 32 isolates with blaNDM, 31 (97%) were resistant to CZA, 30 (94%) to plazomicin, and both antibiotics were ineffective against blaNDM-positive strains (p<0.001). It was determined that 11 (92%) of 12 isolates found together with blaNDM + OXA-48 were resistant to CZA and plazomicin, and the effect of both antibiotics was significantly lower in the coexistence of blaNDM+OXA+48 (p<0.005).
The most common pattern, 38 isolates with co-positive OXA-48, CTX-M1, TEM, SHV, OXA-1-like enzymes, were significantly susceptible to CZA (p=0.000).
Patterns in which NDM, CTX-M1, TEM, OXA-1-like enzymes coexist and NDM, OXA- 48, CTX-M1, TEM, SHV, OXA-1-like enzymes are found to be significantly resistant to CZA (p<0.005).
While 8 of the 9 isolates with positive OXA-48, CTX-M1, TEM, OXA-1-like enzymes were found to be significantly sensitive to plazomicin (p=0.010), NDM, CTX-M1, TEM, OXA-1-like enzymes were found together. All of the strains in which it was found were found to be nearly resistant to plazomicin (p=0.068).
Conclusion: The most common carbapenemases in our region were OXA-48 and NDM, respectively. Both CZA and plazomicin were found to be significantly effective against OXA-48. While the presence and abundance of ESBL enzymes did not make a significant difference in the effect of CZA, it was observed that the effect of plazomicin decreased in strains with a high number of extended spectrum beta lactamases (ESBL) genes. It should be kept in mind that the use of plazomicin in isolates carrying NDM and the use of CZA in isolates carrying metallo-β-lactamase (MBL) may cause treatment failure. Both antibiotics can be considered as an option by considering the results of the antibiogram and regional molecular epidemiological studies according to the clinical status of the cases.