Bakteriyemi etkeni olan metisiline duyarlı staphylococcus aureus (MSSA) suşlarında sefazoline karşı inokülum etkisinin, bu etkinin nedenlerinin, öngördürücülerinin ve klinik sonuçlarının değerlendirilmesi
Evaluation of presence, predictors, causes and clinical results of inoculum effect against cefazoline among methicillin-susceptible staphylococcus aureus strains isolated from bloodstream infections
Yazar: MOUMPERRA CHRAL OGLOU
Danışman: PROF. DR. PROF.DR. SERAP ŞİMŞEK-YAVUZ
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases
Dizin: Ampisilin = Ampicillin ; Bakteriyemi = Bacteremia ; Beta laktamazlar = Beta lactamases ; Metisilin = Methicillin ; Sefazolin = Cefazoline ; Staphylococcus aureus = Staphylococcus aureus

Özet:
Metisiline duyarlı Staphylococcus aureus (MSSA) bakteriyemilerinde ülkemizde ilk seçenek olarak kullanılan antimikrobikler sefazolin ve ampisilin-sulbaktamdır. Son yıllarda, sefazolinin, özellikle yüksek inokülumda bazı β-laktamaz türleriyle ilişkili MSSA suşlarına karşı duyarlılığında azalma olabileceği ve bunun da tedavi başarısılığına yol açabileceği bildirilmiş. Ülkemizde bu konuyla ilgili herhangi bir veri yoktur. Çalışmaya, İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi Hastanesi servislerinde 2016-2018 yıllarında yatarak tedavi gören, tek şişe kan kültüründe MSSA üreyen, bakteriyemi veya endokarditi olarak değerlendirilen ve etken suşu saklanmış olan hastaların tümü dahil edilmiştir. Suşların farklı inokülumlarda, sefazoline, ampisilin-sulbaktama, sefuroksime, sefotaksime, seftriaksona karşı duyarlılıkları, 105 standard inokülum ve 107 yüksek inokülumda zon çapları ve MİK değerleri sırasıyla disk difüzyon ve sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle belirlendi. Suşlardaki β-laktamaz varlığı nitrosefin diski, penisilin disk difüzyon ve PCR yöntemiyle blaZ geni saptanarak belirlendi. β-laktamaz pozitif suşların β-laktamaz tipi ise PCR ve dizileme yöntemiyle tanımlandı. 
Bu amaçla blaZ geninin 128 ve 216 rezidülerini içeren 355-bp'lik bölgesini amplifiye etmek için tasarlanmış olan F, 5'-CAA AGA TGA TAT AGT TGC TTA TTC-3' ve R, 5'-CAT ATG TTA TTG CTT GCA CCAC-3' primerleri kullanıldı. Kontrol suşları olarak az miktarda tip A β-laktamaz ürettiği bilinen S. aureus ATCC 29213 suşu ve blaZ geni negatif S. aureus ATCC 25923 suşu kullanıldı. Suşların %84.6'sında (44/52) β-laktamaz geni saptandı. Bu 44 suşun dizi analiziyle sonuç alınabilen 40'ında var olan β-laktamazın tip A β-laktamaz (%100) olduğu belirlendi. Sefazolin zonu β-laktamaz varlığında her iki inokülumda anlamlı derecede küçük saptandı (p=0.001). Mikrodilüsyon yöntemiyle bakılan sefazolinin MİK değeri standard ve yüksek inokülumda β-laktamaz varlığında anlamlı derecede yüksek saptandı(p=0.028 ve p=0.001). Sefazolin inokülum etkisi(İnE) %25 suşta görüldü, %5.8'inde belirgin İnE gözlendi. Sefazolinin yüksek inokülumdaki MİK değerinin mortaliteye etki eden bağımsız bir risk faktörü olduğu bulundu (p=0.049). Ampisilin-sulbaktamın Etest® ile bakılan MİK değeri β-laktamaz varlığında her iki  inokülumda anlamlı derecede yüksek saptandı(p=0.001). 19 (%36.5) hastada ampisilin-sulbaktama karşı İnE görüldü. Sefotaksim ve sefuroksimde yüksek inokülumda MİK değerlerinde anlamlı derecede artış izlenmedi, sefotaksim ve sefuroksim inokülum etkisi görülmedi. Çalışmamızda mortalite %15.4 oranında saptandı. Tek değişkenli analizlerde, Charlson komorbidite indeksi (CKİ) ölen hastalarda istatistiksel olarak anlamlı yüksek bulundu (p=0.031). Ölen 8 hastanın 4'ünde sefazolin inokülum etkisi(p=0.17), 5'inde de ampisilin-sulbaktam inokülum etkisi(p=0.049) görüldü ve tek değişkenli analizde ampisilin-sulbaktam İnE'yle mortalite arasında anlamlı bir ilişki bulundu. Çok değişkenli analizde ise albumin değeri (OR =0.013, %95 CI <0.001-0.789, p=0.038) ve yüksek inokülumdaki sefazolin MİK değeri (OR 1.8, %95 CI 1.002-3.261) mortaliteye etki eden bağımsız risk faktörü olarak tanımlandı. 56 suşta %84.6 oranında β-laktamaz varlığı saptandı, tanımlanabilen 40 suşun hepsinde tip A β-laktamaz belirlendi. Nitrosefin testi ve penisilin disk difüzyon yönteminin (penisilin zon çapı ve keskinliği) β-laktamaz saptamadaki duyarlılığı %100 olarak bulundu. Ülkemizde MSSA infeksiyonlarının tedavisinde en sık kullanılan  antimikrobikler olan sefazolin ve ampisilin-sulbaktamın MİK değerlerinin, yüksek mikroorganizma konsantrasyonlarında sırasıyla %25 ve %36.5 oranında belirgin olarak yükseldiği ve yüksek inokülumdaki MİK değerinin mortaliteye etki eden bağımsız bir risk faktörü olduğu bulundu. Bu nedenle MSSA bakteriyemisi veya endokarditi gibi yüksek inokülumlu infeksiyonlarda, etken suşta inokülum etkisi araştırılması ve belirlenenlerde inokülumdan etkilenmeyen uygun antimikrobiklerin seçilmesi düşünülebilir.

Abstract:
Cefazolin and ampicillin-sulbactam are the first-choice antimicrobials used in our country for methicillin-sensitive Staphylococcus aureus (MSSA) bacteremia. In recent years, it has been reported that there may be a decrease in the sensitivity of cefazolin in higher bacterial inoculum against some MSSA strains with some β-lactamase species, Studies concerning the possibility of treatment failure with cefazolin  in patients infected with these strains have been published. There is no data on this subject in our country. All patients who received inpatient treatment at Istanbul University Istanbul Faculty of Medicine services between 2016-2018, who had a single blood culture positive for MSSA and who were evaluated as MSSA bacteremia or endocarditis and whose causative strain was kept were included in the study. The susceptibility of cefazolin, ampicillin-sulbactam, cefuroxime, cefotaxime and ceftriaxone were determined by disk diffusion and broth microdilution method (as MIC) in 105 standard inoculum and 107 high inoculum.β-lactamase presence in the strains were determined by using nitrocefine disc, penicillin disk diffusion method, penicillin zone edge test and detecting the blaZ gene by PCR method, the beta-lactamase type was defined by PCR and sequencing method. For this purpose, PCR was performed using primers F, 5'-CAA AGA TGA TAT AGT TGC TTA TTC-3 'and R, 5'-CAT ATG TTA TTG CTT GCA CCAC-3 '  which were designed to amplify the 355-bp region containing 128 and 216 residues in the blaZ gene structure. PCR products were then analyzed by DNA sequencing. S. aureus ATCC 29213 strain, which is known to produce a small amount of type A beta-lactamase, and blaZ negative S. aureus ATCC 25923 strain were used as control strains. Beta-lactamase gene was found in 84.6% of the strains (44/52). As a result of the sequence analysis of 40 strains, 100% of them were defined as type A beta-lactamase. Penicillin zone was significantly smaller in both inoculum in the presence of beta-lactamase (p=0.001). Cefazolin zone was significantly smaller in both inoculum in the presence of betalactamase (p=0.001). The MIC of cefazolin measured by microdilution method was significantly higher in the presence of betalactamase in the high and standard inoculum (p=0.028 and p=0.001). Cefazolin InE was seen 25%, 5.8% of them were resistant.  It was found that the high inoculum MIC of cefazolin is an independent risk factor affecting mortality (p=0.049). The MIC value of ampicillin sulbactam measured by Etest® was significantly higher in the presence of betalactamase in standard and high inoculum (p=0.001). Ampicillin-sulbactam inoculum effect was seen in 36.5% of patients. In cefotaxime and cefuroxime inoculum effect of cefotaxime and cefuroxime was not observed. Mortality rate was found 15.4%. In univariate analysis, Charlson comorbidity index was found statistically significantly higher in patients who died (p = 0.031). In 8 patients who died, 4 had cefazolin inoculum effect (p=0.17), 5 had ampicillin-sulbactam inoculum effect (p=0.049) and a significant relationship was found between ampicillin-sulbactam InE and mortality in univariate analysis. In multivariate analysis, albumin value (OR = 0.013, 95% CI <0.001-0.789, p=0.038) and cefazolin MIC value in high inoculum (OR 1.8, 95% CI 1.002-3.261) were defined as independent risk factors affecting mortality. The sensitivity of  nitrocefine test and penicillin disk diffusion method (penicillin zone diameter and zone edge test) in detecting β-lactamase was 100%.It was found that the MIC values of cefazolin and ampicillin-sulbactam increased significantly at high microorganism concentrations by 25% and 36.5% respectively, and the MIC value in high inoculum is an independent risk factor affecting mortality. Therefore, in high inoculum infections such as MSSA bacteremia or endocarditis, the inoculum effect of the causative strain should be considered when choosing the appropriate antimicrobial.