częstość występowania i wrażliwość na antybiotyki szczepów

Nowiny Lekarskie 2008, 77, 4, 265–272
TAMARA DANILUK1, MAŁGORZATA ŚCIEPUK1, KRZYSZTOF FIEDORUK1, MARIA LUCYNA ZAREMBA1,
DOROTA ROŻKIEWICZ2, ELŻBIETA OŁDAK2
CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA I WRAŻLIWOŚĆ NA ANTYBIOTYKI
SZCZEPÓW ESCHERICHIA COLI I KLEBSIELLA PNEUMONIAE IZOLOWANYCH
OD DZIECI HOSPITALIZOWANYCH W UNIWERSYTECKIM SZPITALU DZIECIĘCYM
W LATACH 2004–2007
PREVALENCE RATE AND ANTIBIOTIC SUSCEPTIBILITIES OF ESCHERICHIA COLI
AND KLEBSIELLA PNEUMONIAE STRAINS ISOLATED FROM HOSPITALIZED CHILDREN
IN THE UNIVERSITY CHILDREN’S HOSPITAL DURING 2004–2007
1
Zakład Mikrobiologii
Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Maria Lucyna Zaremba
2
Klinika Obserwacyjno-Zakaźna Dzieci
Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Elżbieta Ołdak
Streszczenie
Cel pracy. Analiza częstości wykrywania i wrażliwości na antybiotyki szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae izolowanych od dzieci hospitalizowanych w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w Białymstoku w latach 2004–2007.
Materiał i metody. Z 26 723 próbek materiałów klinicznych od hospitalizowanych dzieci wyosobniono i zidentyfikowano łącznie
4558 szczepów E. coli i 475 K. pneumoniae. Wrażliwość na antybiotyki oceniano metodą krążkowo-dyfuzyjną, a do wykazania
β-laktamazy typu ESBL stosowano specyficzne testy fenotypowe (DDST, kombinacje metody krążkowej i/lub Etest ESBL).
Wyniki. Około 40% szczepów E. coli było wrażliwych na wszystkie antybiotyki, 20% było opornych tylko na ampicylinę i 40% na
ampicylinę i/lub inne klasy antybiotyków. Szczepy ESBL(+) występowały z częstością 2,6% (120/4558) wśród E. coli i 24,4%
(116/475) wśród K. pneumoniae. Szczepy ESBL(+) E. coli i K. pneumoniae często były wielooporne; odpowiednio 69,2% i 79,3%.
Oporność na ciprofloksacynę istotnie częściej stwierdzano wśród szczepów E. coli ESBL(+) niż ESBL(–). Tylko jeden szczep E. coli
izolowany w 2006 roku był oporny na imipenem (MBL+) i wytwarzał β-laktamazę typu ESBL. Szczepy ESBL(+) najczęściej izolowano z próbek materiałów od dzieci leczonych na oddziałach onkologii, intensywnej terapii i dziecięcym zakaźnym.
Wnioski. 1. Generalnie wykazano niską częstość szczepów E. coli i K. pneumoniae opornych na różne klasy antybiotyków i jeszcze
niższą częstość szczepów wieloopornych wśród tych gatunków. 2. W ostatnich latach odnotowano jednak wzrost częstości szczepów
Klebsiella pneumoniae ESBL(+) i Escherichia coli ESBL(+) wieloopornych, w tym z opornością na ciprofloksacynę.
SŁOWA KLUCZOWE: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, lekooporność, ESBL.
Summary
Aim of the study. Analysis of frequencies and antibiotic susceptibilities of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae strains isolated from hospitalized children in the University Children´s Hospital during 2004-2007.
Material and methods. A total of 4558 Escherichia coli and 475 Klebsiella pneumoniae strains from 26 723 various clinical specimens obtained from hospitalized children were isolated and identified. Antibiotic susceptibility with disk diffusion methods and
specific phenotypes tests (DDST and combination disk method and/or ESBL Etest) were used to detect ESBL types of β-lactamases.
Results. About 40% strains of E. coli were sensitive to all tested antibiotics, 20% were resistant to ampicillin only, and 40% were
resistant to ampicillin and/or other group of antibiotics. ESBL(+) types were found in 120 (2.6%) E. coli and in 116 (24.4%)
K. pneumoniae isolates. ESBL producing strains of E. coli and K. pneumoniae were frequently multidrug resistant (MDR); 69.2%
and 79.3% respectively. Resistance to ciprofloxacin was significantly (p < 0.05) higher in ESBL(+) than ESBL(–) of E. coli isolated
from hospitalized children (mainly from ICU, oncology and children infectious diseases wards). Except of one E. coli strain (2006),
no carbapenem – resistant isolates in examined strains were observed.
Conclusions. 1. Generally, low frequencies of E. coli and K. pneumoniae strains with resistance to various classes of antibiotics were
observed, and even lower frequency of multidrug resistance among strains of these species. 2. However, lately increased frequency
of multidrug resistant strains of K. pneumoniae ESBL(+) and E. coli ESBL(+), including those resistant to ciprofloxacin were found.
KEY WORDS: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, drug resistance, ESBL.
Wstęp
Liczne gatunki rodzajów z rodziny Enterobacteriaceae są rozpowszechnione w środowisku naturalnym i wy-
stępują w przewodzie pokarmowym zwierząt i człowieka, a kilka z nich, w tym Escherichia coli i Klebsiella
pneumoniae, są dominującymi i uznanymi patogenami
w zakażeniach pozaszpitalnych i szpitalnych [1–5].
266
Tamara Daniluk i inni
Gatunek Escherichia coli należy do stałych mikrobiontów jelita zdrowych ludzi, jednak liczne szczepy mogą
wywoływać pozajelitowe i jelitowe zakażenia zarówno
u zdrowych osobników (kompetentnych), jak i z obniżoną
odpornością (ang. immunocompromised) [1, 2, 4, 5]. Zakażenia dróg moczowych, bakteriemia, zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych i choroba biegunkowa są najczęstszymi zespołami chorobowymi, które są wywołane przez
ograniczoną liczbę patogennych klonów E. coli [2, 4–10].
Pałeczki Escherichia coli oprócz zakażeń dróg moczowych (cystitis, pyelonephritis) wywołują zakażenia
wewnątrzbrzuszne (cholangitis/cholecystitis, appendicitis, peritonitis i inne), często też uczestniczą w zapaleniach płuc i bakteriemiach, zwłaszcza szpitalnego pochodzenia oraz w zapaleniach opon mózgowo-rdzeniowych
u noworodków i niemowląt i rzadziej w ropnych zakażeniach z inną lokalizacją [2, 5]. Escherichia coli była dominującym czynnikiem wśród wszystkich nabytych w szpitalach w USA zakażeniach dróg moczowych (25–26%) [1, 7,
8]. Prawie 6,5%–10% zakażeń śródchirurgicznych lub ran
było również wywołanych przez E. coli, co jest zbliżoną
częstością do Pseudomonas aeruginosa (8,1%–9,5%).
Pałeczki E. coli są również najczęściej izolowane z krwi
(około 3–5%) wśród innych gatunków Enterobacteriaceae
oraz zajmują czwarte miejsce wśród Gram-ujemnych bakterii; w tych zakażeniach dominują Coag NS (29–43%),
S. aureus (14–16%) i Enterococcus spp. (9–14,5%) [1, 7].
Pałeczki Klebsiella pneumoniae wywołują u ludzi zakażenia w szerokim zakresie – od bezobjawowej kolonizacji jelitowej, dróg moczowych i oddechowych do zapalenia
płuc, posocznicy i zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych
o przebiegu śmiertelnym [1, 3, 5, 7–10]. Z badań NNISS
(National Nosocomial Infections Surveillance System) w
USA wiadomo, że Klebsiella pneumoniae znajduje się
pomiędzy miejscem piątym a siódmym wśród licznych
czynników szpitalnych zakażeń układu moczowego, łożyska krwi i układu sercowo-naczyniowego oraz zakażeń
dróg oddechowych [7, 8]. Na miejscu drugim (7,2%) bakterie te znajdują się wśród czynników zapalenia płuc nabytego w szpitalu, a E. coli w tej lokalizacji szacowana jest na
miejscu trzecim (5,0%); zakażenia Enterobacter spp.
w szpitalnych zapaleniach płuc są dominujące (10,0%).
Pomimo że Klebsiella pneumoniae wywołuje bakteriemię/posocznicę cztery do 10 [7, 8] razy rzadziej niż bakterie
Gram-dodatnie, to takie zakażenia dwukrotnie częściej
kończą się zgonem pacjentów [3, 9]. Pałeczki Klebsiella
mogą wywoływać zakażenia śródoperacyjne i pooperacyjne, szacowane na 68%; częstość ta dla Escherichia coli lub
Staphylococcus aureus określona była przez Twum-Danso
i wsp. [10] odpowiednio na 31% i 55%.
Pałeczki Klebsiella w 1997 roku były odpowiedzialne
za 7% zakażeń dróg moczowych w Europie [11] i 12%
w Ameryce Północnej [12], a w roku 2003 około 10%
zakażeń szpitalnych w USA z taką lokalizacją wywołanych
było przez K. pneumoniae [7].
Ze względu na ciężki przebieg zakażeń, niekiedy zagrażających życiu, wywoływanych przez E. coli i K. pneumoniae, zwłaszcza posocznicy (sepsis), zapalenia opon
mózgowo-rdzeniowych i zapalenia płuc, które często są
nabywane podczas hospitalizacji [1, 5, 7–10], istotne
znaczenie mają badania bakteriologiczne połączone z izolacją, identyfikacją i oceną wrażliwości tych bakterii na chemioterapeutyki [13, 14, 15]. Zakażenia z udziałem tych
dwóch gatunków często są epidemiczne i wywoływane
przez szczepy oporne na większość antybiotyków β-laktamowych, z mechanizmem wytwarzania beta-laktamazy
o szerokim spektrum substratowym znanym jako typ ESBL
i niekiedy z opornością także na inne grupy chemiczne
antybiotyków (szczepy wielooporne) [5, 11–16]. Epidemiczne zakażenia wieloopornymi szczepami E. coli i K.
pneumoniae występują często na oddziałach intensywnej
opieki (ICU), w tym na oddziałach wcześniaków, noworodkowych i niemowlęcych oraz dziecięcych oddziałach
onkologicznych [5, 7–9, 17].
Celem obecnej pracy była retrospektywna analiza częstości wykrywania i wrażliwości na antybiotyki szczepów
Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae izolowanych od
dzieci leczonych w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym
w Białymstoku w latach 2004–2007.
Materiał i metody
W latach 2004–2007 wykonano 26 723 badań próbek
materiałów klinicznych pochodzących od dzieci leczonych w różnych oddziałach szpitalnych Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego Uniwersytetu Medycznego w
Białymstoku. Z 15 088 (56,5%) próbek wyosobniono
łącznie 17 371 szczepów bakteryjnych, wśród których
7790 (44,8%) należało do rodziny Enterobacteriaceae.
Łącznie 4558 szczepów zidentyfikowano jako należące
do gatunku Escherichia coli (4558/7790; 58,5%) i 475
(6,1%) do gatunku Klebsiella pneumoniae. Do hodowli
bakterii stosowano standardowe procedury. Identyfikację
pałeczek Gram-ujemnych do poziomu gatunku prowadzono w oparciu o konwencjonalne biochemiczne testy
i komercyjne identyfikacyjne zestawy API 20E dla automatycznego systemu ATB Expression (bio-Mérieux).
Wrażliwość na antybiotyki oceniano metodą dyfuzyjnokrążkową przy użyciu krążków firmy BBL, BectonDickinson. Szczepy klasyfikowano jako wrażliwe lub
oporne (włączono kategorię średniowrażliwych) według
kryteriów CLSI [13, 18], wcześniej znane jako NCCLS
[13]. Do kontroli jakości wykorzystano referencyjne
szczepy ATCC (American Type Culture Collection):
Escherichia coli ATCC 25922, Escherichia coli ATCC
35 218 oraz Klebsiella pneumoniae ATCC 700603 (dla
potwierdzenia szczepów wytwarzających ESBL).
Zdolność wytwarzania enzymów ESBL przez szczepy badano przy użyciu testu DDST (double-disk synergy
test), stosując krążki z cefotaksymem (30 µg), ceftazydymem (30 µg), aztreonamem (30 µg) oraz amoksycyliną z kwasem klawulanowym (20/10 µg) [13, 14, 18]. Dla
każdego szczepu ESBL(+) w teście DDST wykonano
test potwierdzający według CLSI (CDM; combination
disk method), z krążkami z cefotaksymem (CTX) (30 µg)
i ceftazydymem (CAZ) (30 µg) oraz w połączeniu
z kwasem klawulanowym (CTX/CLA i CAZ/CLA) [14].
Częstość występowania i wrażliwość na antybiotyki szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae …
Stosowano też Etesty ESBL oraz Etest MBL (AB Biodisk, Solna, Szwecja) [13, 14].
Analizę statystyczną wykonano przy użyciu programu Statistica 8.0. Do wykazania różnic istotnych statystycznie stosowano test χ2 i poziom istotności p = 0,05.
267
(57/4558; 1,3%) od dzieci hospitalizowanych w oddziale
intensywnej opieki medycznej (OIT).
W kolejnych latach nie odnotowano zwiększonej ogólnej liczby izolowanych szczepów E. coli (tab. 1). W roku
2007 w porównaniu do roku 2004 znamiennie częściej
E. coli izolowano z treści ropnej (p = 0,0054; p < 0,05),
natomiast istotny statystycznie spadek w kolejnych latach dotyczył częstości izolacji tych bakterii z jamy
nosowo-gardłowej (139 szczepów; 12,3% w roku 2004
i 58; 5,2% w roku 2007) (p = 0,00000; p < 0,05).
Pałeczki z gatunku Klebsiella pneumoniae, podobnie
jak i Escherichia coli, najczęściej izolowane były z próbek
kału (40%), moczu (20%), wymazów z gardła (18,1%) oraz
rurki tracheostomijnej (11,2%) (tab. 1.). Łącznie wyizolowano 475 szczepów tego gatunku, wśród których 424
szczepy (89,3%) pochodziły z tych czterech materiałów.
Pozostałe szczepy wyosobniono z płynu mózgowordzeniowego (8/359 próbek – 2,2%; 7/114 – 6,1% w 2005
Wyniki
Z łącznej liczby 4558 szczepów Escherichia coli wyizolowanych w latach 2004–2007 3755 (82,4%) wyosobniono z próbek kału (53,7%) od dzieci hospitalizowanych z powodu ostrej biegunki pozaszpitalnej i z
moczu (28,7%) od dzieci leczonych z powodu infekcji
dróg moczowych (tab. 1.). Tylko 82 (1,8%) szczepy
E. coli izolowano z ropy (77/4558; 1,7%) i krwi (5/4558;
0,1%). Jeden tylko szczep E. coli wyosobniono spośród
359 (0,02%) próbek badanych płynu mózgowo-rdzeniowego (1/114; 0,9% – 2005 rok). Szczepy E. coli izolowano również z wymazów z rurek tracheostomijnych
Tab. 1. Częstość występowania Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae w próbkach materiałów klinicznych od dzieci hospitalizowanych w latach 2004–2007
Table 1. The prevalence of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolates in clinical samples of children hospitalized during 2004–2007
Płyny ustrojowe:
402
39
347
35
303
11
337
21
krew
3
0
0
0
2
0
0
1
płyn mózgowordzeniowy
mocz
0
1
1
7
0
0
0
0
388
38*
325
26
284
11*
309
20*
ropa
11*
0
21
2
17
0
28*
0
Wymazy:
219
72
174
37
120
35
149
27
gardło
125
41*
87
16
47
17
57
12*
nos
14
0
4
2
9
4
1
4
rurka
tracheostomijna
pochwa
16
24*
12
11
9
8
20
10*
43
5
52
5
33
4
24
0
inne
21
2
19
3
22
2
47
1
Kał
491
41*
680
28*
658
52
620
69*
Inne
17
2
21
3
10
0
10
3
1129
154
1222
103
1091
98
1116
120
Razem
* p < 0,05
1389
(30,5%)
5
(0,1%)
1
(0,02%)
1306
(28,7%)
77
(1,7%)
662
(14,5%)
316
(6,9%)
28
(0,6%)
57
(1,3%)
152
(3,3%)
109
2,4%)
2449
(53,7%)
58
(1,3%)
4558
(100%)
K. pneumoniae
E. coli
Razem
K. pneumoniae
E. coli
2007
K. pneumoniae
E. coli
2006
K. pneumoniae
E. coli
E. coli
Materiały
kliniczne
2005
K. pneumoniae
2004
106
(22,3%)
1
(0,2%)
8
(1,7%)
95
20,0%)
2
(0,4%)
171
(36,0%)
86
(18,1%)
10
(2,1%)
53
(11,2%)
14
(2,9%)
8
1,7%)
190
(40,0%)
8
(1,7%)
475
(100%)
268
Tamara Daniluk i inni
roku), wymazów z pochwy (14/1195 – 1,2%), z nosa
(10/1012 – 1,0%) i innych. Sporadycznie K. pneumoniae
były izolowane z krwi (1/2076 prowadzonych hodowli
krwi; 0,05%) i z treści ropnej (2/716 próbek; 0,3%). Zwraca
uwagę istotnie statystyczny spadek częstości izolacji K.
pneumoniae z próbek moczu w 2006 roku (11/98 – 11,2%)
w porównaniu z pierwszym analizowanym 2004 rokiem
(38/154 – 24,7%) (p < 0,05). Istotnie statystycznie częściej
szczepy K. pneumoniae były izolowane w 2004 roku
(41/154; 26,6%) również z wymazów z gardła w porównaniu do 2007 roku (12/120 – 10%) (p = 0,0005; p < 0,05)
(tab. 1.).
Wśród 4558 szczepów E. coli 1786 (39,2%) było wrażliwych na wszystkie antybiotyki stosowane w badaniach,
a 904 (19,8%) wykazywało oporność tylko na ampicylinę
(tab. 2). Odnotowano istotnie statystyczny spadek częstości
występowania szczepów E. coli opornych tylko na ampicylinę w roku 2007 (107/1116 – 9,6%) w porównaniu do lat
wcześniejszych 2004–2006 (p = 0,0000; p < 0,05) i wzrost
oporności na ampicylinę i/lub inne antybiotyki (57,9%)
w porównaniu do lat wcześniejszych (33,9% – 37,7%)
(tab. 2.). U 1868 (41%) szczepów E. coli wykazano oporność na ampicylinę i/lub inne antybiotyki.
W latach 2004–2007 wyosobniono łącznie 120
(2,6%) szczepów E. coli wytwarzających β-laktamazy
o rozszerzonym spektrum substratowym (ESBL), wśród
których 29 (24,2%) nie było wrażliwych na skojarzony
preparat amoksycyliny z kwasem klawulanowym. Wśród
wszystkich ESBL(+) E. coli 88 (70,4%) było z opornością również na inne niż β-laktamy klasy antybiotyków
(szczepy wielooporne MDR; multidrug resistance). Statystycznie częściej szczepy ESBL-dodatnie (ESBL(+))
wykrywano w 2005 roku (50/1222 – 4,1%) w porównaniu do roku 2006 (18/1091 – 1,6%) i 2007 (21/1116 –
1,9%) (tab. 1. i 3.). Szczepy E. coli wytwarzające betalaktamazy ESBL izolowano najczęściej z moczu (30%),
kału (28,3%), wymazów z gardła (18,3%) i rurki tracheostomijnej (8,3%). Wśród 5 szczepów E. coli izolowa-
Tab. 2. Lekooporność szczepów Escherichia coli wyizolowanych z próbek materiałów klinicznych w latach 2004–2007
Table 2. The drug resistance of Escherichia coli strains isolated from clinical samples during 2004–2007
Rok
Liczba szczepów
Wrażliwe
na wszystkie
antybiotyki
Oporne
tylko
na ampicylinę
2004
1129
455 (40,3%)
*248 (21,9%)
Oporne
na ampicylinę
i/lub inne
antybiotyki
*426 (37,7%)
2005
1222
496 (40,6%)
*312 (25,5%)
*414 (33,9%)
2006
1091
472 (43,3%)
*237 (21,7%)
*382 (35,0%)
2007
1116
363 (32,5%)
*107 (9,6%)
*646 (57,9%)
Razem
4558
1786 (39,2%)
904 (19,8%)
1868 (41,0%)
* p < 0,05
Tab. 3. Szczepy Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae wytwarzające β-laktamazy typu ESBL
Table 3. ESBL-producing strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae
E. coli
K. pneumoniae
8
2
0
1
0
0
7
0
0
1
0
0
43
3
1
25
0
3
11
0
12
9
2
0
1
0
7
0
31
6
0
16
4
0
11
0
1
2
0
24
12
3
21
10
0
7
0
4
13
0
50
12
2
22
8
1
10
0
3
3
1
43
6
0
3
0
0
1
2
0
7
0
18
1
0
11
4
1
6
0
0
6
0
18
7
0
7
3
1
2
0
1
7
0
21
1
0
18
3
4
10
0
1
9
3
31
36
3
43
22
3
10
3
5
34
0
120
20
2
67
19
6
37
0
5
20
4
116
E. coli
17
0
3
E. coli
K. pneumoniae
Razem
16
0
1
E. coli
K. pneumoniae
2007
6
0
0
E. coli
K. pneumoniae
2006
12
1
0
Materiały
kliniczne
Płyny ustrojowe:
krew
płyn mózgowordzeniowy
mocz
ropa
Wymazy:
gardło
nos
rurka tracheostomijna
pochwa
inne
Kał
Inne
Razem
2005
K. pneumoniae
2004
Częstość występowania i wrażliwość na antybiotyki szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae …
nych z krwi 3 z nich były ESBL (+). Piętnaście szczepów E. coli ESBL (+) pochodziło z próbek innych materiałów, takich jak: treść ropna, wymazy z nosa, pochwy
i płyn mózgowo-rdzeniowy.
Wśród ogólnej liczby 475 szczepów Klebsiella
pneumoniae wyizolowanych w latach 2004–2007 116
(24,4%) wytwarzało enzymy ESBL (tab. 3). Szczepy K.
pneumoniae ESBL(+) izolowano najczęściej z wymazów
z rurek tracheostomijnych (31,9%), z moczu (17,2%),
wymazów z gardła (16,4%) oraz kału (17,2%). Pozostałe
szczepy (20/116; 17,2%) izolowano z płynu mózgowordzeniowego (3x), ropy (2x), wymazów z nosa (6x)
i innych materiałów (9x).
Wszystkie szczepy K. pneumoniae ESBL(+) charakteryzowały się opornością na ampicylinę, cefazolinę,
cefuroksym, cefotaksym i aztreonam (tab. 4.). Oporność
na ceftazydym stwierdzono wśród 90 (77,6%) szczepów,
a oporność na Augmentin u 35 (30,2%); szczepy te wytwarzały β-laktamazy oporne na inhibitor. Odsetki
szczepów opornych na antybiotyki inne niż betalaktamowe były istotnie statystycznie wyższe dla szczepów K. pneumoniae ESBL(+) w porównaniu do szczepów K. pneumoniae ESBL(–). Dotyczyło to oporności
na gentamycynę, amikacynę, doksycyklinę i trimetoprim/sulfametoksazol (SXT). Trzy szczepy Klebsiella
pneumoniae ESBL(+) oporne na ciprofloksacynę (2,6%)
wyosobniono z rurek tracheostomijnych (2x) i wymazu
z gardła (1x) tylko w 2007 roku. Nie stwierdzono występowania szczepów opornych na karbapenemy. Wśród
116 szczepów K. pneumoniae ESBL(+) 92 (79,3%) były
wielooporne (MDR); oporność dotyczyła nie tylko antybiotyków β-laktamowych, ale również gentamycyny,
amikacyny i SXT (56/92; 60,9%) lub dodatkowo jeszcze
oporności na doksycyklinę (30/92; 32,6%). Dwa szczepy
MDR K. pneumoniae ESBL(+) były oporne na wszystkie
antybiotyki β-laktamowe łącznie z ceftazydymem, SXT
i doksycykliną, a jeden szczep był oporny na β-laktamy
(bez ceftazydymu), gentamycynę i doksycyklinę. Trzy
szczepy K. pneumoniae ESBL(+) oporne na ciprofloksacynę były oporne na wszystkie uwzględnione w badaniach klasy antybiotyków, tj. β-laktamowe, aminoglikozydowe, tetracykliny i trimetoprim/sulfametoksazol (SXT);
szczepy te były wrażliwe na cefoksytynę, amoksycylinę
w skojarzeniu z kwasem klawulanowym (Augmentin)
oraz na imipenem.
Szczepy K. pneumoniae ESBL(–), które były w
100% oporne na ampicylinę w 93,6% odzyskiwały wrażliwość na skojarzony preparat amoksycylinę i kwas
klawulanowy (Augmentin). Wykazano oporność na
cefazolinę (3,3%), gentamycynę i amikacynę (po 5%)
oraz na doksycyklinę (12%) i na SXT (27,3%) (tab. 4.).
Wszystkie szczepy K. pneumoniae ESBL(–) były wrażliwe na ciprofloksacynę i imipenem oraz na cefalosporyny II i III generacji i na aztreonam.
Wszystkie szczepy E. coli ESBL(+) były oporne na
ampicylinę, cefazolinę, cefuroksym, cefotaksym i aztreonam (tab. 4). Wśród 120 szczepów ESBL(+) E. coli 10
(8,3%) było wrażliwych na ceftazydym. Ponadto, 83
(69,2%) szczepy E. coli ESBL(+) były MDR z różnymi
wzorami oporności na co najmniej trzy różne klasy chemioterapeutyków, wśród których 12 (14,5%) było opornych na ciprofloksacynę. Siedem szczepów opornych na
ciprofloksacynę było także opornych na doksycyklinę
i SXT, u 3 występowała oporność na aminoglikozydy
i SXT i u pojedynczych oporność na gentamycynę
i amikacynę (aminoglikozydy) lub na doksycyklinę.
Jeden szczep oporny na imipenem był jednocześnie
oporny na doksycyklinę i SXT; był wyosobniony z moczu dziewczynki leczonej w klinice z powodu zakażenia
dróg moczowych. Wszystkie ESBL(+) E. coli były hamowane przez cefoksytynę i w 75,8% przez kwas klawulanowy (amoksycylina + kwas klawulanowy) (tab. 4.).
Tab. 4. Porównanie wzorów lekooporności szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae
Table 4. Comparison of drug resistance patterns of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae strains
Chemioterapeutyk
Ampicylina
Amoksycylina/
kwas klawulanowy
Cefazolina
Cefuroksym
Cefotaksym
Ceftazydym
Aztreonam
Cefoksytyna
Imipenem
Ciprofloksacyna
Gentamycyna
Amikacyna
Doksycyklina
Trimetoprim/
Sulfametoksazol
Liczba (%) szczepów opornych
ESBL (+)
ESBL (─)
E. coli
K. pneumoniae
E. coli
K. pneumoniae
(n = 120)
(n = 116)
(n = 1748)
(n = 359)
120 (100,0)
116 (100,0)
1184 (67,7)
359 (100,0)
29 (24,2)
35 (30,2)
8 (0,5)
23 (6,4)
120 (100,0)
120 (100,0)
120 (100,0)
110 (91,7)
120 (100,0)
0
1 (0,8)
12 (10,0)
73 (60,8)
72 (60,0)
57 (47,5)
81 (67,5)
269
116 (100,0)
116 (100,0)
116 (100,0)
90 (77,6)
116 (100,0)
0
0
3 (2,6)
99 (85,3)
95 (81,9)
37 (31,9)
93 (80,2)
8 (0,5)
0
0
0
0
0
0
13 (0,7)
38 (2,2)
3 (0,2)
1075 (61,5)
1154 (66,0)
12 (3,3)
0
0
0
0
0
0
0
18 (5,0)
18 (5,0)
43 (12,0)
98 (27,3)
270
Tamara Daniluk i inni
Wśród szczepów E. coli ESBL(–) 67,7% było opornych
na ampicylinę, które w większości (99,5%) odzyskiwały
wrażliwość na skojarzony preparat Augmentin (tab. 4.).
Oporność na gentamycynę (2,2%) i amikacynę (0,2%) była
wykazywana wśród ESBL(–) istotnie statystycznie rzadziej
w porównaniu do szczepów ESBL(+) z wysokimi odsetkami oporności – odpowiednio 60,8% i 60% (p = 0,0000).
Oporność na SXT występowała ze zbliżoną, wysoką częstością zarówno wśród szczepów E. coli ESBL(–) (66%),
jak i ESBL(+) (67,5%) (p > 0,05). Oporność na doksycyklinę występowała statystycznie częściej wśród ESBL(–)
(61,5%) niż ESBL(+) (47,5%) E. coli (p = 0,0000).
Zwraca uwagę występowanie oporności na ciprofloksacynę wśród E. coli ESBL(+) istotnie statystycznie
częściej (12/120; 10%) w porównaniu do szczepów
K. pneumoniae ESBL(+) (3/116; 2,6%) (p = 0,0196)
oraz w porównaniu do szczepów E. coli ESBL(–)
(13/1748; 0,7%) (p = 0,0000) (tab. 4.).
Wykazano też, że chociaż częstość oporności na ciprofloksacynę wśród ogólnej liczby badanych szczepów E. coli
wynosiła 0,5% (25/4558), to w 2007 roku była statystycznie
wyższa (16/1116; 1,4%) w porównaniu do 2004 (1/1129;
0,09%) i 2005 roku (1/1222; 0,08%) (p < 0,05).
Dyskusja
Jeszcze nie tak dawno, pod koniec lat 80. XX w.,
wybór przez lekarzy praktykujących w szpitalach antybiotyku do terapii poważnych zakażeń wywoływanych
przez Enterobacteriaceae był prosty. Bakterie te bowiem, wraz z głównymi gatunkami Klebsiella pneumoniae i Escherichia coli, odznaczały się wrażliwością na
antybiotyki stosowane zazwyczaj w terapii empirycznej
lub też wykazywały przewidywalne wzory lekooporności [2–5, 11, 12, 15–17, 19, 20].
Pałeczki z gatunku E. coli należały do najczęściej
izolowanych z różnych próbek materiałów od chorych
leczonych w latach 1998–2003 w szpitalach i poradniach
miasta Białegostoku i województwa [19, 20], podobnie
jak na to wskazują badania prezentowane w obecnej
pracy pochodzące z ostatnich czterech lat 2004–2007.
Wiadomo też, że pałeczki E. coli i K. pneumoniae pod
koniec lat 80. charakteryzowały się niższym stopniem
lekooporności wobec licznych antybiotyków w porównaniu do końca lat 90. ubiegłego wieku [19]. W 1998
roku odnotowano prawie dwukrotny wzrost oporności na
ampicylinę (66,4%) wśród szczepów E. coli w porównaniu do ocenianych 10 lat wcześniej (36,7%) [21].
W kolejnych latach nie obserwowano wzrostu częstości
oporności szczepów E. coli na ampicylinę (2003 –
51,8%) [20]. Z aktualnych danych wynika, że odsetki
szczepów E. coli opornych na ampicylinę utrzymują się
na niezmiennym, porównywalnym poziomie około 50%
(2004 – 51,5% i 2007 – 50,4%). W latach 1998–2003
[19, 20] nie odnotowano też istotnego wzrostu oporności
wśród szczepów E. coli na cefalosporyny I, II (cezuroksym) i III generacji (cefotaksym, ceftazydym) oraz na
aztreonam, których wartości wynosiły w granicach 5–
10%. Wśród szczepów E. coli izolowanych w latach
2004–2007 oporność na cefalosporyny I, II i III generacji (cefotaksym) oraz na aztreonam wykryto u łącznej
liczby 120 (2,6%) spośród ogólnej liczby 4558 ocenianych izolatów; szczepy te wytwarzały beta-laktamazę
typu ESBL. Częstość ESBL(+) izolatów E. coli jest
istotnie statystycznie wyższa, gdy będzie odniesiona
tylko do szczepów opornych na ampicylinę i/lub inne
antybiotyki beta-laktamowe i z innych grup chemicznych (120/1868 – 6,4% lub 120/2772 – 4,3%). Wśród
szczepów E. coli generalnie odnotowano spadek częstości oporności na gentamycynę (2,5% – 2004 i 1,5% –
2007) i na amikacynę (1% – 2004 i 1,1% – 2007) w
porównaniu do lat 1998–2003 [19, 20], chociaż istotne
różnice dotyczą szczepów ESBL(+) i ESBL(–) E. coli;
wrażliwe na aminoglikozydy są tylko szczepy ESBL(–).
Wysokie, jakkolwiek niższe w porównaniu do 1998 –
2003 (37,6%) odsetki szczepów E. coli dotyczyły oporności na tetracykliny (19,9% – 2004 i 24,1% – 2007).
Odnotowano istotnie statystyczny wzrost oporności
na trimetoprim/sulfametoksazol (SXT) wśród szczepów
E. coli izolowanych w 2007 roku (51,8%) w porównaniu
do 2004 (21,7%), 2005 (18,9%) i 2006 (16,9%) roku.
Wśród szczepów E. coli ESBL(+) i ESBL(–) wykrywano
jednak wysokie porównywalne odsetki oporności na
SXT (odpowiednio 67,5% i 66%).
Zwraca uwagę wzrost oporności wśród szczepów
E. coli na ciprofloksacynę w 2006 (7/1091; 0,6%) i 2007
roku (16/1116; 1,4%) w porównaniu do 2004 (1/1129;
0,08%) i 2005 roku (1/1222; 0,08%). Szczepy E. coli
oporne na ciprofloksacynę istotnie częściej wykrywano
wśród ESBL(+) niż ESBL(–) izolatów. Na 12 szczepów
ESBL(+) opornych na ciprofloksacynę 8 (66,7%) z nich
izolowano z kału od dzieci leczonych w oddziale intensywnej terapii (4x) (OIT), klinice onkologii (2x) i w klinice chorób zakaźnych dzieci (2x). Dwa szczepy izolowano z krwi od dzieci z kliniki onkologicznej i kolejne
dwa z rurki tracheostomijnej od dzieci z OIT. Szczepy
E. coli oporne na ciprofloksacynę ESBL(–) izolowano
z moczu (4x), wymazów ze skóry (3x), rurki tracheostomijnej (2x) i innych (2x), głównie od dzieci z OIT
i kliniki onkologicznej.
Szczepy K. pneumoniae dziesięciokrotnie rzadziej
niż E. coli były izolowane z różnych próbek materiałów
od dzieci leczonych w latach 2004–2007. Takie częstości
były podobne do lat wcześniejszych (1997–2003) [19,
20]. Wśród wszystkich szczepów K. pneumoniae 24,4%
było opornych na wszystkie antybiotyki beta-laktamowe,
które wytwarzały β-laktamazę typu ESBL. Szczepy
ESBL(+) K. pneumoniae izolowano z częstością 15,6%
(24/154) w 2004 roku i 25,8% (31/120) w 2007 roku; nie
odnotowano istotnego wzrostu częstości ESBL(+) w porównaniu do lat wcześniejszych [20]. Szczepy K. pneumoniae generalnie były bardziej oporne na aminoglikozydy niż E. coli; oporność na gentamycynę i amikacynę
wykazywano z podobną częstością (odpowiednio 24,7%
i 26,6%) w 2004 roku i 2007 roku (22,5% i 21,7%).
Podobna sytuacja rejestrowana była w latach 1998–2003
[19, 20].
Częstość występowania i wrażliwość na antybiotyki szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae …
Odnotowano spadek oporności na doksycyklinę w
2007 roku (15%) w porównaniu do 2004 roku (20,1%)
oraz wzrost oporności na SXT z 40,9% (2004) do 61,7%
(2007), wśród szczepów K. pneumoniae (głównie izolowane z moczu i kału). Szczepy K. pneumoniae oporne na
ciprofloksacynę izolowano w roku 2007 (3/120; 2,5%);
dwa szczepy pochodziły z rurki tracheostomijnej i jeden
z wymazu z gardła od dzieci leczonych na oddziale intensywnej terapii.
Istotne jest, że od 1998 roku, kiedy to po raz pierwszy wykazano oporność na imipenem (karbapenem)
wśród szczepów E. coli (1%) izolowanych od dzieci
leczonych w oddziale onkologii [19], jak dotąd szczepy
takie nie rozprzestrzeniły się wśród dzieci leczonych w
różnych oddziałach szpitalnych. W 2006 roku tylko
jeden szczep E. coli był oporny na imipenem (MBL+),
który jednocześnie wytwarzał β-lakatamazę o rozszerzonym spektrum działania (ESBL+). Szczepów opornych
na imipenem jak dotąd nie wykryto wśród badanych
izolatów Klebsiella pneumoniae. Taka sytuacja jest bardzo korzystna, gdyż karbapenemy mogą być lekami
stosowanymi z powodzeniem w leczeniu zakażeń wywoływanych przez patogeny bakteryjne wielooporne (MDR),
w tym wytwarzające β-laktamazy typu ESBL.
Niepokojący jest jednak odnotowany wzrost oporności
na ciprofloksacynę, zwłaszcza wśród szczepów E. coli.
Zakażenia wywołane przez szczepy E. coli i K. pneumoniae
oporne na fluorochinolony i wytwarzające ESBL występują
aktualnie na terenie całego świata. Wykazano, że około 20–
60% szczepów E. coli i K. pneumoniae ESBL(+) jest opornych na fluorochonolony i że oporność na fluorochinolony
jest ściśle związana z wytwarzaniem ESBL [5, 15, 22–25].
Zwrócono uwagę, że nabycie oporności na ciprofloksacynę
przez szczepy E. coli i K. pneumoniae wytwarzające typ
ESBL β-laktamazy, pozostawał w silnym związku z wcześniejszym stosowaniem fluorochonolonów [23–25]. Szczepy wytwarzające β-laktamazy typu ESBL izolowane od
dzieci często były oporne nie tylko na wszystkie antybiotyki
β-laktamowe (wyjątek karbapenemy i Augmentin), lecz
także na inne niepokrewne związki takie jak aminoglikozydy, tetracykliny i trimetoprim-sulfametoksazol, podobnie jak
na to wskazują badania z innych ośrodków [5, 15, 17, 23].
Taka oporność może być problemem ze względu na ograniczenie opcji terapeutycznych [5, 22]. Obecność oporności na
ciprofloksacynę i wytwarzanie ESBL może być konsekwencją wcześniej stosowanych antybiotyków β-laktamowych
(głównie cefalosporyn II i III generacji) lub ciprofloksacyny,
które mogły spowodować selekcję i umożliwić rozprzestrzenienie bakterii wieloopornych (MDR) pomiędzy pacjentami, podobnie jak wskazywali inni [5, 23]. Chociaż
generalnie fluorochinolony nie są stosowane w leczeniu
dzieci do lat 16, to potrzeba ich włączenia do terapii na
niektórych oddziałach dziecięcych była niekwestionowana.
W związku z tym w roku 2005 ponad dwukrotnie wzrosło
zużycie chinolonów, głównie ciprofloksacyny (z 0,5 do 1,14
DDD/100 osobodni) w porównaniu do 2004 roku w Uniwersyteckim Dziecięcym Szpitalu w Białymstoku [26].
Odnotowano wyraźne zróżnicowanie ilości stosowanych
271
antybiotyków w zależności od specyfiki oddziałów; w 2004
r. najwięcej antybiotyków stosowano na oddziale intensywnej terapii (3,6 DDD/100 osobodni), chirurgii (3,1) i onkologii dziecięcej (3,0). Ograniczenia zużycia drogich antybiotyków w większości z 12 klinik szpitala poza onkologią (3,26
DDD/100 osobodni), laryngologią (wzrost z 2,3 do 2,86)
i alergologią dziecięcą (wzrost z 0,53 do 2,33) nie miały
zasadniczego wpływu na ich zużycie.
Związek pomiędzy stosowaniem antybiotyków i występowaniem oporności na te leki jest złożony i trudny do
oceny. Ocena zużycia antybiotyków w szpitalu może być
dokonywana w oparciu o nadzór na poziomie pacjenta lub
w oparciu o nadzór populacyjny zebrany na poziomie oddziału szpitalnego lub szpitala [27]. W celu ograniczenia
presji selekcyjnej prowadzącej do rozwoju oporności powinny być stosowane różne działania (edukacyjne, organizacyjne, restrykcyjne) zmierzające do standaryzowanego
systemu nadzoru zużycia antybiotyków, który to został
wprowadzony ostatnio w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w Białymstoku [26]. Należy się spodziewać, że
monitorowanie zużycia antybiotyków i ograniczenie ich
stosowania nie tylko spowoduje zmniejszenie kosztów
leczenia, ale także będzie stanowić ważny element działań
zapobiegających selekcji i narastaniu antybiotykooporności
wśród bakterii kolonizujących i/lub uczestniczących w zakażeniach u dzieci.
Wnioski
1. Wyniki obecnych badań retrospektywnych wskazują generalnie na niską częstość szczepów Escherichia
coli i Klebsiella pneumoniae opornych na różne klasy
antybiotyków i jeszcze niższą częstość szczepów wieloopornych wśród tych gatunków.
2. W ostatnich latach odnotowano jednak wzrost częstości szczepów Klebsiella pneumoniae ESBL(+) i Escherichia coli ESBL(+) wieloopornych, w tym z opornością na
ciprofloksacynę.
Piśmiennictwo
1. Farmer III J.J.: 41. Enterobacteriaceae: Introduction and
identification. W: Manual of clinical microbiology, 8th
edition, Murray P.R., i in. (eds), ASM Press, Washington,
D.C. 2003, 1, 636-53.
2. Bopp C.A., Brenner F.W., Fields P.J. et al.: 42. Escherichia,
Shigella, and Salmonella. W: Manual of clinical microbiology, 8th edition, Murray P.R. i in. (eds), ASM Press,
Washington, D.C. 2003, 1, 654-71.
3. Abbott S.L.: 44. Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter,
Serratia, Plesiomonas, and other Enterobacteriaceae. W:
Manual of clinical microbiology, 8th edition, Murray P.R.
i in. (eds), ASM Press, Washington, D.C. 2003, 1, 684-700.
4. Scheutz F., Strockbine N.A.: Genus I. Escherichia Castellani
and Chalmers 1919, 941 TAL. W: Bergey’s manual of
systematic bacteriology, Second Edition, 2005, 2, 607-24.
(The Proteobacteria. Part B ,,The Gammaproteobacteria”,
Brenner DJ, Krieg NR, Stanley J.T. – eds. volume two).
5. Denton M.: Enterobacteriaceae. Int. J. Antimicrob. Agents,
2007, Suppl.3, 9-22.
272
Tamara Daniluk i inni
6. Nataro J.P., Kaper J.B.: Diarrheagenic Escherichia coli. Clin.
Microbiol. Rev., 1998, 11, 142-201.
7. Gaynes R., Edwards J.R., and the National Nosocomial
Infections Surveillance System: Overview of nosocomial
infections caused by Gram-negative bacilli. Clin. Infect. Dis.,
2005, 41, 848-54.
8. Richards M.J., Edwards J.R., Culver D.H. et al..: Nosocomial
infections in medical intensive care units in the United States.
Crit. Care Med., 1999, 27, 887-92.
9. Vallis J., Leōn C., Alvarez-Lerma F.: Nosocomial bacteremia
in critically ill patients: a multicenter study evaluating
epidemiology and prognosis. Clin. Infect. Dis., 1997, 24, 38795.
10. Twum-Danso K., Grant C., Al-Suleiman S.A. et al.: Microbiology of postoperative wound infections: a pro-spective
study of 1770 wounds. J. Hosp. Infect., 1992, 21, 29-37.
11. Fluit A.C., Jones M.E., Schmitz F.J. et al..: Antimicrobial
resistance among urinary tract infections (UTI) isolates in
Europe: results from the SENTRY antimicrobial surveillance
program 1997. Antonie Leeuwenhoek 2000, 77, 147-52.
12. Jones R.N., Kugler K.C., Pfaller M.A., Winokur P.L., and the
SENTRY Surveillance Group, North America: Characteristics of pathogens causing urinary tract infections in
hospital in North America: results from the SENTRY
antimicrobial surveillance program, 1997. Diagn. Microbiol.
Infect. Dis., 1999, 35, 55-63.
13. Jorgensen J., Turnidge J.D.: 70. Susceptibility test methods.
W: Manual of clinical microbiology, 8th edition, Murray P.R.
et al.: (eds.), ASM Press, Washington, D.C. 2003, 1, 1108-27.
14. Drieux L., Brossier F., Sougakoff W. et al.: Phenotypic
detection of extended-spectrum β-lactamase production in
Enterobacteriaceae: review and bench guide. Clin. Microbiol.
Infect., 2008, 14 (Suppl. 1), 90-103.
15. Bradford P.A.: Extended-spectrum β-lactamases in the 21st
Century: characterization, epidemiology, and detection of this
important resisitance threat. Clin. Microbiol. Rev., 2001, 14
(4), 933-51.
16. Rossolini G.M., D’Andrea M.M., Mugnaioli C.: The spread
of CTX-M-type extended spectrum β-lactamases. Clin.
Microbiol. Infect., 2008, 14 (Suppl. 1), 33-41.
17. Grisaru-Soen G., Sweed Y., Lerner-Geva L. et al.:
Nosocomial bloodstream infection in a pediatric intensive
care unit: 3-year survey. Med. Sci. Monit., 2007, 13 (6), CR
251-57. PMID: 17534230.
18. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance
standards for antimicrobial susceptibility testing. 16th
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Informational Supplement. Document M100-S16. Wayne,
PA: CLSI, 2006.
Zaremba M.L.: Antybiotykooporność bakterii w regionie
wschodnim Polski. Prz. Epidemiol., 2000, 54, 65-75.
Zaremba M.L., Ściepuk M., Daniluk T. et al.: Częstość
występowania i lekooporność szczepów Escherichia coli
i Klebsiella pneumoniae w materiałach klinicznych (19982003). Post. Mikrobiol., 2004, 43 (Sup1), 139.
Rożkiewicz M., Zaremba M.L., Rożkiewicz D. et al.:
Sensitivity rates to Augmentin and Unasyn among Gramnegative bacilli and staphylococci. J. Chemother., 1993, 5
(Suppl n. 1), 24-26.
Hyle E.P., Lipworth A.D., Zaoutis T.E. et al.: Risk factors for
increasing multidrug resistance among extended-spectrum
beta-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella
species. Clin. Infect. Dis., 2005, 40, 1317-24.
Paterson D.L., Mulazimoglu L., Casellas J.M. et al.:
Epidemiology of ciprofloxacin resistance and its relationship
to extended-spectrum beta-lactamase production in Klebsiella
pneumoniae isolates causing bacteremia. Clin. Infect. Dis.,
2000, 30, 473-8.
Lautenbach E., Strom B.L., Bilker W.B. et al.: Epidemiological investigation of fluoroquinolone resistance in
infections due to extended-spectrum beta-lactamase-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Clin.
Infect. Dis., 2001, 33, 1288-94.
Tolun V., Kucukbasmaci O., Torumkuney-Akbulut D. et al.:
Relationship between ciprofloxacin resistance and extendedspectrum beta-lactamase production in Escherichia coli and
Klebsiella pneumoniae strains. Clin. Microbiol. Infect., 2004,
10, 72-5.
Ołdak E., Rożkiewicz D., Domański M. et al.: Stosowanie
antybiotyków w Dziecięcym Szpitalu Klinicznym z północno-wschodniej Polski w latach 2004-2005. Prz. Pediatr.,
2007, 37, 195-200.
Kritsotakis E.J., Gikas A.: Surveillance of antibiotic use in
hospitals: methods, trends and targets. Clin. Microbiol.
Infect., 2006, 12, 701-4.
Adres do korespondencji:
dr n. med. Tamara Daniluk
Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Zakład Mikrobiologii
ul. A. Mickiewicza 2C
15-222 Białystok
e-mail: [email protected]