Derlemeler/Reviews Erişkinlerde Pnömokok İnfeksiyonlar : Mikrobiyoloji

Transkript

1 İç Hastalıkları Dergisi 2007; 14(3): Derlemeler/Reviews Erişkinlerde Pnömokok İnfeksiyonlar : Mikrobiyoloji Dr. Deniz GÜR Hacettepe Üniversitesi T p Fakültesi, İhsan Doğramac Çocuk Hastanesi, Mikrobiyoloji Laboratuvar, ANKARA Erişkinlerde pnömoni, sepsis ve menenjitin önde gelen etkenlerinden olan Streptococcus pneumoniae, Gram boyas ile boyal preparatlarda mum alevi şeklinde görünen gram-pozitif diplokok şeklindedir (Resim 1). S v besiyerinde zincirler oluşturarak ürer, katalaz negatiftir, ancak üremesi için oluşturduğu hidrojen peroksidi nötralize edecek bir katalaz kaynağ na gereksinim duyar (örneğin; kan). S. pneumoniae güç üreyen bir mikroorganizmad r, %5-10 CO 2 varl ğ nda daha iyi ürer. Hemoglobini parçalayarak yeşil pigment oluşmas na yol açan pnömolizin (eski ad alfa-hemolizin) sentezler. Bunun sonucunda, kanl agarda ürediğinde kolonilerin çevresinde yeşil bir bölge oluşur. Bu bölge alfa-hemoliz olarak tan mlanmakla birlikte, asl nda eritrositlerin erimesi söz konusu değildir, eritrositlerin parçalanm ş durumda olduğu çikolata agarda ürediğinde yine bu yeşil bölge gözlenmektedir. Pnömokoklar spor oluşturmaz ve hareketsizdir, safra tuzlar na ve optokine (etil hidrokuprein) duyarl olmalar ile viridans streptokoklardan ay rt edilmektedir. Optokin Testi Ticari olarak bulunan optokin diskleri (6 mm veya 10 mm olabilir) kanl agara yay lm ş olan bakterinin üzerine konur. 35 C ve %5 CO 2 varl ğ nda bir gecelik inkübasyondan sonra 6 mm diskin çevresinde 14 mm lik, 10 mm diskin çevresinde 16 mm lik bir inhibisyon zonu olmas izolat n optokine duyarl olduğunu gösterir (Resim 2). Resim 1. Bir pnömoni olgusunda Gram boyal balgam yaymas nda görülen pnömokoklar ( Pneumococcal Infections in Adults: Microbiology Anahtar Kelimeler: Pnömokok, infeksiyon, mikrobiyoloji Key Words: Pneumococcus, infection, microbiology Resim 2. Kanl agarda mukoid bir S. pneumoniae kolonisi (ortada optokin diski) ( html). 125

2 Gür D S. pneumoniae n n polisakkaridden oluşan bir kapsülü vard r. Kapsül, S. pneumoniae da virülans n en önemli faktörlerinden biridir; hücreyi fagositozdan korur. Çok miktarda kapsül oluşturanlar n kolonileri daha büyük ve mukoiddir (serotip 3 ve 37). Kapsül yap m agar besiyerinde üreme için şart değildir, bu nedenle de birkaç pasajdan sonra kapsül kaybolabilir. Kapsül Şişme (Quellung) Reaksiyonu S. pneumoniae ile özgül antipolisakkarid serum bir lam üzerinde kar şt r ld ğ nda antiserum o serotipe özgül ise kapsül şişer ve bakteriler aglutine olur. Bu etkileşim kültürde üreyen S. pneumoniae n n serotiplendirmesinde ve taze balgamda h zl tan da kullan labilir (Resim 3). Resim 3. Quellung (kapsül şişme) reaksiyonu ( html). S. PNEUMONIAE SEROTİPLERİ S. pneumoniae kapsül polisakkaridine göre immünolojik olarak farkl 90 serotipe ayr lm şt r. Bu serotipler immünolojik benzerliklerine göre 46 serogrupta toplanm şt r. Çocuklardaki invaziv infeksiyonlar n çoğundan 10 serogrubun sorumlu olduğu gözlenmektedir. Bunlar n içinde en s k serogrup 1, 6, 14, 19 ve 23 görülmektedir. İleri yaştaki çocuklar ve erişkinlerde bunlara ek olarak serotip 3 de saptanmaktad r. ANTİBİYOTİKLERE DİRENÇ Son 50 y ld r penisilin S. pneumoniae ile gelişen infeksiyonlar n tedavisinde ilk seçenek olmas na karş n, 1969 y l ndan itibaren penisiline orta derecede dirençli [minimum inhibitör konsantrasyonu (MİK) µg/ml], 1970 li y llardan sonra ise yüksek düzeyde dirençli (MİK > 1 µg/ml) pnömokok suşlar tüm dünyada gözlenmeye başlanm şt r y l nda ilk kez penisilin direnci ile birlikte çoğul antibiyotik direnci gösteren bir izolat tan mlanm ş ve bu izolatlar n s kl ğ sonralar tüm dünyada art ş göstermiştir. S. pneumoniae n n klinik izolatlar nda antibiyotiklere direnç: 1. Kromozomal genlerde mutasyon [florokinolonlar, makrolidler, ketolidler, trimetoprim-sülfametoksazol (TMP-SMZ) direnci], 2. Doğal transformasyon sonucu mozaik genlerin kazan lmas (beta-laktam ve trimetoprim direnci), 3. Yeni direnç genlerin edinilmesi (aminoglikozid, kloramfenikol, makrolid, linkozamid, streptogramin, tetrasiklin direnci) sonucu oluşmaktad r. Mutasyonlar ve mozaik genler replikasyon s ras nda yavru hücrelere geçmekte, kazan lan yeni genler ise diğer tür veya cinslere replikasyon sonucu veya konjugasyon ile geçebilmektedir. Diğer türlerden farkl olarak pnömokoklarda antibiyotik direncinin plazmid ile geçişi çok nadirdir. Pnömokoklarda kazan - lan direnç genlerinin çoğu transpozonlarda bulunmakta ve hücreler aras nda konjugasyonla veya eriyen hücrelerden DNA parçac klar n n transformasyonuyla aktar lmaktad r. Penisiline Direnç Mekanizmas Beta-laktam antibiyotikler bakterilerde hücre duvar - n n sentezinde rol alan penisilin bağlayan proteinleri (PBP) hedef almaktad r. S. pneumoniae da alt PBP bulunmaktad r. Bunlardan PBP1a, PBP1b, PBP2a, PBP2x ve PBP2b yüksek molekül ağ rl ktaki, PBP3 ise düşük molekül ağ rl ktaki PBP dir. Penisiline yüksek direncin ç kmas için öncelikle PBP2x ve PBP2b de değişiklik oluşmas gerekmektedir. Düşük afiniteli PBP lerden sorumlu olan mutasyonlar viridans streptokoklar veya penisiline dirençli pnömokoklardan transformasyon ve homolog rekombinasyon ile duyarl suşlara geçmekte, bu da değişmiş PBP leri kodlayan genlerde konak hücre DNA segmentlerinin aras nda dirençli başka bir konaktan al - nan DNA segmentlerinin bulunmas na yol açmaktad r; bunlar mozaik gen olarak tan mlanmaktad r. Penisiline dirençli pnömokoklar n s kl ğ ndaki art ş, dirençli klonlar n yay l m ve PBP leri değişikliğe uğram ş suşlar n in vivo olarak seleksiyona uğramas na bağlanmaktad r. S. pneumoniae n n penisiline dirençli suşlar nda yüksek molekül ağ rl ktaki PBP lerin gen dizilerinde 100 kadar mutasyon bulunabilmektedir. 126

3 İç Hastalıkları Dergisi 2007; 14(3): Penisilin Direncinin Klinik Önemi Penisiline orta derecede dirençli olan S. pneumoniae izolatlar ile gelişen solunum yolu infeksiyonlar nda mortalite veya tedavi başar s zl ğ n n duyarl suşlarla gelişen infeksiyonlardan farkl olmad ğ gözlenmektedir. Buna karş n, penisiline yüksek düzeyde dirençli suşlara bağl pnömonilerde tedavide başar s zl k gözlenebilmektedir. Penisilinin beyin omurilik s v s (BOS) na geçişinin az olmas nedeniyle penisiline dirençli suşlar n etken olduğu menenjitlerde penisilin kullan lmas önerilmemektedir. Beta-Laktam Antibiyotiklere İn Vitro Duyarl l ğ n Saptanmas Bir klinik mikrobiyoloji laboratuvar nda S. pneumoniae izole edildiğinde antibiyotiklere duyarl l ğ standart yöntemler uygulanarak belirlenmelidir. Amoksisilin, ampisilin, sefepim, sefotaksim, seftriakson, sefuroksim, ertapenem, imipenem ve meropenem pnömokok infeksiyonlar nda kullan labilen antibiyotiklerdir, ancak bu antibiyotikler için disk difüzyon testleri güvenilir değildir. S. pneumoniae n n rutin antibiyotik duyarl l k testleri için şu s ra izlenebilir: 1. Penisiline duyarl l ğ saptamak için oksasilin diski (1 µg) tarama amaçl olarak kullan labilir. Oksasilin için zon çap 20 mm olan izolatlar ampisilin, amoksisilin, amoksisilin-klavulanik asit, ampisilin-sulbaktam, sefaklor, sefdinir, sefepim, sefetamet, sefiksim, sefotaksim, sefprozil, seftibuten, seftriakson, sefuroksim, sefpodoksim, seftizoksim, ertapenem, imipenem, lorakarbef ve meropeneme duyarl kabul edilir ve bu antibiyotikler için ileri bir teste gereksinim yoktur. Buna karş n oksasilin zon çap 19 mm olan izolatlar için mutlaka MİK ler saptanmal ve sadece oksasilin sonucuna dayanarak sonuç verilmemelidir. 2. S. pneumoniae da MİK leri belirlemek amac yla s v dilüsyon testleri veya E-test kullan labilir. S v dilüsyon testleri hemolizli at kan eklenmiş Mueller- Hinton buyyonda yap lmal, tüpler normal atmosferde inkübe edilmelidir. E-test ise %5 defibrine koyun kanl Mueller-Hinton agarda yap l r. Sonuçlar n yorumlanmas şu şekildedir: Penisilin MİK 0.06 µg/ml Yorum Duyarl µg/ml Orta dirençli 2 µg/ml Dirençli Penisiline orta dirençli veya dirençli olan izolatlarda ampisilin, ampisilin-sulbaktam, seftibuten, sefetamet, seftizoksim ve sefiksimin test edilmesi önerilmemektedir; bu antibiyotiklerin S. pneumoniae için güvenilir yorumlama kriterleri bulunmamaktad r ve penisiline duyarl olmayan izolatlarda bu antibiyotikler ile al nan klinik yan t n yetersiz olma olas l ğ vard r. Sefepim, sefotaksim ve seftriakson için duyarl l k s - n r değerleri menenjit ve menenjit d ş izolatlar için farkl d r. Bu antibiyotikler için s n r değerler ve yorumlar aşağ daki gibidir: Sefotaksim/ Orta seftriakson Duyarl dirençli Dirençli Menenjit 0.5 µg/ml 1 µg/ml 2 µg/ml izolatlar Menenjit 1 µg/ml 2 µg/ml 4 µg/ml d ş izolatlar Penisiline Direncin Epidemiyolojisi Pnömokoklarda penisiline direnç oranlar coğrafi farkl l klar göstermektedir. Amerika Birleşik Devletleri (ABD) nde y llar aras nda erişkin izolatlar nda %25 yüksek, %12.1 orta direnç bildirilmiştir. Ülkemizde ise merkezlere göre değişiklik göstermektedir. Tablo 1 de ülkemizde S. pneumoniae izolatlar nda penisilin direnci ile ilgili yap lan değişik araşt rmalar n sonuçlar görülmektedir. Penisilin direnci solunum yolu izolatlar nda invaziv izolatlardan, çocuk izolatlar nda erişkin izolatlar ndan daha yüksek bulunmaktad r. Penisiline dirençli S. pneumoniae izolatlar n n birçoğu makrolidler, tetrasiklin, kloramfenikol ve TMP-SMZ gibi farkl grup ilaçlara da dirençlidir. Penisiline direnç artt kça bu antibiyotiklere dirençli olanlar n oran da yükselmektedir. Makrolid Grubu Antibiyotiklere Direnç S. pneumoniae da makrolidlere direnç iki mekanizma ile ortaya ç kabilmektedir. Birincisi; ermb geni taraf ndan kodlanan metilaz enzimi ile makrolidlerin ribozomda bağland ğ bölgede oluşan değişiklik sonucu antibiyotiğin hedefine az bağlanabilmesidir. 127

4 Gür D Tablo 1. Türkiye de değişik merkezlerde izole edilen S. pneumoniae da penisiline direnç oranlar (%). Kaynak Çal flman n yap ld y llar zolat say s Orta düzeyde direnç oran Yüksek düzeyde direnç oran Gür D (2001) Eflel D (2001) Berkiten R (1999) Kaleli (1999) Ö ünç D (2000) Yeniflehirli G (2003) Özak n C (2001) Küçükbasmac Ö (2003) Sürücüo lu S (2004) Gür D (e-baskett II) Zer Y (2003) Aydemir fi (2005) On dört, 15 ve 16 üyeli makrolidlere direncin yan nda, linkozamid ve streptogramin B direncine yol açt ğ için oluşan fenotip MLS B olarak tan mlanmaktad r. İkincisi, mefe geni taraf ndan kodlanan at m pompas d r. Bu mekanizma ile eritromisin, klaritromisin, azitromisin gibi 14 ve 15 üyeli makrolidler hücre d ş na pompalanmakta, böylece hedeflerine ulaşamamaktad r. Oluşan fenotip M fenotipi olarak tan mlanmaktad r. Pnömokoklarda makrolidlere direnç birçok ülkede %30 un üzerine ç km şt r. Ülkemizde %9-17 civar ndad r. ABD ve Kanada da pnömokoklarda mef daha yayg n iken, Avrupa, Japonya ve Güney Afrika da erm daha s kt r. Ülkemizde de makrolide dirençli izolatlarda MLS B fenotipinin (erm) daha yayg n olduğu bulunmuştur. Florokinolonlara Direnç Son y llarda S. pneumoniae ile gelişen toplum kökenli solunum yolu infeksiyonlar nda florokinolonlar n yayg n kullan m, bu grup antibiyotiklere karş direncin artmas na yol açm şt r. Beta-laktam antibiyotikler ve makrolidlerden farkl olarak, florokinolonlara direnç tedavi s ras nda da ç kabilmekte ve klinik başar s zl ğa yol açabilmektedir. Florokinolonlar n bakterilerdeki hedefleri topoizomeraz enzimleridir. Bu topoizomerazlar ile etkileşim sonucu kinolonlar DNA sentezini durdurmaktad r. S. pneumoniae da florokinolonlara direnç topoizomeraz enzimlerini kodlayan genlerdeki değişikliklerle oluşmaktad r. Baz izolatlarda at m pompas ile de direnç oluşabilir. Yeni florokinolonlar pnömokoklara karş siprofloksasine göre daha etkilidir, ancak siprofloksasine dirençli suşlarda levofloksasin, gatifloksasin ve moksifloksasinin MİK değerleri de yükselmektedir. Ülkemizde yap lan k s tl say da araşt rmada S. pneumoniae da florokinolonlara direnç ya bulunmam ş, ya da çok düşük ç km şt r. Çoklu Direnç Penisiline dirençli pnömokoklar n büyük bölümü makrolidlere ve TMP-SMZ ye de dirençlidir. Penisiline direnç artt kça diğer antibiyotiklere dirençli olma olas l ğ da artmaktad r. Penisiline dirençli ilk pnömokokun erişkin bir hastadan izole edilmiş olmas na karş n, antibiyotiklere çoklu dirençli ilk izolatlar çocuklarda saptanm şt r. Penisilin direnci ve diğer antimikrobik ilaçlara çoklu direnç özellikle birkaç pnömokok serotipinde gözlenmektedir (6, 9, 14, 19 ve 23 serotipleri), ancak özellikle çocuklarda infeksiyona yol açan serotiplerde daha s k olduğu belirlenmiştir. Bu ilişkinin nedeni tam bilinmemekle birlikte, büyük olas l kla çocuklarda antibiyotiklerin daha s k olan kullan m na bağl olduğu düşünülmektedir. 128

5 İç Hastalıkları Dergisi 2007; 14(3): Penisilin kullan m çocuklarda nazofarenkste bulunan duyarl suşlar azaltmakta, ancak tamamen ortadan kald rmamakta ve dirençli suşlar n seleksiyonuna yol açmaktad r. Çoklu dirençli suşlarda ise penisilin d ş nda TMP-SMZ gibi bir antibiyotiğin kullan - m penisilin direncinin seleksiyonuna penisilinin kendisinden daha fazla yol açmaktad r. Antibiyotiklere çoklu direnç gösteren baz klonlar n tüm dünyaya yay ld ğ gözlenmiştir. Şu anda tan mlanm ş olan uluslar aras 26 klon bulunmaktad r. KAYNAKLAR 1. Altun B, Gür D, Kocagöz S, Hasçelik G, Ünal S, and the Turkish Streptococcus pneumoniae Study Group. Molecular epidemiology of multiresistant Streptococcus pneumoniae strains in Turkey. 42 nd Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy. Poster no. C2-1629, September 27-30, 2002, San Diego, ABD. 2. Aydemir Ş, Şaml oğlu P, Tünger A, Çilli F, Özinel MA. Streptococcus pneumoniae kökenlerinde penisiline direnç. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2005;35: Baquero F, Barrett JF, Courvalin P, Morrissey I, Piddock L, Novick WJ. Epidemiology and mechanisms of resistance among respiratory trat pathogens. Clin Microbiol Infect 1998;4(Suppl 2): Berkiten R, Gürol SD. Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis isolates from lower respiratory tract infections and their resistance to some antibiotics. 6 th Scientific meeting of European Society of Chemotherapy-Infectious Diseases. Poster no H10, May s 1999, İstanbul. 5. Clinical and Laboratory Standards Institute/NCCLS. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing; Fifteenth Informational Supplement. CLSI/NCCLS document M100S-15. Clinical and Laboratory Standards Institute, 940 West Valley Road, Suite 1400, Wayne Pennsylvania, USA, Eşel D, Sümerkan B, Kocagöz S. Epidemiology of penicillin reistance in Streptococcus pneumoniae isolates in Kayseri, Turkey. Clin Microbiol Infect 2001;7: Felmingham D, Feldman C, Hryniewicz W, et al. Surveillance of resistance in bacteria causing community acquired respiratory tract infections. Clin Microbiol Infect 2002;8(Suppl 2): Goldstein FW. Penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae: Selection by both β-lactam and non-ßlactam antibiotics. J Antimicrob Chemother 1999; 44: Gür D, Güçiz B, Hasçelik G, et al. Streptococcus pneumoniae penicillin resistance in Turkey. J Chemother 2001;13: Gür D, Mülaz moğlu L, Ünal S and the Turkish e- BASKET-II study group. A multicenter study of the antimicrobial susceptibility of respiratory isolates of Streptococcus pneumoniae and Streptococcus pyogenes: Turkish results of e-basket II surveillance study 2007;41: Hakenbeck R, Kaminski K, König A, et al. Penicillinbinding proteins in β-lactam-resistant Streptococcus pneumoniae. Microbial Drug Resistance 1999; 5: Kaleli İ, Akşit F. Streptococcus suşlar nda penisilin direnci. Flora 1999;4: Küçükbasmac Ö, Gönüllü N, Aktaş Z, Gürol D, Berkiten R. In vitro activity of telithromycin compared with macrolides and fluoroquinolones against Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae and Moraxella catarrhalis. Int J Antimicrob Agents 2003;22: Musher DM. Streptococcus pneumoniae. In: Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds). Principles and Practice of Infectious Disease. 4 th ed. New York: Churchill Livingtone Inc. 1995: Öğünç D, Öngüt G, Saygan MB, Gökay S, Çolak D, Gültekin M. Pnömoni etkeni Streptococcus pneumoniae suşlar nda penisilin duyarl l ğ. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2000;30: Özak n C, Y lmaz E, Heper Y, Akal n H, Gedikoğlu S. Penicillin resistance in Streptococcus pneumoniae. Clin Microbiol Infect 2001;7(Suppl 1): Peterson LR. Penicillins for treatment of pneumococcal pneumoniae: Does in vitro resistance really matter. Clin Infect Dis 2006;42: Ruoff KL. Streptococcus. In: Murray PR, Baron EJ, Pfaller MA, Tenover FC, Yolken RH (eds). Manual of Clinical Microbiology. 6 th ed. Washington DC: ASM Press, 1995: Sürücüoğlu S, Kurutepe S, Gazi H, Öztürk N, Çelik P, Özbakkaloğlu B. Toplum kökenli pnömonilerden soyutlanan Streptococcus pneumoniae suşlar nda penisilin direnci. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2004; 34: Sutcliffe J, Roberts MC. Streptococcus pneumoniae. In: White DG, Alekshun MN, McDermott PF (eds). Frontiers in Antimicrobial Resistance. 1 st ed. Washington DC: ASM Press, 2005: Tait-Kamradt A, Davies T, Appelbaum PC, et al. Two new mechanisms of macrolide resistance in clinical strains of Streptococcus pneumoniae from Eastern Europe and North America. Antimicrob Agents Chemother 2000;44: Tomasz A. New faces of an old pathogen: Emergence and spread of multidrug-resistant Streptococcus pneumoniae. Am J Med 1999;107(1A): Yenişehirli G, Şener B. Hacettepe Üniversitesi T p Fakültesi Hastanelerinden izole edilen Streptococcus pneumoniae suşlar nda antibiyotik direnci ve serotip dağ l mlar. Mikrobiyol Bült 2003;37:

6 Gür D 24. Zer Y, Orhan G, Çeliksöz C, Bayram A, Balc İ. Çeşitli vücut s v lar ndan izole edilen Streptococcus pneumoniae suşlar nda penisilin duyarl l ğ n n E-test ile araşt r lmas. İnfeksiyon Dergisi 2003;17: Todar s Online textbook of Bacteriology Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology. YAZIŞMA ADRESİ Prof. Dr. Deniz GÜR Hacettepe Üniversitesi T p Fakültesi İhsan Doğramac Çocuk Hastanesi Mikrobiyoloji Laboratuvar ANKARA 130