HASTANE ENFEKSİYONUNA NEDEN OLAN GRAM- NEGATİF BAKTERİLERDE DİRENÇ PATERNİ VE GENİŞLEMİS SPEKTRUMLU BETA-LAKTAMAZ TAYİNİ

Transkript

1 T.C. ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ MİKROBİYOLOJİ ANABİLİM DALI HASTANE ENFEKSİYONUNA NEDEN OLAN GRAM- NEGATİF BAKTERİLERDE DİRENÇ PATERNİ VE GENİŞLEMİS SPEKTRUMLU BETA-LAKTAMAZ TAYİNİ Dr. Filiz FARSAK ORAK UZMANLIK TEZİ TEZ DANIŞMANI Prof. Dr. Akgün YAMAN ADANA-2005

2 TEŞEKKÜR Uzmanlık öğrenciliği eğitimim süresince yetişmemde büyük katkıları ve emekleri olan, bilgi ve deneyimlerinden yararlandığım, değerli hocalarım Prof. Dr. Kadri Özcan, Prof. Dr. Fatih Köksal, Prof. Dr. Fügen Yarkın, Prof. Dr. Akgün Yaman ve Doç. Dr. Macit İlkit e, Tezimin hazırlanmasında bana yol gösterip, bilgi ve deneyimlerini aktarıp, yardımlarını esirgemeyen tez danışmanım sayın Prof. Dr.Akgün Yaman a tüm değerler ve paylaşımları adına, Balcalı Hastanesi Merkez Laboratuvarı nda bulunduğum süre içerisinde, tez çalışmalarımda yardımlarını esirgemeyen Uzm. Dr. Filiz Kibar a, besiyerlerinin hazırlanmasında emeği geçen sevgili Menice Dikmen ve bakteri toplamada yardımcı olan tüm laborant arkadaşlarıma, Çalışmamın istatistiksel analiz bölümünde, verilerin değerlendirilmesinde katkılarından dolayı Bioistatistik Anabilim Dalı ndan Dr. Gülşah Seydaoğlu na ve Medikososyal Başhekimi Doç. Dr. Elçin Avşar a, Dört sene boyunca çok şey paylaştığım değerli asistan, biyolog ve hizmetli arkadaşlarıma, Evliliğim boyunca bana daima destek olan ve her zaman sabrederek yardımlarını esirgemeyen değerli eşim Yavuz Orak ve doğdukları andan itibaren ailemize mutluluk katan, neşe kaynağımız Mikail ve Furkan Orak a bundan sonra daha fazla zaman ayıracağımı ümit ederek teşekkür ediyorum. Tez çalışmam Ç.Ü. Rektörlüğü Araştırma Fonu TF2003LTP15 no lu proje olarak desteklenmiştir. Dr. Filiz FARSAK ORAK i i

3 İÇİNDEKİLER Sayfa No TEŞEKKÜR ii İÇİNDEKİLER iii TABLO LİSTESİ vi ŞEKİL LİSTESİ vii ÖZET viii ABSTRACT ix KISALTMA LİSTESİ x 1.GİRİŞ VE AMAÇ 1 2. GENEL BİLGİLER Hastane enfeksiyonları Üriner sistem enfeksiyonları Pnömoniler Cerrahi yara enfeksiyonları Bakteriyemi Hastane kökenli bakterilerde antibiyotik direnci Beta-laktam antibiyotikler Beta-laktam antibiyotiklerin etki mekanizması Beta-laktam antibiyotiklere direnç gelişimi Beta-laktamazlar Beta-laktamazların isimlendirilmesi Beta-laktamazların sınıflandırılması Plazmid aracılığı ile sentezlenen beta-laktamazlar Plazmid kaynaklı enzimlerin aşırı üretimine bağlı direnç gelişimi Plazmid kaynaklı beta-laktamazların neden olduğu direncin spektrumu Gram-negatif bakterilerde kromozomal beta-laktamazların iii

4 sentezi ve direnç oluşturması Genişlemiş spektrumlu beta-laktamazlar (ESBL) TEM ve SHV kökenli ESBL ler TEM ve SHV kökenli olmayan ESBL ler İnhibitör dirençli beta-laktamazlar İnhibitör dirençli ve geniş spektrumlu beta-laktamazlar Karbapenemazlar Plazmid aracılı sefalosporinazlar (sefamisinazlar) ESBL lerin genel özellikleri Laboratuvarda ESBL taşıyan suşları saptamada karşılaşılan sorunlar ESBL taşıyan bakterilerin tedavisinde kullanılacak antibiyotikler ESBL araştırma yöntemleri Doğrulayıcı testler Çift disk sinerji testi E-test Üç boyutlu test Kombine disk testi VITEK 2 Otomatize sistem GEREÇ VE YÖNTEM Bakteri izolasyonu ve tanımlanması Kanlı besiyeri Mc Conkey besiyeri Yumuşak dik jeloz besiyeri Mueller-Hinton besiyeri Disk diffüzyon testi Disk diffüzyon testinin yapılışı Çift disk sinerji testi Kombine disk testi E-test Yöntemlerde kullanılan antibiyotikler 43 iv

5 Disk diffüzyon testinde kullanılan antibiyotikler Çift disk sinerji testinde kullanılan antibiyotikler Kombine disk testinde kullanılan antibiyotikler E-testte kullanılan antibiyotikler İstatistiksel analiz BULGULAR TARTIŞMA SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ 74 v

6 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 1. Hastane enfeksiyonları için predispozan risk faktörleri 4 Tablo 2. Endemik ve epidemik hastane enfeksiyonlarında enfeksiyon tipi dağılımı 5 Tablo 3. Endemik ve epidemik hastane enfeksiyonlarında saptanan patojenlerin dağılımı 6 Tablo 4. Beta-laktamazların sınıflandırılması 19 Tablo 5. Beta-laktamazların karşılaştırmalı olarak sınıflandırılması 20 Tablo 6. Disk diffüzyon yöntemi ile Klebsiella spp. ve E. coli suşlarının hassasiyet oranları 46 Tablo 7. E-test ESBL striplerine göre bulunan MIC değerleri 46 Tablo 8. Disk diffüzyon yöntemiyle ESBL belirleme oranının diğer testlerle doğrulanması 48 Tablo 9. Kombine disk testine göre E-test ESBL testinin duyarlılığı 48 Tablo 10. Kombine disk testine göre çift disk sinerji testinin duyarlılğı 49 Tablo 11. Kombine disk testine göre disk diffüzyon tarama testinin duyarlılğı Tablo 12. ESBL kolonizasyonu ve enfeksiyonu için risk faktörlerinin testlerle belirlenmesi 51 vi

7 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No Şekil 1. Beta-laktam halkasına göre antibiyotiklerin oluşumu 12 Şekil 2. Gram-negatif bakteride hücre duvarı yapısı 13 Şekil 3. Gram-negatif bakteride beta-laktamazların yer aldığı periplasmik aralık 13 Şekil 4. Gram-pozitif bakteride hücre duvarı yapısı 14 Şekil 5. Solda çift disk sinerji, sağda kombine disk testlerinin sonucu 40 Şekil 6. E-test ile ESBL pozitif sonuç 40 Şekil 7. E-test ile ESBL pozitif, diğer testlerle negatif olan bir örnek 41 Şekil 8. E-test ile dirençli ve ESBL negatif olan bir örnek 41 Şekil 9. Çalışmada ESBL için kullanılan fenotipik testlerin algoritması 42 Şekil 10. Kombine disk test ile antibiyotiklere direnç oranları 47 vii

8 ÖZET Hastane Enfeksiyonuna Neden Olan Gram-Negatif Bakterilerde Direnç Paterni ve Genişlemiş Spektrumlu Beta-Laktamaz (ESBL) Tayini Bu çalışma, Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Balcalı Hastanesi nde hastane enfeksiyonu (HE) olan hastalardan alınan örneklerden izole edilen Gram-negatif bakterilerde direnç paterni ile genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz (extended spectrum of betalactamases: ESBL) varlığını araştırmak ve ESBL tespitinde kombine disk testi (KDT), E- test ve çift disk sinerji test (ÇDST) lerini karşılaştırarak en uygun yöntemi bulmak için amaçlanmıştır. Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Balcalı Hastanesi Merkez Laboratuvarı, Mikrobiyoloji Birimi ne tarihleri arasında gönderilen 93 hastaya ait 115 örnekte HE kökenli 68 Escherichia coli ve 47 Klebsiella spp. suşu izole edilmiştir. Suşların çoğunluğu (% 53) üriner sistem enfeksiyonu (ÜSE) olan hastalardan elde edilmiştir. HE kökenli bu suşların duyarlılıkları disk diffüzyon testi (DDT) ile araştırılmıştır. Genel olarak trimetoprim/sülfometaksazol, üçüncü kuşak sefalosporinler ve aztreonam a direnç saptanırken, en az direnç görülen antibiyotik imipenem olmuştur. Çalışmamızda DDT ile seftazidim, seftriakson, sefotaksim ve aztreonam yönünden ESBL şüpheli bulunan izolatlar ÇDST, KDT ve E-test ESBL testleri ile pozitiflikleri doğrulanarak testler arasında karşılaştırma yapılmıştır. Klebsiella spp. suşlarında E-test ile 47 suşun 30 (% 63.80) unda, ÇDST ile 27 (% 57.44) inde ve KDT ile 21 (% 44.68) inde ESBL pozitifliği belirlenmiştir. E. coli suşlarında ise E-test ile 68 suşun 42 (% 61.76) sinde, ÇDST ile 36 (% 52.54) ve KDT ile 34 (% 50) ünde ESBL pozitif bulunmuştur. KDT, ESBL tespiti için referans test olarak kabul edildiğinde KDT ile ESBL negatif bulunan 60 suştan 18 i DDT, 17 i E-test, ve 8 suş ise ÇDST ile pozitif bulunmuştur. Sonuç olarak DDT ve E-testin ÇDST ye göre daha yüksek sayıda yalancı pozitiflik vermesi ve ayrıca E-testinde bazen klavulanik asitin beta-laktam antibiyotik tarafına diffüzyonu sonucu değerlendirme zorluğu yaratması ve pahalı olması sebebiyle ESBL tesbitinde uygulaması daha kolay ve ucuz yöntemler olan KDT ve ÇDST yöntemleri tercih edilebilir. Anahtar sözcükler: ESBL, E. coli, Klebsiella spp., kombine disk testi, hastane enfeksiyonu viii

9 ABSTRACT Resistance Pattern in Gram-Negative Bacteria Causing Nosocomial Infections and Identification of Extended Spectrum Beta-Lactamases (ESBL) The aim of this study is to search for resistance pattern and existance of extended spectrum beta-lactamase (ESBL), and to find the most appropriate method in identifying ESBL by comparison of combined disc test (CDT), E-test, and double disc synergy test (DDST) in Gram-negative bacteria isolated from specimens of patients who had nosocomial infections (NI) in Çukurova University, Faculty of Medicine, Balcalı Hospital. The 68 E. coli and 47 Klebsiella spp. strain of nosocomial origin were isolated from 115 specimens of 93 patients between and in Çukurova University, Faculty of Medicine, Balcalı Hospital Central Laboratory Microbiology Department. Most of the strains (% 53) were isolated from patients who had urinary tract infections (UTI). The sensitvity of these nosocomial strains were detected by disc diffusion test (DDT). Altough there was a general resistance against trimethoprim/sulfomethoxasol, third generation cepholosporins and aztreonam, the least resistance was against imipenem. In this study, isolates that found to be suspicous for ESBL against ceftazidime, ceftriaxone, cefotaxime, and aztreonam by DDT were also studied by DDST, CDT and E- test ESBL test and after the confirmation of positivity, the tests were compared. ESBL positivity among Klebsiella spp. was detected in 30 of 47 strains (63.8 %) by E-test, 27 (57.44 %) by DDST, 21 (44.68 %) by CDT. Among E. coli strains, ESBL positivity was found in 42 of 68 (61.76 %) strains by E-test, 36 (52.54 %) by DDST, 34 (50 %) by CDT. Of 60 strains found to be ESBL negative by CDT, which is accepted as the referance test for identification of ESBL, 18 strains by DDT, 17 strains by E-test, 8 strains by DDST were detected ESBL positive. Consequently, as DDT and E-test have a higher false positivity than DDST, and besides in E-test the difficulty in evaluation of the results in which clavulanic acid occasionally diffuses over the site of beta-lactam antibiotic and its high cost, CDT and DDST would be preferred for detection of ESBL because of their practical use and low cost. infection. Key words: ESBL, E. coli, Klebsiella spp., combined disc test, nosocomial ix

10 KISALTMA LİSTESİ AK AMC ATM CAZ CDC ÇDST CRO CXT CYE DDT ESBL HE HKP IPM IDBL KDT NCCLS NPD OMP PBP PPD SXT TZP : Amikasin : Amoksisilin/klavulanik asit : Aztreonam : Seftazidim : Centers for Disease Control : Çift Disk Sinerji Testi : Seftriakson : Sefotaksim : Cerrahi Yara Enfeksiyonu : Disk Diffüzyon Testi : Extended Spectrum of Beta-lactamases : Hastane Enfeksiyonu : Hastane Kaynaklı Pnömoni : İmipenem : İnhibitör Dirençli Beta-laktamaz : Kombine Disk Testi : National Committee for Clinical Laboratory Standards : Negatif Prediktif Değer : Outer Membrane Protein : Penisilin Bağlayıcı Protein : Pozitif Prediktif Değer : Trimetoprim/sulfometaksazol : Piperasilin/tazobaktam x

11 1. GİRİŞ VE AMAÇ Hastane enfeksiyon (HE) larına bağlı morbidite ve mortalitedeki artış ve tedavinin artan maliyeti, enfeksiyon kontrol stratejilerinin uygulanmasını gerekli kılmıştır. Her merkezin kendi hasta profilini, hastane florasını oluşturan mikroorganizmaları, bunların direnç paternlerini, her bölümdeki HE dağılımını ve sıklığını bilmesi doğru stratejilerin geliştirilmesini sağlar 1. Amerika Birleşik Devletleri (ABD) inde HE nın, her yıl 77,000 in üzerinde ölüme ve yıllık 5-10 milyar dolarlık bir harcamaya sebep olduğu bilinmektedir 2. Hastanelerde antibiyotik kullanımının yaygın ve kontrolsüz olması nedeniyle kullanılan antibiyotiklere karşı direnç önemli bir sorun haline gelmiştir 3. HE nın sıklığı ve antibiyotik duyarlılığı ülkeden ülkeye, hastaneden hastaneye ve aynı hastanenin farklı birimlerine göre değişmektedir 4. Günümüzde HE ında Gram-pozitif bakteriler daha sık görülmesine rağmen Gram-negatif bakterilerin önemi devam etmektedir. Gram-negatif bakterilerin antibiyotiklere karşı direnç geliştirmesiyle bunların neden olduğu HE nın önemi artmakta ve mevcut antibiyotiklerle bu enfeksiyonların tedavisi zorlaşmaktadır. Özellikle yoğun bakım ünitelerinde görülen HE larında yüksek dozda, geniş spektrumlu parenteral antibiyotik kullanımı gerektiğinden bu ünitelerde çoklu ilaç direnci (ÇİD) daha önemli hale gelmektedir. Dirençli bir bakteriyle oluşan enfeksiyonla mortalitenin artması, hastanede yatış süresinin uzaması ve maliyetin artması nedeniyle sorun oluşturmaktadır 5. HE etkeni olan Gram-negatif bakterilerin beta-laktam antibiyotiklere direnç geliştirmesinde en önemli mekanizma beta-laktamaz üretimidir 4. Genişlemiş spektrumlu beta-laktamazlar (ESBL) birçok Enterobacteriaceae da bulunan geniş spektruma sahip beta-laktamaz enzimleridir. Bu enzimleri en çok üreten suşlar Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Klebsiella spp. ve Escherichia coli (E. coli) dir. Bu enzim üretildiğinde organizma, çeşitli beta-laktam antibiyotikleri inaktive etmede oldukça etkili duruma gelmektedir 6. Rutin olarak uygulanan antibiyotik duyarlılık testleri başta Klebsiella spp. ve E. coli olmak üzere Gram-negatif bakterilerde beta-laktam direncini göstermede yetersizdir. Bu testlerle in vitro olarak beta-laktam antibiyotiklere duyarlı oldukları saptanan bazı suşlar in vivo olarak dirençli bulunmakta ve bu durum tedavide başarısızlığa yol açmaktadır 7. 1

12 Bu çalışma, Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Balcalı Hastanesi nin çeşitli servislerinde yatan ve HE tanısı alan hastalardan alınan örneklerden izole edilen Gramnegatif bakterilerde direnç paterninin araştırılması, ESBL varlığının tayini ve ESBL tepsitinde kombine disk testi, E-test ve çift disk sinerji testlerini karşılaştırarak en uygun yöntemi bulmak için planlanmıştır. 2

13 2. GENEL BİLGİLER HASTANE ENFEKSİYONLARI Hastanın hastaneye yattığında enfeksiyonun inkübasyon döneminde değilse veya o enfeksiyonun bulgu ve belirtilerini taşıyorsa hastanede ortaya çıkan enfeksiyonlar HE olarak değerlendirilir. Genellikle HE, hasta hastaneye yattıktan saat sonra ve taburcu olduktan sonra 10 gün içinde gelişir 1. ABD de 1987 yılında HE nun var olup olmadığını belirlemek veya saptanan enfeksiyonu tanımlamak için National Nosocomial Infection Surveillance (NNIS) e katılan hastanelerde uygulanmak üzere Centers for Disease Control (CDC) tarafından bir dizi tanımlar getirilmiş ve 1988 de uygulanmaya başlamıştır 8. Bu tanımlamalar daha sonra dünyanın her yerinde kullanılmıştır. Cerrahi alan enfeksiyonlarının tanımı, özellikle derin cerrahi yaraların anatomik tanımlaması için, 1992 yılında değişikliğe uğratılmıştır. HE tanımlamalarının geçerliliği ve güvenirliliğini tespit için yapılan bir çalışmada NNIS e katılmayan hastanelerde HE oranı % 79 olarak bulunurken, katılanlarda oran % 86 olarak belirlenmiştir. NNIS e katılmayan grupta yer alan hastaneler arasında uyum % 79 gibi oldukça iyi bir düzeydedir 7,9. Hastanelerde antibiyotik direnci ile ilgili ilk bildirim 1950 li yıllarda, penisiline dirençli Staphylococcus aureus suşuna aittir. Bugün HE larının önemli etkenleri arasında, koagülaz-negatif stafilokoklar, S. aureus, P. aeruginosa ve diğer Gram-negatif bakterilerdir 11. Kullanılan antibiyotiklerin etki spektrumuna bağlı olarak zaman içerisinde major patojenlerin tümü değişim göstermiş, Gram-negatif bakteriler 1960 ve 1970 li yıllarda en önemli patojenler olarak bildirilmiştir 4. Günümüzde de Gram-negatif bakteriler, HE na neden olan etkenlerin önemli bir grubunu oluşturmaktadır 12. Hastanelerde immün yetmezliği ve malignitesi olan hasta sayısı ve bu hastalara uygulanan invaziv girişimlerin artması ve geniş spektrumlu antibiyotik kullanımı,özellikle ÇİD mikroorganizmaların izolasyonu ve hastane kaynaklı kontamine kan, infüzyon ürünleri, dezenfektanlar gibi sorunlar sebebiyle Gram-negatif bakteriler ile oluşan HE 3

14 insidansında artışa yol açmıştır 12. Tüm dünyada olduğu gibi Türkiye de de ESBL üreten Gram-negatif bakteriler HE nın yaygın sebepleri arasındadır 13. HE ları için predispozan risk faktörleri Tablo 1 de özetlenmiştir. Tablo 1: HE ları için predispozan risk faktörleri 10. Üriner Sistem Enf. Pnömoni Dolaşım Sistemi Enf. Cerrahi Alan Enf. Cinsiyet (kadın) İleri yaş İleri yaş İleri yaş İleri yaş Prematür infant Prematür infant Prematür infant Prematürelik Kronik akciğer hastalığı Obezite Vasküler kateterizaasyon (süre veya sayı) Böbrek yetmezliği Abdomino-torasik Beslenme bozukluğu Paranteral beslenme cerrahi Diabetes mellitus Endotrakeal entübasyon Diabetes mellitus Giriş yeri kolonizasyonu Üretral sonda Mekanik ventilasyon Kanser Nonpermeabl pansuman uygulanmasının süresi ve meatus kolonizasyonu Nazogastrik sonda Cerrahinin süresi Sık pansuman (48 saatten az) İmmün süpresyon Cerrahi tekniğin iyi olmaması Antibiyotik kullanımı Uzamış preoperatif süre Supin pozisyon Diğer alanlarda enf. Artmış gastrik ph Aspirasyon HE larının insidansı coğrafik bölgelere, hastanelere, servislere, ünitelere ve vücut bölgelerine göre değişmektedir. HE ları epidemik ya da endemik olarak görülebilmektedir. Epidemik HE ları kısa zaman aralığında çok sayıda topluluğu etkilerken, endemik HE ları ise sporadik görülmektedir. Stamm VE. et al. 15 yaptıkları bir çalışmada Tablo 2 de HE tipi dağılımı gösterilmiştir. Ülkemizde yapılan değişik çalışmalarda, HE larının görülme sıklığının % arasında değiştiği tesbit edilmiştir. Ülkemizde HE ları içinde en sık ÜSE (% 42) şeklinde görülmektedir. 4

15 Tablo 2: Endemik ve epidemik HE larında enfeksiyon tipi dağılımı (%) 15 Enfeksiyon Tipi Endemik Epidemik Üriner Sistem Enfeksiyonları Cerrahi Yara Enfeksiyonları Pnömoni Cilt Enfeksiyonları Bakteriyemi Menenjit Hepatit Gastroenterit < 1 6 < 1 12 < 1 17 Yoğun bakım üniteleri (YBÜ) hastaları hastanede yatan tüm hastaların % 5-10 gibi küçük bir grubunu oluşturmasına karşın, HE nın % 25 ini oluşturmaktadır. YBÜ deki hastaların altta yatan hastalıkları, birden çok hastalıklarının olması, komplikasyonların varlığı, savunma mekanizmalarındaki bozukluklar, uygulanan tedavi ve invaziv girişimler enfeksiyon gelişiminden sorumlu faktörlerdir. YBÜ lerinde sıklıkla saptanan enfeksiyonlar ise pnömoni, ÜSE, kan dolaşımı ve cerrahi yara enfeksiyonlarıdır (CYE) 4. Üniversitemiz hastanesi nin ocak-aralık 2004 tarihleri arasında reanimasyon dahil tüm YBÜ lerinde yapılan araştırmaya göre, HE oranı % bulunmuş olup, en sık rastlanan patojenlerin ise sırasıyla Acinetobacter spp., Pseudomonas spp., S. aureus, Candida spp., E. coli ve Klebsiella spp. şeklinde olduğu görülmüştür. * HE lokalizasyonu gibi etkenlerin dağılımında yıllara, bölgelere, hastanelere ve ünitelere göre farklılıklar görülmektedir. *Ç.Ü. Hastane Enfeksiyonları Kontrol Komitesi verisidir. 5

16 Stamm VE. et al e 15 göre endemik ve epidemik HE larında en sık rastlanan patojenlerin dağılımı Tablo 3 de gösterilmiştir. Tablo 3. Endemik ve epidemik HE ında saptanan patojenlerin dağılımı (%) 15 Patojen Endemik Epidemik E. coli 19 3 Enterokok spp S. aureus Pseudomonas spp. 9 4 Proteus spp. 8 1 Klebsiella spp. 8 3 Enterobacter spp Üriner Sistem Enfeksiyonları ABD nde HE nın yaklaşık % 40 ını oluştururken bu oran ülkemizde % arasında değişmektedir 18. Hastane kaynaklı ÜSE nın yaklaşık % 80 i sondaya bağlı gelişirken % inden sistoskopi ve diğer ürolojik işlemler sorumludur 18. Sondaya bağlı bakteriürilerin büyük çoğunluğu asemptomatiktir 17. E. coli hastane kaynaklı bakteriürinin en sık nedenidir ve hastanedeki ÜSE lerin yaklaşık üçte biri ile yarısından sorumludur 18. Diğer sık rastlanan patojenler Proteus spp., Klebsiella spp. ve diğerleridir 35. Sondaya bağlı bakteriüri görülme oranı kadınlarda % 70-80, erkeklerde % dur. Her sonda takılışında bakteriüri oranı % 1-3 dür 18. 6

17 CDC ye göre ÜSE, semptomatik üriner sistem enfeksiyonları, asemptomatik bakteriüri ve üriner sistemin diğer enfeksiyonları olarak üçe ayrılmıştır 18. Asemptomatik bakteriüri tanısı için idrar kültürü alınmadan yedi gün öncesine dek üriner kateter bulunan bir hastada ateş (38 0 C nin üstünde ateş), pollaküri, dizüri veya suprapubik hassasiyet olmaması ve idrar kültüründe 10 5 koloni/ml üreme olması gibi kriterlerin bulunması gerekmektedir. Semptomatik ÜSE tanısının konulması için ise, şu kriterler olmalıdır: ateş, pollaküri, dizüri, veya suprapubik hassasiyet bulgularından biri ile idrar kültüründe 10 5 cfu/ml üreme olması veya ateş, pollaküri, dizüri ve suprapubik hassasiyet bulgularından ikisiyle birlikte piyürinin olması ( 10 lökosit/ml), miksiyon yoluyla alın-mamış (mesane kateterizasyonu veya suprapubik aspirasyonu ile alınan gibi) iki idrar kültüründe >100 koloni/ml aynı üropatojenin (Gram-negatif bakteriler veya Staphylococcus saprophyticus) üremesi, uygun antibiyotik alan bir hastada üropatojen bir mikroorganizmanın 10 5 cfu/ml saf olarak üremesi gibi kriterlerin birisinin olması şeklinde açıklanmaktadır Pnömoniler Hastane kaynaklı pnömoniler (HKP) HE larının ortalama % 15 ini oluştururlar 19. HKP tüm ünitelerde görülen HE lar arasında ikinci sıklıkta görülmesine rağmen YBÜ nde en sık rastlanan HE dur.. HKP Genellikle mekanik ventilasyon kullanımına bağlı olarak ortaya çıkan mortalite ve morbiditesi en yüksek olan HE HKP dir 4, 19. HKP de mortalite oranı ortalama % 50 olup, % 70 lere kadar çıkabilmektedir. Ventilatöre bağlı pnömonilerde sıklıkla saptanan etkenler; P. aeruginosa, Acinetobacter spp. diğer nonfermantatif Gram-negatif bakteriler ve S. aureus tur. NNIS in yılları arasındaki verilerine göre Gram-negatif bakteriler % 67.1 oranında HKP e sebep olmaktadır. CDC nin pnömoni tanısı için kriterleri; göğüs muayenesinde raller veya perküsyonda matite bulunması veya akciğer grafisinde yeni ya da progresif infiltrasyon, konsolidasyon, kavitasyon veya plevral effüzyon saptanması ile birlikte hastanın pürülan balgam çıkarmaya başlaması veya balgamın niteliğinde değişiklik olması, kan kültüründe mikroorganizma izole edilmesi, transtrakeal aspirat, bronşial fırçalama veya biyopsi ile elde edi- 7

18 len örnekten patojen izole edilmesi gibi kriterlerin birinin olması şeklinde açıklanmaktadır Cerrahi Yara Enfeksiyonları Cerrahi girişimlerden sonra bir enfeksiyöz komplikasyon gelişme riski; cerrahi girişim sırasında olan kontaminasyon ile doğrudan ilişkilidir. Bakteri inokulumunun virulansı, konak direnci ve yaraya ait özellikler daha sonra gelişecek bir yara enfeksiyonunun belirleyicisidir 20. Yapılan çalışmalarda cerrahi alan enfeksiyonları opere edilen hastaların % sinde gelişmektedir 3. En sık CYE nedeni S. aureus dur. Gram-negatif bakteriler % 40 ından sorumludur ve hastanın endojen florasından kaynaklanır 21. CYE, yaranın temiz ya da kontamine olmasına göre değişmektedir; temiz yaralarda % 1.5, temizkontamine yaralarda (respiratuvar, gastrointestinal ve genitoüriner sistemlere girilmemiştir, kontaminasyon minimaldir)% 7.7, kontamine (taze travmatik yaralar, nonpürülan inflamasyon bulunan yaralar gibi) yaralarda % 15.2, kirli yaralarda ise % 40 oranında gelişmektedir 38. CYE nun % 40 ı insizyonel CYE ları ve % 60 ı organ veya boşluk enfeksiyonu şeklinde görülmektedir 22. CDC tarafından 1992 yılında yeniden belirlenen CYE; yüzeyel insizyonel cerrahi bölge enfeksiyonları, derin insizyonel cerrahi bölge enfeksiyonları ve organ/boşluk cerrahi bölge enfeksiyonları olarak üç ana grupta incelenmektedirler 1. Yüzeyel insizyonel CYE tanı kriterleri; ameliyattan sonra 30 gün içinde yüzeyel insizyondan pürülan drenaj gelmesi, yüzeyel insizyondan aseptik olarak elde edilen sıvı veya doku kültüründe organizma izole edilmesi, enfeksiyon belirti ve bulgularından en az birinin olması, derin insizyonel cerrahi bölge enfeksiyonunda ise; organ veya boşluk komponentinden kaynaklanmayan derin insizyondan pürülan drenaj olması, hastada ateş (38 0 C nin üstünde ateş), lokal ağrı veya hassasiyetten en az birinin olması gibi derin insizyonu ilgilendiren abse veya başka bir enfeksiyon bulgusu saptanması olarak açıklanmaktadır 1. Organ veya boşluk CYE ameliyat sırasında açılan veya manipule edilen ve insizyon dışında kalan organ veya boşlukları ilgilendiren enfeksiyon olarak tanımlanmakta ve organ veya boşluğa yerleştirilen drenden pürülan drenaj gelmesi, organ veya boşluktan 8

19 aseptik alınan sıvı veya dokuda mikroorganizma izole edilmesi, organ veya boşlukta abse ya da enfeksiyona ilişkin diğer bulguların olması kriterlerinden birinin olması gerektiği şeklinde açıklanmaktadır Bakteriyemi HE ları arasında en ağır klinik tablolardan biri hastane kaynaklı bakteriyemilerdir (HKB). Görülme sıklığı % arasında olup ölüm oranı % arasında bildirilmektedir 13. HKB tanısı kan kültür pozitifliği ile konulur 13. Yapılan çalışmalarda HKB in % 40 ının hastaneden kaynaklandığı ve bunların yarısının kateterle ilişkili olduğu bildirilmiştir 23. HKB ve endokarditlerin % 60 dan fazlası damar içi kateter ve araç enfeksiyonlarına bağlıdır; kateter enfeksiyonlarının % 90 dan fazlası santral venöz kateterlere bağlı gelişir 20. Stafilokoklar, kateter enfeksiyonlarının en sık rastlanan etkenidir ve tüm HKB lerin % ine neden olmaktadır 24. Yaklaşık % 20 sinde Gram-negatif mikroorganizmalar etken olarak bulunmaktadır 10. HKB lerin CDC ye göre tanı kriterleri; kan kültüründen patojen olduğu bilinen bir mikroorganizmanın izole edilmesi ve bu patojenin başka bir yerdeki enfeksiyon ile ilişkili olmaması, ateş, titreme veya hipotansiyondan biri ile cilt flora üyesi bir mikroorganizmanın iki farklı kan kültüründe üremesi ve başka bölgedeki enfeksiyonla ilişkili olmaması, kanda patojene ait antijenin saptanması ve başka bölgedeki enfeksiyonla ilişkisinin olmaması gibi kriterlerden birinin olması halinde tanı konulmaktadır HASTANE KÖKENLİ BAKTERİLERDE ANTİBİYOTİK DİRENCİ Hastane ortamı antibiyotiklerin seçici baskısı nedeniyle Gram-negatif bakterilerin çoğalması için son derece uygundur. Hastane florasına hakim olan böyle ÇİD gösteren çok sayıda antibiyotiğe dirençli olabilen bu mikroorganizmalar, hem aşırı antibiyotik uygulanması hem de hastaların immün dirençleri nedeniyle, özellikle YBÜ lerinde sağlık personeli veya solunum cihazları ile taşınarak hastalar arasında yayılmaktadır 25. 9

20 Penicillin G nin 1940 lı yılların ortasında tanıtımından hemen sonra bazı stafilokokların beta-laktamaz enzimi içerdikleri ve bu ajanlara karşı dirençli olduğu ortaya çıkmıştır. Bu keşiften sonra hastane patojenlerinin, hastanede sık kullanılan antibiyotiklere karşı ya doğal olarak ya da sonradan kazanılmış bir dirence sahip oldukları düşünülmüştür 23. Beta-laktamaz enzimi ilk kez 1929 yılında Fleming tarafından fark edilmiş, Abraham ve Chain ise 1940 yılında bir E. coli suşundan elde ettikleri enzime penisilinaz adını vermişlerdir 25. İlaca dirençli patojenlerde mortalite, hastanede kalış süresi ve tedavinin uzunluğu ilaca hassas patojenlere göre yaklaşık iki kat fazladır. HE larının sebebi olan ÇİD mikroorganizmalarda öne sürülen direnç mekanizmaları: antibiyotiğe bağlı seçici baskı, direnç determinantının yapısı, plazmidin konjugatif mi nonkonjugatif mi olduğu ve diğer antibiyotiklere direnci de taşıyan bir transpozona sahip olması gibi 14. Mikroorganizmalarda direnç aşağıdaki şekilde özetlenebilir Doğal Direnç: Bir mikroorganizma türünün genetik özelliği olan direnci tanımlamaktadır. Doğal direnç mikroorganizmaların tür özelliği olarak ilacın hedefi olan yapıyı taşımamalarının veya ilacın yapısal bir özellikten dolayı hedefine ulaşamamasının bir sonucudur Çevreye Bağlı Direnç: Antimikrobiyal ajanın invivo ve invitro etkinliği arasındaki farkı gösteren bir tanımdır. Labaratuvarda invitro etkinliği olabilen bir ajan; dokudaki oksijen basıncı ve ph değişiklikleri veya enfeksiyon bölgesine ulaşamadığı için invivo etkili olamayabilir Kazanılmış Direnç: Bakterilerin genetik özelliklerindeki değişimlere bağlı olarak eskiden duyarlı olduğu bir antimikrobiyal ajandan etkilenmemesi anlamına gelmektedir 25. Genetik olarak kazanılan mekanizmalar da üç tiptir 25. a- Kromozoma Bağlı Direnç: Bu tip direnç kromozomda bir spontan mutasyon oluşması sonucu ortaya çıkmaktadır. Spontan mutasyonlar bakteri hücresinin metabolik ara ürünleri ve bazı çevresel faktörlerle oluşabilir. Bunun sonucunda bakteri hücresinde yapısal değişiklikler oluşabilir ve hücrelerin ilaca geçirgenliği azalabilir ya da hücre içinde ilacın hedefinde değişiklik olabilir. Ortamda antibiyotik bulunduğunda, duyarlı mikroorganizmalar baskılanacağı için ilaca dirençli olanlar yararına bir seleksiyon oluşacaktır 25. b- Plazmidlere Bağlı Direnç: Plazmidler kromozomdan bağımsız olarak replike olan, kromozom dışı genetik elementlerdir. Klinikte görülen direnç daha çok plazmidlere 10

21 bağlıdır. R plazmidi adı verilen direnç plazmidleri farklı antibiyotiklere karşı direnç genleri taşımaktadır. R plazmidi içeren bakteriler bu özelliklerini duyarlı bakterilere aktararak onların da dirençli hale gelmesine neden olmaktadırlar. Bu direnç daha çok antibiyotikleri inaktive eden veya hücrenin geçirgenliğini değiştiren enzimlerle olmaktadır 25. c- Transpozonlara Bağlı Direnç: Transpozonlar bir DNA molekülünden diğerine geçebilen DNA dizileridir. Bunların plazmidlerden farkı bağımsız olarak replike olmamalarıdır. Bu nedenle kromozom veya plazmid içinde bulunmakta, bunların arasında yer değiştirebilmektedirler BETA-LAKTAM ANTİBİYOTİKLER Beta-laktam antibiyotikler 5 grupta toplanabilirler 26 : 1- Penisilinler, 2- Sefalosporinler, 3- Monobaktamlar, 4- Karbapenemler 5- Beta-laktamaz inhibitörlüler (klavulanat, sulbaktam, tazobaktam) Bu gruptaki antibiyotiklerin ortak özellikleri yapılarında beta-laktam adı verilen 4 atomlu halka taşıma-larıdır 26. Her grup beta laktam antibiyotiğin özelliği bu halkaya bağlanan başka halkalar ve yan zincirlerle belirlenir (Şekil 1). Monobaktamlarda betalaktam halkasına bağlanan başka halka bulunmamaktadır. Beta-laktamaz inhibitörleri aslında birer beta-laktam antibiyotik olmakla birlikte tek başlarına antibakteriyel özellikleri pratik olarak yoktur. Beta-laktam antibiyotikler yaygın olarak kullanılan bakterisid etkili ve toksisiteleri düşük olan ilaçlardır

22 Şekil 1. Beta-laktam halkasına göre antibiyotiklerin oluşuımu Beta-Laktam Antibiyotiklerin Etki Mekanizması a zarları üzerinde bulunan ve bakteri hücre duvarında peptidoglikan sentezinden sorumlu olan penisilin bağlayıcı protein (PBP) adı verilen hedef proteinlere bağlanarak etkilerini göstermek-tedirler 26. Peptidoglikan tabaka, bakteri hücre duvarının asıl polimeridir ve hücre duvarına şeklini vererek ozmotik güçlere karşı korur (Şekil 2). Beta-laktamlar D- alanyl-d-alanine transpeptidase aktivitesini, enzimin aktif serin tarafındaki hidroksil grubunda, stabil esterler oluşturacak şekilde açilleyerek inhibe etmektedir 25. Bu durumda bakterinin ozmotik direnç kaybına ve ölümüne neden olmaktadır. Beta-laktam antibiyotiklerin hedeflerine bağlanmaları ve etkinlik göstermeleri için Gram-negatif bakterilerde porin (Outer Membrane Protein, OMP) adı verilen içi su dolu protein kanalcıklarından geçmeleri, sitoplazma zarı ile dış zar arasındaki periplazmik boşlukta yer alan beta-laktamazlardan etkilenmemeleri gerekmektedir (Şekil 3)

23 Şekil 2. Gram-negatif bakteri hücre duvarı yapısı 29. Peptidoglikan Dış zar Sitoplazma Periplazmik aralık Sitoplazma zarı Şekil 3. Gram negatif bakteride beta-laktamazların yer aldığı periplazmik aralık 29. Gram-pozitif bakterilerde dış zar bulunmayıp, sitoplazma zarının üzerinde kalın bir peptidoglikan tabakası uzanmaktadır. Beta-laktamazlar bu tabakaya yapışık veya bakteri hücresi etrafında serbest olarak yer almaktadır (Şekil 4)

24 Şekil 4. Gram-pozitif bakteri hücre duvarı yapısı Beta-Laktam Antibiyotiklere Direnç Gelişimi Gram-negatif bakteriler başlılıca üç yolla beta-laktam antibiyotiklere karşı direnç geliştirirler. 1- Dış Zar Proteinleri (OMP) de Oluşan Değişiklikler İle İlacın Hücre İçine Girişinin Önlenmesi: Porinlerin özellikleri ve sayıları ile antibiyotiğin özellikleri (yük, çözünürlük, büyüklük) hücre içine giriş hızını belirlemektedir. Porin eksikliği olan Enterobacteriaceae mutantları klinikte nadirdir, büyük olasılıkla bunların besinleri almasında ya da yüzeylerinin değişmesi sonucu memeli hücrelere tutunmalarında da bozukluk olmaktadır. Betalaktam antibiyotikler dış membrandan Porin F ve Porin C adı verilen başlıca iki kanal aracılığı ile geçerler. İmipenem dış zardan ayrıca D2 porini adı verilen özel bir porini kullanarak da geçer. Dolayısıyla bir Gram-negatif bakteri Porin F ve Porin C proteinlerini mutasyona uğratarak tüm beta-laktamlara direnç geliştirebilirken imipenem duyarlı kalır 25. E. coli için beta-laktam antibiyotiklerin minimal inhibisyon konsantrasyon (MIC) değerleri önce Porin C sonra da Porin F nin kaybı sonucu gelişmektedir. Büyük porları olması sebebiyle Porin F en büyük etkiye sahiptir

25 2- Beta-laktam Antibiyotikleri İnaktive Eden Beta-Laktamaz Enzimlerinin Sentezlenmesi: Beta-laktamazlar penisilinleri ve sefalosporinleri hidrolizle parçalamakta ve antimikrobiyallere karşı en önemli direnç mekanizmasını oluşturmaktadır 30. Beta-laktamazlar, beta-laktam antibiyotiklerdeki beta-laktam halkasının amid bağlarını parçalayarak bu antibiyotikleri etkisiz hale getiren enzimlerdir 10. Gram-pozitif bakteriler içinde beta-laktamaz sentezleyen en önemli patojen S. aureus dur. S. aureus enzimleri plazmid kontrolündedir ve bakteriyofajlar aracılığı ile duyarlı hücrelere geçebilmektedir. Gram-negatif bakterilerde ise beta-laktamazlar dış zar ile sitoplazma zarı arasındaki periplazmik boşlukta bulunmaktadır.gram-negatif bakterilerde beta-laktamaz enzimleri kromozom ya da plazmid kontrolünde sentezlenmektedir Penisilin Bağlayıcı Protein de Oluşan Değişiklikler İle Antibiyotiğin Hedefine Bağlanmasının Engellenmesi: PBP de değişiklikler; PBP nin beta-laktam antibiyotiğe affinitesinin azalması, PBP sayısında azalma olması veya beta-laktam antibiyotiklere düşük affinite gösteren yeni PBP lerin sentezlenmesi sonucu oluşabilmektedir 25. Diğer mikroorganizmalardan betalaktam direnç genini alarak kendi PBP genlerine dahil edebilirler. Sonuçta yeni bir mozaik gen yeni beta-laktam dirençli PBP leri belirler 30. Bu durum en çok Gram-pozitif koklarda ve Pseudomonas spp. de gözlenmiştir. Gram-pozitif bakterilerde dış zar olmadığından ilk mekanizma ile direnç gelişmesi söz konusu değildir. Buna karşılık Gram-negatif bakterilerdeki her üç mekanizma dirençden sorumlu olabilir. Çoğu zaman bir bakteride birden fazla mekanizma dirençden sorumlu olabilir

26 2. 4. BETA-LAKTAMAZLAR Beta-laktam antibiyotiklerin beta-laktam halkasının amid bağını parçalayarak antibiyotikleri etkisiz hale getiren enzimlere beta-laktamaz adı verilir. Bakteriler tarafından ya kromozomlar veya plazmidler ya da transpozon adı verilen transfer edilebilir genetik elemanlar aracılığı ile sentez edilirler. Gram-negatif bakterilerde bugün bilinen 200 e yakın beta-laktamaz enzimi mevcuttur. Beta-laktamaz enzimi ilk kez 1929 yılında Fleming tarafından farkedilmiştir ların sonlarında ampisilin ve diğer aminopenisilinlere karşı E. coli nin direnç geliştirmesi HE larında büyük bir problem olmaya başlamıştır. Gram-negatif bakterilerde çok daha fazla çeşitte beta-laktamaz bulunması ve plazmid kontrolünde sentezlenmesi, çok kısa sürede dirençte artışa yol açmıştır. Beta-laktamazlar; Gram-pozitif, Gram-negatif ve anaerob bakteriler tarafından sentezlenir. Gram-pozitif bakteriler arasında beta-laktamaz üreten en önemli patojen Staphylococcus spp. dir. Stafilokoksik beta-laktamazlar özellikle penisilini hidrolize ederler. En önemlisi indüklenebilirler ve ekstrasellüler ortama salınırlar. Stafilokoksik beta-laktamazları kodlayan genler genellikle küçük plazmidlerle veya transpozonlarla taşınırlar. Gram-negatif bakteriler, Gram-pozitif bakterilerden daha çok sayıda betalaktamaz üretmektedirler 26. Anaerop bakteriler de beta-laktamaz enzimi üreterek beta-laktam antibiyotiklere direnç geliştirmektedirler. Clostridium ve Fusobacterium ların beta-laktamazları esas olarak penisilini parçalamaktadır. Bacteriodes spp. ler tarafından üretilen beta laktamazlar ise sıklıkla sefalosporinaz etkinliği göstermektedir 26. Özsoy ve ark.nın yaptığı bir araştırmaya göre Anderson ve Datta 1965 yılında Salmonella typhimurium da ampisilin direncini bildirmişlerdir 26. Bu direnç çok çabuk bir şekilde E. coli suşlarına yayılmıştır. Aynı yıl Datta ve Kontomichalou ampisiline dirençli E. coli suşları izole etmişler ve direnci sağlayan beta-laktamaza TEM adını vermişlerdir lerin sonlarında Pitton tarafından klebsiella larda plazmid kaynaklı bir beta-laktamaz tanımlanmış ve adına SHV-1 (sülfidril hiper variabl) denmiştir. Sonra 1983 yılında Almanya da K. pneumoniae suşlarında, daha sonra diğer Enterobacter lerde üçüncü kuşak sefalosporinleri de parçalayan plazmid kaynaklı bir beta-laktamaz bulunmuştur. Bu yeni 16

27 beta laktamaz Klebsiella spp. lerde sık olarak bulunan SHV-1 beta-laktamazından mutasyonla oluşan SHV-2 enzimidir 26. Bakteri populasyonunda beta-laktamazlara bağlı antibiyotik direncinin seviyesi birkaç değişkenle ilişkili olup antibiyotiği parçalayan beta-laktamazın etkinliği, antibiyotiğin hidroliz oranına ve antibiyotiğin affinitesine bağlıdır. Diğer değişkenler bakteri hücresi tarafından üretilen beta-laktamaz miktarı, antibiyotiğin PBP lere affinitesi ve hücrenin periplazması içerisine diffüzyon oranıdır Beta-laktamazların İsimlendirilmesi Beta-laktamazlar çeşitli şekillerde isimlendirilmiştir: a. Etkiledikleri substratlara göre: CARB (karbenesilin), IMP (imipenem), OXA (oksasilin) b. Biyokimyasal özelliklerine göre: SHV (sülfidril hiper variabıl), NBC c. İlk izole edildikleri bakterilere göre: AER (Aeromonas), PSE (Pseudomonas) e. İlk izole edildikleri suşlara göre: P99 f. İlk izole edildikleri hasta isimlerine göre: TEM (Temoniera), BIL (Bilal) gibi. g.ilk izole edildikleri eyaletlere göre: OHIO h.ilk izole edildikleri hastaneye göre: MIR (Miriau Hospital in Providence), DHA (Dhahran Hospital in Saudi Arabia) i. Ayrıca lokalize oldukları genler ve ilk defa bulan bulan kişiye göre isimlendirilmektedir. SHV enzimi: Sülfidril hiper variabl ın kısaltılmış halidir. Ancak önceden sanıldığı gibi aktif bölgede sülfidril değil serin bulunmaktadır. Karmaşayı önlemek için TEM enziminden köken alanlara TEM-1, 2, 3, , SHV enziminden köken alanlara SHV-1, 2, 3, gibi isimler verilmiştir

28 Beta-Laktamazların Sınıflandırılması Özsoy ve ark nın yaptığı araştırmaya göre Abraham ve Chain in 1940 yılında bildirdikleri penisilinaz ile birlikte beta-laktamazların ilk sınıflandırması yapılmış, betalaktamazlar Sawai (1968) tarafından penisilinaz ve sefalosporinaz olarak, Sykes ve Richmond 1973 yılında ise substrat profiline göre beş grupta toplamıştır 26. Matthew izoelektrik odaklama yöntemiyle beta-laktamazları sınıflamış, Ambler ise betalaktamazları aminoasit ve nükleotid dizilerine (moleküler yapısı) ve 1989 yılında Bush biyokimyasal özelliklerine (substrat profilleri, inhibitör özelliklerine) göre sınıflamıştır 26. Ambler in yaptığı sınıflamada dört moleküler sınıf ayrılmıştır 27. En son sınıflama 1995 yılında Bush, Medeiros ve Jacoby tarafından substrat, inhibisyon profili ve fiziksel özelliklerine göre dört gruba ayrılmıştır 27 : Grup A: Aktif bölgesinde serin aminoasidi olan ve molekül ağırlıgı yaklaşık dalton civarındaki beta-laktamazlardır. Öncelikli olarak penisilinleri hidrolize ederler. Gram-negatif bakterilerde en sık bulunan TEM-1 enzimi bu gruba iyi bir örnek teşkil eder. Grup B: Aktivite gösterebilmeleri için çinkoya bağlı tiyol grupları gerektiren metalloenzimlerdir. Grup C: Esas olarak sefalosporinaz aktivitesi gösteren ve yaklaşık olarak molekül ağırlığı dalton olan büyük moleküllerdir. Aktif bölgelerinde serin mevcuttur. Grup D: Aktif bölgelerinde serin vardır. Oksasilinleri hidrolize eden enzimlerdir. Beta-laktamazların sınıflandırması ve karşılaştırması Tablo 4 ve 5 de yer almaktadır PLAZMİD ARACILIĞI İLE SENTEZLENEN BETA- LAKTAMAZLAR Plazmid aracılığı ile sentezlenen çok sayıda beta-laktamaz mevcuttur. Bunlar arasında başta E. coli olmak üzere bütün Gram-negatif bakterilerde sık olarak bulunan TEM-1 ve TEM-2 ve esas olarak Klebsiella spp. suşları tarafından sentezlenen SHV-1 en yaygın beta-laktamazlardır. Bu enzimler ampisilin, mezlosilin, piperasilin gibi geniş spek- 18

29 Tablo 4. Beta-laktamazların sınıflandırılması 26. β-laktamazlar KONAK BAKTERİ SIKLIĞI SPESİFİK ÖZELLİKLERİ GENİŞ SPEKTRUMLULAR TEM-1 Enterobacteriaceae P.aeruginosa H.influenzae N. gonorrhoeae Vibrio cholerae Çok sık bulunur. Hemen hemen bütün bakterilerde bulunur. TEM-2 Enterobacteriaceae Sık TEM-1 den bir aminoasit değişikliği vardır. SHV-1 Enterobacteriaceae Sık Sıklıkla K. pneumoniae da kromozomal genlerle kodlanır. OKSASİLİNAZLAR OXA-1 Enterobacteriaceae Sık E. coli de ikinci sıklıkta bulunan betalaktamaz OXA-2 Enterobacteriaceae Sık Salmonella da ikinci sıklıkla bulunur. OXA-3.10 Enterobacteriaceae Sık değil OXA-1 e göre daha geniş bir aktiviteye sahiptirler. OXA KARBENİSİLİNAZLAR CARB-1 CARB-2 ESBL TEM-3.29, 42,43, 47-50, 52, 60, 61 SHV-2.12 SEFALOSPORİNAZLAR CEP-1 P. aeruginosa Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae P. aeruginosa P. aeruginosa Enterobacteriaceae K. pneumoniae, daha az sıklıkta diğer enterobakterilerde K.pneumoniae, daha az sıklıkta diğer enterobakterilerde Sık değil Sık değil Sık Hastane salgınlarında sıktır. Hastane salgınlarında sıktır. Βeta-laktamaz inhibitörlerine dirençli (tazobaktam hariç) ve plazmid kontrolündedirler. Karbenisilin ve kloksasilini inaktive ederler. P. aeruginosa da en sık bulunur. TEM-1 ve TEM-2 den bir ile beş aminoasit değişikliği sonucu oluşurlar SHV-1 den bir ile üç aminoasit değişikliği sonucu oluşur. P.mirabilis Nadir Klavulanat tarafından inhibe olmaktadırlar. CEP-2 Achromobacter Nadir CMY-2.5 K.pneumoniae Nadir Citrobacter in kromozomal betalaktamazına benzer. KARBAPENEMAZLAR İMP-1 P. aeruginosa Nadir İmipenemi parçalayan metalloenzimlerdir. 19

30 20

31 trumlu olanları dahil tüm penisilinlere ve birinci kuşak sefalosporinlere karşı direnç sağlarlar. Ancak üçüncü kuşak sefalosporinler, aztreonam ve beta-laktamaz inhibitörleri tarafından kolayca inhibe edilirler OXA grubu beta-laktamazlar oksasilin ve benzeri penisilinleri, PSE grubu ise karbenisilini inaktive ederler. Bu enzimler özellikle P. aeruginosa ve başta E. coli olmak üzere enterik Gram-negatif bakterilerde bulunurlar. Beta-laktamaz inhibitörleri bu enzimleri de kolayca inaktive ederler TEM ve SHV tipi enzimlerin yapısında bir veya birkaç aminoasit değişikliği ile bu enzimlerin etki spektrumu daha da genişleyerek üçüncü kuşak sefalosporinleri ve aztreonamı da içine almaktadır. Bu özelliğe sahip enzimlere Geniş spektrumlu betalaktamazlar (Extended spectrum beta-lactamase, ESBL) adı verilmiştir 26. Plazmid kaynaklı beta-laktamazlar yedi gruba ayrılırmaktadırlar (Tablo 4) 30 : 1. Geniş spektrumlu enzimler: Bu grupta yer alan beta-laktamazlar penisilinleri ve sefaloridini benzer oranlarda hidrolize ederler (TEM-1, TEM-2 ve SHV-1). 2. Oksasilinazlar: Bunlar oksasilin ve bununla ilgili penisilinleri hidrolize ederler (OXA ). 3. Karbenisilinazlar: Bu enzimler karbenisilini kolayca hidrolize ederler (CARB ). 4. ESBL: Bu enzimler sefotaksim, seftazidim gibi oksiimino-sefalosporinleri ve aztreonamı parçalarlar. TEM, SHV ve OXA beta-laktamaz enzimlerinden nokta mutasyon sonucu oluşurlar 27. Bugün için ESBL aktivitesine sahip 100 den fazla TEM ve 50 den fazla SHV enzimi tanımlanmıştır TEM, SHV ya da OXA beta-laktamazlarla ilişkili olmayan diğer klas A oksiimino beta-laktamazlar: K. oxytoca nın klas A kromozomal beta-laktamazı ve PER-1 ile PER-2 adlı iki yeni beta-laktamaza benzerlik gösteren iki çeşit beta-laktamazı içerir. Seftazidime duyarlı iken, sefuroksim ve aztreonama direnç göstermektedir Sefalosporinazlar: Bu enzimler oksiimino-sefalosporinleri parçalarlar. Fakat klavulanata dirençlidirler. Bu enzimleri kodlayan genler nükleotid dizilişi bakımından Enterobacter spp., Citrobacter spp. ve K. oxytoca nın kromozomal beta-laktamaz genlerine benzerler ve biyokimyasal özellikleri de aynıdır Karbapenemazlar: Bu sık karşılaşılmayan beta-laktamazlar imipenemi hidrolize ederler. P. aeruginosa ve Acinetobacter spp. suşlarında bulunurlar

32 Plazmid Kaynaklı Enzimlerin Aşırı Üretimine Bağlı Direnç Gelişimi TEM ve SHV tipi enzim taşıyan bazı bakteriler, bu enzimleri sentezleyen plazmidlerini çoğaltarak, enzim miktarını arttırabilirler. Fazla miktarda salgılanan enzim bu durumda sadece penisilin türevlerine değil, daha önceden bakterinin duyarlı olduğu beta-laktam/ beta-laktamaz inhibitör kombinasyonları (ampisilin-sulbaktam, amoksisilinklavulunat) ve birinci ve ikinci kuşak sefalosporinlere karşı da direnç gelişmesine neden olur. Karbapenem türevleri bu türden direnç taşıyan bakterilere karşı etkilidirler Plazmid Kaynaklı Beta-Laktamazların Neden Olduğu Direncin Spektrumu TEM-1, TEM-2 veya SHV-1 gibi beta-laktamazları taşıyan bakteriler geniş spektrumlu olanları dahil (mezlosilin ve piperasilin) penisilin türevleri ve birinci kuşak sefalosporinlere karşı direnç gösterirler. Bu enzimleri fazla miktarda sentezleyen mutantlar ise ek olarak ikinci kuşak sefalosporinlere ve beta-laktamaz inhibitörlü beta-laktamlara da dirençli hale gelirler. ESBL taşıyan bakteriler genellikle beta-laktamaz inhibitörlerine karşı duyarlı olmakla birlikte geniş spektrumlu penisilinler üçüncü kuşak sefalosporinler ve aztreonama karşı direnç gösterirler. Bu bakteriler yukarda sayılan enzimlerden hangisini taşırlarsa taşısınlar genel olarak karbapenem türevlerine duyarlıdırlar Gram-Negatif Bakterilerde Kromozomal Beta-Laktamazların Sentezi ve Direnç Oluşturması Hemen hemen bütün Gram-negatif bakteriler kromozom kaynaklı beta-laktamaz üretebilirler. Beta-laktamaz genellikle spesifiktir ve aktivitesi çok düşüktür. Fakat kromozomdaki pek çok beta-laktamaz geninde değişiklik veya indüksiyon sonucu betalaktamaz aktivitesi artar. Keza indüksiyonu düzenleyen genlerdeki mutasyon indüklenebilen beta-laktamazların yapısal olarak aşırı üretilmesine yol açar. Plazmid kaynaklı betalaktamazlardan biyokimyasal olarak tamamen farklı olan bu enzimler Bush sınıflamasında 22

33 birinci grupta yer alırlar. Sefalosporinleri parçalarlar ve klavulanik aside dirençli olan üçüncü kuşak sefalosporinlerin çoğunu parçalarlar 27. Klinikte ciddi sorun oluşturan Enterobacter spp., Pseudomonas spp., Serratia spp. ve Citrobacter spp. gibi Gram-negatif bakterilerin kromozoma bağlı beta-laktamazları indüklenebilir özelliktedir. Bu bakteriler bazı beta-laktam antibiyotiklerle (ampisilin, birinci kuşak sefalosporinler gibi) karşılaştıklarında, kromozoma bağlı beta-laktamaz sentezi hızla artar (indüksiyon). Ancak, indüksiyon geçici bir olay olup, ortamda sentezi artan beta-laktamazın, antibiyotiği inaktive etmesi sonucu durur. Böylece bakteri başlangıçtaki düşük düzeyde enzim sentezleyen haline döner. İndüksiyon mekanizması klinikte çoğu zaman direnç gelişimi açısından sorun oluşturmaz 26. Üçüncü kuşak sefalosporinler (sefoperazon, sefotaksim, seftriakson, seftazidim gibi) kromozoma bağlı beta-laktamazları zayıf bir biçimde indüklerler. Dolayısıyla indükle-nebilir beta-laktamaz taşıyan Gram-negatif bakteriler bu antibiyotiklere hassastır. Dola-yısıyla sadece dirençli mutantlar kalır. Bu mutantlar hızla çoğalarak, başlangıçta tedaviye yanıt vermiş gibi görünen enfeksiyonun dirençli hale gelmesine neden olurlar GENİŞLEMİŞ SPEKTRUMLU BETA-LAKTAMAZLAR (ESBL) ESBL, TEM ve SHV enzimlerinin bir ile yedi aminoasit değişikliği ile oluşan mutasyona uğramış beta-laktamazlardır 32. Artmış aktivite spektrumlarından dolayı (özellikle oksiimino-sefalosporinlere karşı) bu enzimlere Genişlemiş spektrumlu betalaktamazlar denilmiştir 31. Bu beta-laktamazları en çok üreten suşlar K. pneumoniae, diğer Klebsiella türleri (K. oxytoca gibi) ve E. coli dir 34. Ayrıca Proteus spp., Providencia spp., ve diger Enterobacteriacea türlerinde de bu enzime rastlanmıştır 32. ESBL üretildiğinde mikroorganizma, çeşitli betalaktam antibiyotikleri inaktive etmede etkili duruma gelmektedir 34. Bugün 150 den fazla sayıda ESBL tanımlanmıştır 35. ESBL üreten mikroorganizmalar enfeksiyon hastalıkları alanında en hızlı büyüyen sorunlardan birisidir. Oldukça etkili seviyede beta-laktamaz üretmeleri sebebiyle bu mikroorganizmalar sefamisinler (sefoksitin, sefotetan) ve karbapenemler hariç tüm beta-laktam antibiyotiklere dirençlidirler. Buna ilave olarak, ESBL üreten mikro- 23

34 organizmalar, sıklıkla aminoglikozid ler ve florokinolon lar dahil birçok antibiyotik sınıfına karşı da dirençlidirler 34. ESBL ler kromozomal olarak kodlanan sınıf C sefalosporinazlar (Amp C) ile birlikte günümüzde Gram-negatif bakterilerdeki predominant direnç mekanizmasını oluşturmaktadır. ESBL lerin genel özelliklerini saymak gerekirse; 1-Benzilpenisilinlere eşdeğer veya %10 dan fazla oranda oksiimino-sefalosporinleri hidrolize edebilen moleküler sınıf A veya D beta-laktamazlardır, 2-Aktif tarafta serin bulunur, 3-Genelde beta-laktamaz inhibitörleri ile inhibe olurlar 33. ESBL ilk olarak 1983 yılında Almanya da, 1987 yılında Fransa da ve 1991 yılında bütün dünya da bildirilmeye başlandı 27. ESBL enzimleri esas itibarıyla TEM ve SHV enzimlerinden köken alsalar da son zamanlarda TEM ve SHV kökenli olmayan yeni plazmid kaynaklı ESBL ler tanımlanmıştır. Bu yeni enzimler sefamisin ler de dahil bütün sefalosporinlere karşı etkilidir. ESBL enzimlerinin yayılımı konusunda birçok epidemiyolojik çalışma vardır. Predominant tipler coğrafi olarak değişiklikler gösterir. SHV-2 ve SHV-5 Almanya da, SHV-3, SHV-4 ve TEM-3 Fransa da, SHV-5 ise Yunanistan da en yaygın olan ESBL enzimleridir. ABD de ESBL beş yıl sonra belirlenmiş olup TEM-10, TEM-12 ve TEM-26 en fazla izole edilen ESBL enzimleridir (1989 yılında Klebsiella pneumoniae suşlarının % 8 inde). Türkiye de dahil olmak üzere uluslararası en yaygın olan ESBL tipi ise SHV-2 dir. ESBL enzimlerinin Klebsiella spp. türlerinde yaygın olmalarının nedenlerinden biri bu mikroorganizmaların deri ve yüzeylerde diğer enterik bakterilere göre daha uzun süre canlı kalabilmeleridir. Ancak plazmidlerin geçişi de direncin yayılmasında etkilidir 27. ESBL enzimlerini altı gruba ayırmak mümkündür 26 : 1. TEM ve SHV kökenli olanlar, 2. TEM ve SHV kökenli olmayanlar, 3. İnhibitör dirençli beta-laktamazlar, 4. İnhibitör dirençli ve geniş spektrumlu beta-laktamazlar, 5. Karbapenemazlar, 6. Plazmid aracılı sefalosporinazlar ve sefamisinazlar. 24