Die Bestimmung der natÃ¼rlichen Antibiotika-Empfindlichkeit

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Stock · Wiedemann · Bestimmung der natürlichen Antibiotika-Empfindlichkeit Tab. 5. Unterschiedliche natürliche Populationen (Fettdruck) gegenüber Fosfomycin innerhalb der gleichen Genospezies am Beispiel von Bio-/Serovaren von Salmonella enterica [19] und Yersinia enterocolitica [16]. Dargestellt ist die Anzahl (n) der bei einem bestimmten MHK-Wert detektierten Stämme. Der senkrechte Balken kennzeichnet den klinischen Grenzwert zwischen sensibel und resistent nach SFM [ssp.: subspecies; bv.: biovar] Taxon n Anzahl der Stämme und MHK-Häufigkeitsverteilung (Fosfomycin-Konzentration [mg/l]) 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 64 128 256 > 256 S. enterica ssp. enterica 1 68 2 50 5 4 4 2 1 S. enterica ssp. enterica 16 1 3 8 4 bv. typhi S. enterica ssp. enterica 6 3 3 bv. paratyphi A Y. enterocolitica bv. 1A 22 8 10 3 1 Y. enterocolitica bv. 2 12 2 6 4 Y. enterocolitica bv. 4 63 15 31 17 1 Ausgenommen S. enterica ssp. enterica bv. typhi, S. enterica ssp. enterica bv. paratyphi A Bei der klinischen Beurteilung einer natürlichen Population mit unterschiedlichen Standards muß in jedem Fall der für die Datenerhebung verwendete Standard beziehungsweise die Methode angegeben werden. Spezifität der natürlichen Antibiotika-Empfindlichkeit Die natürliche Antibiotika-Empfindlichkeit bezieht sich nach unseren Erfahrungen bis auf eine sichere Ausnahme (siehe unten) auf die Genospezies einer beschriebenen Art. Innerhalb einer Genospezies ist nur eine natürliche Population für jedes Antibiotikum zu erwarten. Deshalb sollten bei Untersuchungen von Stämmen einer nur aus einer Genospezies bestehenden Art alle Isolate einer natürlichen Population die gleiche natürliche Empfindlichkeit gegenüber einem Antibiotikum besitzen und die gleichen diese Empfindlichkeit beeinflussenden Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel hierfür ist die natürliche Antibiotika- Empfindlichkeit von Escherichiacoli-Stämmen und Stämmen der Shigella-Subgruppen. Stämme verschiedener Shigella-Subgruppen zeigten in unseren Untersuchungen untereinander und im Vergleich zu E. coli bis auf eine Ausnahme keine signifikanten Unterschiede in ihrer natürlichen Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika, wohingegen sich die natürliche Empfindlichkeit anderer Escherichia-Spezies untereinander und gegenüber Shigellen und E. coli gegenüber bestimmten Antibiotika unterschied [17]. Mit der Ausnahme von Shigella Subgruppe C Serogruppe 13 bilden Shigellen und E. coli eine Genospezies. Ein anderes Beispiel ist die noch immer zur Diskriminierung von Morganellamorganii-Stämmen verwendete Tetracyclin-Empfindlichkeit. In unseren Studien konnte gezeigt werden, daß die Empfindlichkeit gegenüber Tetracyclin nicht zur Diskriminierung der relativ nah miteinander verwandten Cluster von M. morganii geeignet ist [14]. Besteht hingegen eine Bakterienspezies aus mehreren Genospezies, können innerhalb einer Bakterienart verschiedene natürliche Empfindlichkeiten gegenüber einem Antibiotikum beziehungsweise unterschiedliche natürliche Resistenzmechanismen auftreten. Ein Beispiel hierfür sind die unterschiedlichen natürlichen Empfindlichkeiten der verschiedenen Genospezies von Proteus vulgaris („Proteus-vulgaris-Komplex“) gegenüber Tetracyclin, die auch zu einer unterschiedlichen klinischen Beurteilung führen [13]. Diese Unterschiede in der natürlichen Tetracyclin-Empfindlichkeit sind nicht überraschend, da die natürliche Tetracyclin-Empfindlichkeit auch ein wichtiges diskriminierendes Merkmal für andere Proteus- Spezies ist. So ist P. mirabilis natürlich resistent gegenüber Tetracyclin, während P. penneri natürlich sensibel gegenüber diesem Antibiotikum ist (Tab. 4). Natürliche Empfindlichkeit gegenüber Fosfomycin Fosfomycin stellte sich in unseren Untersuchungen zur natürlichen Antibiotika-Empfindlichkeit der Enterobacteriaceae als das einzige Antibiotikum heraus, bei dem mit Sicherheit angenommen werden kann, daß innerhalb einer Genospezies mehrere natürliche Populationen existieren können. So sind Salmonella Typhi (S. enterica subspecies enterica biovar typhi) und S. Paratyphi A (S. enterica subspecies enterica biovar paratyphi A) natürlich resistent gegenüber Fosfomycin, während zu anderen Bio- beziehungsweise Serovaren gehörende Stämme derselben Unterart gegenüber dieser Substanz natürlich sensibel sind (Tab. 5). Eine Biovar-abhängige natürliche Empfindlichkeit gegenüber Fosfomycin findet sich auch innerhalb der Genospezies Yersinia enterocolitica (Tab. 5), und eine Subspezies-spezifische ist möglicherweise innerhalb der Spezies Klebsiella pneumoniae auffindbar [19]. Über die zugrundeliegenden Mechanismen ist noch wenig bekannt. Möglicherweise bedingt ein verändertes L-α-Glycerophosphat-Transport-(GlpT-)System (ein auch für Fosfomycin geeignetes Transportsystem in die Zelle) oder eine verminderte GlpT-Expression die geringere Empfindlichkeit einiger Biovare. Möglicherweise verringert auch die Expression des von Salmonella Typhi gebildeten Vi- Antigens, eines kapsulären aus N-Acetylglucosaminuronsäure bestehenden Polysaccharids, die Aufnahme des ebenfalls negativ geladenen Fosfomycins. Detektion der natürlichen Population Von wenigen Ausnahmen abgesehen repräsentiert die zum linken Peak einer bimodalen MHK-Häufigkeitsverteilung gehörende Population die natürliche Population. Die der Antibiotika-Empfindlichkeit dieser Population zugrundeliegenden Mechanismen sind in der Regel chromosomal codiert und bei allen Stämmen der betreffenden Art genotypisch vorhanden. Üblicherweise ist die Anzahl der Stämme innerhalb der 132 Chemotherapie Journal · 7. Jahrgang · Heft 4 / 1998
Stock · Wiedemann · Bestimmung der natürlichen Antibiotika-Empfindlichkeit natürlichen Population wesentlich höher als die Anzahl der Stämme mit einer verminderten Empfindlichkeit (sekundär resistente Stämme, rechter Peak der Bimodalverteilung). Innerhalb der Enterobacteriaceae gilt dies unter anderem für die Chinolone, Carbapeneme, Aztreonam und einige Cephalosporine. In einigen wenigen Fällen ist die natürliche Population aber kleiner als die sekundär resistente Population. So zeigte sich bei unseren Untersuchungen zur natürlichen Empfindlichkeit von E. coli, daß 68 % von 139 E.- coli-Stämmen klinisch resistent und 32 % klinisch sensibel gegenüber Sulfamethoxazol waren [17]. Dennoch ist E. coli natürlich sensibel gegenüber Sulfamethoxazol, da (1) zahlreiche Literaturdaten eine weitverbreitete plasmidcodierte Sulfamethoxazol-Resistenz bei E. coli belegen und (2) bei Annahme einer natürlichen Resistenz gegenüber dieser Substanz ein Mechanismus für die zahlreichen sekundär sensiblen Stämme (siehe unten) postuliert werden müßte. Problematisch kann eine Datenanalyse werden, wenn nur einzelne Stämme gegenüber einer Substanz eine gewisse „niedrige“ Empfindlichkeit aufweisen, die meisten anderen Stämme aber wesentlich weniger empfindlich sind. Dies kann insbesondere dann gelten, wenn nur eine kleine Population einer Art (n ≤ 20) untersucht werden kann und nur wenig über die Resistenzmechanismen der Spezies gegenüber dieser Substanz bekannt ist. So kann beispielsweise nicht sicher gesagt werden, daß Escherichia hermannii natürlich resistent gegenüber Sulfamethoxazol ist. Innerhalb unserer Studien wurde die Empfindlichkeit von 20 E.-hermanni-Isolaten gegenüber dieser Substanz getestet; 85 % der Stämme waren klinisch resistent, aber 15 % (3 Stämme) klinisch sensibel gegenüber Sulfamethoxazol [17]. Treten einzelne Stämme mit einer niedrigen Empfindlichkeit bei Untersuchungen größerer Populationen auf, so ist allerdings davon auszugehen, daß der rechte Peak der Bimodalverteilung die natürliche Population präsentiert. Sekundär sensible Stämme (siehe unten) sollten zur Absicherung der Ergebnisse näher charakterisiert werden. Probleme bei der Bestimmung der natürlichen Antibiotika- Empfindlichkeit Im folgenden werden einige weitere Probleme bei der Bestimmung der natürlichen Antibiotika-Empfindlichkeit anhand von Beispielen einiger Spezies aus der Familie der Enterobacteriaceae diskutiert. Natürliche Empfindlichkeit von Providencia stuartii gegenüber Aminoglykosiden vom Gentamicin- Typ Aufgrund der von uns erhaltenen MHK-Häufigkeitsverteilungen müßte P. stuartii als natürlich sensibel, intermediär und resistent gegenüber Aminoglykosiden vom Gentamicin- Typ (Gentamicin, Netilmicin und Tobramycin) eingestuft werden (mit einer MHK-Spannweite der natürlichen Population von 1 bis 16 mg/l gegenüber Gentamicin und ähnlichen Verteilungen gegenüber Netilmicin und Tobramycin werden die Verteilungen nach den meisten Standards allen drei Bewertungsstufen zugeordnet) [15]. In der Literatur ist allerdings eine natürliche Resistenz von P. stuartii gegenüber den genannten Aminoglykosiden aufgrund einer chromosomal codierten, die betreffenden Antibiotika inaktivierenden 2´-N-Acetyltransferase [AAC(2´)- Ia] beschrieben, welche offensichtlich in allen Stämmen der Art gefunden werden kann [12]. Zwar konnten wir in unseren Studien keine einheitliche Resistenz von P. stuartii gegenüber diesen Aminoglykosiden auffinden, dennoch erwies sich P. stuartii als weniger empfindlich gegenüber diesen Substanzen als gleichfalls untersuchte P.-rettgeri-, P.-alcalifaciens- und P.-rustigianii- Stämme [15]. Eine andere Arbeitsgruppe konnte zeigen, daß die Acetyltransferase von P. stuartii in der Regel nur auf einem niedrigen Niveau exprimiert wird, daß aber eine vollständige Expression des Enzyms eine Resistenz gegenüber Aminoglykosiden vom Gentamicin-Typ bedingt [12]. Nach mehrfachem Überimpfen und erneuter Empfindlichkeitstestung wiesen in unserer Studie zwei P.-stuartii-Stämme tatsächlich MHK-Werte von 16 mg/l gegenüber Gentamicin, Tobramycin und Netilmicin auf (erste Messung 2 mg/l) [19]. Aufgrund des vorhandenen „Resistenzpotentials“ schlagen wir deshalb – trotz anderslautender Daten aus der Empfindlichkeitsbestimmung – vor, P. stuartii als natürlich resistent gegenüber Gentamicin, Tobramycin und Netilmicin zu betrachten. Natürliche Empfindlichkeit von Providencia-Spezies gegenüber Beta- Lactam-Antibiotika [15] Bei einigen Spezies ist die natürliche Empfindlichkeit gegenüber bestimmten Antibiotika nicht oder nur schwer zu ermitteln, weil sehr breite, flache und häufig polymodale Häufigkeitsverteilungen gemessen werden, so daß natürliche Populationen kaum detektierbar sind. So war in unseren Studien die natürliche Empfindlichkeit von Providencia-Spezies gegenüber Aminopenicillinen und gegenüber Cefaclor, Cefazolin und Loracarbef sowie die natürliche Empfindlichkeit von P. alcalifaciens gegenüber Ticarcillin nur grob abschätzbar oder nicht zu bestimmen. Natürliche Resistenz gegenüber Beta-Lactam-Antibiotika bei Providencia-Stämmen ist wahrscheinlich auf bisher kaum charakterisierte chromosomal codierte, induzierbare Beta-Lactamasen zurückzuführen. Nach unseren Ergebnissen verursachen bereits kleine Variationen des Inokulums Änderungen der MHK- Werte über einige Konzentrationsintervalle. Mit einem Inokulum von 10 6 KBE/ml waren bestimmte Stämme aller untersuchter Providencia- Spezies gegenüber Dritt- und Viertgenerations-Cephalosporinen (z. B. Ceftazidim und Cefepim) resistent. Aber auch Ergebnisse von wiederholten MHK-Bestimmungen mit einem konstanten Inokulum waren in den Studien variabel. So erwies sich ein P.-alcalifaciens-Stamm in zwei von vier parallel angesetzten Empfindlichkeitstests (bei einem konstanten Inokulum von 1 x 10 5 KBE/ml) als klinisch empfindlich (MHK 0,5 bzw. 2 mg/l), in einem Test als klinisch intermediär (MHK 8 mg/l) und in einem weiteren Test als klinisch resistent (MHK 32 mg/l) Chemotherapie Journal · 7. 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