Η μετα-αντιβιοτική επίδραση της μοξιφλοξασίνης επί νοσοκομειακών στελεχών stenotrophomonas maltophilia

Abstract

Stenotrophomonas maltophilia (S. maltophilia) is an aerobic, Gram-negative bacillus, that is frequently isolated hospital equipment and is generally considered as opportunistic pathogen. The bacterium has emerged as mainly cause of nosocomial infections, especially in patients with debilitating conditions such as intensive care hospitalization. Therapy for these infections is problematic because of the common multidrug-resistance (MDR) profile of the species. Trimethoprim-sulfamethoxazole has long been regarded as the agent of choice for S. maltophilia infections. Older quinolones such as ciprofloxacin retain some in vitro activity with about 50% of isolates being susceptible to this antibiotic. Moxifloxacin, a newer fluoroquinolone, appear to be more effective against S. maltophilia infection in comparison to older agents of the quinolone family. The present study aimed to define the PAE of moxifloxacin against S. maltophilia resistant to trimethoprim-sulfamethoxazole. Material and Methods: Twenty MDR isolates were used from patients who were hospitalized. All isolates were genetically-distinct and resistant to trimethoprim-sulfamethoxazole, ciprofloxacin and amikacin as assessed after determination of their MICs. A log-phase 1x10⁶ cfu/ml of each isolate was exposed to moxifloxacin, at concentrations equal to 1, 4, 8 and 10 times the MIC, in tubes of a 10 ml final volume in Mueller-Hinton broth. All tubes were incubated for 5 hours at 37°C in a shaking water bath to achieve optimal bacterial growth conditions. One growth control was used per isolate tested. After shower, tubes were centrifuged; the bacterial pellet was re-suspended in antibiotic-free medium and incubated at 37°C in a shaking water bath. Bacterial growth was determined after 0, 1, 2, 3, 4, 5 and 24 hours of incubation by serial dilutions 1:10 and the results were expressed by its log10 value. Median PAE was estimated. Comparisons between the effect of different concentrations were done by Wilcoxon’s rank sum test. Correlations were done according to Spearman. Any value of p<0,05 was considered significant. Results: Median PAE of 1x, 4x, 8x and 10xMIC of moxifloxacin was 0.95, 2.35, 3.60 and 3.75 hours respectively. Negative correlation was found between MIC value and PAE after exposure to 1xMIC (rs: -0.480, p: 0.031); between MIC values and PAE after exposure to 8xMIC (rs: -0.643, p: 0.002); and between MIC values and PAE after exposure to 10xMIC (rs: -0.596, p: 0.002). Conclusions: According to the pharmacodynamic parameters of antibiotic agents, it seems that moxifloxacin, as a quinolone, is characterized by a concentration-dependent bactericidal activity and has the ability to induce a PAE against both gram-positive and gram-negative bacteria. Despite the presented results revealed that the PAE varies depending on the examined species, exposure of S. maltophilia to moxifloxacin at 8x and 10x the MIC resulted in a PAE of approximately 4 hours. Postantibiotic effect after exposure to 8x and 10xMIC was statistically prolonged compared to PAE after exposure to 1x and 4xMIC, indicating that continued exposure to these concentrations allows for a much greater suppression of S. maltophilia growth. As a consequence, it can be hypothesized that the higher the MIC the most prolonged PAE is given. Considering that in several species PAE of 8x and 10x MIC is prolonged to more than 24 hours and moxifloxacin has been suggested as monotherapy for mixed infections, moxifloxacin could be used as a monotherapy for S.maltophilia infections.

Η Stenotrophomonas maltophilia (S. maltophilia) είναι αερόβιο, Gram(-) μικρόβιο, που απομονώνεται μεταξύ των άλλων και σε νοσοκομειακό περιβάλλον με αποτέλεσμα ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις, ειδικά σε ασθενείς με επηρεασμένο ανοσοποιητικό σύστημα. Η αντιμετώπιση των λοιμώξεων από το μικρόβιο παρουσιάζει δυσκολίες καθώς από τα βασικά χαρακτηριστικά του είναι η εγγενής ιδιότητα αντοχής του στα περισσότερα από τα διαθέσιμα αντιβιοτικά. Τα στελέχη του μικροβίου είναι ανθεκτικά σε όλα τα β-λακταμικά, στις ευρέος φάσματος πενικιλλίνες, τις τρίτης γενεάς κεφαλοσπορίνες και καρβαπενέμες, όσο και σε μεγάλο αριθμό άλλων αντιβιοτικών όπως αμινογλυκοσίδες, ενώ παρατηρείται ευαισθησία στις φθοριοκινολόνες. Για το λόγο αυτό, η θεραπευτική αντιμετώπιση λοιμώξεων από S. maltophilia δημιουργεί αντιπαραθέσεις και δυσκολίες καθώς τα στελέχη του μικροβίου, τόσο γονοτυπικά όσο και φαινοτυπικά, παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλομορφία ως προς την αντοχή στη φαρμακευτική αγωγή. Ο σκοπός της παρούσα έρευνας είναι η διερεύνηση της μετα-αντιβιοτικής δράσης της μοξιφλοξασίνης (νεότερη φθοριοκινολόνη) σε στελέχη S. maltophilia ανθεκτικά στην τριμεθοπρίμη-σουλφομεθοξαζόλη. Υλικό-Μέθοδος: Είκοσι πολυανθεκτικά στελέχη του μικροβίου απομονώθηκαν από νοσοκομειακούς ασθενείς. Η ανθεκτικότητα των στελεχών αφορά στα αντιβιοτικά τριμεθοπρίμη-σουλφομεθοξαζόλη (trimethoprim-sulfomethoxazole), αμικασίνη (amikacin), σιπροφλοξασίνη (ciprofloxacin). Κάθε ένα από τα 20 στελέχη Stenotrophomonas maltophilia καλλιεργήθηκε με μοξιφλοξασίνη, σε συγκεντρώσεις πολλαπλάσιες της MIC (1x, 4x, 8x, 10x) του αντιβιοτικού. Οι αποικίες καλλιεργήθηκαν και επωάστηκαν σε θερμό υδατόλουτρο για 12 ώρες ώστε να επιτευχθούν συνθήκες ανάπτυξης του μικροβίου. Το εναιώρημα αραιώθηκε με καλλιεργητικό ζωμό ως τη βαθμίδα 0.5 της κλίμακας McFarland. Όλα τα δείγματα επωάσθηκαν εκ νέου για 5 ώρες. Μετά από έκπλυση, το εναιώρημα φυγοκεντρήθηκε για 10 λεπτά. Το ίζημα των μικροβίων επωάστηκε εκ νέου σε προθερμασμένο καλλιεργητικό υλικό (Mueller-Hinton broth) χωρίς αντιβιοτικό. Η ανάπτυξη των μικροβίων καταμετρήθηκε σε χρόνο και 24 ωρών επώασης. Η καταμέτρηση για κάθε χρονική στιγμή έγινε, μετά από επαναλαμβανόμενες διαλύσεις 1:10, σε 0.1ml του κάθε διαλύματος το οποίο καλλιεργήθηκε σε McConkey άγαρ και εκφράστηκε τελικά σε δεκαδικό λογάριθμο (μικρότερο όριο ανίχνευσης: 10 cfu/ml). Aποτελέσματα: Από τη στατιστική ανάλυση που ακολούθησε, η μέση ΡΑΕ για συγκεντρώσεις της μοξιφλοξασίνης 1xMIC, 4xMIC, 8xMIC και 10xMIC, ήταν 0.95, 2.35, 3.60 και 3.75 ώρες αντίστοιχα. Η ΡΑΕ, μετά από έκθεση της Stenotrophomonas maltophilia σε συγκεντρώσεις μοξιφλοξασίνης ίσες με 8xMIC και 10xMIC, φαίνεται ότι είναι στατιστικά σημαντικά μεγαλύτερη σε σύγκριση με τις αντίστοιχες τιμές για συγκεντρώσεις μοξιφλοξασίνης ίσες με 1xMIC και 4xMIC, ενώ μεταξύ των τιμών αυτών (8xMIC και 10xMIC) δεν φαίνεται στατιστικά σημαντική διαφορά. Αρνητική συσχέτιση διαπιστώθηκε μεταξύ της διακύμανσης της MIC και της ΡΑΕ μετά από έκθεση σε συγκέντρωση 1xMIC (rs: -0.480, p: 0.031), 8xMIC (rs: -0.643, p: 0.002), 10xMIC (rs: -0.596, p: 0.002). Συμπεράσματα: Φαίνεται ότι η χορήγηση μοξιφλοξασίνης έχει πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα σε λοιμώξεις από ανθεκτικά στελέχη S. maltophilia. Ακόμη και σε λοιμώξεις από στελέχη S. maltophilia ανθεκτικά στην μοξιφλοξασίνη, η χορήγησή της στη μέγιστη επιτρεπτή δόση ή ο συνδυασμός της με τικαρσιλλίνη-κλαβουλανικό οδηγεί σε περισσότερο υποσχόμενα αποτελέσματα. Σχετικά με τη φαρμακοδυναμική του αντιβιοτικού, είναι γνωστό ότι η μοξιφλοξασίνη χορηγείται άπαξ ημερησίως σε λοιμώξεις από gram(+) και gram(-) βακτηρίδια. Από τα ευρήματα της παρούσας μελέτης μπορεί να λεχθεί ότι είναι δυνατή και αποτελεσματική η χορήγηση του αντιβιοτικού μία φορά την ημέρα και σε λοιμώξεις από ανθεκτικά στελέχη S. maltophilia.