Yazdır

Erişkinlerde Pnömokok İnfeksiyonları: Mikrobiyoloji

Dr. Deniz GÜR

Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi, İhsan Doğramacı Çocuk Hastanesi, Mikrobiyoloji Laboratuvarı, ANKARA

Pneumococcal Infections in Adults: Microbiology

Anahtar Kelimeler: Pnömokok, infeksiyon, mikrobiyoloji

Key Words: Pneumococcus, infection, microbiology

Erişkinlerde pnömoni, sepsis ve menenjitin önde gelen etkenlerinden olan Streptococcus pneumoniae, Gram boyası ile boyalı preparatlarda mum alevi şeklinde görünen gram-pozitif diplokok şeklindedir (Resim 1). Sıvı besiyerinde zincirler oluşturarak ürer, katalaz negatiftir, ancak üremesi için oluşturduğu hidrojen peroksidi nötralize edecek bir katalaz kaynağına gereksinim duyar (örneğin; kan). S. pneumoniae güç üreyen bir mikroorganizmadır, %5-10 CO2 varlığında daha iyi ürer. Hemoglobini parçalayarak yeşil pigment oluşmasına yol açan pnömolizin (eski adı alfa-hemolizin) sentezler. Bunun sonucunda, kanlı agarda ürediğinde kolonilerin çevresinde yeşil bir bölge oluşur. Bu bölge alfa-hemoliz olarak tanımlanmakla birlikte, aslında eritrositlerin erimesi söz konusu değildir, eritrositlerin parçalanmış durumda olduğu çikolata agarda ürediğinde yine bu yeşil bölge gözlenmektedir. Pnömokoklar spor oluşturmaz ve hareketsizdir, safra tuzlarına ve optokine (etil hidrokuprein) duyarlı olmaları ile viridans streptokoklardan ayırt edilmektedir.

Optokin Testi

Ticari olarak bulunan optokin diskleri (6 mm veya 10 mm olabilir) kanlı agara yayılmış olan bakterinin üzerine konur. 35°C ve %5 CO2 varlığında bir gecelik inkübasyondan sonra 6 mm diskin çevresinde ≥ 14 mm'lik, 10 mm diskin çevresinde ≥ 16 mm'lik bir inhibisyon zonu olması izolatın optokine duyarlı olduğunu gösterir (Resim 2).

S. pneumoniae'nın polisakkaridden oluşan bir kapsülü vardır. Kapsül, S. pneumoniae'da virülansın en önemli faktörlerinden biridir; hücreyi fagositozdan korur. Çok miktarda kapsül oluşturanların kolonileri daha büyük ve mukoiddir (serotip 3 ve 37). Kapsül yapımı 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 karıştırıldığında antiserum o serotipe özgül ise kapsül şişer ve bakteriler aglutine olur. Bu etkileşim kültürde üreyen S. pneumoniae'nın serotiplendirmesinde ve taze balgamda hızlı tanıda kullanılabilir (Resim 3).

S. PNEUMONIAE SEROTİPLERİ

S. pneumoniae kapsül polisakkaridine göre immünolojik olarak farklı 90 serotipe ayrılmıştır. Bu serotipler immünolojik benzerliklerine göre 46 serogrupta toplanmıştır. Çocuklardaki invaziv infeksiyonların çoğundan 10 serogrubun sorumlu olduğu gözlenmektedir. Bunların içinde en sık serogrup 1, 6, 14, 19 ve 23 görülmektedir. İleri yaştaki çocuklar ve erişkinlerde bunlara ek olarak serotip 3 de saptanmaktadır.

ANTİBİYOTİKLERE DİRENÇ

Son 50 yıldır penisilin S. pneumoniae ile gelişen infeksiyonların tedavisinde ilk seçenek olmasına karşın, 1969 yılından itibaren penisiline orta derecede dirençli [minimum inhibitör konsantrasyonu (MİK) 0.125-1 µg/mL], 1970'li yıllardan sonra ise yüksek düzeyde dirençli (MİK > 1 µg/mL) pnömokok suşları tüm dünyada gözlenmeye başlanmıştır. 1977 yılında ilk kez penisilin direnci ile birlikte çoğul antibiyotik direnci gösteren bir izolat tanımlanmış ve bu izolatların sıklığı sonraları tüm dünyada artış göstermiştir.

S. pneumoniae'nın klinik izolatlarında antibiyotiklere direnç:

1. Kromozomal genlerde mutasyon [florokinolonlar, makrolidler, ketolidler, trimetoprim-sülfametoksazol (TMP-SMZ) direnci],

2. Doğal transformasyon sonucu mozaik genlerin kazanılması (beta-laktam ve trimetoprim direnci),

3. Yeni direnç genlerin edinilmesi (aminoglikozid, kloramfenikol, makrolid, linkozamid, streptogramin, tetrasiklin direnci) sonucu oluşmaktadır.

Mutasyonlar ve mozaik genler replikasyon sırasında yavru hücrelere geçmekte, kazanılan yeni genler ise diğer tür veya cinslere replikasyon sonucu veya konjugasyon ile geçebilmektedir. Diğer türlerden farklı olarak pnömokoklarda antibiyotik direncinin plazmid ile geçişi çok nadirdir. Pnömokoklarda kazanılan direnç genlerinin çoğu transpozonlarda bulunmakta ve hücreler arasında konjugasyonla veya eriyen hücrelerden DNA parçacıklarının transformasyonuyla aktarılmaktadır.

Penisiline Direnç Mekanizması

Beta-laktam antibiyotikler bakterilerde hücre duvarının sentezinde rol alan penisilin bağlayan proteinleri (PBP) hedef almaktadır. S. pneumoniae'da altı PBP bulunmaktadır. Bunlardan PBP1a, PBP1b, PBP2a, PBP2x ve PBP2b yüksek molekül ağırlıktaki, PBP3 ise düşük molekül ağırlıktaki PBP'dir. Penisiline yüksek direncin çıkması için öncelikle PBP2x ve PBP2b'de değişiklik oluşması gerekmektedir. Düşük afiniteli PBP'lerden sorumlu olan mutasyonlar viridans streptokoklar veya penisiline dirençli pnömokoklardan transformasyon ve homolog rekombinasyon ile duyarlı suşlara geçmekte, bu da değişmiş PBP'leri kodlayan genlerde konak hücre DNA segmentlerinin arasında dirençli başka bir konaktan alınan DNA segmentlerinin bulunmasına yol açmaktadır; bunlar "mozaik gen" olarak tanımlanmaktadır. Penisiline dirençli pnömokokların sıklığındaki artış, dirençli klonların yayılımı ve PBP'leri değişikliğe uğramış suşların in vivo olarak seleksiyona uğramasına bağlanmaktadır. S. pneumoniae'nın penisiline dirençli suşlarında yüksek molekül ağırlıktaki PBP'lerin gen dizilerinde 100 kadar mutasyon bulunabilmektedir.

Penisilin Direncinin Klinik Önemi

Penisiline orta derecede dirençli olan S. pneumoniae izolatları ile gelişen solunum yolu infeksiyonlarında mortalite veya tedavi başarısızlığının duyarlı suşlarla gelişen infeksiyonlardan farklı olmadığı gözlenmektedir. Buna karşın, penisiline yüksek düzeyde dirençli suşlara bağlı pnömonilerde tedavide başarısızlık gözlenebilmektedir. Penisilinin beyin omurilik sıvısı (BOS)'na geçişinin az olması nedeniyle penisiline dirençli suşların etken olduğu menenjitlerde penisilin kullanılması önerilmemektedir.

Beta-Laktam Antibiyotiklere İn Vitro Duyarlılığın Saptanması

Bir klinik mikrobiyoloji laboratuvarında S. pneumoniae izole edildiğinde antibiyotiklere duyarlılığı standart yöntemler uygulanarak belirlenmelidir. Amoksisilin, ampisilin, sefepim, sefotaksim, seftriakson, sefuroksim, ertapenem, imipenem ve meropenem pnömokok infeksiyonlarında kullanılabilen antibiyotiklerdir, ancak bu antibiyotikler için disk difüzyon testleri güvenilir değildir. S. pneumoniae'nın rutin antibiyotik duyarlılık testleri için şu sıra izlenebilir:

1. Penisiline duyarlılığı saptamak için oksasilin diski (1 µg) tarama amaçlı olarak kullanılabilir. Oksasilin için zon çapı ≥ 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 duyarlı kabul edilir ve bu antibiyotikler için ileri bir teste gereksinim yoktur. Buna karşın oksasilin zon çapı ≤ 19 mm olan izolatlar için mutlaka MİK'ler saptanmalı ve sadece oksasilin sonucuna dayanarak sonuç verilmemelidir.

2. S. pneumoniae'da MİK'leri belirlemek amacıyla sıvı dilüsyon testleri veya E-test kullanılabilir. Sıvı dilüsyon testleri hemolizli at kanı eklenmiş Mueller-Hinton buyyonda yapılmalı, tüpler normal atmosferde inkübe edilmelidir. E-test ise %5 defibrine koyun kanlı Mueller-Hinton agarda yapılır. Sonuçların yorumlanması şu şekildedir:

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 bulunmamaktadır ve penisiline duyarlı olmayan izolatlarda bu antibiyotikler ile alınan klinik yanıtın yetersiz olma olasılığı vardır.

Sefepim, sefotaksim ve seftriakson için duyarlılık sınır değerleri menenjit ve menenjit dışı izolatlar için farklıdır. Bu antibiyotikler için sınır değerler ve yorumları aşağıdaki gibidir:

Penisiline Direncin Epidemiyolojisi

Pnömokoklarda penisiline direnç oranları coğrafi farklılıklar göstermektedir. Amerika Birleşik Devletleri (ABD)'nde 1998-2000 yılları arasında erişkin izolatlarında %25 yüksek, %12.1 orta direnç bildirilmiştir.

Ülkemizde ise merkezlere göre değişiklik göstermektedir. Tablo 1'de ülkemizde S. pneumoniae izolatlarında penisilin direnci ile ilgili yapılan değişik araştırmaların sonuçları görülmektedir.

Penisilin direnci solunum yolu izolatlarında invaziv izolatlardan, çocuk izolatlarında erişkin izolatlarından daha yüksek bulunmaktadır. Penisiline dirençli S. pneumoniae izolatlarının birçoğu makrolidler, tetrasiklin, kloramfenikol ve TMP-SMZ gibi farklı grup ilaçlara da dirençlidir. Penisiline direnç arttıkça bu antibiyotiklere dirençli olanların oranı da yükselmektedir.

Makrolid Grubu Antibiyotiklere Direnç

S. pneumoniae'da makrolidlere direnç iki mekanizma ile ortaya çıkabilmektedir. Birincisi; ermB geni tarafından kodlanan metilaz enzimi ile makrolidlerin ribozomda bağlandığı bölgede oluşan değişiklik sonucu antibiyotiğin hedefine az bağlanabilmesidir. On dört, 15 ve 16 üyeli makrolidlere direncin yanında, linkozamid ve streptogramin B direncine yol açtığı için oluşan fenotip MLSB olarak tanımlanmaktadır. İkincisi, mefE geni tarafından kodlanan atım pompasıdır. Bu mekanizma ile eritromisin, klaritromisin, azitromisin gibi 14 ve 15 üyeli makrolidler hücre dışına pompalanmakta, böylece hedeflerine ulaşamamaktadır. Oluşan fenotip M fenotipi olarak tanımlanmaktadır.

Pnömokoklarda makrolidlere direnç birçok ülkede %30'un üzerine çıkmıştır. Ülkemizde %9-17 civarındadır.

ABD ve Kanada'da pnömokoklarda mef daha yaygın iken, Avrupa, Japonya ve Güney Afrika'da erm daha sıktır. Ülkemizde de makrolide dirençli izolatlarda MLSB fenotipinin (erm) daha yaygın olduğu bulunmuştur.

Florokinolonlara Direnç

Son yıllarda S. pneumoniae ile gelişen toplum kökenli solunum yolu infeksiyonlarında florokinolonların yaygın kullanımı, bu grup antibiyotiklere karşı direncin artmasına yol açmıştır. Beta-laktam antibiyotikler ve makrolidlerden farklı olarak, florokinolonlara direnç tedavi sırasında da çıkabilmekte ve klinik başarısızlığa yol açabilmektedir. Florokinolonların bakterilerdeki hedefleri topoizomeraz enzimleridir. Bu topoizomerazlar ile etkileşim sonucu kinolonlar DNA sentezini durdurmaktadır. S. pneumoniae'da florokinolonlara direnç topoizomeraz enzimlerini kodlayan genlerdeki değişikliklerle oluşmaktadır. Bazı izolatlarda atım pompası ile de direnç oluşabilir. Yeni florokinolonlar pnömokoklara karşı siprofloksasine göre daha etkilidir, ancak siprofloksasine dirençli suşlarda levofloksasin, gatifloksasin ve moksifloksasinin MİK değerleri de yükselmektedir. Ülkemizde yapılan kısıtlı sayıda araştırmada S. pneumoniae'da florokinolonlara direnç ya bulunmamış, ya da çok düşük çıkmıştır.

Çoklu Direnç

Penisiline dirençli pnömokokların büyük bölümü makrolidlere ve TMP-SMZ'ye de dirençlidir. Penisiline direnç arttıkça diğer antibiyotiklere dirençli olma olasılığı da artmaktadır. Penisiline dirençli ilk pnömokokun erişkin bir hastadan izole edilmiş olmasına karşın, antibiyotiklere çoklu dirençli ilk izolatlar çocuklarda saptanmıştır. 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 sık olduğu belirlenmiştir. Bu ilişkinin nedeni tam bilinmemekle birlikte, büyük olasılıkla çocuklarda antibiyotiklerin daha sık olan kullanımına bağlı olduğu düşünülmektedir. Penisilin kullanımı çocuklarda nazofarenkste bulunan duyarlı suşları azaltmakta, ancak tamamen ortadan kaldırmamakta ve dirençli suşların seleksiyonuna yol açmaktadır. Çoklu dirençli suşlarda ise penisilin dışında TMP-SMZ gibi bir antibiyotiğin kullanımı penisilin direncinin seleksiyonuna penisilinin kendisinden daha fazla yol açmaktadır. Antibiyotiklere çoklu direnç gösteren bazı klonların tüm dünyaya yayıldığı gözlenmiştir. Şu anda tanımlanmış olan uluslar arası 26 klon bulunmaktadır.

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. 42nd Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy. Poster no. C2-1629, September 27-30, 2002, San Diego, ABD.
  2. Aydemir Ş, Şamlıoğlu P, Tünger A, Çilli F, Özinel MA. Streptococcus pneumoniae kökenlerinde penisiline direnç. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2005;35:91-7.
  3. 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):19-26.
  4. Berkiten R, Gürol SD. Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis isolates from lower respiratory tract infections and their resistance to some antibiotics. 6th Scientific meeting of European Society of Chemotherapy-Infectious Diseases. Poster no H10, 20-22 Mayıs 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, 2005.
  6. Eşel D, Sümerkan B, Kocagöz S. Epidemiology of penicillin reistance in Streptococcus pneumoniae isolates in Kayseri, Turkey. Clin Microbiol Infect 2001;7:548-52.
  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):12-42.
  8. Goldstein FW. Penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae: Selection by both b-lactam and non-ß-lactam antibiotics. J Antimicrob Chemother 1999; 44:141-4.
  9. Gür D, Güçiz B, Hasçelik G, et al. Streptococcus pneumoniae penicillin resistance in Turkey. J Chemother 2001;13:541-5.
  10. Gür D, Mülazımoğlu 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;41:1-9.
  11. Hakenbeck R, Kaminski K, König A, et al. Penicillin-binding proteins in b-lactam-resistant Streptococcus pneumoniae. Microbial Drug Resistance 1999; 5:91-9.
  12. Kaleli İ, Akşit F. Streptococcus suşlarında penisilin direnci. Flora 1999;4:287-92.
  13. Küçükbasmacı 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;22:497-501.
  14. Musher DM. Streptococcus pneumoniae. In: Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds). Principles and Practice of Infectious Disease. 4th ed. NewYork: Churchill Livingtone Inc. 1995:2128.
  15. Öğünç D, Öngüt G, Saygan MB, Gökay S, Çolak D, Gültekin M. Pnömoni etkeni Streptococcus pneumoniae suşlarında penisilin duyarlılığı. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2000;30:23-5.
  16. Özakın C, Yılmaz E, Heper Y, Akalın H, Gedikoğlu S. Penicillin resistance in Streptococcus pneumoniae. Clin Microbiol Infect 2001;7(Suppl 1):893.
  17. Peterson LR. Penicillins for treatment of pneumococcal pneumoniae: Does in vitro resistance really matter. Clin Infect Dis 2006;42:224-33.
  18. Ruoff KL. Streptococcus. In: Murray PR, Baron EJ, Pfaller MA, Tenover FC,  Yolken RH (eds). Manual of Clinical Microbiology. 6th ed. Washington DC: ASM Press, 1995:299.
  19. Sürücüoğlu S, Kurutepe S, Gazi H, Öztürk N, Çelik P, Özbakkaloğlu B. Toplum kökenli pnömonilerden soyutlanan Streptococcus pneumoniae suşlarında penisilin direnci. Türk Mikrobiyol Cem Derg 2004; 34:151-6.
  20. Sutcliffe J , Roberts MC. Streptococcus pneumoniae. In: White DG, Alekshun MN,  McDermott PF (eds). Frontiers in Antimicrobial Resistance. 1st ed. Washington DC: ASM Press, 2005:314.
  21. 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;44:3395-401.
  22. Tomasz A. New faces of an old pathogen: Emergence and spread of multidrug-resistant Streptococcus pneumoniae. Am J Med 1999;107(1A):55-62.
  23. Yenişehirli G, Şener B. Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanelerinden izole edilen Streptococcus pneumoniae suşlarında antibiyotik direnci ve serotip dağılımları. Mikrobiyol Bült 2003;37:1-11.
  24. Zer Y, Orhan G, Çeliksöz C, Bayram A, Balcı İ. Çeşitli vücut sıvılarından izole edilen Streptococcus pneumoniae suşlarında penisilin duyarlılığının E-test ile araştırılması. İnfeksiyon Dergisi 2003;17:433-5.
  25. http://textbookofbacteriology.net/S.pneumoniae.html. Todar's Online textbook of Bacteriology. 2003 Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology.

YAZIŞMA ADRESİ

Prof. Dr. Deniz GÜR

Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi

İhsan Doğramacı Çocuk Hastanesi

Mikrobiyoloji Laboratuvarı

ANKARA

Yazdır