Stafilokoklarda
Metisilin Duyarlılığının Belirlenmesinde Oksasilin, Sefoksitin, Seftizoksim ve
Moksalaktam Disk Difüzyon Yöntemlerinin Karşılaştırılması
Comparison
of Oxacillin, Cefoxitin, Ceftizoxime, and Moxalactam Disk Diffusion Methods for
Detection of Methicillin Susceptibility in Staphylococci
Gönül ÖZEL1, Volkan ASLAN1, Gül BAHAR ERDEM1, Mustafa ÇAĞATAY1, İrfan ŞENCAN2, Ali MERT1
1 SB Dışkapı Yıldırım Beyazıt Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Kliniği, Ankara.
1 Ministry of Health Diskapi Yildirim Beyazit Training and Research Hospital, Microbiology and Clinical Microbiology Clinics,
Ankara, Turkey.
2 SB Dışkapı Yıldırım Beyazıt Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Kliniği, Ankara.
2 Ministry of Health Diskapi Yildirim Beyazit Training and Research Hospital, Infectious Diseases and Clinical Microbiology
Clinics, Ankara, Turkey.
ÖZET
Stafilokoklarda metisilin direnci, mecA geni tarafından kodlanan penisilin bağlayan protein 2a/2’ (PBP2a/PBP2’) proteininin üretimi sonucu ortaya çıkmaktadır. mecA geninin heterojen ekspresyonu nedeniyle, metisilin direncinin fenotipik olarak gösterilmesi halen bir sorun oluşturmaktadır. Polimeraz zincir reaksiyonu ile mecA geninin tespit edilmesi altın standart yöntem olmakla birlikte, çoğu laboratuvarda moleküler yöntemlerin çalışılabileceği olanaklar bulunmadığından, metisiline dirençli suşları hızlı ve doğru olarak saptayabilecek, kolay uygulanabilir fenotipik yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, stafilokoklarda metisilin duyarlılığının belirlenmesinde oksasilin (OX), sefoksitin (CFX), seftizoksim (CZX) ve moksalaktam (MOX) disk difüzyon yöntemlerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmaya, hastanede yatan veya ayaktan başvuran hastaların, yara ve yumuşak doku materyali (n= 114), idrar (n= 51), kan (n= 48), solunum yolu (n= 30) ve diğer (n= 4) klinik örneklerinden enfeksiyon etkeni olarak izole edilen 125’i Staphylococcus aureus, 122’si koagülaz-negatif stafilokok (KNS) olmak üzere toplam 247 stafilokok suşu alınmıştır. PBP2a lateks aglütinasyon yöntemi, metisilin direncini belirlemede referans yöntem olarak kullanılmış ve dört antibiyotikle yapılan disk difüzyon yönteminin duyarlılık, özgüllük, pozitif ve negatif prediktif değerleri hesaplanmıştır. PBP2a lateks aglütinasyon yöntemi ile KNS’lerin 66 (%54.1)’sı, S.aureus’ların 53 (%42.4)’ü metisiline dirençli bulunmuştur. PBP2a pozitif olan 119 suştan 113 (63 KNS, 50 S.aureus)’ü OX ve MOX ile, 110 (60 KNS, 50 S.aureus)’u ise CFX ve CZX ile dirençli tespit edilirken; PBP2a negatif olan 128 suştan 123 (52 KNS, 71 S.aureus)’ü OX, 127 (55 KNS, 72 S.aureus)’si CFX ve CZX, 126 (54 KNS, 72 S.aureus)’sı ise MOX ile duyarlı saptanmıştır. Bu bulgulara göre OX, CFX, CZX ve MOX ile elde edilen duyarlılık ve özgüllük değerleri sırasıyla; KNS’ler için %95.4 ve %92.8, %90.9 ve %98.2, %90.9 ve %98.2, %95.4 ve %96.4; S.aureus’lar için %94.3 ve %98.6, %94.3 ve %100, %94.3 ve %100, %94.3 ve %100 olarak tespit edilmiştir. İstatistiksel değerlendirmede, dört antibiyotik ile uygulanan disk difüzyon testleri arasında duyarlılık ve özgüllük açısından anlamlı bir fark saptanmamıştır. Sonuç olarak, fenotipik yöntemlerle metisilin direncinin tespitindeki sorunlar, nedeniyle, mecA genini indükleyen farklı antibiyotik disklerinin aynı anda test edilmesi ve diskler arasında uyumsuzluk gözlendiğinde moleküler yöntemlere başvurulması önerilmektedir.
Anahtar sözcükler: Staphylococcus aureus; koagülaz-negatif stafilokoklar; metisilin; direnç; oksasilin; sefoksitin; seftizoksim; moksalaktam; disk difüzyon.
ABSTRACT
Penicillin binding protein 2a/2’ (PBP2a/PBP2’) which is encoded by the mecA gene, is responsible for the methicillin resistance in staphylococci. Detection of methicillin resistance with phenotypic methods is still a problem especially because of heterogenous expression of mecA gene. Although mecA gene determination by polymerase chain reaction is considered as the gold standard method, molecular tests are not easily applied in all routine laboratories. Thus, for the rapid and accurate diagnosis of MRSA strains, easy and practical phenotypic tests are still required. This study was conducted to compare the oxacillin (OX), cefoxitin (CFX), ceftizoxime (CZX), and moxolactam (MOX) susceptibility testing by disk diffusion method for the detection of methicillin resistance in staphylococci. A total of 247 staphylococci (125 Staphylococcus aureus and 122 coagulase-negative staphylococci; CNS) isolated from various clinical specimens (114 wound and soft tissue materials, 51 urine, 48 blood, 30 respiratory tract, and four other samples) of inpatients and outpatients, were included in this study. PBP2a latex agglutination test was used as the reference method for the recognition of methicillin resistance; four antibiotic disks tested and sensitivity, specificity, positive and negative predictive values (PPV and NPV) were determined for each of them. According to PBP2a latex agglutination test 66 (54.1%) of CNS and 53 (42.4%) of S.aureus isolates were found methicillin-resistant. OX and MOX disks detected 113 (63 CNS and 50 S.aureus) methicillin-resistant strain out of 119 PBP2a positive isolates, where CFX and CZX disks detected 110 (60 CNS and 50 S.aureus) of them. Among 128 PBP2a negative isolates, 123 (52 CNS and 71 S.aureus) were detected as susceptible with OX, 127 (55 CNS and 72 S.aureus) with CFX and CZX, 126 (54 CNS and 72 S.aureus) with MOX. According to these results, the sensitivities and specificities of OX, CFX, CZX, and MOX disks were; 95.4% and 92.8%, 90.9% and 98.2%, 90.9% and 98.2%, 95.4% and 96.4%, respectively for CNS and 94.3% and 98.6%, 94.3% and 100%, 94.3% and 100%, 94.3% and 100%, respectively for S.aureus. The difference between sensitivities and specificities of tested antibiotic disks were not found statistically significant. In conclusion, due to the problems in detection of methicillin resistance with phenotypic methods, the use of different mecA gene-inducing antibiotic disks at the same time, and utilization of molecular methods as reference method might be suggested, when a discordance is observed between the antibiotic disks.
Key words: Staphylococcus aureus; coagulase negative staphylococci; methicillin; resistance; oxacillin; cefoxitin; ceftizoxime; moxalactam; disk diffusion.
Geliş Tarihi (Received): 16.08.2010 • Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 17.01.2011
GİRİŞ
Günümüzde giderek artan bir öneme sahip olan stafilokoklarda metisilin direnci, mecA geni tarafından kodlanan ve penisilin bağlayan protein 2a/2’ (PBP2a/PBP2’) olarak adlandırılan bir proteinin üretimi sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu modifiye olmuş proteinin beta-laktam grubu antibiyotiklere afinitesi düşük olduğu için, tüm beta-laktam ve beta-laktam türevi antibiyotiklere dirence neden olmaktadır1,2,3,4,5. Tanımlandığından bu yana, rutin bakteriyoloji laboratuvarlarında metisilin direncinin tespiti daima sorun teşkil etmiştir2,6. Metisilin direncinin saptanması amacıyla; disk difüzyon, E-test, sıvı mikrodilüsyon yöntemi, oksasilin içeren katı besiyerlerinin kullanıldığı tarama testleri ve mecA geni veya onun ürünü olan PBP2a’nın tespit edilmesine dayalı çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Yakın zamanda, direkt klinik örneklerden metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA)’un hızlı tespiti için yeni biyoluminesans saptama teknolojisine dayanan Bact Lite Rapid MRSA ve bunun geliştirilmiş versiyonu olan 3MTM BacLiteTM Rapid MRSA yöntemleri de bildirilmiştir7,8. Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile mecA geni varlığının tespit edilmesi altın standart yöntem olmakla birlikte çoğu laboratuvarda moleküler yöntemlerin çalışılabileceği olanaklar bulunmadığından, hızlı ve doğru olarak metisiline dirençli suşları saptayabilecek, uygulanabilir fenotipik yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır3.
Son yıllarda, gerek yapılan çalışmalarla gerekse “Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI)” tarafından, sefoksitin diskinin mecA aracılı oksasilin direncinin gösterilmesinde kullanılabileceği bildirilmiştir1,5,9,10,11. Araştırıcılar, MRSA suşlarının saptanmasında seftizoksim ve moksalaktam antibiyotiklerinin kullanılmasıyla da iyi sonuçlar elde ettiklerini bildirmektedirler4,12,13,14,15,16,17,18.
Bu çalışmada, çeşitli klinik örneklerden izole edilen stafilokok suşlarında PBP2a varlığının gösterilmesi ve metisilin direncinin saptanmasında oksasilin, sefoksitin, seftizoksim ve moksalaktam disklerinin performansının karşılaştırılması amaçlanmıştır.
GEREÇ ve YÖNTEM
Çalışmaya, Nisan 2006-Nisan 2008 tarihleri arasında SB Dışkapı Yıldırım Beyazıt Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Laboratuvarına gönderilen çeşitli klinik örneklerden izole edilen 125’i S.aureus, 122’si koagülaz-negatif stafilokok (KNS) olmak üzere toplam 247 stafilokok suşu dahil edildi.
Suşlarda PBP2a varlığının araştırılmasında, lateks aglütinasyon (LA) yöntemi esaslı PBP2’ test kiti (Oxoid, İngiltere) kullanıldı ve yöntem üretici firmanın önerileri doğrultusunda çalışıldı. Oksasilin (1 µg, Bioanalyse, Türkiye), sefoksitin (30 µg, Oxoid, İngiltere), seftizoksim (30 µg, Bioanalyse, Türkiye) ve moksalaktam (30 µg, Oxoid, İngiltere) antibiyotik duyarlılıkları CLSI önerileri doğrultusunda Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemiyle araştırıldı ve değerlendirildi19 (Tablo I). Seftizoksim ve moksalaktam için orta duyarlı olarak bulunan değerler dirençli grubuna dahil edildi. Kontrol suşu olarak S.aureus ATCC 25923 ve S.aureus ATCC 95047 kullanıldı.
Çalışmada test edilen dört antibiyotik diskinin metisilin direncini saptamadaki duyarlılık, özgüllük, pozitif (PPD) ve negatif prediktif değerleri (NPD) hesaplandı. Sonuçlar Fisher’ın kesin ki-kare testi ile karşılaştırıldı.
BULGULAR
Stafilokok suşlarının 145 (%58.7)’i yatan, 102 (%41.3)’si poliklinik hastalarına ait olmak üzere yara ve yumuşak doku materyali (n= 114), idrar (n= 51), kan (n= 48), solunum yolu (n= 30) ve diğer (n= 4) klinik örneklerden izole edilmişlerdir.
PBP2a LA yöntemi ile suşların 128 (%51.8)’i metisiline duyarlı, 119 (%48.2)’u metisiline dirençli olarak saptanmıştır. KNS suşlarının 66 (%54.1)’sı ile S.aureus suşlarının 53 (%42.4)’ünün metisiline dirençli olduğu belirlenmiştir. PBP2a pozitif olan 119 suştan 113 (63 KNS, 50 S.aureus)’ü oksasilin ve moksalaktam, 110 (60 KNS, 50 S.aureus)’u ise sefoksitin ve seftizoksime dirençli bulunmuştur. PBP2a negatif olan 128 suştan 123 (52 KNS, 71 S.aureus)’ü oksasilin, 127 (55 KNS, 72 S.aureus)’si sefoksitin ve seftizoksim, 126 (54 KNS, 72 S.aureus)’sı ise moksalaktama duyarlı olarak saptanmıştır.
KNS suşlarının yedisinde sefoksitin zon çapı 22-24 mm arasında bulunmuş ve bu suşlara PYR (pyrrolidonyl arylamidase) testi yapılmıştır. S.lugdunensis’in PYR testi pozitif olduğu için, PYR sonuçları negatif saptanan bu yedi suş S.lugdunensis dışındaki KNS’ler için kullanılan direnç sınır değerlerine göre değerlendirilerek sefoksitine dirençli kabul edilmiştir20. Toplam 14 suşta antibiyotik duyarlılık sonuçları arasında uyumsuzluk saptanırken, beş suşta da PBP2a testi ile antibiyotik duyarlılık sonuçları arasında uyumsuzluk saptanmıştır (Tablo II).
Çalışmada kullanılan antibiyotik disklerinin, metisilin direncini saptamadaki duyarlılık, özgüllük, PPD ve NPD değerleri Tablo III’te görülmektedir. Test edilen antibiyotik diskleri karşılaştırıldığında duyarlılık ve özgüllük değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmamıştır.
TARTIŞMA
Metisiline dirençli stafilokoklara bağlı olarak gelişen enfeksiyonların erken tanı ve doğru tedavisi büyük önem taşımaktadır21,22. Stafilokoklarda metisilin direncinin belirlenmesinde, PCR ile mecA gen varlığının gösterilmesi altın standart olmasına karşın, bu yöntemin her laboratuvarda uygulanamaması nedeniyle, kolay uygulanabilir diğer yöntemlerin duyarlılık ve özgüllükleri ile ilgili araştırmalar önem kazanmıştır3,5,6,9,11,23. Yapılan çalışmalarda, LA yöntemi ile PBP2a saptanmasının, PCR ile mecA tespitinin yerini tutmasa da, S.aureus ve KNS suşlarında disk difüzyon ile karşılaşılan karışıklıkları çözmek için kullanılabilecek oldukça duyarlı ve özgül bir yöntem olduğu belirtilmektedir3,10,11,14,17,24,25,26,27. Çeşitli araştırıcılar, LA yönteminin duyarlılığını %100, özgüllüğünü ise %96-100 arasında vermekte ve referans yöntem olarak kullanılabileceğini ifade etmektedirler3,4,9,13,17,24,25. Velasco ve arkadaşlarının3 çalışmasında, 102 S.aureus suşunda metisilin direncini tespit etmek için iki farklı PBP2a aglütinasyon kiti denenmiş ve her ikisinin de duyarlılığı %100, özgüllüğü %96, NPD’si %100, PPD’si %96.2 olarak bulunmuştur. Bizim çalışmamızda da, kolay uygulanabilir ve ekonomik olması nedeniyle LA yöntemi, metisilin direncinin saptanmasında referans yöntem olarak kabul edilmiştir.
Zhu ve arkadaşlarının1, 178’i S.aureus ve 237’si KNS olan toplam 415 stafilokok izolatında 30 µg sefoksitin (CFX) diski ile 1 µg oksasilin (OX) diskini karşılaştırdığı çalışmada, S.aureus’larda OX ve CFX disklerinin duyarlılıkları sırasıyla %97.5 ve %96.6, özgüllükleri ise %98.3 ve %94.9 olarak saptanmasına karşın, KNS’lerde OX diskinin duyarlılığı (%83.4) ve özgüllüğü (%76.3) CFX diskine göre düşük bulunmuştur. Çoban ve arkadaşları9, 94 klinik S.aureus izolatında CFX diski ile OX mikrodilüsyon ve agar tarama yöntemlerini karşılaştırmışlar ve CFX disk difüzyon testinin özgüllük ve duyarlılığını %100 olarak saptamışlardır. Çalışmamızda da S.aureus için CFX’in metisilin direncini tespit etmedeki özgüllüğü, Çoban ve arkadaşlarının çalışması ile uyumlu olarak %100 bulunmasına karşın, duyarlılığı daha düşük (%94.3) saptanmıştır.
Wagenvoort ve arkadaşları12, CFX ve seftizoksim (CZX) disklerinin performansını farklı test koşullarında (%2 NaCl içeren ve içermeyen besiyeri ile 30°C’de ve 37°C’de) değerlendirmişler ve metisiline duyarlı S.aureus (MSSA) suşları için tüm koşullarda her iki antibiyotik diskinin duyarlılığının aynı olduğunu; buna karşın MRSA’larda besiyerine NaCl eklenmesiyle her iki sıcaklıkta da CZX diskinin kenarına kadar üremenin inhibe edildiğini ve böylece CZX disk difüzyon yöntemiyle daha iyi sonuçlar elde edildiğini bildirmişlerdir. MRSA’larda CFX diski ile 14-22 mm arası inhibisyon zon çapları izlendiği için CFX diski kullanıldığında zon çaplarının dikkatlice ölçülmesi gerektiği, ancak CZX ile zon çapı oluşmadığı için ilk bakışta suşun metisiline dirençli olduğunun anlaşılabildiği vurgulanmıştır12. Araştırıcılar elde ettikleri sonuçlara göre, 30°C’de ve 24 saat süreli inkübasyon koşullarında CZX diskinin, metisilin direncinin taranmasında faydalı olabileceğini ifade etmişler ve bu konunun daha fazla çalışma yapmaya değer olduğunu belirtmişlerdir12. MRSA suşlarında CZX diski etrafında inhibisyon zonunun oluşmaması daha önce Tosaka ve arkadaşları28 tarafından da bildirilmiştir. Bizim çalışmamızda ise S.aureus’larda metisilin direncinin saptanmasında CZX’in diğer disklere bir üstünlüğü gözlenmemiştir. On iki KNS suşunda CFX ve moksalaktam (MOX) ile zon çapı oluşurken, OX ve CZX ile zon çapı oluşmadığı gözlenmiştir. Beş KNS izolatında da sadece CZX’de zon çapı oluşmadığı görülmüş, ancak diğer iki araştırmada belirtildiği gibi göze çarpan belirgin bir fark elde edilmemiştir.
Join-Lambert ve arkadaşları13, 192 KNS izolatında metisilin direncini saptamak amacıyla yüksek ve düşük inokülum kullanarak disk difüzyon yöntemiyle CFX ve MOX duyarlılığını araştırmışlar, denenen yöntemlerin hepsinin KNS’lerdeki metisilin direncini saptamada benzer performansa sahip olduğunu belirtmişlerdir. Buna karşın araştırıcılar, MOX’un heterodirençli suşları PBP2a negatif suşlardan ayırmada daha üstün olduğu sonucuna varmışlar ve kombine olarak CFX-MOX disklerinin kullanılmasını, heterodirençli izolatları tanımlamada uygun alternatif bir yöntem olarak önermişlerdir13. Pupin ve arkadaşları18 ise 186 KNS izolatı ile yaptıkları çalışmada, MOX’un mecA pozitif suşlarda metisilin direncini saptamada OX ve CFX’e göre daha başarılı olduğunu belirtmişlerdir18.
Bizim çalışmamızda, hem S.aureus hem de KNS suşlarında CFX diskinin özgüllüğü OX diskinden daha yüksek olarak saptanmıştır (sırasıyla; %100, %98.6 ve %98.2, %92.8). S.aureus için CFX ve OX duyarlılığı birbirine eşit iken (%94.3), KNS’ler için OX daha duyarlı bulunmuştur (%90.9, %95.4). Dört antibiyotik diski karşılaştırıldığında; KNS’ler için en yüksek duyarlılığa sahip antibiyotikler OX ve MOX (%95.4) iken, en yüksek özgüllüğe sahip antibiyotikler CFX ve CZX (%98.2) olarak belirlenmiştir. S.aureus için ise, dört antibiyotik diskinin de duyarlılıkları birbirine eşit (%94.3) olarak bulunmuş; CFX, CZX ve MOX ile %100 özgüllük elde edilirken, OX ile %98.6 özgüllük saptanmıştır. Tüm stafilokok izolatları birlikte değerlendirildiğinde de; KNS’lerde olduğu gibi en yüksek duyarlılık (%94.9) OX ve MOX ile, en yüksek özgüllük (%99.2) ise CFX ve CZX ile elde edilmiştir.
Sonuç olarak, stafilokoklarda metisilin direncinin fenotipik yöntemlerle gösterilmesi, özellikle heterojen metisilin direnci varlığı ve bu direncin de çevresel faktörlerden etkilenmesi nedeniyle, halen çözüme ulaştırılamamış bir problemdir. Dolayısıyla, bu konu açıklık kazanıncaya kadar moleküler inceleme yapılamayan laboratuvarlarda, metisilin direncini tespit etmek için stafilokok suşlarının mecA genini indükleyen farklı antibiyotik diskleri ile aynı anda test edilmesi ve uyumsuz sonuçlar alınması halinde, direncin moleküler yöntemlerle referans laboratuvarlarda araştırılması uygun olacaktır.
KAYNAKLAR
İletişim (Correspondence):
Dr. Gönül Özel,
SB Yozgat Devlet Hastanesi,
Mikrobiyoloji Laboratuvarı,
Merkez/Yozgat, Türkiye.
Tel (Phone): +90 354 212 1070/1160,
E-posta (E-mail): ozel78@yahoo.com