DYNAMICS OF STAPHYLOCOCCUS AUREUS ANTIBIOTIC RESISTANCE TO FLUOROQUINOLONES IN VITRO IN PATIENTS WITH OVERWEIGHT

Тетяна В. Духович, Іван В. Чопей, Ксенія І. Чубірко

КАФЕДРА ТЕРАПІЇ ТА СІМЕЙНОЇ МЕДИЦИНИ, ФАКУЛЬТЕТ ПІСЛЯДИПЛОМНОЇ ОСВІТИ ТА ДОУНІВЕРСИТЕТСЬКОЇ ПІДГОТОВКИ, УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, УЖГОРОД, УКРАЇНА

Tetiana V. Dukhovich, Ivan V. Chopei, Kseniya I. Chubirko

DEPARTMENT OF THERAPY AND FAMILY MEDICINE, FACULTY OF POSTGRADUATE EDUCATION AND PRE-UNIVERSITY TRAINING, UZHHOROD NATIONAL UNIVERSITY, UZHHOROD, UKRAINE

РЕЗЮМЕ

Вступ: За останні роки значення S. aureus у виникненні бактеріальних інфекцій дихальних шляхів зросло не тільки внаслідок його широкої розповсюдженості, а й у зв’язку з виникнення стійкості даного збудника до лікарських засобів. У переважній більшості випадків призначення антибіотиків емпіричне, тому важливим є врахування регіональних особливостей чутливості збудників до препаратів.

Мета: Виявлення особливостей динаміки антибіотикорезистентності S. aureus до препаратів фторхінолонового ряду протягом ٢٠١١-٢٠١٦рр. у пацієнтів з надмірною вагою.

Матеріали та методи: Проаналізовано результати мікробіологічного дослідження ٣٥٥ штамів S. aureus, виділених з ротоглотки дорослих пацієнтів з надмірною вагою (ІМТ=٢٥,٠-٢٩,٩), які лікувалися з приводу бактеріальних тонзилітів та фарингітів у медичних закладах м. Ужгорода протягом ٢٠١١-٢٠١٦рр. Визначення чутливості S. aureus проводилося з використанням диск-дифузійного методу.

Результати: Резистентність S. aureus до фторхінолонів в більшості випадків не перевищувала 12%. При чому, зберігалася тенденція до зростання даного показника. Чутливість S. aureus коливалася в межах 80-90%, проте відмічалось її поступове зниження. Помірна резистентність ізолятів S. aureus була незначною і у переважній більшості випадків таких збудників не було взагалі.

Висновки: Відносно низький рівень резистентності та порівняно високий рівень чутливості дозволяє рекомендувати призначення фторхінолонів в якості емпіричної терапії інфекцій, зумовлених S. aureus, проте вимагає неухильного дотримання правил раціонального призначення лікарських засобів.

 

ABSTRACT

Introduction: S. aureus is the main pathogen of skin, soft tissue and otorhinolaryngological infections as well as the cause of osteomyelitis, meningitis and endocarditis. In recent years the importance of S. aureus mediated infections has grown not only because of their widespread, but also due to their antibiotic resistance. Recent observations showed that the resistance is developed to each new antibacterial agent after 5 years of its intensive use. Based on the studies conducted in Ukraine, it is known that the resistance of S. aureus to fluoroquinolones varies in different regions and ranges from 4-6% to gatifloxacin to 45.2-49% to norfloxacin and pefloxacin.

Considering that in the overwhelming majority of cases antibacterials are prescribed empirically, an important background for successful antibiotic therapy is taking into account the regional and mostly the local antimicrobial resistance patterns.

The aim of the study was to evaluate the antibiotic resistance profile of S. aureus isolates to fluoroquinolones and its changing during 2011-2016.

Materials and methods: 355 S. aureus strains isolated from adult with overweight (IBM=25,0-29,9) who were treated in Uzhhorod medical settings due to bacterial tonsillitis or pharyngitis during 2011-2016 were included in the study. After isolation of a pure culture, susceptibilities were tested by using the disk diffusion method. The following antimicrobial disks were tested on Müller-Hinton agar (Biolife, Italy): ofloxacin (5 μg), ciprofloxacin (5 μg), levofloxacin (5 μg), gatifloxacin (5 μg), Sparfloxacin (10 μg), pefloxacin (10 μg), and norfloxacin (10 μg).

Research methods were used with respect for human rights, according to the current legislation in Ukraine in accordance to international ethical requirements and do not violate the ethical standards in science and standards for conducting biomedical research.

Results: Analysis of S. aureus resistance to fluoroquinolones found that this parameter remained at a relatively low level and, in majority of cases, did not exceed 12%. However, constant increasement of antimicrobial resistance was noticed during 2011-2016. Thus, the S. aureus resistance to norfloxacin, levofloxacin and ciprofloxacin increased significantly from 0.00%, 0.00% and 1.54% in 2011 to 11.76%, 13.73% and 9.80% in 2016 respectively. Resistance to ofloxacin and gatifloxacin in 2011-2016 rised from 3.08% and 0.00% to 11.76% and 1.96%, respectively, but this difference was not statistically significant. The S. aureus susceptibility to fluoroquinolones fluctuated within 80-90% during 2011-2016 and gradually decreased. For instance, susceptibility to norfloxacin, ofloxacin and levofloxacin decreased significantly from 93.85%, 96.92% and 100.0% to 80.39%, 88.24% and 84.31% respectively over the past 6 years. However, for pefloxacin there was a significant increase in susceptibility from 90.77% to 100.00% during the investigated period.

The prevalence rates of intermediate resistant S. aureus isolates during the study period was negligible and in majority of cases this type of strains were not detected at all.

Conclusion: Relatively low rates of resistance and high rates of susceptibility aloud to recommend fluoroquinolones for the empirical therapy of S. aureus caused infections. However, the gradual increase of resistance to these antibiotics, requires strict compliance with the antimicrobial stewardship.

 

Wiad Lek 2018, 71, 2 cz. I, -305

 

ВСТУП

Ґрампозитивні мікроорґанізми посідають одне з основних місць у структурі етіолоґічних збудників гнійно-запальних захворювань людини. Найбільш поширеними серед цих збудників є представники роду Staphylococcus, зокрема S. aureus. Цей патоґен належить до основних збудників захворювань шкіри, м’яких тканин, ЛОР-орґанів, а також є причиною виникнення остеомієліту, менінґіту та ендокардиту [1,2]. Основним методом лікування бактеріальних інфекцій є антибіотикотерапія.

Проте, в низці випадків лікування стафілококової інфекції стає серйозною проблемою, що зумовлено зростанням частоти виникнення антибіотикорезистентних штамів. В умовах сучасних методів боротьби зі стафілококовою інфекцією проблема резистентності до антибактеріальних лікарських засобів стоїть досить гостро. З опублікованих робіт відомо про велику поширеність у хворих різних катеґорій стафілококових штамів, які набули резистентності до антибактеріальних лікарських засобів пеніцилінової ґрупи, цефалоспоринів, макролідів, аміноґлікозидів тощо. Найбільше турбують лікарів-клініцистів метицилінрезистентні штами S. aureus [3].

Проблема антибіотикорезистентності ускладнюється змінами загального спектру збудників та їх чутливості до хіміопрепаратів [4]. Спостереження останніх років свідчать про виникнення стійкості до кожного нового антибактеріального лікарського засобу приблизно через 5 років його інтенсивного використання [5]. На основі досліджень, які проводилися в Україні, відомо, що стійкість S. aureus до лікарських засобів фторхінолонової ґрупи в різних реґіонах неоднакова і в середньому коливається в межах від 4,0-6,0% для гатифлоксацину до 46,2-49% для норфлоксацину та пефлоксацину [6]. З огляду на те, що у переважній більшості випадків призначення антибактеріальних лікарських засобів є емпіричним, важливою передумовою успішної антибіотикотерапії є врахування реґіональних особливостей чутливості збудників до них.

МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ

Виявлення особливостей динаміки антибіотикорезистентності S. aureus до лікарських засобів фторхінолонової ґрупи протягом 2011-2016рр. серед пацієнтів з надмірною вагою.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

В роботу було включено результати мікробіолоґічного дослідження 355 штамів S. aureus, що були виділені з ротоглотки дорослих пацієнтів з індексом маси тіла в межах 25,0-29,9 кг/м2, які лікувалися з приводу бактеріальних тонзилітів та фаринґітів у медичних закладах м. Ужгорода протягом 2011-2016рр. Мікробіолоґічне дослідження виділених збудників проводилося на базі бактеріолоґічного відділення клініко-діаґностичної лабораторії Обласної клінічної інфекційної лікарні, м. Ужгород. Для культивації стафілококу використовували 5,0% кров’яний агар, на якому спостерігався гемоліз, або жовточно-сольовий агар (поживний агар + NaCl + жовткова суміш, HiMedia, Індія). Після виділення чистої культури встановлювали патоґенність стафілококу за такими показниками, як здатність розкладати ґлюкозу і маніт в анаеробних умовах. Чутливість до антимікробних лікарських засобів визначалась за допомогою диск-дифузійного методу на середовищі Джона Г. Мюллера – Джейн Хінтон (Biolife, Італія) з 5,00% дефібринованою кров’ю. Для визначення чутливості збудників до антибіотиків використовували диски з офлоксацином (5мкґ), ципрофлоксацином (5мкґ), левофлоксацином (5мкґ), гатифлоксацином (5мкґ), спарфлоксацином (10 мкґ), пефлоксацинном (10 мкґ), а також норфлоксацином (10 мкґ) (Biolife, Італія).

Постановку досліджень, облік та інтерпретацію результатів проводили згідно з наказом МОЗ України від 05.04.2007 № 167 [7], рекомендаціями Інституту клінічних та лабораторних стандартів (Clinicaland Laboratory Standards Institute, СLSI) [8] та Європейського комітету щодо визначення чутливості до антимікробних лікарських засобів (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing, EUCAST) [9]. За отриманими результатами ізоляти ділили на три катеґорії: чутливі (S), помірно резистентні (I) та резистентні (R). Нечутливими до антимікробних лікарських засобів вважались резистентні та помірно резистентні ізоляти.

Методи дослідження використовувалися з дотриманням прав людини, відповідно до діючого в Україні законодавства, відповідають міжнародним етичним вимогам і не порушують етичних норм у науці та стандартів проведення біомедичних досліджень, також не містять відомостей, опублікування яких може заподіяти шкоду оборонним, науково-технічним та економічним інтересам країни.

Статистична обробка результатів була проведена з використанням пакету прикладних проґрам STATISTICA 8 (StatSoft,USA). Для визначення статистичної вірогідної різниці між показниками частоти трапляння резистентних, помірно резистентних та чутливих штамів в різні роки використовувався двосторонній точний критерій Рональда Фішера. Статистично вірогідною вважалася відмінність за р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Нашими доcлідженнями було встановлено, що частота трапляння S. aureus з-поміж всіх інших бактеріальних збудників фаринґотонзилітів становила 25,18%, що було тільки на 4,89% менше від частоти виявлення пневмококу, який вважається найпоширенішим серед інфекцій дихальних шляхів (Рис.1).

Аналіз антибіотикорезистентності S. aureus до лікарських засобів фторхінолонової ґрупи виявив, що цей показник залишався порівняно низьким та в більшості випадків не перевищував 12,00% (табл. І).

Проте, звертає на себе увагу зростання антибіотикорезистентності до фторхінолонів протягом досліджуваного періоду. Так, якщо в 2011р. резистентності до більшості лікарських засобів , що вивчалися в дослідженні, взагалі не спостерігалося, то у 2016р цей показник становив близько 10,00%. Водночас, до деяких антибіотиків показник резистентності зростав порівняно швидко. Зокрема, до норфлоксацину антибіотикорезистентність за останні 6 років вірогідно зросла на 11,76%, до левофлоксацину – на 13,73%, до ципрофлоксацину – на 8,26%. Разом з цим, до спарфлоксацину, пефлоксацину та гатифлоксацину спостерігалося зростання резистентності протягом 2011-2014рр., після чого мала місце тенденція до зниження цього показника.

Аналіз чутливості S. aureus до досліджуваних фторхінолонів показав, що цей показник коливався в межах 80,00-90,00% протягом 2011-2016рр. (табл. ІІ). Однак, чутливість до більшості антибіотиків поступово знижувалася.

Так, чутливість до норфлоксацину, офлоксацину та левофлоксацину у 2016р. вірогідно знизилася на 13,46%, 8,68% та 15,69% відповідно, порівняно з аналоґічним показником 2011р. Чутливість до ципрофлоксацину та гатифлоксацину також знизилася, проте, ці зміни не були статистично вірогідними. Водночас, зниження чутливості до вказаних лікарських засобів носило нелінійний характер. Варто відмітити, що до пефлоксацину чутливість вірогідно зросла майже на 10,00% станом на 2016р.

Вказані вище зміни чутливості S. aureus до досліджуваних лікарських засобів частково пояснюються змінами резистентності цього збудника, а частково – наявністю помірно резистентних штамів. Так, аналіз частоти трапляння помірно резистентних ізолятів S. aureus виявив, що протягом досліджуваного періоду цей показник був незначним і у переважній більшості випадків таких збудників не було виявлено (табл. ІІІ.).

Проте, варто зауважити, що до ципрофлоксацину спостерігалось майже шорічне зростання цього показника, тоді як до норфлоксацину помітне зростання відмічалось протягом 2015-2016рр. Натомість, помірно резистентні до левофлоксацину штами з’явились тільки у 2016р., а до гатифлоксацину – такі ізоляти траплялися у 2014 та 2016рр., проте їх кількість не перевищувала 4%.

ВИСНОВКИ

Відносно невелика частота резистентності та порівняно висока чутливість дозволяє рекомендувати призначення фторхінолонів в якості емпіричного лікування інфекцій дихальних шляхів, зумовлених S. aureus. Однак, поступове зростання резистентності та помірної резистентності, а також зниження чутливості вказаного збудника до фторхінолонів вимагає неухильного дотримання правил раціонального призначення антибіотикотерапії.

ЛІТЕРАТУРА

1. Belyaev AV Mechanisms of antibacterial resistance. Clinical antibiotic therapy. 2003 2 (22): 4-7.

2. Shirobokov VP. Medical microbiology, virology and immunology: а textbook for students of higher medical schools. Vinnitsa; 2011. 952s

3. Naumenko ZS, Rozova LV, Kliushin NM. Dynamics of antibiotic resistance of Staphylococcus aureus isolated from chronic osteomyelitis patients. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology. 2003 Mar-Apr 2: 70–72

4. Kosenko IM. Аntibacterial therapy of community-acquired respiratory and ent-infections: new potentials for overcoming resistance Pharmatec. 2011 18(231): 15-20

5. Wilcox MH. The tide of antimicrobial resistance and selection. International Journal of Antimicrobial Agents. 2009 Aug 34 Suppl 3:S6-10.

6. Salmanov AG, Mariyevskyi. VF. Antibiotic Resistance of Nosocomial Strains of S. aureus in ICU of surgical Department of Ukraine in 2008. Ukraine. The health of the nation. 2011 1 (17): 83-88

7. Mandate of the Ministry of Health of Ukraine from 05.04.2007 N 167 On the approval of the methodological guidelines «Determination of the sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs.» Access mode: http://www.moz.gov.ua

8. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; twenty-third informational supplement. CLSI document M100-S23. 2013 33(1):104–109.

9. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters. Version 1.3. 2011, January 5

АДРЕСА ДЛЯ КОРЕСПОНДЕНЦІЇ

Тетяна Духович

вул. Шумна, 24/66, Ужгород, 88000, Україна

тел .: +380664382879

e-mail: t.duxowi41992@gmail.com

Надіслано: 20.02.2018

Затверджено: 10.04.2018

Таблиця І. Динаміка показників резистентності штамів S. aureus до досліджуваних антибіотиків у період 2011-2016рр., %

Рік

Лікарські засоби

2011

(n=65)

2012

(n=84)

2013

(n=58)

2014
(n=53)

2015
(n=44)

2016
(n=51)

Норфлоксацин

0,00

3,61

11,86

16,98

22,73

11,76*

Офлоксацин

3,08

0,00

0,00

2,27

11,76

Пефлоксацин

0,00

1,20

6,75

5,66

0,00

Спарфлоксацин

0,00

1,20

1,69

11,32

6,82

Левофлоксацин

0,00

1,20

1,69

7,55

9,09

13,73*

Гатифлоксацин

0,00

0,00

1,69

7,55

2,27

1,96

Ципрофлоксацин

1,54

1,20

3,39

1,89

9,09

9,80*

Примітки:

* – різниця статистично вірогідна за умов порівняння показників 2011 та 2016 рр.;

«-» – немає даних.

Рис. 1. Структура бактеріальних збудників фаринґітів та тонзилітів протягом

2011-2016рр., %.

Таблиця ІІ. Динаміка показників чутливості S. aureus до досліджуваних антибіотиків у період 2011-2016рр., %

Рік

Лікарські засоби

2011

(n=65)

2012

(n=84)

2013

(n=58)

2014

(n=53)

2015

(n=44)

2016

(n=51)

Норфлоксацин

93,85

93,98

88,14

83,02

68,18

80,39*

Офлоксацин

96,92

100,0

100,0

95,45

88,24*

Пефлоксацин

90,77

96,39

93,22

84,91

100,0*

Спарфлоксацин

100,0

97,59

98,31

88,68

93,18

Левофлоксацин

100,0

98,80

98,31

92,45

90,91

84,31*

Гатифлоксацин

100,0

100,0

98,31

90,57

97,73

94,12

Ципрофлоксацин

95,38

93,98

92,22

90,57

81,82

78,43

 

Примітки:

* – різниця статистично вірогідна за умов порівняння показників 2011 та 2016 рр.;

«-» – немає даних.

Таблиця ІІІ. Динаміка показників помірної резистентності S. aureus до досліджуваних антибіотиків у період 2011-2016рр., %

Рік

Лікарські засоби

2011

(n=65)

2012

(n=84)

2013

(n=58)

2014

(n=53)

2015

(n=44)

2016

(n=51)

Норфлоксацин

6,15

2,41

0,00

0,00

9,09

7,84

Офлоксацин

0,00

0,00

0,00

2,27

0,00

Пефлоксацин

9,23

2,41

0,00

9,43

0,00*

Спарфлоксацин

0,00

1,20

0,00

0,00

0,00

Левофлоксацин

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

1,96

Гатифлоксацин

0,00

0,00

0,00

1,89

0,00

3,92

Ципрофлоксацин

3,08

4,82

3,39

7,55

9,09

11,77

Примітки:

* – різниця статистично вірогідна за умов порівняння показників 2011 та 2016 рр.;

«-» – немає даних.