Antimicrobial Resistance of Various Antimicrobial Agents in Carbapenem Resistant and Susceptible Isolates of Klebsiella pneumoniae

Abstract

Objective: Treatment of multidrug-resistant Gram-negative bacteria is a global public health problem. Klebsiella pneumoniae resistant to carbapenems is one of the most important pathogens in this group. In this study, it was aimed to compare the resistance status of carbapenem-resistant and susceptible K. pneumoniae isolates to various antibiotics and to guide the treatment. Methods: The resistance rates of 709 carbapenem-resistant and 3029 carbapenem-susceptible 3738 K. pneumoniae isolates isolated from various clinical specimens were retrospectively analysed and their resistance to various antibiotics were compared. Identification of isolated microorganisms and antibiotic susceptibility tests were performed with the VITEK 2 (bioMérieux, France) automated system, and the results were interpreted according to European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) standards. Ceftazidime/ avibactam susceptibility was also studied by disc diffusion method in isolates resistant to carbapenems. Broth microdilution method was used to determine the sensitivity of colistin. Those who were moderately susceptible as a result of the antibiogram were accepted as susceptible and one isolate from each patient was included in the study. Results: In carbapenem-resistant K. pneumoniae isolates, amikacin, amoxicillin/ clavulanate, aztreonam, cefazolin, cefepime, cefixime, cefoxitin, ceftazidime, ceftriaxone, cefuroxime, ciprofloxacin, colistin, fosfomycin, gentamicin, levofloxacin, netilmicin, nitrofurantoin, piperacillin/ tazobactam, trimethoprim/ sulfamethoxazole resistance rates respectively; 53.12%, 99.78%, 98.33%, 100%, 98.26%, 97.90%, 98.68%, 98.57%, 98.35%, 98.77%, 94.63%, 16.74%, 41.36%, 59.32%, 92.53%, 79.9%, 67.02%, 99.45%, 72.23% and it was found to be significantly higher than K. pneumoniae isolates susceptible to carbapenems (p<0.001). Ceftazidime/ avibactam resistance was found in 22.5% of isolates resistant to carbapenems. Conclusion: It is observed that carbapenem-resistant K. pneumoniae isolates are more resistant to non- carbapenem antimicrobials than carbapenem- susceptible isolates. It is thought that colistin, which seems to be the most effective, can be kept as a last option due to its nephrotoxic effects, ceftazidime/ avibactam can be used in appropriate cases, aminoglycosides can be used in combination therapy and fosfomycin may be a suitable option in urinary tract infections.

Keywords

• Carbapenem
• resistance
• Klebsiella pneumoniae
• antimicrobial susceptibility

Karbapenemlere Dirençli ve Duyarlı Klebsiella pneumoniae İzolatlarının Çeşitli Antimikrobiyallere Direnç Oranları

Abstract

Amaç: Çoklu ilaç dirençli Gram negatif bakterilerin tedavisi küresel anlamda önemli bir halk sağlığı sorunudur. Karbapenemlere dirençli Klebsiella pneumoniae bu grupta yer alan en önemli patojenlerden biridir. Bu çalışmada karbapenemlere dirençli ve duyarlı K. pneumoniae izolatlarının çeşitli antibiyotiklere direnç durumlarının karşılaştırılması ve tedaviye yol gösterici olunması amaçlanmıştır. Yöntem: Çeşitli klinik örneklerden izole edilmiş 709 karbapenem dirençli, 3029 karbapenem duyarlı 3738 K. pneumoniae izolatının direnç oranları retrospektif olarak incelenmiş, çeşitli antibiyotiklere direnç durumları karşılaştırılmıştır. İzole edilen mikroorganizmaların tanımlanmaları ve antibiyotik duyarlılık testleri VITEK 2 (bioMérieux, Fransa) otomatize sistemi ile yapılmış, sonuçlar European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) standartlarına göre yorumlanmıştır. Karbapenemlere dirençli izolatlarda seftazidim/ avibaktam duyarlılığı ayrıca disk difüzyon yöntemi ile çalışılmıştır. Kolistin duyarlılığının saptanmasında sıvı mikrodilüsyon yöntemi kullanılmıştır. Antibiyogram sonucu orta derecede duyarlı olanlar, duyarlı olarak kabul edilmiş ve her hastadan birer izolat çalışma kapsamına alınmıştır. Bulgular: Karbapenemlere dirençli K. pneumoniae izolatlarında amikasin, amoksisilin/ klavulanat, aztreonam, sefazolin, sefepim, sefiksim, sefoksitin, seftazidim, seftriakson, sefuroksim, siprofloksasin, kolistin, fosfomisin, gentamisin, levofloksasin, netilmisin, nitrofurantoin, piperasilin/ tazobaktam, trimethoprim/ sulfametaksazol direnç oranları sırası ile %53,12; %99,78; %98,33: %100; %98,26; %97,90; %98,68; %98,57; %98,35; %98,77; %94,63; %16,74; %41,36; %59,32; %92,53; %79,9; %67,02; %99,45; %72.23’ tür ve karbapenemlere duyarlı K. pneumoniae izolatlarına göre anlamlı derecede yüksek bulunmuştur (p<0,001). Karbapenemlere dirençli izolatlarda seftazidim/ avibaktam direnci %22,5 saptanmıştır. Sonuç: Karbapenemlere dirençli K. pneumoniae izolatlarının karbapenem dışı antimikrobiyallere karbapenemlere duyarlı izolatlara göre daha dirençli olduğu gözlenmektedir. En etkili görünen kolistinin nefrotoksik etkileri nedeni ile son seçenek olarak saklanabileceği, uygun vakalarda seftazidim/ avibaktamın, kombinasyon tedavisinde de aminoglikozidlerin kullanılabileceği, üriner sistem enfeksiyonlarında fosfomisinin uygun bir seçenek olabileceği düşünülmektedir.

Keywords

• Karbapenem
• direnç
• Klebsiella pneumoniae
• antimikrobiyal duyarlılık

References

1. Shirley M. Ceftazidime- Avibactam: A Review in theTreatment of Serious Gram- Negative Bacterial Infections. Drugs. 2018;78:675-692. doi:10.1007/s40265-018-0902-x.
2. Aydemı̇r Ö, Terzı̇ HA, Özözen E, Köroğlu M, Altındı̇ş M. Genişlemiş Spektrumlu Beta-laktamaz Üreten Escherichia coli ve Klebsiella pneumoniae Suşlarında Piperasilin/ Tazobaktam in vitro Etkinliği. Online Türk Sağlık Bilimleri Dergisi. 2019;4(2):118- 127. doi:10.26453/otjhs.487008.
3. Baba S, Aktaş Z, Öncül MO. Karbapenemlere Dı̇rençlı̇ Klebsı̇ella Pneumonı̇ae İzolatlarının Apramı̇sı̇ne Duyarlılıklarının Araştırılması. Journal of Advanced Research in Health Sciences. 2022;5(1):25-31. doi:10.26650/JARHS2022-1034594.
4. Arzanlou M, Chai CW, Venter H. Intrinsic, adaptive and acquired antimicrobial resistance in Gram- negative bacteria. Essays in Biochemistry. 2017;61:49–59. doi:10.1042/EBC20160063.
5. Temiz H, Özbek E, Vural DG, Özekinci T. Klebsiella İzolatlarında Antimikrobiyal Direnç. Türk Mikrobiyol Cem Derg. 2015;45(2):68-74. doi:10.5222/TMCD.2015.068.
6. Usluer G. Çoklu Dirençli Patojenler: Epidemiyoloji ve Kontrol. Flora. 2002;7(3):135-141.
7. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters Version 11.0, 2021. https://www.eucast.org/fileadmin/src/media/PDFs/EUCAST_files/Breakpoint_tables/v_11.0_Breakpoint_Tables.pdf. January, 1, 2021.
8. Juhas M, Widlake E, Teo J, et al. In vitro activity of apramycin against multidrug-, carbapenem- andaminoglycoside- resistant Enterobacteriaceae and Acinetobacter baumannii. J Antimicrob Chemother. 2019;74(4):944-52. doi:10.1093/jac/dky546.

9. Eren E, Kılıç UA, Türe Z, Cevahir F, Kılıç H, Meşe AE. Karbapeneme Dirençli Klebsiella pneumoniae ile İlişkili Kan Dolaşımı İnfeksiyonlarında Mortaliteyi Etkileyen Risk Faktörleri. Klimik Dergisi. 2021;34(1):56-60. doi:10.36519/kd.2021.10.
10. Koçak CÖ, Hazırolan G. Karbapeneme Dirençli Klebsiella pneumoniae Klinik İzolatlarında Kolistin Direnci. Türk Mikrobiyoloji Cem Derg. 2019;49(1):17-23. doi:10.5222/TMCD.2019.017.
11. Agyar İS. Karbapenem Dirençli Klebsiella pneumoniae Kökenlerinde Yıllar İçerisinde Kolistin MİK Değerindeki Artışın İn Vitro Değerlendirilmesi. Turk Mikrobiyol Cemiy Derg. 2020;50(3):164-71. doi:10.5222/TMCD.2020.164.
12. Tartar A, Özer AB, Ulu R, Akbulut A. Endotrakeal Aspirat Örneklerinden İzole Edilen Bakteriler ve Antibiyotik Duyarlılıkları: Bir Yıllık Retrospektif Analiz. Klimik Dergisi 2018;31(1):56-60. doi:10.5152/kd.2018.14.
13. Kahmaran EP, Karakeçe E, Erdoğan F, Uluyurt H, Köroğlu M, Çiftci İH. Klebsiella pneumoniae izolatlarının antibiyotiklere direnç durumlarının değerlendirilmesi. Ortadogu Medical Journal. 2017;9(1):12-18. doi:10.21601/ortadogutipdergisi. 291133.
14. Çaycı YT, Bıyık İ, Çınar C, Birinci A, Karbapeneme Dirençli Enterobacteriaceae İzolatlarının 2015- 2018 Yılları Arasındaki Antibiyotik Direnci. Turk Mikrobiyol Cemiy Derg. 2020;50(3):134-40. doi:10.5222/TMCD.2020.134.
15. Koçak AA, Yayla B, Güçlü A, et al. Adana’da Bir Üniversite Hastanesinde İzole Edilen Solunum Yolu Patojenleri ve Antibiyotik Direnç Profillerinin Değerlendirilmesi. Türk Mikrobiyoloji Cem Derg. 2019;49(4):226-232. doi:10.5222/TMCD.2019.226.
16. Hacıseyitoğlu D, Çağ Y, Başgönül S, Özer S. Çeşitli Klinik Örneklerden İzole Edilen Escherichia coli ve Klebsiella pneumoniae İzolatlarının Antibiyotiklere Direnç Durumu. Türk Mikrobiyol Cem Derg. 2014;44(3):101-106. doi:10.5222/TMCD.2014.101.
17. Fritzenwanker M, Imirzalioglu C, Herold S, Wagenlehner MF, Zimmer KP, Chakraborty T. Treatment Optionsfor Carbapenem- Resistant Gram- Negative Infections. Dtsch Arztebl Int. 2018;115:345–52. doi:10.3238/arztebl.2018.0345.
18. Shields RK, Nguyen MH, Chen L, et al. Ceftazidime Avibactam is Superior to Other Treatment Regimens against Carbapenem Resistant Klebsiella pneumoniae Bacteremia. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2017;61(8):00883-17. doi:10.1128/AAC.00883-17.
19. Gaibani P, Re MC, Campoli C, Viale PL, Ambretti S. Blood stream infection caused by KPC producing Klebsiella pneumoniae resistant to ceftazidime/ avibactam: epidemiology and genomic characterization. CMI. 2020;26(4):516. doi:10.1016/j.cmi.2019.11.011.