Antibioticaresistentie is wereldwijd een toenemend probleem. De darm is een belangrijke plek voor het ontstaan van antibioticaresistentie zowel bij pathogene darmbacteriën als bij bacteriën waarmee een gezonde darm is gekoloniseerd. In dit promotieonderzoek zijn verschillende onderdelen van antibioticaresistentie bij darmbacteriën bestudeerd, zoals risicofactoren, resistentiemechanismen, farmacokinetiek en een nieuwe diagnostische techniek. Het grootste deel van het onderzoek is gedaan bij tyfeuze Salmonella-bacteriën geïsoleerd bij Nederlandse reizigers, omdat er de laatste jaren sprake is van een toename van antibioticaresistentie bij deze bacteriën. Daarnaast hebben we onderzocht welke risicofactoren gastro-intestinale infecties kunnen veroorzaken en verantwoordelijk kunnen zijn voor de toenemende antibioticaresistentie.
IB januari 2017
Auteurs: R-J. Hassing
Infectieziekten Bulletin, jaargang 28, nummer 1, januari 2017
Bacteriële gastro-intestinale infecties komen wereldwijd veel voor. Deze infecties worden meestal veroorzaakt door Campylobacter-, Salmonella-, Shigella- en Yersinia-bacteriën. Deze Gramnegatieve bacteriën horen tot de Enterobacteriaceae. Binnen deze soorten nemen de tyfeuze Salmonella-bacteriën, die buiktyfus veroorzaken, een bijzondere plek in. De meeste gastro-intestinale infecties hebben bij personen met een normale afweer, een self-limiting beloop. Buiktyfus moet echter wel antibiotisch behandeld worden. Buiktyfus wordt in Nederland vooral als importziekte gezien bij reizigers. De afgelopen jaren neemt het aantal gevallen van antibioticaresistentie toe bij tyfeuze Salmonella-bacteriën.
Maagzuurremmers en bacteriële gastro-enteritis
Voorkomen is beter dan genezen. Om die reden onderzochten we de associatie tussen het gebruik van maagzuurremmers en bacteriële gastro-enteritis. Deze studie is uitgevoerd binnen de Rotterdam Studie, een prospectieve cohortstudie in een algemene populatie van 14.926 mensen van 45 jaar en ouder. Wij lieten zien dat bij gebruikers van maagzuurremmers het risico op bacteriële gastro-enteritis significant hoger is dan bij een controlegroep die geen maagzuurremmers gebruikt (odds ratio 6.14; 95% CI (Canadian Intense) 3.81-9.91). Als wij echter corrigeerden voor informatiebias, bleek dit risico een stuk minder verhoogd te zijn dan gedacht op basis van eerdere studies (odds ratio 1.94; 95% CI 1.15-3.25).
Reizen en multiresistente darmbacteriën
Internationaal reizen wordt gezien als risicofactor voor dragerschap van multiresistente Enterobacteriaceae in de darm, zoals Escherichia coli. Dit zijn normaal gesproken geen pathogene bacteriën, maar onder bepaalde omstandigheden kunnen ze wel ernstige infecties veroorzaken, zoals urineweginfecties en sepsis. In een systematisch review lieten wij zien dat het percentage dragerschap van deze multiresistente bacteriën bij net teruggekeerde reizigers ernstig is verhoogd. Het hoogste percentage dragerschap werd gezien bij reizigers teruggekeerd uit (Zuid-)Azië (tot 88% kolonisatie), en bij reizigers met gastro-enteritis en/of antibioticagebruik tijdens de reis. Hiernaast lieten we in het review zien dat deze bacteriën, naast resistentie voor derdegeneratiecefalosporines ook vaak resistent zijn voor fluorochinolonen, cotrimoxazol en aminoglycosiden.
Ciprofloxacineresistentie bij buiktyfus
Tyfeuze Salmonella-bacteriën zijn al ruim 20 jaar met regelmaat multiresistent voor antibiotica (gedefinieerd als resistent voor amoxicilline, chlooramfenicol en cotrimoxazol). Sinds zo’n 10 jaar is er in diverse Aziatische landen een toename van ciprofloxacineresistentie, wat de behandeling van buiktyfus verder bemoeilijkt. Wij hebben de verschillende antibioticaresistentiemechanismen geanalyseerd die een rol kunnen spelen in ciprofloxacineresistentie bij 23 tyfeuze Salmonella-bacteriën. Deze bacteriën werden geïsoleerd uit reizigers in het Havenziekenhuis Rotterdam. In alle gevallen bleek een bekende puntmutatie (positie 83) in het gyrA-gen de oorzaak van ciprofloxacineresistentie. Er werden geen andere resistentiemechanismen gevonden die verantwoordelijk kunnen zijn voor ciprofloxacineresistentie.
Antibioticaresistentie detecteren met behulp van massaspectrometrie
Resistentie als gevolg van een genmutatie kan worden gedetecteerd door middel van polymerasekettingreactie (PCR (polymerase chain reaction)). Een genmutatie leidt alleen tot antibioticaresistentie wanneer de mutatie ook verandering van het bijbehorende aminozuur tot gevolg heeft, resulterend in een ander eiwit. In het geval van ciprofloxacineresistentie bij Salmonella-bacteriën is dat het GyrA-eiwit. Met massaspectrometrie (MS (Multiple Sclerose)) kunnen eiwitten gedetecteerd worden. Om met MS antibioticaresistentie te detecteren, ontwikkelden en evalueerden we een vloeistofchromatografiemassaspectrometer (LC (Liquid chromatography)-MS) om mutaties in het GyrA-eiwit te detecteren. Dit hebben we gedaan bij dezelfde 23 tyfeuze Salmonella-bacteriën waarvan we de resistentiemechanismen in kaart hadden gebracht. In een onderzoekssituatie was het mogelijk om met grote zekerheid en in korte tijd de mutaties te detecteren die tot ciprofloxacineresistentie leiden. Deze methode zou theoretisch ook toegepast kunnen worden voor antibioticaresistentie bij andere klassen antibiotica.
Proefschrift Facing antimicrobial resistance in gastrointestinal bacteria
Robert-Jan Hassing
Erasmus MC (Erasmus University Medical Center) Rotterdam
ISBN 978-90-817036-3-5
Farmacokinetiek van fluorochinolonen bij buiktyfus
Farmacokinetiek is essentieel bij het bepalen van resistentie bij fluorochinolonen. Om dit te illustreren bestudeerden we klinische parameters, antibioticagevoeligheid en werkzaamheid van empirische behandeling van patiënten met bewezen buiktyfus. Patiënten met buiktyfus veroorzaakt door een ciprofloxacineresistente stam werden vergeleken met patiënten met buiktyfus door een gevoelige stam. Bij deze patiënten werd ook de farmacokinetiek ((ƒAUC0–24/MIC (Minimum inhibitory concentration))-ratio) getoond van verschillende fluorochinolonen. Een verminderde ciprofloxacinegevoeligheid bleek te correleren met een langere tijd tot koortsvrij zijn en een langere opnameduur in het ziekenhuis. We illustreerden dat je in sommige gevallen van buiktyfus met een ciprofloxacineresistente stam, toch een adequate behandeling zou kunnen bewerkstelligen door de dosering van ciprofloxacine te verhogen of door te behandelen met een ander fluorochinolon (levofloxacine of gatifloxacine). Bij een groot deel van deze gevallen zou dat echter leiden tot een toxische medicatie spiegel (50% bij ciprofloxacine, 87.5% bij levofloxacine en 25% bij gatifloxacine).
Azitromycinegevoeligheid bij buiktyfus
Vanwege de forse toename van ciprofloxacineresistentie wordt azitromycine nu dikwijls gebruikt als eerstelijnsbehandeling voor patiënten met een ongecompliceerd verloop van buiktyfus. Ondanks dat azitromycineresistentie bij tyfeuze Salmonella-bacteriën zeer zeldzaam is, zagen wij dat de MIC (minimum inhibitory concentration) voor azitromycine al verhoogd was bij 16.1% van alle Salmonella-stammen, geïsoleerd in Nederland tussen 1999 en 2012. De MIC voor azitromycine was significant vaker verhoogd bij isolaten die ook resistent waren voor ciprofloxacine (23.8%).
Discussie
Het is belangrijk om te zoeken naar risicofactoren voor infecties en voor antibioticaresistentie. Het is duidelijk aangetoond dat internationaal reizen een belangrijke risicofactor is voor dragerschap van multiresistente Enterobacteriaceae in de darm. Er is echter nog onvoldoende bekend hoe lang deze bacteriën aanwezig blijven, of deze bacteriën zich verspreiden in de samenleving en of deze bacteriën ook daadwerkelijk leiden tot moeilijk behandelbare infecties. Deze vragen zullen met toekomstig onderzoek moeten worden beantwoord.
We verloren de afgelopen jaren al veel antibiotica in de strijd tegen buiktyfus. Wanneer we nog minder soorten antibiotica kunnen gebruiken vanwege resistentie moeten we misschien ook bij buiktyfus terug gaan vallen op ouderwetse antibiotica zoals bijvoorbeeld chlooramfenicol. Een andere oplossing is het voorkomen van infectie. Meer dan 90% van buiktyfusinfecties komt voor in landen met slechte hygiënische omstandigheden. Door verbetering van watervoorzieningen en rioleringen in landen zoals India, Bangladesh en Nepal zal de Global Burden of Disease sterk afnemen en daarmee waarschijnlijk ook de toename van antibioticaresistentie. Voor reizigers is het risico op buiktyfus relatief klein. De toenemende antibioticaresistentie is echter wel een extra reden voor een goed vaccinatiebeleid voor reizigers naar hoogrisicogebieden en/of reizigers met hoogrisicoactiviteiten (bijvoorbeeld een bezoek waar slechte hygiënische omstandigheden heersen).
Conclusie
In dit promotieonderzoek is op verschillende wijzen gekeken naar antibioticaresistentie. Door het uitgebreide aantal aspecten dat invloed heeft op antibioticaresistentie is het belangrijk om de resultaten van het laboratorium-, klinisch en epidemiologisch onderzoek te combineren. Risicofactoren bestuderen is belangrijk om infecties en uitbraken te kunnen voorkomen. In de toekomst zal de invloed van reizen op de verspreiding van antibioticaresistentie nog meer algemeen bekend worden. Ons onderzoek laat zien dat basaal laboratoriumonderzoek, zoals het systematisch analyseren van resistentiemechanismen, kan leiden tot het toepassen van nieuwe diagnostische technieken, zoals de inzet van LC-MS voor antibioticaresistentiebepaling. Ook hierbij moet de toekomst uitwijzen of deze methode de weg naar de kliniek gaat vinden.
Auteur
R-J. Hassing, afdeling Interne geneeskunde, Rijnstate, Arnhem