DETERMINATION OF THE MINIMUM INHIBITORY CONCENTRATION OF COLISTIN FOR TOPICAL BACTERIA IN MICROWELLS
- Authors: Gadzhikurbanov O.A1, Abdurakhmanov N.R1, Loskutov N.S1
-
Affiliations:
- S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation
- Issue: Vol 2, No S1 (2020)
- Pages: 36-38
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/RMMArep/article/view/43330
- DOI: https://doi.org/10.17816/rmmar43330
- ID: 43330
Cite item
Full Text
Abstract
Currently, the problem of antibiotic resistance is extremely relevant: new drugs do not appear quickly enough, and bacteria are adapting to antibiotics faster and faster. Therefore, in the 2000s, colistin returned to clinical practice, the mechanism of action of which changes the cell wall of bacteria, which leads to their death. This allows us to treat multi-drug resistant strains. However, in recent years, strains resistant to colistin have been found, the only method for determining the sensitivity of microorganisms to which is to determine the minimum inhibitory concentration. Using this method is extremely time-consuming for everyday research, so there are other convenient methods for determining the minimum suppressive concentration to colistin. The aim of the work: to investigate the sensitivity of bacterial strains to colistin by determining the minimum inhibitory concentration in microwells using the diagnostic KIT "MIC-MICRO". In the study of the sensitivity of K. рneumoniae and P. аeruginosa to the drug, differences in the results from the control method were observed only in cases with sensitive strains where very small concentrations of the antibiotic are used. All other results of both methods when setting the sensitivity of A. baumannii strains to colistin coincided. The study showed the comparability of the results obtained using the "MIC-MICRO" and the reference method, and also revealed the advantages of the method under study. They are: reliability of the results obtained, especially within the cut-off points, ease of use and ease of accounting for the results. Further research is also needed to validate this method as available for practical laboratories.
Full Text
Введение. Проблема антибиотикорезистентности стала особо актуальной и тревожной в XXI веке. Устойчивость к антибиотикам прогнозируется как одна из самых больших угроз здоровью человека в бу- дущем. Ежегодно в мире регистрируется около 700 тысяч смертей, обусловленных антибиотикорези- стентными штаммами микроорганизмов. По расчетам британского исследования Review on Antimicrobial Resistance, если ситуация не изменится коренным образом, то смертность по этой причи- не может возрасти к 2050 г. до 10 млн человек в год. При этом бактерии все быстрее приспосабливают- ся к антибиотикам. Между тем, создание новых антибиотиков в последние годы оказалось у критической черты [12]. Особенное беспокойство вызывают случаи нозокомиальных инфекций, обусловленных гра- мотрицательными бактериями [10, 15]. В течение последних 20 лет бактерии семейства Enterobacteriaceae являются наиболее частыми воз- будителями нозокомиальных инфекций в стационарах России [1]. Причем, более 50% штаммов пред- ставлены Klebsiella pneumoniae, которые в последние годы отличаются множественной устойчивостью к антибиотикам, в особенности к β-лактамам [18]. Поэтому проблемой явлеятся тот факт, что в большин- стве протоколов лечения инфекций, обусловленных ESBL-продуцирующими штаммами, препаратами выбора остаются карбапенемы. Также к разряду наиболее значимых возбудителей нозокомиальных инфекций относятся грамотри- цательные неферментирующие бактерии: Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa [14]. По причине низкой природной чувствительности к большинству β-лактамных антибиотиков, включая пени- циллины и цефалоспорины, для борьбы с этими бактериями используют карбапенемы. Однако в на- стоящее время одной из наиболее значимых проблем при лечении инфекций, вызванных P.aeruginosa, является глобальный рост устойчивости к данной группе препаратов, обусловленный распространени- ем штаммов, продуцирующих металло-β-лактамазы [13]. Устойчивость перечисленных бактерий ко всем широко используемым классам антибиотиков (це- фалоспорины, карбапенемы, аминогликозиды, фторхинолоны) на фоне отсутствия перспективы появ- ления в ближайшие годы новых антибактериальных средств привели к возврату в начале 2000-х гг. в кли- ническую практику парентеральных полимиксинов, в том числе колистина [16]. Важной особенностью колистина является его способность изменять структуру клеточной мембраны бактерий, что приводит к ее гибели. Это отличие механизма действия колистина от других антибиотиков позволяет бороться с по- лирезистентными возбудителями в различных отделениях многопрофильных клиник [3, 4]. Причем, рези- стентность к колистину среди нозокомиальных штаммов развивается гораздо медленнее, чем к другим классам антибиотиков. Так, 77,7% штаммов Enterobacteriaceae, 97,6% P. aeruginosa и 98% A. baumannii, выделенных в стационарах России, сохранили чувствительность к колистину [6, 9]. Вместе с тем, в по- следние годы все чаще появляются сообщения о случаях устойчивости к колистину штаммов K.pneumoniae, P. aeruginosa, Acinetobacter spp при длительном и массивном назначении этого анти- биотика в повседневной клинической практике [5, 11, 17]. Поэтому крайне важно определять чувствительность к колистину у выделенных штаммов, принадле- жащих к группе с потенциальной резистентностью. Основным параметром, характеризующим отно- шение микроба к антибиотику, является величина минимальной подавляющей концентрации (МПК) препарата. Референтным считается метод последовательных микроразведений, регламентированный международным стандартом ISO 20776-1:2006 ("Clinical laboratory testing and in vitro diagnostic test sys- tems - Susceptibility testing of infectious agents and evaluation of performance of antimicrobial susceptibility test devices - Part 1: Reference method for testing the in vitro activity of antimicrobial agents against rapidly growing aerobic bacteria involved in infectious diseases"). В Российской Федерации утвержден и введен в действие Национальный Стандарт ГОСТ Р ИСО 20776-1-2010, который идентичен международному стан- дарту. При этом, согласно указанным документам, определение чувствительности бактерий к колисти- ну возможно только путем определения МПК. Наряду с фактом токсичности колистина имеет место не- достаток информации о фармакокинетике и фармакодинамике этого препарата в организме чело- века, особенно при различных видах системной и органной патологии [2]. Однако метод определения МПК довольно трудоемок при каждодневной постановке. Поэтому в некоторых лабораториях использу- ют различные удобные методы для определения МПК колистина. Вместе с тем, не все используемые методы дают достоверные результаты. Так, использование Етестов показало большую долю ошибок при сравнении со стандартной методикой определения МПК [8]. Результаты определения чувствительности к колистину модифицированным методом элюции диска с колистином в бульон оказались более сопос- тавимы с результатами коммерческих тест-систем [7]. Однако этот метод рассчитан на определение чувствительности к колистину только у штаммов клебсиелл, в то время как потребность в изучении этого показателя существует для целого ряда грамотрицательных бактерий, в том числе неферментирующих бактерий, таких как Acinetobacter spp и P. aeruginosa. Цель исследования: испытание набора «МПК-МИКРО. Колистин», разработанного ФБУН «НИИ эпи- демиологии и микробиологии им. Пастера», на клинических изолятах K. pneumoniae, P. aeruginosa, A. baumannii. Материалы и методы. В работе использованы 8 штаммов K. pneumoniae, 7 штаммов P. aeruginosa и 7штаммов A. baumannii, выделенных при нозокомиальных инфекциях в стационарах Санкт-Петербурга. Для контроля качества определения чувствительности к колистину использованы два контрольных штам- ма: чувствительный - К+ (E. coli ATCC 25922) и резистентный - К- (E. coli NCTC 13846) к колистину. Проведение исследований с использованием указанного набора основано на методе последова- тельных двукратных разведений исследуемой культуры бактерий в микролунках, содержащих различ- ные концентрации колистина. Набор предусматривает два варианта визуальной оценки результатов: по изменению цвета среды при использовании окислительно-восстановительного или рН-индикаторов и по мутности среды. При работе со штаммами K. pneumoniae и E. coli использовали индикатор рН, а при работе с P. aeruginosa и A. baumannii использовали индикатор редокс-потенциала, входящие в состав набора. Метод предполагает оценку чувствительности штамма к широкому диапазону концентраций колистина: от 0,008 до 64 мкг/мл. Исследование проводили согласно инструкции, входящей в состав набора. Рост исследуемого микроорганизма в лунках стрипа оценивали визуально через 16 часов по изменению цвета среды по сравнению с контрольными лунками. Отсутствие видимых изменений свиде- тельствовало о подавлении роста микроорганизма. Значение МПК соответствовало наименьшей кон- центрации антимикробного препарата в лунке, где визуально не определялся рост бактерий. В качестве контрольного метода определения чувствительности указанных штаммов к колистину был выбран метод последовательных микроразведений (МПМ) в планшете. Результаты. Исследование чувствительности штаммов к колистину проводилось с соблюдением ус- ловия: изучаемые штаммы были исследованы параллельно двумя методами в один день. Результаты проведенной работы представлены в таблицах 1, 2, 3. Как видно из таблицы, отличие в результатах наблюдалось лишь в одном случае при исследовании штамма с высокой чувствительностью к колистину, где используются очень маленькие концентрации антибиотика. При исследовании чувствительности штаммов A. baumannii все результаты двух методов совпали. Проведенные исследования показали хорошую сопоставимость результатов, полученных при изуче- нии чувствительности штаммов бактерий к колистину с помощью диагностического набора «МПК- МИКРО. Колистин» и референтного метода МПМ в планшете. Преимуществами набора «МПК-МИКРО. Колистин» являются: достоверность получаемых результатов, особенно в пределах точек отсечения, удобство в использовании и простота учета результатов. Благодарности: авторы статьи выражают благодарность научному сотруднику ФБУН «НИИ эпиде- миологии и микробиологии им. Пастера» Лихачеву И.В., разработавшему диагностический набор и предоставившему его для научного исследования. Выводы: необходимы дальнейшие исследования с целью валидации данного метода в качестве дос- тупного для практических лабораторий метода определения чувствительности к колистину штаммов грамотрицательных бактерий.×
About the authors
O. A Gadzhikurbanov
S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian FederationSt. Petersburg, Russia
N. R Abdurakhmanov
S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian FederationSt. Petersburg, Russia
N. S Loskutov
S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian FederationSt. Petersburg, Russia
References
- Волкова, Ю.В. Роль колистина в лечении нозокомиальной инфекции у пациентов ОИТ различного профиля / Ю.В. Волкова // Медицина неотложных состояний. - 2018. - №2 (89). - С.17-22.
- Захаревич, В.И. Фармакокинетика и фармакодинамика колистина у пациентов, получающих непрерывную почечную заместительную терапию / В.И. Захаревич // Здравоохранение. - 2015. - №7. - С.59-62.
- Зузов, С.А. Проблема полирезистентности основных возбудителей нозокомиальной инфекции у хирургических пациентов в многопрофильном онкологическом стационаре / С.А. Зубов, М.М. Зубков, П.В. Кононец // Клинический и экспериментальный хирургический журнал им. академика Б.В. Петровского. - 2016. - №2. - С.25-34.
- Кузовлев, А.Н. Оценка эффективности ингаляционного колистина при нозокомиальной пневмонии / А.Н. Кузовлев, А.К. Шабанов, А.М. Голубев, В.В. Мороз // Общая реаниматология. - 2017. - №13(6). - С.60-73.
- Соловей, Н.В. Колистин как терапия спасения при инфекциях, вызванных экстремально резистентными грамотрицательными возбудителями / Н.В. Соловей, И.А. Карпов, Ю.Л. Горбич // Клиническая инфектология и паразитология. - 2017. - Т.6, №2. - С.193-207.
- Сухорукова, М.В. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Enterobacteriaceae в стационарах России / М.В. Сухорукова [и др.] // Клин. микробиол. и антимикроб. химиотер. - 2017. - 19(1). - С.49-56.
- Тимофеева, О.Г. Определение чувствительности к колистину карбапенеморезистентных штаммов Кlebsiella pneumoniae модифицированным методом элюции диска колистина в бульон (CBDE) / О.Г. Тимофеева, С.В. Поликарпова, Н.В. Пивкина, Н.А. Бондаренко, В.В. Балина // КМАХ. - 2019. - Т.21. - Прил.1. - C.63.
- Шамина, О.В. Сравнение методов определения чувствительности к колистину карбапенеморезистентных штаммов Кlebsiella pneumoniae / О.В. Шамина, О.А. Крыжановская, А.В. Лазарева, Н.М. Алябьева, Н.А. Маянский // КМАХ. - 2018. - Т.20. - Прил.1. - С.45.
- Эйдельштейн, М.В. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Pseudomonas aeruginosa в стационарах России / М.В. Эйдельштейн [и др.] // Клин. микробиол. и антимикроб. химиотер. - 2017. - 19(1). - С.37-41.
- Эйдельштейн, М.В. Распространенность и молекулярная эпидемиология грамотрицательных бактерий, продуцирующих металло-бета-лактамазы, в России, Беларуси и Казахстане / М.В. Эйдельштейн [и др.] // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - 2012. - Т.14, №2. - С.132-152.
- Bathoorn, E. Emergence of pan-resistance in KPC-2 carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae in Crete, Greece: a close call / E. Bathoorn // The Journal of Antimicrobial Chemotherapy. - 2016. - Vol.71, №5. - Р.1207-1212.
- Cerceo, E. Multidrug-resistant gram-negative bacterial infection in the hospital setting: overview, implications for clinical practice, and emerging treatment options / E. Cerceo, S.B. Deitelzweig, B.M. Sherman, A.N. Amin // Macrob. Drug Resist. - 2016. - №2. - Р.46-53.
- Hong, D.J. Epidemiology and characteristics of metallo-β-lactamase-producing Pseudomonas aeruginosa / D.J. Hong, I.K. Bae, I.H. Jang [et al.] // Infect. Chemother. - 2015. - Vol.47, №2. - P.81-97.
- Karaiskos, I. Multidrug-resistant and extensively drug-resistant Gramnegative pathogens: current and emerging therapeutic approaches / I. Karaiskos, H. Giamarellou // Expert Opinion on Pharmacotherapy. - 2014. - Vol.15, №10. - Р.1351-1370.
- Kaye, K.S. Infections caused by resistant gramnegative bacteria: epidemiology and management / K.S. Kaye, J.M. Pogue // Pharma-cotherapy. - 2015. - Vol.35, №10. - P.949-962.
- Liu, Y. Emergence of plasmidmediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human being in China: a microbiological and molecular biological study / Y. Liu, Y. Wang, T.R. Walsh [et al.] // Lancet Infect. Dis. - 2016. - №16. - Р.161-168.
- Maraki S. A 5-year Surveillance Study on Antimicrobial Resistance of Acinetobacter baumannii Clinical Isolates from a Tertiary Greek Hospital / S. Maraki // Infection & Chemotherapy. - 2016. - Vol.48, №3. - Р.190-198.
- Weiner, L.M. Vital Signs: Preventing Antibiotic-Resistant Infections in Hospitals - United States, 2014 / L.M. Weiner [et al.] // MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. - 2016. - Vol.65, №9. - P.235-241.
Supplementary files
![](/img/style/loading.gif)