カルバペネム耐性大腸菌に対するフォスホマイシン系抗生物質の組み合わせの寒天希釈チェッカーボード解析プロトコル

サマリー

ここでは、セフトリアキソン、メロペネム、ゲンタマイシンと組み合わせてカルバペネム耐性 大腸 菌分離株に対して、寒天希釈法を用いて相乗活性を評価するプロトコルを提示します。メロペンネムとゲンタミシンでは相乗効果が観察されましたが、セフトリアキソンでは見られませんでした。

要約

カルバペネム耐性エンテロバクテラルの治療選択肢が限られているため、併用療法の重要性が高まっています。本研究は、フォスフォマイシン耐性率を調査し、メロペネム、ゲンタミシン、セフトリアキソンと組み合わせてカルバペネム耐性 大腸 菌分離株に対するin vitroでの相乗的相互作用を評価することを目的としました。Dicle大学医科大学病院の臨床病棟および集中治療室の患者から採取した、尿、血液、吸引液、創傷、脳脊髄液、気管内穿刺液など様々な臨床サンプルから分離した60株のカルバペネム耐性 大腸菌 株が本研究に含まれました。種の同定は自動微生物同定システムを用いて行われました。抗生物質感受性検査およびカルバペネム耐性の確認は、エルタペネム、イミペネム、メロポネムを用いた椎間板拡散によって行われました。フォスホマイシン耐性および抗生物質間の相互作用は寒天希釈によって評価されました。さらに、寒天希釈ベースのプロトコルを用いて連続的な2倍濃度勾配で抗生物質の組み合わせを評価し、相乗効果、無関心、拮抗作用を判断するために分数阻害濃度指数(FICI)を計算しました。耐性率は、フォスフォマイシンが76.6%、メロペネムが61.6%、ゲンタマイシンが85.0%、セフトリアキソンが98.3%でした。フォスフォマイシン–メロポネム併用では分離株の35%、フォスフォマイシン–ゲンタミシンの組み合わせで33.4%、フォスフォマイシン–セフトリアキソン併用で1.7%の相乗相互作用が観察されました。フォスフォマイシン–メロペンネムの組み合わせでは、1株のみでアンタゴニシが検出されました。フォスフォマイシンとメロペンネムおよびゲンタマイシンの組み合わせは、カルバペネム耐性大腸菌に対してin vitroで相乗効果を示しました。これらの発見を確認するためには、さらなるin vitro研究が必要です。

概要

エンテロバクテラレスファミリーは非常に多様なグラム陰性菌群を含み、その多くは臨床的に重要な役割を果たします^。その中でも、大 腸菌 は臨床微生物学の実験室で最も頻繁に分離される種であり、尿路感染症、創傷感染、免疫不全患者の肺炎、消化器炎、新生児髄膜炎など、ほぼすべての臓器系に関わる感染症と広く関連しています。また、グラム陰性敗血症や内毒素介在性敗血症性ショックの主要な原因でもあります。人間の医学を超えて、 大腸菌 は重要な獣医病原体であり、馬を含むさまざまな動物種に呼吸器および全身感染症を引き起こし、ヒトおよび動物宿主に対する大 腸菌 の病因の宿主範囲の視点を拡大します^2,3,4。

拡張スペクトラムのベータラクタマーゼ(ESBL)産生腸内細菌、特に大腸菌や肺炎菌は、死亡率の増加、入院期間の延長、医療費の増加と関連しています。抗生物質の広範な使用は、これらの微生物における多剤耐性(MDR)の主な要因^です。耐性機構にはカルバペネマーゼ産生、ESBLs、アミノグリコシド修飾酵素(AMEs)、キノロン耐性をもたらす変異、ポリン系および排出系の変化が含まれます。大腸菌および肺炎クレブシエラでは、耐性は主にプラスミド媒介であり、水平遺伝子移動を促進します。このような耐性形質は、牛の分離株を含む動物由来の大腸菌でも報告されており、ワンヘルスの概念を支持し、人獣共通感染症の^{感染リスクの可能性}を示しています^2,3。

カルバペネムは重度の多剤耐性感染症の最終段階薬剤と考えられています。しかし、カルバペネム耐性エンテロバクテラル(CRE)は、世界的な健康上の大きな懸念事項として浮上^{しています。}この耐性は主にクラスBメタロベータラクタマーゼを含むカルバペネマーゼによって媒介されており、広範な薬剤耐性および汎耐性^表現型5に寄与しています。

MDR大腸菌株は治療の選択肢を著しく制限し、感染管理を複雑にします。これは臨床成績を改善するためには、併用療法などの代替治療戦略の必要性を強調しています。さらに、これらの耐性株は臨床現場だけでなく、乳製品などの食品源からも報告されています。これにより抗菌薬耐性の伝播の疫学的文脈が広がり、その拡散や^{臨床的影響を}緩和するための併用療法の戦略が支持されます^6,7。アミノグリコシド、ティゲサイクリン、ポリミキシンはMDR感染症で一般的に用いられる治療薬です⁸。 フォスフォマイシンは特に尿路感染症においてESBL産生菌大腸菌に対しても活性が示^{されています9。}

1969年に初めて発見されたフォスフォマイシンは、初期の細菌細胞壁合成を阻害し、^{組み合わせ治療で}有望な薬剤として再登場しています。フォスフォマイシンとアミノグリコシドまたはβ-ラクタムとの相乗効果はMDR生物で報告されています^11,12。さらに、フォスフォマイシンは大規模な臨床コホートで評価されており、単独または併用治療で重篤な感染症に対して有効性が示されています¹³。しかし、これまでの多くの研究は多様な細菌集団を含み、カルバペネム耐性大腸菌に特化したデータは限られています。

標準的な抗菌薬感受性検査には寒天希釈、ブロス希釈、ディスク拡散があります。寒天希釈ベースの併用検査により、MICsの決定とFICIの計算により抗菌相互作用の定量的評価が可能になります。タイムキルや勾配拡散などの代替手法は動的または簡略化された相互作用データを提供しますが、再現性や標準化に異なっている場合があります(^13,14)。 このプロトコルは、定義された抗生物質の組み合わせのコントロールされたin vitro評価に最も適しています。しかし、生体内薬理^{動態の条件}を十分に反映しているわけではありません。その中でも、寒天希釈はMIC決定の基準法と考えられています。しかし、カルバペネム耐性大腸菌に対するフォスフォマイシンの併用活性評価における利用は限られています。

本研究は、臨床的に確認されたカルバペネム耐性大 腸 菌分離株に対するフォスホマイシンベースの併用を体系的に評価します。標準化された寒天希釈チェッカーボード法を用い、制御されたin vitro条件下で直接比較相互作用データを生成しました。

したがって、本研究はフォスフォマイシンとメロペン、ゲンタミシン、またはセフトリアキソンを組み合わせて、CRE大腸菌分離株に対してin vitroで相乗効果を示すという仮説を検証します。