Протокол шахматного анализа комбинаций антибиотиков на основе фосфомицина с разбавлением агаром против резистентной к карбапенему Escherichia coli

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол оценки синергетической активности фосфомицина в сочетании с цефтриаксоном, меропенемом и гентамицином против изолятов Escherichia coli, устойчивых к карбапенему, с использованием метода разбавления агара. Синергия наблюдалась с меропенемом и гентамицином, но не с цефтриаксоном.

Аннотация

Из-за ограниченных вариантов лечения карбапенем-резистентных Enterobacterales комбинированные схемы терапии приобрели всё большее значение. Целью данного исследования было изучение уровней устойчивости к фосфомицину и оценка in vitro синергетических взаимодействий фосфомицина в сочетании с меропенемом, гентамицином и цефтриаксоном с резистентными к карбапенему изолятами Escherichia coli . В исследование были включены шестьдесят карбапенем-резистентных штаммов E. coli , выделенных из различных клинических образцов (моча, кровь, аспират, раны, спинномозговая жидкость, эндотрахеальная аспират), полученных у пациентов в клинических отделениях и отделениях интенсивной терапии Медицинских факультетских больниц Университета Дикле. Идентификация видов проводилась с помощью автоматизированной системы микробной идентификации. Тестирование на восприимчивость к антибиотикам и подтверждение резистентности к карбапенему были проведены с помощью дисковой диффузии с помощью эртапенема, имипенема и меропенема. Резистентность к фосфомицину и взаимодействия между антибиотиками оценивались с помощью разбавления агара. Кроме того, комбинации антибиотиков оценивались по серийным двукратным градиентам концентрации с использованием протокола разбавления агаров, а также рассчитывались индексы фракционной ингибиторы концентрации (FICI) для определения синергии, равнодушия или антагонизма. Показатели резистентности составили 76,6% для фосфомицина, 61,6% для меропенема, 85,0% для гентамицина и 98,3% для цефтриаксона. Синергетические взаимодействия наблюдались в 35% изолятов комбинации фосфомицин–меропенем, в 33,4% — в комбинации фосфомицин–гентамицин и в 1,7% — в комбинации фосфомицин–цефтриаксон. Антагонизм был обнаружен только в одном изоляте в комбинации фосфомицин–меропенем. Комбинации фосфомицина с меропенемом и гентамицином продемонстрировали in vitro синергетическую активность против резистентной к карбапенему кишечной палочки. Для подтверждения этих результатов требуются дополнительные исследования in vitro.

Введение

Семейство Enterobacterales включает очень разнообразную группу грамотрицательных бацилл, многие из которых имеют значительное клиническое^{значение 1}. Среди них Escherichia coli является самым часто выделяемым видом в клинических микробиологических лабораториях и широко ассоциируется с инфекциями, затрагивающими почти все органы, включая инфекции мочевыводящих путей, раны, пневмонию у иммунокомпрометированных пациентов, гастроэнтерит и неонатальный менингит. Это также является основной причиной грамотрицательного сепсиса и септического шока, вызванного эндотоксинами. Помимо медицины для людей, E. coli также является важным ветеринарным патогеном, вызывая респираторные и системные инфекции у различных видов животных, включая лошадей, расширяя диапазон патогенеза E. coli среди людей и животных^2,3,4.

Энтеробактериальные бактерии расширенного спектра бета-лактамазы (ESBL), особенно E. coli и Klebsiella pneumoniae, связаны с повышением смертности, длительной госпитализацией и увеличением затрат на здравоохранение. Широкое использование антибиотиков является одним из основных факторов мультилекарственной устойчивости (MDR) среди этих^{организмов 1}. Механизмы устойчивости включают выработку карбапеназы, ESBL, аминогликозидмодифицирующие ферменты (AME), мутации, обеспечивающие устойчивость к хинолону, а также изменения в системах порина и вытока. У E. coli и Klebsiella pneumoniae устойчивость в основном опосредована плазмидами, что способствует горизонтальному переносу генов. Такие признаки устойчивости также всё чаще отмечаются у животных E. coli, включая изоляты крупного рогатого скота, что подтверждает концепцию единого здоровья и указывает на потенциальный зоонозный риск^{передачи 2,3}.

Карбапенемы считаются средствами последней линии при тяжёлых мультипрепараторезистентных инфекциях. Однако устойчивые к карбапенему Enterobacterales (CRE) стали одной из главных глобальных проблем для здоровья⁴. Эта устойчивость в основном опосредована карбапенемазами, включая металло-бета-лактамазы класса B, что способствует формированию широко резистентных к лекарствам и пан-резистентным^{фенотипов 5}.

Штаммы MDR E. coli значительно ограничивают терапевтические возможности и усложняют управление инфекцией. Это подчёркивает необходимость альтернативных стратегий лечения, таких как комбинированные терапии, для улучшения клинических результатов. Кроме того, эти устойчивые штаммы всё чаще сообщаются не только в клинических условиях, но и из пищевых продуктов, таких как молочные продукты. Это расширяет эпидемиологический контекст распространения антимикробной резистентности и поддерживает комбинированную терапию как потенциальную стратегию для смягчения её распространения и клинического^{воздействия 6,7}. Аминогликозиды, тигециклин и полимиксины часто используются в терапевтических средствах при инфекциях^{MDR 8}. Фосфомицин также продемонстрировал активность против ESBL-продуцирующих кишечных палочков, особенно при инфекциях мочевыводящих^{путей 9}.

Фосфомицин, впервые обнаруженный в 1969 году, подавляет ранний синтез бактериальных клеточных стенок и вновь стал перспективным агентом в комбинированной терапии¹⁰. Синергетические эффекты между фосфомицином и аминогликозидами, или β-лактамами, были зафиксированы у организмов^{MDR 11,12}. Кроме того, фосфомицин оценивался в больших клинических когортах, демонстрируя эффективность при тяжелых инфекциях при одиночном применении или в комбинированных^{схемах 13}. Однако большинство предыдущих исследований охватывают гетерогенные бактериальные популяции, и данные, касающиеся резистентных к карбапенемам E. coli, остаются ограниченными.

Стандартные методы тестирования на чувствительность к антимикробным препаратам включают разбавление агара, разбавление бульона и диффузию диска. Комбинированное тестирование на основе разбавления агара позволяет количественно оценивать антимикробные взаимодействия путём определения MIC и расчёта FICI. Альтернативные методы, такие как временное уничтожение и градиентная диффузия, предоставляют динамические или упрощённые данные взаимодействия, но могут отличаться по воспроизводимости и стандартизации^13,14. Этот протокол наиболее подходит для контролируемой in vitro оценки определённых комбинаций антибиотиков. Однако он не полностью отражает фармакокинетические состояния in vivo¹⁵. Среди них разбавление агара считается эталонным методом определения МИК; однако его использование при оценке активности комбинированных фосфомицинов против резистентных к карбапенему кишечной палочки остаётся ограниченным.

В данном исследовании проводится систематическая оценка комбинаций на основе фосфомицина против клинически подтверждённых изолятов E. coli, устойчивых к карбапенему. Был использован стандартизированный шахматный подход с разбавлением агара, который генерировал прямые сравнительные данные взаимодействия в контролируемых условиях in vitro.

Поэтому в данном исследовании рассматривается гипотеза о том, что фосфомицин в сочетании с меропенемом, гентамицином или цефтриаксоном проявляет in vitro синергетическую активность против изолятов CRE E. coli.