Diskussion
Eines der größten Probleme bei der Behandlung von durch C. striatum verursachten Infektionen ist die Isolierung multiresistenter Stämme aus klinischem Material und die Auswahl der geeigneten Antibiotikatherapie für eine bestimmte Infektionsart. C. striatum-Infektionen sollten entsprechend den Ergebnissen der Empfindlichkeitstests behandelt werden. Mehrfache Arzneimittelresistenz wird durch das Zusammenspiel mehrerer Resistenzmechanismen verursacht, die durch den Erwerb fremder Resistenzdeterminanten oder spontane Mutationen entstehen. Diese Arbeit unterstreicht die hohe Prävalenz von multiresistenten Stämmen und Resistenzgenen unter den in einem Krankenhaus in Tunesien isolierten C. striatum, insbesondere die Resistenz gegen Aminoglykoside, Verbindungen der MLSB-Gruppe, Fluorchinolone und β-Laktame.
Die 63 in dieser Studie analysierten C. striatum waren empfindlich gegenüber Vancomycin und Linezolid. In einem früheren Bericht, in dem die Scheibendiffusionsmethode verwendet wurde, zeigten Martinez et al.19, dass 31 aus klinischen Proben isolierte C. striatum für Vancomycin empfindlich waren. Kürzlich berichteten Gomila et al.20, dass ihre 52 von Patienten mit chronisch obstruktiver Atemwegserkrankung isolierten C. striatum auch für Vancomycin empfänglich waren. Vancomycin ist auch heute noch wirksam und stellt daher eine geeignete Option für die Behandlung schwerer Infektionen durch C. striatum dar. Linezolid hat ebenfalls eine ausgezeichnete Wirksamkeit gezeigt, mit MHKs, die routinemäßig unter 0,5 mg/L liegen21. Gómez-Garcés et al.22 zeigten, dass Vancomycin und Linezolid gegen 30 klinische C. striatum gleich aktiv waren (MHKs90 beider Verbindungen = 0,5 mg/L). Linezolid kann als Alternative zu Vancomycin gegen C. striatum in Betracht gezogen werden, wenngleich seine Nebenwirkungen während der langen Behandlungszyklen, die bei Hardware- oder Geräte-assoziierten Infektionen erforderlich sind, in Betracht gezogen werden müssen. Alle unsere C. striatum waren empfindlich gegenüber Daptomycin (MIC90 = 0,25 mg/L). Daptomycin hat sich auch als wirksam gegen C. striatum erwiesen, allein23 oder in Kombination mit Rifampicin24. Daher kann Daptomycin auch als Alternative zu Vancomycin für die Behandlung von C. striatum-Infektionen in Betracht gezogen werden, obwohl vor kurzem über das rasche Auftreten einer hochgradigen Daptomycin-Resistenz berichtet wurde25, 26.
Aminoglykoside werden als ergänzende Antibiotika zur Behandlung schwerer Infektionen durch Diphtheroide eingesetzt. Von den Aminoglykosiden zeigten Amikacin und Gentamicin in vitro eine gute Aktivität gegen unseren C. striatum (MHK90 = 1 bzw. 2 mg/L). Die Resistenz gegen Aminoglykoside wird durch mehrere Mechanismen hervorgerufen, die gleichzeitig in ein und derselben Zelle vorhanden sein können. Die enzymatische Inaktivierung des Antibiotikamoleküls ist in der klinischen Praxis am weitesten verbreitet. Das aac(3)-XI-Gen, das für eine Aminoglykosid-3-N-Acetyltransferase kodiert, die in C. striatum27 eine Resistenz gegen Gentamicin und Tobramycin verleiht, wurde in unseren drei Gentamicin-resistenten Isolaten nicht gefunden, was darauf schließen lässt, dass die Resistenz durch einen anderen Mechanismus vermittelt wird. Kanamycin und Streptomycin werden in Tunesien in der klinischen Praxis nicht verwendet, wurden aber in dieser Studie getestet, weil sie gute Marker für den Nachweis der aph(3′)-Ic, aph(3″)-Ib und aph(6)-Id-Gene sind. Das aph(3′)-Ic-Gen, das für eine Aminoglykosid-O-Phosphotransferase kodiert, die für die Resistenz gegen Kanamycin, Neomycin, Paromomycin, Ribostamycin und Lividomycin verantwortlich ist, ist Teil einer größeren DNA-Region, die das Tandempaar aph(3″)-Ib – aph(6)-Id von Resistenzgenen enthält, die Streptomycin-Resistenz in Corynebacterium spp28 verleihen. Identische Aminoglykosid-Resistenzregionen wurden im Plasmid pTP10 von C. striatum in unmittelbarer Nähe zu den Erythromycin- und Chloramphenicol-Resistenzregionen gefunden29. Wie erwartet trugen die 10 gegen Kanamycin resistenten C. striatum das aph(3′)-Ic-Gen. Dieses Gen wurde jedoch auch in Stämmen nachgewiesen, die für Kanamycin empfindlich sind, was wahrscheinlich auf Mutationen zurückzuführen ist, die seine kodierende Sequenz oder seinen Promotor betreffen. Diese Ergebnisse bestätigen, dass das aph(3′)-Ic-Gen in Corynebacterium spp. weit verbreitet ist. Die Resistenz gegen Streptomycin in Corynebacterium spp. hängt mit dem Vorhandensein des Tandems der Gene aph(3″)-Ib und aph(6)-Id zusammen, die für Aminoglycosid-3″-Phosphotransferase bzw. Aminoglycosid-6-Phosphotransferase kodieren28. Fünf der acht Isolate, die gegen Streptomycin resistent waren, trugen die Gene aph(3″)-Ib und aph(6)-Id, und die übrigen drei wiesen MHKs für Streptomycin im Bereich von 1 bis 4 mg/L auf, wahrscheinlich als Folge von Mutationen in den oben genannten Genen oder in ihrem Promotor. Andere Mechanismen wie aktiver Efflux des antimikrobiellen Wirkstoffs und verminderte Aufnahme in die Bakterienzelle können zur Streptomycin-Resistenz dieser Isolate beitragen. Amikacin wird schließlich in der Kombinationstherapie gegen schwere Infektionen durch C. striatum am FHU-Krankenhaus verschrieben. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Amikacin das bevorzugte Aminoglykosid für die Behandlung von C. striatum-Infektionen ist, während Gentamicin eine gute Alternative sein könnte. Das Auftreten resistenter Stämme erfordert jedoch ständige Wachsamkeit.
Erythromycin und Clindamycin waren gegen die meisten unserer C. striatum unwirksam, insbesondere Clindamycin mit einer MHK90, die achtmal höher war als die von Erythromycin. Diese Tatsache bestätigt die bereits früher gemeldete hohe Prävalenz der Resistenz gegen Verbindungen der MLSB-Gruppe bei Corynebacterium spp. einschließlich C. striatum30. Die MLS-Resistenz bei Corynebacterium spp. wird meist durch zwei Mechanismen vermittelt: Modifikation der Zielorte durch ribosomale RNA-Methylasen, die durch die so genannten erm-Gene kodiert werden, und aktiver Medikamenten-Efflux durch eine Membran-Effluxpumpe, die durch das mef(A-E)-Gen kodiert wird31. Unsere Ergebnisse bestätigen die Ergebnisse früherer Studien, die darauf hinwiesen, dass erm(X) das wichtigste Gen für die MLS-Resistenz bei Corynebacterium spp. ist29, 32. Zum ersten Mal haben wir das erm(B)-Gen, das für die ribosomale RNA-Methylase Erm(B) kodiert, in C. striatum nachgewiesen. Das Gen erm(B) verleiht Campylobacter coli33 und anderen relevanten Krankheitserregern eine hochgradige Resistenz gegen Makrolide, ist aber bei Corynebacterium spp31, 34 eine Ausnahme. Zehn unserer Stämme trugen gleichzeitig das erm(B)- und das erm(X)-Gen, ein Merkmal, über das zuvor nur bei einem Stamm von C. urealyticum berichtet wurde31.
Ein Drittel unserer C. striatum zeigte eine mittlere oder hohe Resistenz gegen Ciprofloxacin und Moxifloxacin. Fluorchinolone wurden in den letzten zwei Jahrzehnten im FHU-Krankenhaus intensiv eingesetzt. Bei der Verabreichung von Antibiotika entsteht ein selektiver Druck in Körperorganen, in denen sich Fluorchinolone tendenziell anreichern. Die Exposition gegenüber Fluorchinolonen führt zur Selektion spontaner Mutanten in großen Bakterienpopulationen, einschließlich solcher, die die Haut und Schleimhäute besiedeln, wie z. B. Corynebakterien. So ist bei klinischen Isolaten von C. striatum und C. amycolatum35 eine Fluorchinolonresistenz aufgetreten. Die Resistenz gegen Fluorchinolone bei Corynebacterium spp. wird durch Mutationen in der QRDR des Gyrase-Gens gyrA verursacht. Bei unseren Stämmen führten einzelne Aminosäuresubstitutionen an Position 87 des GyrA-Proteins zu einer Ciprofloxacin-Resistenz, aber Doppelmutationen im GyrA-Gen, die zu Veränderungen an den Positionen 87 und 91 führten, waren für eine hochgradige Resistenz gegen Ciprofloxacin und Moxifloxacin erforderlich. Bei vierzehn der 21 Fluorchinolon-resistenten C. striatum waren Erhöhungen der MHKs von Ciprofloxacin und Moxifloxacin auf bis zu 16 mg/L mit einer doppelten nicht-konservativen Mutation an den Positionen 87 und 91 verbunden. Sierra et al.35 berichteten ebenfalls über Doppelmutationen an den Positionen 87 und 91 im gyrA-Gen von sechs ihrer C. striatum, obwohl die MHKs von Moxifloxacin für ihre Stämme niedriger waren (6-8 mg/L). Fünf unserer Stämme mit einzelnen Mutationen an den Positionen 87 oder 91 sind immer noch resistent gegen Ciprofloxacin, allerdings mit niedrigeren MHKs (im Bereich von 2-8 mg/L), während die MHKs von Moxifloxacin bei 1 mg/L blieben. Einzelne Mutationen im Rest Ser-87 oder im Rest Asp-91, die von Sierra et al.35 beschrieben wurden, erhöhten die MHKs von Ciprofloxacin auf 1-6 mg/L, während sie für Moxifloxacin empfindlich blieben. Der höhere Grad der Moxifloxacin-Resistenz in unseren Stämmen deutet darauf hin, dass es neben den Mutationen in gyrA einen weiteren Resistenzmechanismus gibt. Bei zwei Stämmen wurden keine Veränderungen in ihren QRDRs festgestellt, was darauf hindeutet, dass die Resistenz durch einen anderen Mechanismus vermittelt wird.
β-Lactame sind die am häufigsten verwendete Klasse antimikrobieller Mittel. Es wurde über erfolgreiche Behandlungen von C. striatum-Infektionen mit Penicillin36 oder Amoxicillin37 berichtet. Es wurde jedoch eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Penicillin und Cefotaxim sowie anderen β-Lactamen gemeldet10, 38, obwohl der genetische Mechanismus der Resistenz bisher noch nicht charakterisiert wurde. Unter Berücksichtigung der MICs90-Werte (16 mg/L) zeigten Penicillin und Cefotaxim die gleiche geringe Aktivität gegen unseren C. striatum. Die Tatsache, dass die Rate der Penicillin-resistenten Stämme höher ist als die der Cefotaxim-resistenten Stämme, erklärt sich dadurch, dass der CLSI-Empfindlichkeitsbruchpunkt für Penicillin kürzlich von 1 mg/l auf 0,125 mg/L gesenkt wurde39. Die Hydrolyse von β-Laktam-Antibiotika durch β-Laktamasen ist der häufigste Mechanismus der Resistenz gegen diese Klasse von antibakteriellen Wirkstoffen bei klinisch wichtigen Bakterien. Die β-Lactamasen werden anhand der Proteinsequenz in vier molekulare Klassen eingeteilt, A, B, C und D, die auf konservierten und charakteristischen Aminosäuremotiven basieren. Zweiundfünfzig unserer Stämme waren resistent gegen Penicillin, und diese Resistenz hing mit dem Vorhandensein eines bla-Gens zusammen, das für eine β-Laktamase der Klasse A kodiert. Die Chromosomen von Corynebacterium jeikeium K41140, Corynebacterium urealyticum DSM 710941 und Corynebacterium resistens DSM 4510042 kodieren die entsprechenden Gegenstücke des bla-Gens von C. striatum, obwohl es bei diesen Arten nicht mit der Resistenz gegen β-Laktame in Verbindung gebracht wurde. Das ampC-Gen, das für eine β-Lactamase der Klasse C kodiert, wurde in 42 der 52 penicillinresistenten C. striatum nachgewiesen. Die ampC-Gene, die unter den Enterobacteriaceae weit verbreitet sind, kodieren für Enzyme, die sowohl gegen Penicilline als auch gegen Cephalosporine aktiv sind43. Wir zeigen hier, dass zwei β-Lactamase kodierende Gene, bla und ampC, in β-Lactam-resistentem C. striatum vorhanden sind. Unsere Daten zeigten hohe Resistenzraten gegen β-Lactame und eine hohe Prävalenz der bla- und ampC-Gene unter den in unserem Krankenhaus isolierten C. striatum. Diese Daten sind für Praktiker wertvoll, da sie von der Verwendung von β-Lactam-Verbindungen zur Behandlung von Infektionen durch C. striatum abraten.
PFGE gilt als Goldstandard in epidemiologischen Studien über pathogene Mikroorganismen und bietet wichtige Einblicke in deren Populationsstruktur44. Unsere Ergebnisse zeigten 22 unterschiedliche PFGE-Muster bei 63 C. striatum-Stämmen. Die hohe Diversität der Genotypen unter den 63 C. striatum-Stämmen zeigte, dass sie überwiegend nicht eng miteinander verwandt sind. Daher könnte C. striatum im FHU-Krankenhaus aus verschiedenen Linien und Quellen stammen und nicht aus der Expansion einer einzigen klonalen Linie. Dies entspricht dem pathogenen Charakter von C. striatum als opportunistischem Erreger, der bei prädisponierten Patienten gelegentlich Krankheiten verursacht. Einige PFGE-Muster wurden häufiger isoliert, was auf die Existenz einiger weniger verbreiteter Klone hindeutet. Wir betrachten die Muster E und A als Pulsotypen mit hoher Prävalenz. Die meisten C. striatum, die den Pulsotypen E und A zugeordnet wurden, waren hochresistent, was darauf hindeutet, dass die am weitesten verbreiteten Klone hochresistent sind, wie bereits berichtet wurde10, 16. Die Tatsache, dass sich unter den Stämmen, die zu einem bestimmten PFGE-Muster gehörten, viele verschiedene Antibiotikaresistenzprofile unterscheiden ließen, zeigte, dass es sich nicht um einen einzigen Stamm, sondern um mehrere eng verwandte Klone handelte, die sporadische Infektionen hervorriefen.
Zusammenfassend unterstreicht diese Studie die Bedeutung von C. striatum als aufkommendes multiresistentes nosokomiales Pathogen im FHU-Krankenhaus. Die C. striatum-Isolate zeigten eine 100 %ige Empfindlichkeit gegenüber Vancomycin, Linezolid und Daptomycin sowie hohe Resistenzraten gegenüber Rifampicin, Verbindungen der MLSB-Gruppe, Fluorchinolonen und β-Laktamen. Unter den verschiedenen Klonen von C. striatum, die im FHU-Krankenhaus zirkulieren, waren die am weitesten verbreiteten die resistentesten. Daher sollte die Überwachung von MDR-C. striatum fortgesetzt werden.