ANTİBİYOTİKLERİN ETKİ VE DİRENÇ MEKANİZMALARI

1. ANTİBİYOTİKLERİN ETKİ VE DİRENÇ MEKANİZMALARI Dr. Özlem Aydemir Doç. Dr. Mehmet Özdemir

2. Çağdaş antimikrobik kemoterapi 1935 yılında sülfanamidlerin bulunuşu ile başlamıştır. • Antimikrobik ilaçların etki mekanizması 4 ana başlıkta toplanır. • 1- Hücre duvar sentezinin inhibisyonu • 2- Hücre membran işlevi bozukluğu • 3- Protein sentez inhisyonu • 4- Nükleik asit sentez inhibisyonu

3. ANTİBİYOTİKLERE DİRENÇ MEKANİZMALARI • 1- İNTRENSEK DİRENÇ: • Mikroorganizmaların yapısı nedeniyle bu bakterilerde antibiyotiklerin etkili olabilecek hedeflerinin olmamasıdır. • ENTEROBACTERİACEA: penisilin G, glikopeptitler, klindamisin, makrolid • ACİNETOBACTER: Ampisilin, amoksisilin, 1. kuşak sefalosporinler. • PSEUDOMONAS: ampisilin, amoksisilin, 1. ve 2. kuşak sefalosporin, TMP-SXT • SERRATİA: kolistin, 1. kuşak sefalosporinler, ampisilin, amoksisilin • KLEBSİELLA: ampisilin, tikarsilin, karbenisilin

4. 2- KAZANILMIŞ DİRENÇ: • Kromozom, transpozon veya plazmid DNA sındaki mutasyonlarla veya direnç geni taşıyan DNA dizilerinin başka bakterilerden transdüksiyon veya konjügasyon yoluyla alınması sonucu gelişebilir. • Bunun sonucunda bakterinin ilaca permeabilitesi azalabilir yada ilacın hedefinde değişiklikler olabilir.

5. Direnç mekanizmaları başlıca 3 grupta toplanabilir. • 1-İlaç hedefinde olan değişiklikler • 2-Bakterinin sentezlediği enzimler ile antibiyotiğin inaktive edilmesi • 3- Bakteri içinde ilaç toplanmasının engellenmesi: -permeabilite azalması ve ilacın hücre içine girememesi -aktif pompalama ile antibiyotiğin dışarı atılması

6. HÜCRE DUVAR SENTEZİNİ İNHİBE EDEN ANTİBİYOTİKLER-1 • 1-Beta laktam antibiyotikler ve beta laktamaz inhibitörleri: -penisilinler -sefalosporinler -monobaktamlar: aztreonam -karbapenemler: imipenem karbapenem ertapenem - beta laktamaz inhibitörlü kombinasyonlar: -ampisilin-sulbaktam -tikarsilin- klavulonat -amoksisilin-klavukulanik asit -piperasilin-tazobaktam -sefaperazon-sulbactam

7. HÜCRE DUVAR SENTEZİNİ İNHİBE EDEN ANTİBİYOTİKLER-2 • 2- glikopeptitler: -Vankomisin -teikoplanin 3-fosfomisin 4-ethionamid, basitrasin, izoniazid

8. BETA LAKTAM ANTİBİYOTİKLER • PENİSİLİNLER: • 1. DOĞAL PENİSİLİNLER:-Kristalize penisilin G - Prokain – benzatin penisilin G (depo şekli) • bunlar sadece parenteral yolla kullanılabilir • Gram pozitif ve spiroketlere etkili fakat beta laktamazlara duyarlıdır. • 2. AMİNOPENİSİLİNLER: -ampisilin -Amoksisilin -bakampisilin • bunlar oral yolla kullanılabilir.

9. 3-PENİSİLİNAZA DAYANIKLI (ANTİSTAFİLOKOK) PENİSİLİNLER: -metisilin -nafsisilin -Oksasilin -kloksasilin • Bunlar stafilokokların salgıladığı beta laktamazlardan etkilenmezler. • Bazı stafilokok türleri bu antibiyotiklere de dirençlidir ve bu dirençli suşlarametisiline dirençli stafilokok adı verilir. • Bu direncin önemi ;direnç mekanizmaları nedeniyle metisiline dirençli tüm stafilokokların tüm beta laktam antibiyotiklere dirençli olmasıdır. • Bu nedenle metisiline dirençli saptanan stafilokoklar in vitro koşullarda duyarlı bulunsalar bile beta laktam antibiyotiklere dirençli kabul edilmelidirler.

10. 4-Antipseudomonal penisilinler: a.Karboksipenisilinler: -karbenisilin -tikarsilin b. Üreidopenisilinler: -azlosilin -mezlosilin -piperasilin

11. SEFALOSPORİNLER: • 4 kuşakta sınıflandırılırlar. • Kuşak sayısı arttıkça gram negatif etkinlikleri artar. • Dokulara dağılımları oldukça iyidir. • Çoğunlukla metabolize edilmeden böbrekle atılırlar. • Safraya en fazla geçen sefaperazon ve seftriaksondur. • Genellikle parenteral yolla kullanılırken 1 kuşaktan sefaleksin, sefadroksil, sefradin; 2. kuşaktan sefaklor, sefuroksimaksetil, 3. kuşaktan sefiksim oral yolla kullanılmaktadır.

12. 1. KUŞAK 2. KUŞAK 3. KUŞAK 4.KUŞAK • sefalotinsefamandolsefotaksimsefepim • sefazolinsefuroksimsefoperazon • Sefaprinsefoksitinseftriakson sefotetanseftazidim moxolaktam • Sefamisinler: sefoksitin sefotetan

13. KARBAPENEMLER: • En geniş spektrumlu beta laktamlardır ve bu grubun ilk üyesi imipenemdir. • İmipenem, gram negatif basillere, gram pozitiflere ve anaeroblara etkilidir ve beta laktamazlara dayanıklıdırlar. • Böbrek tübüllerindekidihidropeptidaz tarafından parçalanarak inaktive olurlar. Bu nedenle bu enzimi inhibe eden silastatin ile kombine kullanılır.

14. İmipenem’in BOS dahil tüm vücut sıvılarına geçişi oldukça iyidir. • Meropenem’inimipenem’den farkı dihidropeptidaz enzimi ile inaktive olmamasıdır. • En son olarak klinik kullanıma sokulan karbapenemler ise ertapenem, doripenem ve faropenemdir. • İmipenem stafilokok ve streptokoklara ertapenem’den 4 kat daha fazla etkilidir, • E. fecaliskarbapenemlerden etkilenirken, E. feaciumkarbapenemlere dirençlidirler.

15. Enterobacteriacae üyeleri %90 karbapeneml’ere duyarlıdırlar ( beta laktamaz üreten suşlar dahil). • Karbapenem’lerin en büyük avantajlarından biriside anaerob etkinliğidir. • Acinetobacter, P. aeruginosadoğal olarak daha az duyarlı iken K. pneumoniae, diğerenterobacteriaceaelarda edinilmiş direnç olabilir.

16. CLSI ,karbapenemlerin duyarlılık sınırını genel olarak MIC≤4 mg/l olarak belirtmiştir. • Beta laktamazlara karşı direçlidirler ancak B. fragilis ve S. maltophila tarafından meydana getirilen beta laktamazlardan etkilenirler. • Metallobetalaktamaz olarak isimlendirilen karbapenemazlar: 1. karbapenemleri hidroliz eder. 2. hücre duvarındaki porin kanallarını değişikliğe uğratır. 3. ilacın permeabilitesini azaltır sonuç olarak karbapenemlere direnç gelişir.

17. BETA LAKTAM ANTİBİYOTİKLERİN ETKİ MEKANİZMASI: • Hücre duvar sentezi transpeptidaz, karboksipeptidaz, endopeptidaz gibi bazı özel enzimler tarafından düzenlenir. • Bu enzimler sitoplazma zarında bulunurlar. • Beta laktam antibiyotiklerin yapısı peptidoglikan tabakadaki NAM ‘a bağlı pentapeptidin ucundaki D-alanin D-alanin’ e benzer.

18. Bu benzerlik nedeniyle ortamda beta laktam varlığında enzimler beta laktam antibiyotiğe bağlanırlar. • Bu nedenle bu enzimler penisilin bağlayan protein (PBP) olarak adlandırılırlar ve antibiyotiğe bağlandıkları zaman fonksiyon göremezler ve hücre duvarı sentezi durur. • Beta laktam antibiyotikler üreme fazındaki bakterilere etkilidirler ve etkileri bakterisiddir. • Ancak karbapenemler üreme fazında olmayan bakterilere de etkilidir

19. İlaç etkisindeki ilk aşama antibiyotiğin PBP e bağlandığında transpeptidasyon reaksiyonu inhibe olur ve sonuçta peptidoglikan sentezi durur. • Bir sonraki aşamada duvarda bulunan otolitik enzim inhibitörleri inhibe edilerek otolitik enzimler aktive olur. Bağlanma sonucu hücre duvar hasarı ve lizisine yol açar. • Bazı gram pozitif bakteri suşlarında bakterinin ölümü için üremeyi durduran antibiyotik konsantrasyonundan çok daha (32 kat) fazla konsantrasyona ihtiyaç duyulur. • Beta laktam ilaçların ancak bakteriyostatik etki gösterdiği bu bakterilere toleran bakteriler, bu olaya da tolerans denir.

20. BETA LAKTAM ANTİBİYOTİKLERE DİRENÇ MEKANİZMALARI • 1- Antibiyotiğin hücre içine girişinin engellenmesi • 2-Antibiyotiğin enzimatik olarak inaktivasyonu: Beta laktamazlar • 3- Antibiyotiğin hedefi olan yapılardaki değişiklikler

21. 1- ANTİBİYOTİĞİN HÜCRE İÇİNE GİRİŞİNİN ENGELLENMESİ: • Gram negatif bakterilerde beta laktam molekülleri dış membranıoutermembrane protein (Opr) adı verilen, porin proteinlerinden oluşan porlar yoluyla geçmektedir. • Porin proteinlerinde mutasyon sonucu ilaç girişi engellenebilir ve antibiyotik PBP lere ulaşamaz. • Bu tip dirence örnek, P. aeruginosa’dakiimipenem direncidir.

22. 2- ANTİBİYOTİĞİN ENZİMATİK OLARAK İNAKTİVASYONU: BETA LAKTAMAZLAR: • Beta laktam antibiyotiklere karşı dirençte en sık görülen mekanizmadır • Günümüzde 400 üzerinde beta laktamaz vardır. Bunların yaklaşık 150 tanesi genişlemiş spektrumlu beta laktamazlardır (GSBL) • Gram pozitif ve çoğunlukla gram negatif bakteriler tarafından üretilir. • Gram pozitif bakterilerde en çok beta laktamaz üreten türler stafilokok türleridir. Bunlardaki beta laktamazlar indüklenebilir niteliktedir. • Tüm dünyada stafilokokların %80-90 ı penisilinlere dirençli hale gelmiştir ve dirençten bu enzimler sorumludur.

23. Gram negatif bakterilerde ise beta laktamaz enzimleri çok daha yaygın ve çeşitlidir. • Bunlardaki enzimlerin bir kısmı indüklenebilir niteliktedir, bir kısmı ise konstütif yapıdadır. • İndüklenebilir beta laktamazların klinik önemi,bazı beta laktam antibiyotiklerin bu tür beta laktamazların sentezini uyarabilmeleridir. • Bunun nedeni bir çoğunun plazmid ve transpozon kontrolünde olması ve direnç genlerinin duyarlı bakterilere geçirilebilmesidir. • Son yıllarda Enterobacteriaceae ile ilgili en önemli sorun, kromozom kontrolündeki grup 1 beta laktamazlar ( amp C) ve genişlemiş spektrumlu beta laktamazlardır.

24. Beta Laktamazların sınıflandırılması:

25. Beta laktamazların sınıflaması • AMBLER SINIFLAMASI: Molekül yapılarına göre 4 gruba ayrılır. • Sınıf A:Aktif bölgelerinde serin aminoasiti taşıyan, penisilinleri hidroliz eden beta-laktamazlardır. Tem 1, SVH-1, CTX-M bu gruptandır.( grup 2) • Sınıf B: Aktivite gösterebilmeleri için çinkoya bağlı tiyol grupları gerektiren metallo-beta-laktamazlardır.(grup 2f) • Sınıf C:KromozomalAmp C geni tarafından kodlanması nedeniyle Amp C enzimler olarak da adlandırılan öncelikle sefalosporinazlardan oluşan enzimlerdir.( grup 1) • Sınıf D:Oksasilini hidroliz eden serin beta-laktamazlardır

26. SINIF A BETA LAKTAMAZLAR: • Enterobacteriacea ailesinde en sık bulunan gruptur. Bunlar esas olarak sefalosporinlerin etkisini azaltır. • Bu grupta TEM-1, SHV -1 VE CTX-M beta laktamazlar vardır. • TEM ve SVH kökenli enzimlerin mutasyonu sonucu genişlemiş spektrumlu beta laktamaz (ESBL) oluşmuştur.

27. ESBL lerin aktif bölgelerinde serin aa bulunur. • ESBL ler beta laktamaz inhibitörlerine duyarlıdırlar. • Penisilin, sefalosporin, aztreonamı hidroliz ederek bunlara direnç geliştirirler. • Ancak karbapenemler, sefamisinler (sefoksitin, sefotetan) ve beta laktamaz inhibitörlü kombinasyonları etkileyemezler.

28. SINIF B BETA LAKTAMAZLAR: • Bunlar metallobetalaktamazlar olarak adlandırılır. • Aktif bölgelerinde Zn iyonu bulundurur. • Bu enzimlerin en önemli özelliği monobaktamlar hariç tüm beta laktamları ve karbapenemleri hidrolize ederler. • Bu grupta yer alan beta laktamazlarkarbapenemlere dirençlidirler aynı zamanda beta laktamaz inhibitörlerine de dirençlidirler ancak EDTA ile inaktive olurlar • Bu gruptaki direnç kromozamaldir

29. Saptanmaları çok önemli çünkü GSBL (+) se ilk tedavi seçeneği • Bu direnç mekanizmalarını edinen bakteriler tüm karbapenemlere dirençli olacaktır fakat testlerde duyarlı gözükebilirler. • Plazmid ve integron kökenliler kolayca yayılmaktadır. • Bu nedenle infeksiyon kontrolü için saptanmaları gereklidir • GSBL (+) lerde atlanmamalı

30. SINIF C BETA LAKTAMAZLAR (Amp C): • İndüklenebilirler. Antibiyotik yokken çok düşük düzeyde olan enzim sentezi beta laktam antibiyotik varlığında yükselmektedir. • Enterobacterspp., S.marcescens, M.morganii, P.vulgaris, Providenciaspp. • P.aeruginosa bulunan grup 1 beta laktamazlar indüklenebilir türdendir. • Bu türler geniş spektrumlu sefalosporinler, üreidopenisilin ve karboksipenisilinler zayıf indüksiyon yapıp beta laktam antibiyotiklerle tedavi sırasında ortaya çıkabilir. • Bu gruptaki enzimler karbapenemlere karşı direnç oluşturmamaktadır.

31. GRUP D BETA LAKTAMAZLAR: • OXA türü beta laktamazlar bu gruptadır. • Enterobacteriacea, Acinetobacter, Pseudomonas türlerinde tanımlanmıştır. • Bu grup genellikle plazmidlerle taşındıklarından yayılmaları daha kolaydır. • OXA grubu enzimler karbapenemleri de hidroliz ettiklerinden önem arz etmektedirler.

32. ESBL TANI YÖNTEMLERİ • 1-Tarama testleri • 2-Doğruma testleri • TARAMA TESTLERİ: • CLSI önerilerine sefotaksim,seftazidim, seftriakson (MIC≥2), sefpodoksim (MIC ≥8) ve aztreonam (MIC≥2) antibiyotiklerine azalmış duyarlılık saptandığında doğrulama testlerine başvurulur. • Bu antibiyotikleri içeren sıvı besiyerlerinde üreme olması durumunda ESBL den şüphelenilerek doğrulama testlerine başvurulur.

33. DOĞRULAMA TESTLERİ: • 1- KLAVUNAT İÇEREN KOMBİNASYON DİSKLERİ • Sefotaksim (30µg)+saftazidim (30µg)+klavulanat(10µg) • Kombinasyon disklerinin zon çapları, klavunatsız disklerin zon çapından ≥5 mm genişleme olursa ESBL pozitiftir.

35. 2- ÇİFT DİSK SİNERJİ TESTİ: • Kolay ve ucuz • Şüphelenilen bakteri süspansiyonu 0.5 McFarland ayarlanılarak MüllerHintonagara yayılır. • Plağın ortasına AMC (10µg) diski koyulur. 20-30 mm uzağa saftazidim-sefotaksim-seftriakson-aztreonam ve sefpodoksim koyulur. • Disklerin AMC ye bakan yüzlerinde genişleme veya arada üreme olmayan bir sinerji alanı tespit edildiğinde ESBL pozitiftir.

36. Çift disk sinerji (Jarlier V, 1988)

37. 3-E TEST: • Striplerin bir ucunda seftazidim, diğer ucunda seftazidim+ klavulanat kombinasyonu bulunur. • Kombinasyonun MIC değerinde 8 kattan fazla azalma varsa veya fantom zonu oluşmuş ise ESBL (+)

38. GSBL için E Test TM Sefotaksim Sefotaksim + Klavulanik A.

39. “Fantom zoné = GSBL

40. 4- SULANDIRMA YÖNTEMİ: • Sefotaksim ve seftazidim MİC değerlerine bakılır. • Sefotaksim+klavulonat veya seftazidim+ klavulonat MİC değerlerine bakılır. • Kombinasyonun MİC değerinde 8 kattan fazla azalma varsa ESBL(+)

41. GSBL saptanması: Manuel ve otomatize sistemler Wiengand JCM 2007;45:1167

42. GSBL doğrulama testlerİ

43. GSBL Raporlanması Görülen antibiyogram: Sefepim (S), sefotaksim(S) Aztreonam (R), seftazidim(R), Sefoksitin (S) Sonuç: GSBL pozitif E.coli Verilen antibiyogram: Sefepim, sefotaksim, aztreonam, seftazidim, diğer 3.kuşak vb (R), sefoksitin: raporlanmaz Karbapenemler dışındaki tüm beta-laktamlar dirençli olarak bildirilir

44. CLSI: Yeni öneriler • Sınır değerler düşürüldü • GSBL tanımlaması sadece enfeksiyon kontrolü amacıyla öneriliyor. • Rutin hizmet için GSBL tanımlamaya gerek yok! deniyor… • Vakit kaybına gerek yok: MİK ne kadar düşükse; tedavi olasılığı o kadar yüksektir. • Bazı mikroorganizmalarda tanımlama için vakit kaybedilmektedir

46. İNDÜKLENEBİLİR BETA LAKTAMAZ TANISI: • Ortaya güçlü güçlü beta laktamaz inhibitörü olan sefoksitin etrafına sefotaksim, seftazidim, sefaperazon, aztreonam, imipenem diskleri koyulur. • Bunların zon çaplarında en az 4 mm azalma varsa IBL pozitiftir. • Bu türlerle oluşan infeksiyonlarda penisilin, 3. kuşak sefalosporin ve aztreonam kullanımı sırasında direnç gelişebileceği unutulmamalıdır. • Rutin olarak test edilmesine gerek yoktur.

47. OKSASİLİN DİRENCİ SAPTAMA YÖNTEMLERİ • Oksasiline dirençli S. aureus kökenleri metisiline dirençli S. aureus (MRSA) olarak adlandırılır. • CLSI kriterlerine oksasilinin MIC değerleri ≤2 ise duyarlı, ≥4 üzerinde ise dirençli olarak kabul edilir. • Stafilokoklarda oksasilin direncine 3 farklı mekanizma sebep olmaktadır. • 1- Ek PBP üretimi • 2-Artmış beta laktamaz üretimi • 3-İlaca afinitesi azalmış PBP lerin sentezlenmesi : bunu kodlayan gen mec A genidir.

48. Her mec A geni (+) bakteri dirence neden olmaz. • Oksasiline dirençli olan bakteriler aşağıdakilere de dirençlidir. • -Eritromisin -TMP/SXT • -Klindamisin -aminoglikozidler • -Kloromfenikol -beta laktamların tümü • -Tetrasiklin • Stafilokoklarda metisilin direncini saptamada sefoksitin (30µg) kullanılmaktadır. • Sefoksitinin önemi, diğer penisilinlere kıyasla daha potent bir mec A regüler sistem indükleyicisidir.

49. Sefoksitin disk difüzyon testinde • S.aureus için ≤ 19 mm ise dirençli ≥20 mm ise duyarlı • KNS için ≤ 24 mm ise dirençli ≥25 mm ise duyarlı • Oksasilin direncini saptamada kullanılan diğer bir yöntem olan oksasilin- tuz agaryöntemininin duyarlılığı daha azdır. • Bu test S. aureus için kullanılırken KNS ler için kullanılmaz

50. METALLOBETA LAKTAMAZLARIN TEST EDİLMESİ • 1- Modifiyehodge testi • 2- Kombine disk testi • 3-Çift disk sinerji testi • 3-E test yöntemi • 4-Mikrodilüsyon yöntemi • 5- Moleküler yöntemler