Genişlemiş Spektrumlu Beta-laktamazlar (GSBL)

1. Genişlemiş Spektrumlu Beta-laktamazlar (GSBL) Danışman: Prof. Dr. E.İnci Tuncer Hazırlayan: Arş.Gör.Dr.Oya Akkaya

2. Beta laktam antibiyotikler • Beta laktam antibiyotikler • Yan etkilerinin azlığı ve bakterisid olmaları nedeniyle günümüzde en sık kullanılan antibiyotiklerdir • Bakterilerin peptidoglikan tabakasının sentezini bozarlar

3. Beta laktam antibiyotikler • Penisilinler • Sefalosporinler • Karbapenemler • Monobaktamlar • β laktamaz inhibitörleri

4. 1. Penisilinler • Penisilinler • Penisilin G, penisilin • Penisilinaz dirençli penisilinler • Metisilin, nafsilin oksasilin, kloksasilin • Aminopenisilinler • Ampisilin, amoksisilin • Karboksipenisilinler • Karbenisilin, tikarsilin • Üreidopenisilinler • Mezlosilin, piperasilin

5. 2. Sefalosporinler • Sefalosporinler • Birinci kuşak • Sefazolin, sefalotin, sefaleksin • İkinci kuşak • Sefuroksim, sefaklor, sefamendol, sefamisinler (sefotetan, sefoksitin) • Üçüncü kuşak • Sefotaksim, seftriakson, sefpodoksim, seftizoksim, sefoperazon, seftazidim • Dördüncü kuşak • Sefepim, sefpirom

6. 3. Karbapenemler İmipenem Meropenem Ertapenem 4. Monobaktamlar Aztreonam 5.β laktamaz inhibitörleri Amoksisilin+klavulanik asit Tikarsilin+klavulanik asit, Ampisilin+sulbaktam, Piperasilin+tazobaktam Diğer β Laktam Antibiyotikler

7. -laktam antibiyotiklere direnç mekanizmaları • Direnç üç yolla gelişmektedir; • PBP’lerde oluşan değişiklikler ile antibiyotiğin bağlanmasının engellenmesi • Dış membran proteinlerinde oluşan değişiklikler ile ilacın hücre içine girişinin önlenmesi • -laktamaz enzimleri ile ilacın inaktive edilmesi

8. β-laktamaz enzimleriyle ilacın inaktivasyonu • β-laktamazlar • β-laktamların etkisini siklik amid bağını parçalayarak yok eden enzimlerdir • β-laktam antibiyotiklere karşı klinikte görülen direncin en sık nedenidir • Gram pozitif ve çoğunlukla gram negatif bakteriler tarafından üretilir

9. β-laktamaz genleri • Bakteri kromozomunda veya plazmid, transpozon, integron gibi hareketli genetik elemanlarda bulunabilir • Günümüzde 400’den fazla β-laktamaz tanımlanmıştır • β-laktamaz enzimi üretimi • Enterobacteriaceae üyeleri ve birçok bakteri türünün en önemli direnç mekanizmalarından birisidir • Bunların yaklaşık 150 tanesi • Genişlemiş spektrumlu β-laktamazdır (GSBL)

10. Gram pozitiflerde -laktamazlar • plazmid kontrolünde üretilmektedir ve • Enzim salgılayan en önemli patojen ise S.aureus’tur • Gram negatiflerde -laktamazlar • Periplazmik boşlukta bulunur • Kromozom kontrolünde indüklenen -laktamaz üretimi • Plazmid kontrolünde ise GSBL üretilir

11. Beta Laktamazların ilaca etkisi Beta Laktamaz • Enzim faaliyeti ile beta laktam halkası hidrolize edilerek parçalanır ve ilaç etkisiz! hale getirilir • Hidroliz =C-N (Siklik amid) bağına bir H2O molekülü eklenmesi ile gerçekleşir

12. Beta Laktamazların Gelişimi (Tarihçe) • 1940 Penisilinaz • 1959 Semisentetik penisilinler • 1965-E.coli (Ampisiline direnç geni) (TEM-1) • 1970-P.aeruginosa (TEM-2) • 1970-Klebsiella (SHV-1) • 1978- 3.Kuşak β-Laktamlar (β-Laktamaz ile parçalanmayan) • 1983-Plazmid kaynaklı (SHV-2) (K.pneumoniae) 3.Kuşak Sefalosporinaz)

13. Beta laktamazların sınıflaması Beta laktamazlar Sınıf D (serin) Sınıf C (serin) Sınıf B (metallo) Sınıf A (serin) Tüm plazmid kökenli enzimler Klebsiellae, P.vulgaris, Bacteroides spp. kromozomal enzimi, PER-1 Kromozomal Amp C OXA enzimleri Altsınıf B3 Altsınıf B2 Altsınıf B1 S.maltophilia’nın kromozomal enzimi P. aeruginosa (IMP-1) Ambler RP. 1980

16. Yeni beta laktamazlar TEM Tipi GSBL’ler (Sınıf A) SHV Tipi GSBL’ler (Sınıf A) CTX-M Tipi GSBL’ler (Sınıf A) OXA-Tipi GSBL’ler (Sınıf D) Diğer Sınıf A GSBL’ler AmpC Tipi enzimler (Sınıf C) Karbapenemazlar (Sınıf A, B, ve D)

17. Genişlemiş spektrumlu beta laktamazlar (GSBL) • β-laktamazların büyük bir kısmını oluşturur • Yaygın kullanılan tanım • Klavulanik asit gibi β-laktamaz inhibitörleri tarafından inhibe edilebilen • Penisilin, 1-3. kuşak Sefalosporinler ve Aztreonama karşı direnç gösterebilen • β-laktamazlardır

18. GSBL’lerin Genel Özellikleri • GSBL’ler geniş spektrumlu β-laktam antibiyotikleri hidrolize edebilmelerini sağlayan mutasyonları içerir • Mutasyonlarla oluşan aktif bölgelerindeki bu genişleme • GSBL’lerin β-laktamaz inhibitörlerine duyarlılıklarının da artmasına yol açar • Klavulanik asit, sulbaktam ve tazobaktam gibi β-laktamaz inhibitörleri • GSBL etkisini bloke eder • Bu yüzden sıklıkla tedavide β-laktam/β-laktamaz inhibitörü kombinasyonları kullanılır

19. TEM Kökenli GSBL’ler TEM 1985’de Temoneira adlı hastadan izole edilen suşta tanımlanmış Dar spektrumlu enzimlerdir Plazmid kökenlidirler Ampisilin, penisilin ve 1.kuşak sefalosporin direncine neden olur 3.kuşak sefalosporin, aztreonam ve β-laktamaz inhibitörleri tarafından inhibe edilir

20. TEM Kökenli GSBL’ler • Enterik ve non-enterik pek çok bakteride gösterilmiş • E.coli (en sık) • E.coli’deki ampisilin direncinin %90’nından sorumlu • P.aeruginosa • K.pneumoniae • Enterobacter • Proteus • Capnocytophaga • Salmonella türleri

21. TEM Kökenli GSBL’ler Avrupa ve Amerika’daki en yaygın TEM türevi TEM-10, TEM-12 ve TEM-26’dır Bu enzimlerin bir kısmı “inhibitör dirençli”(IRT) TEM türü enzimler olup Klasik GSBL’lerin aksine β-laktamaz inhibitörlerinin etkilerine (özelikle sulbaktam ve klavulanat) karşı dirençlidirler Ancak, tazobaktam bu enzimleri inhibe etmektedir Günümüzde 20’den fazla IRT tanımlanmıştır

22. SHV kökenli GSBL’ler • SHV 1983 Sulphhydryl Variable • Günümüzde sayıları yaklaşık 90 civarındadır • Bu enzimlerden sadece bir tanesi (SHV-10) ‘inhibitör dirençli’ özellik göstermektedir • SHV-1 en sık K.pneumoniae’de bulunur • Bu bakterideki plazmid aracılığıyla gelişen ampisiline direncinin yaklaşık %20’sinden sorumludur • Citrobacter diversus, E.coli ve P.aeruginosa’da da tanımlanmıştır

23. SHV kökenli GSBL’ler • SHV-1’den nokta mutasyonları ile meydana gelmiştir • GSBL fenotipi gösteren SHV türlerinin çoğunda karakteristik değişiklik, 238. pozisyonda glisin yerine serin girmesidir • SHV-5 ve SHV-12 en yaygın görülen tiplerdir • SHV-5 • Tüm dünyada özellikle K.pneumoniae izolatlarında rapor edilmiştir • Son yıllarda toplum kaynaklı E.coli infeksiyonlarında da bildirilmiştir

24. CTX-M Tipi GSBL’ler CTX-M türü beta-laktamazlar Bir mutasyonel değişiklikten çok Nadir bir patojen olan ve daha çok kommensal bir bakteri olan Kluyvera türlerinin Kromozomundaki bir beta laktamaz genini içeren plazmidin alınması sonucu ortaya çıkar

25. CTX-M tipi GSBL’ler • İlk defa 1980 yılında • Avrupa’da, Arjantin’de ve Japonya’da sporadik vakalar şeklinde tanımlanmış • Sefotaksimi, seftazidime kıyasla daha iyi hidrolize edebilen enzimlerdir • Fakat bazı CTX-M variant türlerinde seftazidimaz aktivitesinde artış belirlenmiştir • S.typhimurium ve E. coli’de ve diğer bazı enterik gram negatif bakterilerde gösterilmiştir • Tazobaktamın inhibitör etkisi • Klavulanik aside ve sulbaktama göre daha fazladır • Toplum kökenli infeksiyona ait izolatlardan sık izole edilmektedir

26. CTX-M Tipi GSBL’ler CTX-M tipi beta laktamaz üretimi diğer GSBL’lerle aynı klinik öneme sahiptir Bu enzime sahip mikroorganizmalarla meydana gelen ciddi infeksiyonların tedavisinde karbapenemler kullanılır

27. CTX-M tipi GSBL’ler • Karbapenemler CTX-M tipi enzimlere karşı dayanıklı olmasına rağmen • CTX-M15 üreten bir K. pneumoniae suşunda • Dış membran kaybının ardından karbapenem tedavisi sırasında direnç ortaya çıktığı bildirilmiştir

28. CTX-M tipi GSBL’ler Son zamanlarda CTX-M tipi GSBL Enterobactericeae ailesinde hızlı ve global yayılım göstermektedir Bu CTX-M epidemisi GSBL epidemiyolojisini değiştirmekte Günümüzde E.coli ve K.pneumoniae’da en sık prevelansa sahip olmaktadır CTX-M kodlayan genlerin E.coli’de hızlı yayılması büyük bir endişe kaynağıdır CTX-M tipi GSBL’lerin yayılımı sadece nozokomiyal olanlarla sınırlı değil Toplum kaynaklı infeksiyonları da içermektedir

29. CTX-M Tipi GSBL’ler CTX-M tipi GSBL tanısı için Sefotaksim ve Seftriakson test edilmelidir 3. kuşak sefalosporinlerden yalnız Seftazidim test edilirse Yanlış negatifsonuçlara yol açmakta GSBL oranını düşürmektedir

30. OXA Tipi enzimler • Oksasilini hidrolize etmelerinden dolayı bu ismi alır • İlk defa OXA tipi GSBL salgılayan P.aeruginosa suşu Türkiye’de Ankara’dan bildirilmiştir • β-laktamaz inhibitörleri tarafından zayıf bir biçimde inhibe edilir • OXA tipi enzim taşıyan Pseudomonas’ların en önemli özelliği • Seftazidime yüksek direnç göstermeleridir

31. OXA Tipi enzimler • OXA-1’den OXA-10’a kadar olanları dar spektrumlu enzimlerdir • OXA-17 • Sefotaksim ve seftriaksona direnç gösterir • OXA-23, OXA-24 gibi yeni tanımlanan bazı enzimler ise • karbapenemaz aktivitesi göstermektedir

32. OXA Tipi enzimler • P.aeruginosa dışında A.baumannii izolatlarında ve enterobakterilerde rapor edilmiştir • Bu enzimlerden bazıları GSBL özelliği taşımamaktadır • Aktaş ve ark. • Yoğun bakımdan izole ettikleri seftazidim dirençli P.aureginosa suşlarının • %55’inde OXA-10 tipi GSBL belirlemişlerdir Aktas Z, Poirel L, Salcioglu M et al. PER-1- and OXA-10-like b-lactamases in ceftazidime-resistant Pseudomonas aeruginosa isolates from intensive care unit patients inIstanbul, Turkey. Clin Microbiol Infect 2005; 11: 193–198.

33. SFO 1988 Serratia fonticola SFO-1 nadir bir GSBL Sefotaksimi seftazidimden daha etkili hidroliz edebiliyor Klavulanat ve imipenem ile inhibe olabiliyor

34. BES Brazillian ESBL BES-1 ilk defa 1996’da Brezilya’da S.marcescens suşundan izole edildi Sefotaksimi seftazidimden daha etkili hidroliz edebiliyor Sefotaksime karşı aktivitesi CTX-M tipi GSBL’lere benziyor

35. BEL BEL-1 Belgium ESBL 2004 yılında Belçika’da P.aeruginosa suşundan izole edilmiştir Geniş spektrumlu sefalosporinleri ve aztreonamı hidrolize eder Klavulanat, sefoksitin ve imipenem ile iyi inhibe edilebilir Tazobaktamın inhibisyon etkisi zayıftır

36. TLA TLA-1 1996 yılında Tlahuicas (Hindistan’da kabile) 1993 yılında ilk defa E.coli suşunda tanımlanmıştır Sefotaksimi, seftazidimi, aztreonamı ve sefepimi hidrolize edebiliyor İmipenem ve sefoksitine etkisi bulunmamaktadır Tazobaktamın inhibisyon etkisi kuvvetlidir Klavulanat ve sulbaktamın etkisi daha az

37. TLA TLA-2 2005 yılında tanımlanmıştır Sefalosporinlere karşı oldukça etkili Penisiline etkisi yok Beta laktam inhibitörleri ile inhibisyonu yetersiz

38. PER PER-1 1991 Pseudomonas extended resistance Fransa’da bir Türk hastadan izole edilen P.aeruginosa suşunda tanımlanmıştır Penisilinlere, seftazidime, sefotaksime ve aztreonama etkilidirler Karbapenemlere etkisi zayıftır

39. PER • Piperasilin in-vitro olarak • PER enzimlerine karşı aktivitesini korur • Ayrıca bu enzimlere karşı • β-laktamaz inhibitörleri, sefamisinler ve karbapenemler aktiftir • Nozokomiyal infeksiyon gelişen hastalarda • Bakterinin PER-1 enzimini taşıyor olması • Mortalite açısından istatistiksel olarak anlamlı ölçüde belirleyicidir

40. PER *Vahapoğlu ve ark. seftazidim dirençli nozokomiyal P.aeruginosaizolatlarının %32’si A.baumannii izolatlarının %55’inde PER-1 belirlemişlerdir Benzer bir çalışmada hastanemizde kan kültür izole edilen A.baumannii izolatlarının %23’ünde PER-1 enzimi saptanmıştır Türkiye’den Salmonella ve Providencia rettgeri izolatlarında da rapor edilmiştir PER-1 Türkiye ve Kore’de sık rapor edilmesine rağmen PER-2 sadece Güney Amerika’dan bildirilmiştir *Kolayli F, Gacar G, Karadenizli A, Sanic A, Vahaboglu H, The Study Group. PER-1 is still widespread in Turkish hospitals among Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter spp. FEMS Microbiol Lett 2005; 249: 241–245.

41. VEB VEB 1996 Vietnam Extended Spectrum Beta Lactamases İlk defa Vietnam’da bir E.coli izolatında tanımlanmıştır Yapısal olarak PER-1 ve PER-2 ile ilişkilidir Seftazidime , sefotaksime ve aztreonama yüksek oranda direnç gösterirler Klavulanat, sulbaktam, tazobaktam, sefoksitin ve imipenem ile kolay inhibe olabilirler

42. GES GES 1998 Guyana ESBL P.aeruginosa, K. pneumoniae ve E.coli suşlarında rapor edilmiştir Geniş spektrumlu sefalosporinleri ve penisilini hidrolize edebiliyor Karbapenemlere etkisi bulunmamaktadır Klavulanat, tazobaktam ve imipenem bu enzime karşı aktivite göstermektedir

43. Kromozomal Amp-C Tipi Beta Laktamazlar β-laktamazlara dirençlidir İndüklenebilirler Sefepim daha dayanıklıdır Karbapenemler dayanıklıdır Aşırı enzim sentezi+porin değişikliği = karbapenem direnci

44. Kromozomal Amp-C Tipi Beta Laktamazlar • İndüklenebilir β-Laktamazlar • Normalde bakteri tarafından az miktarda sentezlenir • Ancak ortamda bir indükleyici beta laktam antibiyotik bulunduğu zaman • Daha yüksek miktarda sentezlenmeye başlar • Tüm beta-laktam antibiyotikler beta laktamaz üretimini indükleyebilir • Ancak; imipenem, klavulanik asit kombinasyonları, sefoksitin ve sefotetan güçlü indükleyicilerdir • ampC, ampD, ampG, ampR genleri gerekli • E.coli’ de, ampR geni olmadığı için indüklenebilir enzim yoktur

45. Kromozomal Amp-C Tipi İndüklenebilir Beta Laktamaz Üreten bakteriler Enterobacter spp. S.marcescens M.morganii P.vulgaris Providencia spp. P.aeruginosa

46. Plazmid kökenli Amp-C Tipi beta laktamazlar • Kromozomal AmpC tipi beta laktamazların • Plazmidlere transferi ile gelişmiştir • Etki ettikleri antibiyotikler aynıdır • Kromozomal AmpC ile aynı biyokimyasal özellikleri taşırlar • Çoğunlukla Klebsiella, E.coli, Salmonella, Proteus'da rapor edilmiştir • Penisilinler, sefalosporinler, monobaktamları hidroliz ederler • Epidemiyolojik olarak tehlike potansiyeli daha fazla • İndüklenme özellikleri yoktur

47. Metallo-beta laktamazlar-Karbapenemazlar İmipenem veya meropenemden herhangi birini veya her ikisini de hidrolize edebilen enzimlere karbapenemazlar denir Aktif bölgelerinde Metal (Zn++) iyonu bulunduğu için metallo-beta laktamaz olarak da adlandırılırlar Beta laktamaz inhibitörlerinden etkilenmez EDTA ve 2-merkaptopropiyonik asit ile inaktive olur Monobaktamlar hariç tüm beta laktamları ve karbapenemleri inaktive ederler

48. Kromozom, plazmid veya integron kökenli olabilir Son on yılda plazmidlerle taşınmaya başlaması ve diğer bakterilere aktarılabilir hale geldiğinin saptanması ile metallo beta-laktamazların klinik önemi artmıştır Kazanılmış karbapenemaz enzimlerinin Acinetobacter, Pseudomonas Enterobacteriaceae ailesinden Klebsiella, Escherichia coli ve Enterobacter gibi Suşlarda zaman geçtikçe daha sık bildirildiği görülmektedir Karbapenemazlar

49. GSBL’lerin Klinik Önemi • GSBL pozitif bakteriler • Başlıca sepsis, üriner sistem infeksiyonu ve solunum yolu infeksiyonlarına neden olur • GSBL’nin laboratuvarlarca gerektiği ölçüde rapor edilememesi nedeniyle • Klinisyenler GSBL’nin öneminin farkında değildir GSBL’nin aynı veya farklı cins bakterilere taşınabilmesi • Özellikle yoğun bakım ünitelerinde salgınlara neden olabilmektedir

50. GSBL’lerin Klinik Önemi • GSBL sentezleyen K.pneumoniae ve E.coli suşları • Bir çok antibiyotiğe dirençlidir • Bu mikroorganizmalar ile gelişen infeksiyonlarda • Tedavi seçenekleri kısıtlıdır • Sefalosporin kullanıldığında tedavi başarısı düşüktür • En etkili antibiyotiğin siprofloksasin ve karbapenemler olduğu ve • Karbapenemin mortaliteyi önemli oranda azalttığı gösterilmiştir