Nederlandse Samenvatting

Nederlandse Samenvatting
Dit proefschrift beschrijft de epidemiologie van antibioticaresistente bacteriën
in ziekenhuizen en in het bijzonder op intensive care-afdelingen (IC’s). Deze
bacteriën reageren niet of onvoldoende op antibiotische therapie en vormen
dus een bedreiging voor de behandeling van patiënten met infecties
veroorzaakt door deze bacteriën. Patiënten die in een ziekenhuis worden
opgenomen lopen het risico om drager te worden van antibioticaresistente
bacteriën, een fenomeen wat kolonisatie wordt genoemd. Niet alle patiënten
die gekoloniseerd raken met antibioticaresistente bacteriën krijgen ook
daadwerkelijk een infectie, dit is slechts het topje van de ijsberg. Gezien dit
feit is de prevalentie van kolonisatie van patiënten met deze bacteriën en de
verspreiding ervan op ziekenhuisafdelingen niet direct zichtbaar en niet
eenvoudig te controleren.
Vele factoren dragen bij aan de ontwikkeling en verspreiding van
antibioticaresistentie en de onderlinge interacties tussen deze factoren maken
de kolonisatiedynamiek zeer complex. Teneinde de ontwikkeling en
verspreiding van resistentie te beperken met de juiste maatregelen, is kennis
van de onderliggende bacteriële genetica, bacteriële populatiedynamiek,
interacties tussen bacteriën, gasheer en omgeving en kennis van de klinische
epidemiologie, onmisbaar.
In dit proefschrift ligt de nadruk op het beschrijven van de verschillende
factoren betrokken bij de kolonisatie met antibioticaresistente bacteriën op
IC’s. Hiervoor hebben we gebruik gemaakt van zowel het bestuderen van de
bestaande literatuur op dit gebied, als van studies naar de kolonisatiedynamiek
193
van Staphylococcus aureus en Enterobacteriaceae, met als doel om gaten in de
huidige kennis te achterhalen en deze waar mogelijk aan te vullen.
Uit de huidige literatuur blijkt dat de kolonisatiedynamiek op IC’s vooral
afhankelijk is van de complexe interacties tussen bacterie-gerelateerde en
medewerker-gerelateerde eigenschappen, hoofdstuk 1. Patiënten kunnen
drager worden doordat al aanwezige bacteriën veranderingen in het DNA
ondergaan tijdens antibioticumgebruik (mutatie) en vervolgens wordt
uitgeselecteerd. Antibioticaresistente bacteriën kunnen ook bij het starten van
antibiotische therapie al in kleine hoeveelheden aanwezig zijn in het lichaam
bij opname (introductie) en vervolgens verder worden uitgeselecteerd.
Antibiotische selectie is in dit proefschrift gedefinieerd als endogene
kolonisatie. Tevens kunnen de handen van ziekenhuismedewerkers
(verpleegkundigen en artsen) tijdelijk gekoloniseerd raken op die manier van
patiënt naar patiënt worden overbracht. Dit proces wordt exogene kolonisatie
of kruistransmissie genoemd en is over het algemeen het gevolg van het falen
van infectiepreventiemaatregelen; Figuur 1, hoofdstuk 1.
Contact rates, cohorting (de mate van één op één verpleging) en de naleving
van handhygiëne voorschriften zijn belangrijke factoren die in de cascade die
kan leiden tot kruistransmissie (of het kunnen voorkomen). Kennis van deze
factoren
en
van
kruistransmissie)
en
de
belangrijkste
kolonisatieroute
antibioticumgebruik
is
(endogeen
onmisbaar
voor
of
het
implementeren van de juiste controlestrategieën ter preventie van
verspreiding van antibiotica- resistentie. Vooral in (interventie)studies is het
daarom van groot belang dat alle determinanten zorgvuldig worden gemeten
voor (baselineperiode) en na het implementeren van een interventie, om het
werkelijke effect van de interventie te bepalen. Tevens is de meest ideale
194
situatie dat slechts een van de determinanten wordt aangepast en het effect
ervan te bepalen, terwijl alle anderen gelijk blijven of in ieder geval zorgvuldig
worden gemeten, hoofdstuk 1.
Om dit illustreren, hebben we een beschouwing gemaakt van de mate waarin
bovengenoemde methodologische aspecten aanwezig waren in 19 studies die
het effect van een interventie in het antibioticumgebruik op de
kolonisatiedynamiek op IC’s hebben onderzocht. Deze beschouwing laat zien
dat de meerderheid van de studies slechts gedeeltelijk voldoen aan de
eerdergenoemde methodologische voorwaarden voor interventiestudies. Als
gevolg hiervan lijkt de validiteit van de conclusies getrokken in deze studies,
beperkt (hoofdstuk 1).
In hoofdstuk 2 wordt de noodzaak van isolatiemaatregelen op geleide van
kweekuitslagen in de preventie van kruistransmissie besproken. Het effect
van microbiologische surveillance als enige interventie (dus zonder
rapportage van de kweekuitslagen en daaropvolgende isolatie) op kolonisatie
met methicilline-gevoelige en methicilline-resistente Staphylococcus aureus
(MSSA en MRSA) werd gedurende 10 weken bestudeerd in een IC in Cook
County Hospital, Chicago. Van alle met MSSA of MRSA gekoloniseerde
patiënten, verwierven slechts twee patiënten kolonisatie tijdens verblijf op de
IC (MSSA). In beide gevallen bleek na genotypering dat dit niet het gevolg
was van kruistransmissie.
Rapportage met daaropvolgende isolatie, zoals geadviseerd in vele richtlijnen,
zou in deze setting onterecht tot de conclusie hebben kunnen leiden dat zij
succesvol waren in het voorkomen van kruistransmissie terwijl er in
werkelijkheid zonder deze maatregelen geen kruistransmissie plaatsvond. Het
195
baseren van richtlijnen op basis van de locale epidemiologie geniet
waarschijnlijk de voorkeur.
Aangezien er een complexe interactie bestaat tussen contact rates, cohorting
en handhygiëne (hoofdstuk 1) en de kwantitatieve waarde van de individuele
factoren verschillend is voor artsen en verpleegkundigen, is het moeilijk te
bepalen
wie
de
belangrijkste
vector
is
in
de
overdracht
van
antibioticaresistente bacteriën. Verpleegkundigen hebben waarschijnlijk meer
lichamelijke contacten met patiënten dan artsen en dus meer kans op tijdelijke
kolonisatie van hun handen. Over het algemeen hebben zij contact met
minder
verschillende
patiënten
gedurende
hun
diensten
(hogere
cohortingsgraad) dan artsen. Daarnaast houden verpleegkundigen zich over
het algemeen ook beter aan handhygiëne voorschriften. In hoofdstuk 3
hebben we bovengenoemde factoren zorgvuldig gemeten door middel van
observaties van patiënten en personeel en vervolgens het risico op
kruistransmissie voor zowel artsen als verpleegkundigen berekend. Hieruit
bleek dat artsen, op deze IC, een 1.6 keer grotere kans hadden om bacteriën
te verspreiden dan verpleegkundigen, mede door het grotere aantal patiënten
waarmee artsen contact hadden en doordat zij zich minder goed hielden aan
de handhygiëne voorschriften (43% vs. 59%). Uit deze observationele studie
blijkt dus eens te meer de complexiteit van de interacties tussen de
determinanten van kolonisatie.
Overdracht
van
antibioticaresistentie
kan
via
verschillende
wegen
plaatsvinden: de overdracht van de gehele bacterie (kruistransmissie) of
slechts van de elementen die resistentiegenen bevatten (horizontale
overdracht). Dit laatste gebeurt zowel tussen bacteriën behorend tot dezelfde
196
soort (intraspecies) maar ook tussen verschillende soorten (interspecies).
Integronen zijn een voorbeeld van mobiele genetische elementen die
resistentiegenen bevatten en van de ene bacterie naar de andere kunnen
worden overgedragen. In hoofdstuk 4 hebben we de prevalentie van
integronen in en de bijdrage van kruistransmissie en horizontale overdracht
binnen verschillende leden van de Enterobacteriaceae met verminderde
gevoeligheid voor cefalosporinen (ERSC) bepaald op twee IC’s. Hiertoe
werden de resultaten van surveillance, genotypering (AFLP) in combinatie
met ‘epidemilogische linkage’ en integronenanalyse aangewend.
Tijdens de studieperiode waren 121 van de 457 patiënten gekoloniseerd met
ERSC (27%) en in 34 isolaten van 31 patiënten werden integronen
aangetoond. Deze konden worden onderverdeeld in negen verschillende
epidemiologische
clusters.
Overdracht
van
de
gehele
bacterie
(kruistransmissie) was verantwoordelijk voor 38% tot 73% van de gevallen
van resistentieoverdracht, intraspecies overdracht voor 8% en interspecies
voor 4%. Op basis van surveillance en genotypering hadden we deze setting
qua ERSC gekarakteriseerd als een low-level endemisch met slechts enkele
circulerende clonen, maar na het combineren met integronenanalyse bleek er
sprake te zijn van meerdere mini-epidemieën. Hoewel overdracht van
resistentie vooral door kruistransmissie plaatsvond, waren niet alle gevallen
aantoonbaar met genotypering alleen. Een gecombineerde aanpak is dus
zeker relevant voor het beschrijven van resistentie-epidemiologie.
Bacteriële genotypering wordt tot op heden beschouwd als de gouden
standaard voor het aantonen van verwantschap van bacteriële isolaten. Het
nadeel van deze methode is echter dat het tijdrovend, arbeidsintensief en
kostbaar is. Recent is er een Markov model ontwikkeld waarmee, op basis van
197
verschillen tussen lineaire processen (zoals endogene selectie) en non-lineaire
processen (zoals kruistransmissie), kan worden voorspeld wat het aandeel van
beide routes van kolonisatie is in een bepaalde setting zonder de noodzaak
van genotypering.
In hoofdstuk 5, evalueren wij de accuraatheid van een aangepast Markov
model voor het schatten van het aandeel endogene selectie en
kruistransmissie in kolonisatie met derdegeneratie cefalosporinen-resistente
Enterobacteriaceae (CRE) op twee IC’s. Op basis van opname- en
ontslagdata en longitudinale surveillance werden de proporties endogene
selectie en kruistransmissie eerst door het model geschat en vervolgens
vergeleken met die berekend met behulp van de gouden standaard
(surveillance en genotypering).
De bijdrage van beide routes aan kolonisatie met CRE op deze twee IC’s
werd door het model accuraat gekwantificeerd, met endogene selectie als de
belangrijkste route, en dus lijkt deze methode veelbelovend voor het
analyseren van kolonisatiedynamiek in de ziekenhuissetting zonder de
noodzaak van een kostbare en tijdrovende techniek als genotypering.
Verschillende mechanismen kunnen leiden tot resistentie tegen β-lactams
waaronder de productie van Extended-spectrum Bèta-lactamases, oftewel
ESBLs. Dit zijn plasmide-gecodeerde enzymen die β-lactams, inclusief
derdegeneratie
cefalosporinen,
kunnen
afbreken.
Binnen
de
Enterobacteriaceae zijn zij veelvuldig beschreven in Escherichia coli en Klebsiella
pneumoniae, maar worden ook geproduceerd door andere leden van deze groep.
Het aantonen van ESBLs blijkt tot op heden geen eenvoudige taak. De twee
meest gebruikte methoden zijn de double disk diffusion test (DDT) en de
ESBL E-test. De eerste is simpel in gebruik en goedkoop, de tweede is meer
198
tijdsintensief (m.n. de interpretatie van de resultaten) en duurder. In
hoofdstuk 6 vergelijken we de accuraatheid van beide testen in het aantonen
van ESBLs in 404 potentieel ESBL-producerende Enterobactriaceae-isolaten.
DDT identificeerde 56% en E-test 51% van de isolaten als ESBLproducerend, met een concordantie van 69%. Er werd geen moleculaire
identificatie uitgevoerd en dus blijft de werkelijke prevalentie van ESBLs in
deze populatie onbekend. De interpretatie van de resultaten met E-test bleek
vaak niet mogelijk, een praktisch probleem dat ontbreekt bij DDT en dus lijkt
de laatste, zeker ook met het oog op de gebruikersvriendelijkheid en de
kosten, de voorkeur te hebben voor het identificeren van ESBLs.
Hoofdstuk 7 is een beschrijving van de prevalentie van β-lactam resistentie
in Enterobactericeae in Europa. De gevoeligheid voor 15 verschillende βlactam antibiotica werd bepaald in 5000 isolaten (Escherichia coli, Klebsiella
pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Enterobacter cloacae en Proteus mirabilis) afkomstig
uit 25 Europese ziekenhuizen in 1997-1998.
Uit deze analyse blijkt dat de meerderheid van de Enterobacteriaceae in
Europa nog goed gevoelig zijn voor piperacilline-tazobactam (>78%) en
derdegeneratie cefalosporinen (>76%), die frequent als eerste keus empirische
therapie voor ziekenhuisinfecties veroorzaakt door deze groep, worden
gebruikt. De productie van ESBLs werd bepaald zoals beschreven in
hoofdstuk 6 en de prevalentie hiervan lag rond de 4.9%. Echter, er bestaan
grote regionale verschillen binnen Europa en voornamelijk de landen in ZuidEuropa laten hogere prevalenties zien dan de landen in Noord- en WestEuropa (>13% versus <9%).De gevoeligheden van Enterobacteriaceae
(inclusief ESBL-producerende isolaten) voor cefepime en carbapenems lagen
rond de 95% en 99%, wat deze antibiotica zeer bruikbare alternatieven maakt
in de behandeling van infecties veroorzaakt door Enterobacteriaceae met een
199
verlaagde gevoeligheid voor de eerdergenoemde middelen. Hoewel deze
analyse een aardig beeld geeft van de situatie in Europa, is het regionale
resistentiepatroon van bovengenoemde pathogenen meest indicatief voor de
keuze van de juiste therapie.
In hoofdstuk 8 beschrijven we de resultaten van een studie met een
tweeledig doel: ten eerste het bepalen van de kolonisatiedynamiek van
derdegeneratie cefalosporine-resistente Enterobacteriaceae (CRE) op twee
intensive care-afdelingen in het UMC Utrecht (baseline periode) en ten
tweede het effect van een interventie in het antibioticumgebruik op het
verwerven van kolonisatie met CRE (interventieperiode).
Tijdens de baselineperiode bleek kolonisatie voornamelijk via endogene
selectie verworven te zijn met als belangrijkste risicofactor het gebruik van
amoxicilline-clavulaanzuur. De geïmplementeerde interventie had als doel de
blootstelling aan β-lactam antibiotica in het algemeen en aan amoxicillineclavulaanzuur in het bijzonder, te verminderen. Alle relevante determinanten
van kolonisatie werden zorgvuldig gecontroleerd en gemeten. Een heterogeen
(3 maanden) en een homogeen (3 maanden) restrictiebeleid werden in een
gerandomiseerd cross-over design geïmplementeerd. Tijdens het heterogene
beleid was de eerste keus voor empirische therapie in week 1 ceftriaxon, in
week 2 amoxicilline-clavulaanzuur en week 3 een quinolon. Na drie weken
begon deze cyclus weer opnieuw. Tijdens het homogene beleid was de eerste
keus een quinolon. Een stapsgewijze vermindering in het gebruik van
amoxicilline-clavulaanzuur en ceftriaxon, ten koste van een toename in het
quinolon-gebruik maar met gelijktijdige controle van alle relevante
confounders, leidde niet tot een vermindering van het aantal verworven
gevallen van kolonisatie met CRE. Echter, het toegenomen gebruik van
200
quinolonen resulteerde wel in een aanzienlijke toename in ciprofloxacineresistente CRE-isolaten.
In de literatuur zijn de resultaten van studies die het effect van antibiotische
cycling en rotatie designs op kolonisatiedynamiek bestuderen, tot op heden
teleurstellend. Dit is mede het gevolg van methodologische tekortkomingen
zoals beschreven in hoofdstuk 1 van dit proefschrift. Ondanks het feit dat
bovenstaande studie ook enige beperkingen ondervindt, komen we tot de
conclusie dat een voordelig effect van cycling/rotatie op kolonisatie met βlactam resistente bacteriën ook hier niet definitief kan worden aangetoond.
Dit in acht genomen, is er dus geen onomstotelijk bewijs voor het
implementeren van cycling/rotatie designs als strategie in de strijd tegen
antibioticaresistente pathogenen.
Inmiddels is waarschijnlijk duidelijk dat de vraag met welke strategieën
antibioticaresistentie te controleren zou zijn, niet eenvoudig maar ook niet
onmogelijk te beantwoorden is. Om deze vraag te kunnen beantwoorden is
het belangrijk dat er betrouwbare data beschikbaar komen uit goed opgezette
observationele
en
interventiestudies.
Microbiologische
surveillance,
genotypering, registratie van antibioticumgebruik en observatie van
infectiepreventiemaatregelen zijn hierin onmisbaar. Modelering zoals
beschreven in dit proefschrift zou een waardevolle toevoeging hieraan
kunnen zijn.
201