Kinolon Direnci
Zeynep GÜLAY*
* Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi, Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, İZMİR
Quinolon Resistance
Key Words: Quinolon, Resistance
Anahtar Kelimeler: Kinolon, Direnç
Kinolonlar, bakteri hücresinde bulunan ve topoizomeraz II olarak adlandırılan enzimleri inhibe ederek etki gösteren antibakteriyel ajanlardır[1]. Bu antibiyotikler, gerek hastane gerekse toplum kökenli infeksiyonların tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır[2]. Ancak bu yaygın kullanıma paralel olarak bu grup antibiyotiklere direnç oranları da giderek artmaktadır. Gram-negatif bakteri türleri arasında Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophilia için siprofloksasin direnç oranları sırası ile %1.0-14.0, %13.3-26.0, %24.1-37.7, %42.7-48.5 olarak bildirilmektedir[3,4]. Bir çalışmada, genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz üreten Klebsiella pneumoniae suşlarında siprofloksasin direncinin %18 olduğu gösterilmiştir[5]. Gram-pozitif türlere bakıldığında metisiline duyarlı Staphylococcus aureus izolatlarının çoğu kinolonlara duyarlıyken, metisiline dirençli S. aureus (MRSA) suşlarında %80'lere varan direnç oranları bulunmaktadır[6,7]. Benzer şekilde enterokok türlerinin çoğu bu grup ajanlara dirençlidir[6]. Streptococcus pneumoniae suşlarındaki direnç oranları ülkeden ülkeye değişmektedir[8]. Amerika Birleşik Devletleri'nde siprofloksasin direnci %1.4 oranında iken, Kanada'da %3 ve Hong Kong'da %12'ye varan direnç oranları bildirilmiştir. Piyasaya son çıkan kinolonlar (levofloksasin ve moksifloksasin) özellikle solunum yolu infeksiyonlarının tedavisini hedeflemektedir[6]. Solunum sistemi infeksiyonlarının tüm infeksiyonlar arasında sıklık açısından ilk sırada geldiği ve kinolonların kullanım kolaylığı gözönüne alındığında, kinolon kullanımının ve buna paralel olarak bu ajanlara karşı direncin daha da artacağı ön görülmektedir.
KİNOLONLARIN ETKİ MEKANİZMALARI
Florokinolonlar DNA sentezini inhibe ederek etki gösterirler[1,2,9]. Hedefleri olan DNA giraz ve topoizomeraz IV, tip 2 topoizomerazlar sınıfında yer alan enzimlerdir. Tip 2 topoizomerazlar bir DNA segmentinin her iki ipliğini kesip aradan bir başka DNA segmentini geçiren ve daha sonra da kesiği onaran enzimlerdir. DNA giraz bu işlemleri DNA süper sarmalları oluştururken veya tam tersine süper sarmalları kaldırırken uygular. Böylelikle DNA replikasyonu sırasında, replikasyon çatalının önündeki süper sarmalları kaldırır ve DNA ipliklerinin düğümlenmeden birbirinden ayrılmasını sağlar. Topoizomeraz IV ise replikasyon sonunda iki yüzük gibi birbirlerine geçmiş yeni DNA ipliklerinin birbirinden ayrılmasını ve hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelere eşit olarak dağılmasını sağlar. Florokinolonlar, enzim-DNA kompleksine bağlanarak topoizomerizasyonu engeller ve replikasyon çatalı, RNA polimeraz ve DNA helikazın önünde fiziksel bir bariyer oluşmasına neden olur. Replikasyon çatalının enzim-DNA-ilaç kompleksi ile çarpışması hücre ölümü ile sonlanacak bir dizi olayı tetikler.
DNA giraz ve topoizomeraz IV yapısal olarak birbirine benzeyen, her ikisi de iki alt ünitenin tekrarından oluşan tetramerik proteinlerdir. DNA giraz, Gyr A ve Gyr B; topoizomeraz IV ise bunların homoloğu olan Par C ve Par E (stafilokoklarda Grl A ve Grl B olarak da adlandırılır) alt ünitelerinden oluşmuştur. Bu iki enzimin işlevleri, daha çok E. coli ve S. aureus'ta çalışılmıştır. Buna göre florokinolonlar her iki proteine de bağlanmalarına rağmen, gram-pozitif ve gram-negatif bakterilerdeki öncelikli hedefleri birbirinden farklıdır. E. coli'de DNA giraz, S. aureus'ta ise topoizomeraz IV birincil hedeftir. Yalnız C-8 pozisyonunda metoksi grubu taşıyan yeni florokinolonların öncelikli hedefinin gram-pozitiflerde de DNA giraz olduğu bildirilmektedir[10].
Kİnolonlara Dİrenç MekanİzmalarI
Kinolon direnci, ya ilacın hedefindeki değişimlerden ya da ilacın hedefine etkin konsantrasyonda ulaşamamasından kaynaklanmaktadır[2,4,9,11,12]. Bazen de her iki mekanizma birlikte görülmektedir. Bazı fungusların kinolonları parçalayabilmelerine rağmen, henüz bakterilerde enzimatik bir direnç mekanizması bildirilmemiştir. Aşağıdaki bölümde bu mekanizmalara değinilecektir.
1. Hedef Enzimlerdeki Değişimler
Kinolon direnç mekanizmaları arasında üzerinde en fazla çalışılanı, hedef enzimlerdeki değişimlerdir. Bu değişimler, enzim alt ünitesini kodlayan genlerdeki spontan mutasyonlardan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, geniş bir bakteri popülasyonunda az sayıda (10-6 veya 10-9) mutant bulunabilmektedir. Gram-negatif bakterilerdeki kinolon direncinin daha çok Gyr A ünitesindeki değişimlere bağlı olduğu belirlenmiştir. Dirençli bakterilerin Gyr A alt üniteleri ele alındığında, dirence neden olan aminoasit değişimlerinin genellikle amino ucundaki enzim aktif bölgesinde bulunan bir tirozin (Tyr-122) molekülünün çevresinde yer aldığı görülmektedir. Bu tirozin molekülü topoizomerizasyon sırasında kesilmiş DNA uçlarına kovalan olarak bağlanmaktadır[9]. Kristallografik analizler de dirence yol açan aminoasit değişimlerinin kinolonların bağlandığı kısmı oluşturan üç boyutlu bir bölgede toplandığını göstermektedir (Şekil 1)[13]. Bu bölgeye kinolon direncini belirleyen bölge [Quinolone Resistance Determining Region (QRDR)] adı verilmektedir. Örneğin, Gyr A'da en sık görülen mutasyon olan Serin 83-Triptofan değişimi, norfloksasinin giraz-DNA kompleksine bağlanmasını belirgin biçimde azaltmaktadır. QRDR, E. coli suşlarında Gyr A'nın 67-106. aminoasitleri arasında bulunmaktadır. Bu bölge, E. coli yanısıra Acinetobacter spp., Salmonella spp., P. aeruginosa ve başta S. aureus olmak üzere gram-pozitif koklarda, türe bağlı değişimler dışında, yüksek düzeyde korunmuştur[4]. Par C, Gyr B ve Par E altünitelerinde de benzer QRDR bölgelerinin varlığı gösterilmiştir[2,9].
Florokinolonların hedefi olan enzimler ve direnç profilleri türler arasında değişkenlik göstermektedir. Daha önce de belirtildiği gibi, genel olarak gram-negatif bakterilerde ilacın birincil hedefi DNA girazken; gram-pozitif bakterilerde topoizomeraz IV'tür[2,4]. Bakterilerin değişik florokinolonlara duyarlılıkları, birincil hedefin hangi enzim olduğuna ve hedef enzimlerin kinolon afinitelerindeki farklara göre değişmektedir[2,6].
2. İlaç Geçirgenliğindeki Değişimler
Kinolonların gram-negatif bakterideki hedeflerine ulaşabilmeleri için dış membranı ve ardından da sitoplazmik membranı aşmaları gerekir. Florokinolonlar moleküler yapılarının küçük olması ve porinler ile sitoplazmik membrandan geçmelerine engel olmayacak iyonik özellikleri nedeniyle hücre içine kolaylıkla girebilmektedir. Ancak, Omp F gibi bazı porin proteinlerinin kaybı veya değişimi, ilacın sitoplazma içerisindeki konsantrasyonunu düşürerek yüksek düzeyde olmasa da florokinolon direncine yol açabilmektedir[7].
Son yıllarda, florokinolonların hücre içinde etkin konsantrasyona ulaşmasını engelleyen temel mekanizmanın aktif pompa sistemleri olduğu belirlenmiştir[6,11]. Antimikrobiyal ajanın hücre dışına atılmasını sağlayan aktif pompa sistemlerinin varlığı 20 yıl kadar önce tetrasiklinler için belirlenmiştir[14]. Günümüzde ise bu mekanizmanın, birçok antibiyotik sınıfına karşı doğal veya kazanılmış dirençte önemli olduğu anlaşılmıştır. Hatta gram-negatif bakterilerin çeşitli antibiyotiklere doğal direncindeki temel rolü eskiden sanıldığı gibi dış membranın değil, aktif pompa sistemlerinin oynadığı belirlenmiştir[15-17].
Biyolojik membranlar hidrofilik moleküller için etkin bir bariyer oluşturmalarına karşın, hem hidrofil hem lipofil özellik taşıyan amfilik bileşikler bu membranlardan kolaylıkla geçebilmektedir. Bu nedenle evrim sırasında hücreler amfilik bileşiklerin potansiyel zararlı etkilerinden korunabilmek için çeşitli mekanizmalar geliştirmişlerdir. Bu mekanizmalar arasında en önemlisi aktif pompa sistemleridir. Aktif pompa sistemleri her tür hücrede (bakteri, maya, küf, insan vb.) bulunmakta ve çeşitli substratları yanısıra çoğunluğu amfilik olan ilaçlardan da (örneğin, antibiyotikler) hücreleri korumaktadır.
Aktif pompa sistemleri, kullandıkları enerji kaynağı, transport yolu, filogenetik özellikleri, yapısal özellikleri ve substrat profillerine göre, birincil ve ikincil aktif transport sistemleri olarak iki ana gruba ayrılırlar[15]. Birincil aktif transport sistemleri arasında, ATP-bağlayan kaset [ATP-binding cassette (ABC)] üst ailesine bağlı olan 6 aile antibiyotik atılımından sorumludur. Bu aileler özellikle ökaryot hücrelerden antibiyotik atılımında rol oynamaktadır. İkincil aktif transport sistemleri (antiport, simport ve uniportlar ise 5 üst aile “Small Multidrug Resistance (SMR)”, “Multidrug Endosomal Transporter (MET)”, “Multi Antimicrobial Resistance (MAR)”, “Resistance-Nodulation-Division (RND)” ve “Major Facilitator Superfamily (MFS)” içerisindeki 10 aileden oluşmaktadır. SMR ve RND üst aileleri sadece prokaryot hücrelerde bulunmaktadır. Sayılan tüm pompa sistemleri arasında ABC üst ailesine ait 4 aile ve MET üst ailesi dışında kalanlar prokaryot hücrede çeşitli antibiyotik sınıflarının atılımında rol oynamaktadır[15]. Gram-negatif bakterilerin antibiyotik direnci açısından en önemli grup RND üst ailesidir. Bu ailenin üyeleri tipik olarak üç proteinden meydana gelir ve üç elemanlı pompa sistemleri olarak adlandırılırlar. Burada iç (sitoplazmik) zar üzerindeki pompa proteini, periplazmik aralıktaki bir membran füzyon proteini aracılığıyla dış membrandaki bir kanal sistemi ile ilişkilidir. Bu yapısal organizasyon substratların dışarıdan alındığı gibi tekrar dışarı atılmasını sağlamaktadır. Bu sistemlere örnek olarak E. coli'nin Acr AB-Tol C, P. aeruginosa'nın Mex AB-OprM pompaları verilebilir[11,16,18-20]. Her iki sistem de florokinolonlar, beta-laktam ajanlar, tetrasiklinler, kloramfenikolün aralarında yer aldığı çeşitli antibiyotiklerin bakteri hücresinden atılımından sorumludur.
Bakterilerdeki pompa sistemleri, substratları olan ilaçlardan herhangi birinin kullanımı ile indüklenebilir ve tüm substratlara karşı direnç gelişimine neden olur[17]. Örneğin, P. aeruginosa suşlarında, bir beta-laktam ile tedavi sırasında, Mex AB-Opr M ve/veya diğer üç elemanlı pompa sistemlerini kontrol eden regülatör genlerdeki mutasyon ve pompa sistemlerinin aktivasyonu sonucunda, bu suşlar sadece beta-laktamlara değil aynı zamanda kinolonlar, kloramfenikol, tetrasiklinler, trimetoprime de dirençli hale gelmektedir[15-17,20]. Buna mar “multiple antibiotic resistance (mar)” fenotipi adı verilmektedir. E. coli suşlarında da özellikle kinolonların kullanımı ile benzer bir fenotipin indüksiyonu görülebilmektedir. Hatta salisilatlar gibi antibiyotik dışı maddeler de pompa sistemlerini indükleyebilmektedir.
Kinolon grubu antibiyotiklerin atılımı ile ilgili pompalar, E. coli, P. aeruginosa, Burkholderia cepacia, S. maltophilia, S. aureus, S. pneumoniae gibi insan sağlığı açısından önemli birçok türde bulunmaktadır (Tablo 1). Gram-negatif bakterilerin kinolon pompa sistemleri RND, gram-pozitiflerinki ise genellikle MFS üst ailesinde yer almaktadır[11,12]. Genellikle kinolon direncinin görülebilmesi için pompa sistemlerinin aşırı üretimi gereklidir. Bu da pompa proteinlerinin ekspresyonunu arttıran ve genellikle kontrol genlerini ilgilendiren kromozomal bir mutasyondan kaynaklanmaktadır. Pompa sisteminin indüklenmesi ile sadece florokinolonlara değil, pompanın substratları olan beta-laktamlar, kloramfenikol, tetrasiklinker, trimetoprim gibi farklı antibiyotiklere karşı çoğul direnç görülmektedir (mar fenotipi) [11].
Pompa sistemleri giraz genlerinde tek nokta mutasyonu taşıyan izolatlarda direnç açısından sinerji göstererek minimal inhibitör konsantrasyonu (MİK) düzeylerinin yükselmesine neden olmaktadır. Aktif pompa genlerinin delesyonu ile bu tip suşların MİK düzeylerinin düştüğü gösterilmiştir. Hatta aktif pompa sistemlerinin florokinolonların hücre içi düzeylerini azaltarak iki veya daha fazla mutasyon taşıyan suşların seçilmesini kolaylaştırdığı da öne sürülmektedir. Bu nedenlerle tedavi açısından pompa inhibitörlerinin üzerinde durulmaktadır.
Kinolon grubu ajanların yapılarına bağlı olarak pompa sistemlerinden etkilenmeleri değişebilmektedir. Hidrofobik ve C-7 pozisyonunda büyük bir grup taşıyan kinolonların pompa sistemlerinden daha az etkilendiği bildirilmektedir[10].
3. Diğer Direnç Mekanizmaları
Jacoby ve arkadaşları, Klebsiella pneumoniae klinik izolatlarında plazmid kökenli florokinolon direnci bildirmişlerdir[21]. Son derece nadir olan ve kinolonlara düşük düzey dirence yol açan bu direncin, plazmid kökenli qnr lokusunca kodlanan ve DNA girazı koruyan bir proteinden (Qnr proteini) kaynaklandığı saptanmıştır[22]. Tran ve Jacoby, qnr'nin tek başına kinolon MİK'lerinde 4-8 kat artışa yol açması nedeniyle, sadece qnr taşıyan E. coli suşlarının in vitro olarak siprofloksasine duyarlı bulunacağını, fakat Qnr proteininin diğer direnç mekanizmaları (gyr A mutasyonları, porin mutasyonları, aktif pompa) ile sinerjik etki gösterip bu mekanizmaların varlığında direnç düzeylerini çok arttırabilmesi açısından klinik önem taşıdığını belirtmektedir[22].
DİRENÇ GELİŞİMİ
Klinik izolatlardaki kinolon direnci, her biri MİK düzeylerini yükselten birkaç kromozomal mutasyonun birikmesi sonucunda gelişmektedir[23-25]. Bakteri replikasyonu sırasında yeni sentezlenen DNA'da bazı hatalar oluşabilmektedir. Bu hatalar spontan mutasyon olarak adlandırılır. Her replikasyon sırasında 10-6-10-9 sıklığında mutasyon oluşmaktadır. Kinolon direnci gelişiminde ilk mutasyon, ilacın birincil hedefi olan enzimde meydana gelir. Bu tip bir mutasyon taşıyan bakterilere birinci basamak mutantı adı verilmektedir. Kinolon duyarlılığını ilgilendiren bu ilk mutasyon, hem ortaya çıkan aminoasit değişikliğinin etkisi hem de ikincil hedefin ilaca afinitesine bağlı olarak MİK düzeylerine yansır. Bir başka deyişle, eğer ikincil hedefe bağlanabilmek için yüksek ilaç konsantrasyonlarına gerek varsa o zaman MİK düzeyleri belirgin biçimde artacaktır. Buna karşın, her iki hedefin ilaca duyarlılığı birbirine yakınsa MİK düzeylerinde belirgin bir artış saptanmayacaktır. Genel olarak birinci basamak mutantları, mutasyon taşımayan suşlara göre [wild type (WT)] bu mutasyondan etkilenen kinolonlara 4-8 kat dirençlidir. Kinolonların seçici baskısı devam ediyorsa, ilk mutasyonu izleyen ikinci basamakta etkinliğini koruyan ve böylelikle ana hedef haline gelmiş ikincil hedefi etkileyen yeni bir mutasyon meydana gelir (ikinci basamak mutantları). Bu mutasyon sonucunda MİK düzeylerinin WT suşlara göre 16-64 kat, birinci basamak mutantlarına göre ise yine 4-8 kat yükseldiği görülür. İlaç kullanımı sürüyorsa, bundan sonra da hedef enzimlerden hangisi ilaca daha duyarlı ise öncelikle onu hedefleyen daha ileri mutasyonlar ve aminoasit değişimleri gerçekleşir ve MİK düzeyleri de giderek artar (Şekil 1).
Bu basamak tarzında yükselen direnç sırasında geçirgenlik ve pompa sistemleri ile ilgili mutasyonlar da gelişebilmektedir[23]. Ancak bu mutasyonların geliştiği zaman birimi ve etkilenen genetik elemanlar çok değişken olabilmektedir. Örneğin S. aureus'ta aktif pompa mutantları birinci basamak mutantı olarak karşımıza çıkabilmektedir[26,27].
Florokinolon direncinde genel olarak yukarıda özetlendiği gibi basamak tarzında yükselen direnç gelişmesine rağmen, bazı tür ve kinolon kombinasyonlarında durum farklıdır. Örneğin, S. aureus ve P. aeruginosa gibi türlerde birincil hedefteki tek bir mutasyon bile siprofloksasin direncine yol açabilmektedir. Bu nedenle, tedavide bu tip tür-kinolon kombinasyonlarından kaçınılması gereklidir[28].
Kinolon direncinin birbirini izleyen mutasyonlar sonucunda ortaya çıkması, belirli bir infeksiyon tedavisinde en etkin, buna karşın dirençli mutant seçme olasılığı en düşük olan kinolonu belirlememizi sağlayabilmektedir. İnfeksiyon bölgesindeki ilaç konsantrasyonları MİK düzeylerinden yüksek olan (bir başka deyişle terapötik indeksi yüksek olan) florokinolonların birinci basamakta mutant seçme olasılıkları düşüktür. Çünkü bu tip mutantlar gelişse bile, yeni MİK değerleri de ilaç konsantrasyonundan düşük olacağı için etkilenip öleceklerdir. Buna karşın, kinolon geçişinin az olduğu infeksiyon bölgeleri ve MİK düzeyine yakın ilaç konsantrasyonları dirençli mutant seçilmesini kolaylaştırmaktadır[9]. Sanders, bunun için “8 kuralı”nı önermektedir[23]. Bu kurala göre, bir infeksiyon tedavisinde kinolon kullanımı düşünülüyorsa, mikroorganizmanın kinolon MİK'i 8 ile çarpılmalıdır. Elde edilen sayı bu izolattan gelişecek ilk spontan mutantın olası MİK düzeyini yansıtmaktadır. Akut bir infeksiyon sırasında infeksiyon bölgesindeki bakteri sayısı 109'a ulaştığı hatta geçtiği için, bu bölgede parental bakteri yanısıra büyük olasılıkla bir veya birkaç mutant da bulunmaktadır. Bu nedenle, tedaviyi etkileyebilecek ek konak faktörlerinin bulunmadığı durumlarda infeksiyon bölgesinde MİK düzeyinin en az 8 katı konsantrasyona ulaşabilen kinolon, tedavi için yeğlenmelidir. Bu düzey parental bakterinin yanısıra, birinci basamak mutantlarının da üremesini engelleyecektir (Şekil 2, Şekil 3).
Kİnolon Tedavİsİnde Mutant Engelleme Konsantrasyonu ve Önemİ
Drlica ise, yukarıda sözü edilen “8 kuralı”na farklı bir açıdan yaklaşmakta ve her kinolon için mutant engelleme konsantrasyonları (MEK)'nın belirlenmesi gerektiğini belirtmektedir[29,30].
Antibiyotik direncinin gelişebilmesi için birbirini izleyen iki olayın gerçekleşmesi gerekmektedir. Bunlardan ilki dirençli mutantların ortaya çıkması, ikincisi ise bunların bakteri popülasyonu içerisinde avantajları nedeniyle seçilerek çoğalmalarıdır. Direnç ile ilgili genetik değişimler, DNA sentezi sırasında belirli bir sıklıkta doğal olarak oluşmaktadır. Dolayısıyla, bir bakteri topluluğunda antibiyotik ile karşılaşmadan önce de dirençli mutantlar bulunmaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi, spontan mutasyon adını verdiğimiz bu değişimlerin sıklığı 106-109 bakteride 1'dir. Mutant sayısı bu düşük düzeyde tutulabilir, seçilme ve çoğalma fazı engellenebilirse, az sayıdaki dirençli bakteri konak bağışıklık sistemince kolaylıkla temizlenebilir ve antibiyotiğin klinik etkinliği korunabilir. Kinolon grubu antibiyotiklerle yapılan çalışmalarda dirençli mutantların seçilerek çoğaltıldığı bir antibiyotik konsantrasyon penceresi bulunduğu gösterilmiştir [mutant seleksiyon penceresi (MSP)][30]. Bu pencerenin alt sınırı MİK50 değeridir. Üst sınırı ise birinci basamak mutantlarının üremesini engelleyen antibiyotik konsantrasyonudur. Dolayısıyla, bu antibiyotik konsantrasyonunda ancak iki mutasyonu birarada taşıyan (ikinci basamak) mutantlar üreyebilmektedir. Bir bakteri topluluğunda böyle bir mutantın bulunma olasılığı ise 1012-1016 bakteride 1'dir. Eğer bir infeksiyon bölgesindeki bakteri sayısı, böyle bir mutant görülme olasılığı olan sayıdan düşükse, bir seleksiyon süreci oluşmayacaktır. İşte, mutant üremesine engel olan veya belirgin ölçüde kısıtlayan bu antibiyotik konsantrasyonuna MEK [Mutant Prevention Concentration (MPC)] adı verilir ve teknik açıdan 1010 bakteri/mL içeren bir inokülum yoğunluğunda üreme görülmeyen en düşük konsantrasyon olarak hesaplanır. Bir başka deyişle MEK, ancak iki mutasyon geçirmiş bir mikrorganizmanın üreyebileceği antibiyotik eşik değeridir. MEK rutin duyarlılık testleriyle belirli bir antibiyotiğe duyarlı bulunan mikroorganizmalar için uygulanır. Yine MEK saptanmasının geçerliliği için o antibiyotiğe karşı gelişen direncin kromozomal kökenli olması gereklidir. Bir ajana karşı direnç plazmid kökenli ise (örneğin, beta-laktam ajanlara karşı genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz üretimi gibi) MEK saptanması anlamsızdır. Kinolonlar için ise MEK değerinin dirençli mikroorganizmaların seçilmesi ve çoğalması için bir ön belirleyici test olarak kullanılabileceği öne sürülmektedir. S. pneumoniae ve P. aeruginosa izolatlarında yapılan çalışmalarda MEK düzeyi yüksek olan izolatların mutlaka ya par C ya da gyr A genlerinde bazen de her ikisinde birden mutasyon taşıdığı gösterilmiştir[31,32]. Sanders, MEK ve MİK'in 8 katı kurallarının birarada incelendiği bir çalışma yapılması halinde bu iki değerin aynı veya birbirine çok yakın çıkacağını öne sürmektedir[23].
MSP'nin alt ve üst sınırları ölçülebilir değerler olduğuna göre, bu pencerenin dar olduğu-bir başka deyişle, MİK ve MEK arasındaki farkın az olduğu- bileşikler dirençli mutant seçilmesinin engellenmesi açısından daha avantajlıdırlar. Örneğin, C-8 metoksi bileşiklerin bu açıdan diğer florokinolonlardan üstün olduğu bildirilmektedir. Bir bileşiğin MİK/MEK oranı seleksiyon indeksi olarak adlandırılmaktadır. Dolayısıyla, bir antibiyotiğe ait indeks değeri ne kadar düşükse ve antibiyotik serum konsantrasyonlarının MSP'de kaldığı süre ne kadar kısa ise, mutant seleksiyonu da o kadar az olacaktır. Günümüzde direnç probleminin engellenebilmesi için; seleksiyon indeksi düşük ve güvenli olarak MEK üzerindeki serum/doku konsantrasyonlarına ulaşılabilecek dozlarda uygulanabilen bileşiklerin geliştirilmesinin önemli olduğu belirtilmektedir. Bu stratejiler dışında, mutant seleksiyon penceresi kombine ilaç tedavisi ile tamamen de kapatılabilir[30].
Kİnolonlara KarŞI Çapraz veya AyrIk (Dİkotom) Dİrenç
İlk florokinolon türevlerinin çoğu benzer mutasyonlardan etkilenmektedirler. Bu nedenle bu tip bir kinolona dirençli izolatta benzer nitelikteki bir başka kinolona çapraz direnç görülmektedir. Bu tip dirence örnek olarak siprofloksasin ve ofloksasin veya levofloksasin arasındaki direnç verilebilir. Örneğin, siprofloksasine dirençli bir S. pneumoniae izolatında levofloksasin MİK düzeyleri başlangıçta düşük bulunsa bile siprofloksasin direncine yol açan mutasyonlar bu ajanı da etkilemektedir ve tedavide kullanılması halinde direnç problemi ile karşılaşılabilecektir[33].
Ancak yeni florokinolonların özellikle de C8-metoksi türevlerinin geliştirilmesi ile yeni bir kinolon direnç paterni ortaya çıkmıştır. Bu yeni kinolonların eski türevlere direnç gelişimine neden olan mutasyonlardan eşit derecede etkilenmediği öne sürülmektedir. Özellikle gram-pozitif mikroorganizmalarda gözlenen bu durum, dikotom (ayrık) direnç olarak tanımlanmaktadır[23]. Dikotom dirençte iki kinolonun direnç gelişim paterni dallanan bir ağaca benzemekte, oluşan mutasyonlar ajanlardan birini etkilerken diğerini eşit derecede etkilememektedir. Dikotom direncin olası nedenleri arasında, ilacın hücredeki primer hedefinin değişik olması, hem DNA giraz hem topoizomeraz IV'e eşit derecede bağlanması, hücredeki letal etkilerinin daha fazla olması, sayılabilir.
Eski ve yeni kinolon türevleri arasındaki dikotom direnç paterni nedeniyle yeni türevlerin özellikle eski türevlere dirençli gram-pozitif bakteri infeksiyonlarında kullanılması düşünülebilir. Ancak, diğer antibiyotikler için uygulanan, önce mikroorganizmanın duyarlı olduğu en düşük etkinlikteki antibiyotiğin tedavide kullanılması kuralı, kinolonlar için tartışmalı gözükmektedir. Bunun nedeni, yeni türevlerin potansının eskilere göre daha yüksek olması, dikotom direnç paterni vb. özellikleri yanısıra birinci basamak mutantlarını seçme olasılıklarının daha düşük bulunmasıdır. Önce daha az etkin türevin kullanılması ile gelişecek bir ilk basamak mutantı yeni ajanlara karşı tamamen duyarlı gözükmekle birlikte, ikinci bir mutasyonla kendini gösterecek ve hızla dirence yol açacak bir sessiz mutasyon taşımaktadır. Yapılan çalışmalar, ilk basamak mutasyonu geliştikten sonra, yeni kinolonların ikinci basamak mutantı seçme sıklıklarının eski türevlerden farklı olmadığını ortaya koymaktadır. Bu nedenlerle kinolon tedavisine en etkin, birinci basamak mutantı seçme olasılığı en düşük ajanla başlanmasının önemli olduğu belirtilmektedir.
Kİnolon Dİrencİnİn SaptanmasI
a. Antibiyotik Duyarlılık Testleri ve Yorumlu Antibiyogram
Kinolon grubu ajanların bakteri türlerine etkinlikleri birbirinden farklıdır. Bu durum olasılıkla bakteri hücresine penetrasyon, aktif pompa sistemlerinden etkilenme veya farklı topoizomerazlara öncelikle bağlanma gibi özellikler açısından da aralarında fark bulunmasının bir sonucudur. Bu nedenle bu grup antibiyotikler için yorumlu antibiyogramın etkinliği kısıtlıdır ancak bazı genel ilkeler bulunmaktadır[28].
Öncelikle, yukarıda da belirtildiği gibi, kinolonların değişik patojenlere karşı etkinliği biribirinden farklıdır. Örneğin Enterobacteriaceae üyeleri ve nonfermentatif basillere en etkin olan ajan siprofloksasindir. Buna karşın, pnömokoklar için moksifloksasin ve gemifloksasin etkinliğinin diğerlerinden üstün olduğu bildirilmiştir. Stafilokoklarda ise tüm kinolonlara karşı kolaylıkla direnç gelişebilmektedir. Ayrıca, Enterobacteriaceae üyeleri ele alındığında siprofloksasin, ofloksasin, levofloksasin, moksifloksasinin etkinlikleri arasındaki fark son derece azdır. Dolayısıyla, bir izolat bu ajanlardan birine dirençliyse; diğerlerine karşı in vitro şartlarda duyarlı da gözükse, çok zorunlu olmadıkça bunların tedavide yer almalarından kaçınmak gereklidir.
Bunlar dışında, nonfermentatif basiller ve gram-pozitif bakteriler, Enterobacteriaceae üyeleri ile kıyaslandıklarında kinolonlara doğal olarak daha az duyarlıdırlar. Bu nedenle, kinolon kullanımı sırasında bu türlerde kolaylıkla direnç gelişebileceği unutulmamalıdır.
Son olarak, nalidiksik asitin, Salmonella spp., Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis gibi türlerde kinolon direncinin saptanması açısından florokinolonlardan daha avantajlı olduğu belirtilmektedir[4,28].
b. Moleküler yöntemler: QRDR bölgesindeki değişikliklerin saptanması için polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)- “Single Strand Conformational Polymorphism (SSCP)” gibi yöntemler kullanılabilmektedir[4]. Yine E. coli suşlarında en sık görülen mutasyon olan Ser 83 mutasyonu Hinf I restriksiyon enzimi kullanılarak saptanabilmektedir[4]. Serin aminoasitinin değişmesi ile gyr A dizgisindeki bir Hinf I restriksiyon bölgesi kaybedilmektedir. Mutasyon varlığını saptayan bu hızlı yöntemler yanısıra tam değişimin ne olduğu ise ancak dizgi analizi ile saptanabilmektedir.
SONUÇ
Bu derlemeden de görüldüğü gibi kinolon grubu ajanlara karşı direnç ve buna paralel olarak direnç mekanizmaları ile ilgili bilgilerimiz gün geçtikçe artmaktadır. Bu mekanizmalar ile ilgili kurallar anlaşıldıkça, en etkin tedaviyi sağlayacak, bunun yanısıra dirençli mutant seçilmesini en aza indirgeyecek kinolon türevini seçme şansımızın da arttığı görülmektedir.
KAYNAKLAR
Yazışma Adresi:
Prof. Dr. Zeynep GÜLAY
Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi
Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji
Anabilim Dalı
35340, Balçova-İZMİR
e-mail: gulayz@hotmail.com
Makalenin Geliş Tarihi: 20.11.2002 Kabul Tarihi: 27.11.2002