Determinação das Concentrações de Antimicrobianos Capazes de Prevenir o Surgimento de Mutantes Resistentes de Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Pseudomonas aeruginosa is a leading cause of nosocomial infections, giving rise to a wide range of life-threatening conditions. The ability of P. aeruginosa isolates to develop multidrug resistance imposes a serious therapeutic problem. The mutant-prevention concentration (MPC) is a novel strategy designed to minimize the selection of first-step resistant mutants present in large, > or = 1010 CFU/mL, bacterial populations. Objectives: The aim of this study was to evaluate the mutant prevention concentration (MPC) of three fluoroquinolones, four β-lactams and polymyxin B against P. aeruginosa clinical isolates and to determine the correlation between MIC and MPC. In addition, the mutant selection window was determined. Methods: 20 clinical isolates of P. aeruginosa susceptible to fluoroquinolones, β-lactams and polymyxin B have been tested using disk diffusion and MIC values have been determined by agar dilution in accordance with NCCLS/CLSI guidelines. For MPC testing, ≥ 1010 cells were applied to agar plates containing antibiotic and incubated for 48h. The lowest concentration that prevented growth was defined as the MPC. The concentration range between MIC and MPC was designated as the mutant selection window. Results: Among the fluoroquinolones, ciprofloxacin showed lowest MPC90 (2 μg/ml) followed by gatifloxacin (MPC90, 4 μg/ml) and levofloxacin (MPC90, 8 μg/ml). Ciprofloxacin showed serum concentration above the MPC for longer time period than the remaining fluoroquinoles tested. Among the β-lactams agents, ceftazidime, cefepime and imipenem showed MPC90 greater than 256 μg/ml. In contrast, the mutant selection window for meropenem could be determined (MPC90/MIC90, 32) and the serum concentration dosing interval was above the MPC. Polymyxin B MPC values were higher than 32 for all P. aeruginosa isolates. Conclusions: Low correlation between MIC and MPC was observed for all antimicrobial agents tested. Due to the MPC90 and the time relevant drug concentrations are above MPC, ciprofloxacin demonstrated less potential to select resistant mutants when compared to gatifloxacin and levofloxacin. The mutant selection window could not be determined to ceftazidime, cefepime, imipenem and polymyxin B. MPC might be not suitable for those antimicrobial agents that resistance mechanisms could be inducible or adaptive, such as β-lactams and polymyxin B, respectively.

A Pseudomonas aeruginosa constitui importante patógeno oportunista em hospitais brasileiros. Uma das principais características desta bactéria é a resistência intrínseca a múltiplos antimicrobianos. A concentração de antimicrobiano que previne o surgimento de bactérias mutantes resistentes (MPC) é uma nova estratégia que tem sido proposta para evitar a seleção e o favorecimento do crescimento de bactérias mutantes resistentes. Objetivos: Determinar os antimicrobianos que possuam a menor concentração que previne o aparecimento de mutantes resistentes, avaliar a correlação entre a MIC e a MPC, e determinar a janela para seleção de mutantes para estes agentes antimicrobianos contra as amostras de P. aeruginosa. Métodos: 20 amostras de P. aeruginosa sensíveis às fluoroquinolonas, aos β-lactâmicos e à polimixina B, foram testadas quanto ao perfil de sensibilidade pela técnica de disco difusão e confirmadas pela técnica de ágar diluição de acordo com as padronizações do NCCLS/CLSI. Para a determinação da concentração de antimicrobiano que previne o surgimento de mutantes resistentes (MPC), uma concentração de bactérias maior ou igual a 1010 UFC/ml foi aplicada em placas de ágar contendo diferentes concentrações de antimicrobianos e incubadas a 35°C por 48 horas. A MPC foi determinada como a menor concentração de antimicrobiano capaz de prevenir o crescimento bacteriano. O intervalo entre a MIC e a MPC foi definido como a janela para seleção de mutantes. Resultados: Devido ao critério de seleção, todas as amostras de P. aeruginosa apresentaram 100% de sensibilidade a todos os antimicrobianos testados. A ciprofloxacina foi a fluoroquinolona que apresentou menor MPC90 (2 μg/ml), seguida pela gatifloxacina (MPC90, 4 μg/ml) e pela levofloxacina (MPC90, 8 μg/ml). Em relação a janela para seleção de mutantes, a ciprofloxacina apresentou uma relação MPC90/MIC90 igual a 4 e a sua concentração sérica permaneceu acima da MPC por 6 horas. Gatifloxacina mostrou valor de MPC90/MIC90 igual a 2 e permaneceu 2,8 horas acima da MPC no intervalo entre doses. Dentre as fluoroquinolonas levofloxacina apresentou maior janela para seleção de mutantes MPC90/MIC90 foi igual a 8. Entre os β-lactâmicos, ceftazidima, cefepima e imipenem apresentaram valores de MPC90 superiores a 256 μg/ml. O meropenem foi o único β-lactâmico que pode ter a sua janela para seleção de mutantes determinada (MPC90/MIC90, 32), e que apresentou uma concentração sérica no intervalo entre doses acima da MPC. A MPC para a polimixina B apresentou valores maiores que 32 μg/ml para todas as amostras de P. aeruginosa. Conclusões: Entre todos os antimicrobianos testados nenhuma correlação entre as MICs e as MPCs foi observada. A ciprofloxacina foi a fluoroquinolona que apresentou a menor MPC e aquela que menos selecionaria e favoreceria o crescimento de mutantes resistentes, seguida pela gatifloxacina e pela levofloxacina. Entre os β-lactâmicos e a polimixina B, com exceção do meropenem, a janela para seleção de mutantes resistentes não pôde ser determinada. O conceito da MPC parece não ser aplicável para antimicrobianos, cujo mecanismo de resistência possa ser induzido ou dependente de um mecanismo adaptativo, como é o caso dos β-lactâmicos e da polimixina B, respectivamente. xvi