ESBL:ää tuottavien suolistobakteerien oireeton kantajuus Etelä-Suomessa

Ryhmien välisiä eroja on tarkasteltu Fisherin testillä.

FQ = fluorokinoloni, TMP = sulfatrimetopriimi,AG = aminoglykosidi

Laajakirjoisia beetalaktamaaseja (extended-spectrum β-lactamase, ESBL) tuottavien Escherichia coli - ja Klebsiella pneumoniae -bakteerien löydökset ovat lisääntyneet 2000-luvulla. Pohjoismaissa niiden kantajuus on ollut vähäistä (taulukko 1), kun taas Kaakkois-Aasiassa yli 50 % väestöstä on tällaisten bakteerien kantajia (1).

ESBL-entsyymiä tuottavien bakteerien laboratoriodiagnostiikka ei ole ongelmatonta. Enterobacteriaceae-heimon bakteerikannan voi epäillä tuottavan ESBL:ää, jos sen herkkyys 3. polven kefalosporiineille on vähentynyt. Entsyymin tuottaminen varmistetaan ns. yhdistelmäkiekkotestauksin toteamalla klavulaanihapon kyky parantaa kannan herkkyyttä. Tartuntatautirekisterin ESBL-löydökset perustuvat tähän ESBL-entsyymin tuotannon osoittamiseen.

Kantajuutta voidaan seuloa viljelemällä näytteet ESBL:ää tuottavien bakteerien kasvua suosivilla maljoilla (12). Diagnostisia ongelmia aiheuttavat ns. AmpC-luokan beetalaktamaasientsyymit, jotka eivät ole varsinaisia ESBL-entsyymeitä. Niillä on kuitenkin kyky hajottaa 3. polven beetalaktaamiantibiootteja, kuten varsinaisilla ESBL:ää tuottavilla bakteereillakin.

Kantajuuden riskiä lisäävät monet tekijät, joista tärkeimpiä ovat antibioottien käyttö (1,13), matkailu suuren ESBL-esiintyvyyden alueelle (2,14), työskentely terveydenhuoltoalalla (15) ja työskentely tuotantoeläintilalla (16). ESBL-bakteeria kantava henkilö voi saada tämän kannan aiheuttaman infektion, esim. virtsatieinfektion, johon tavanomainen antibioottihoito ei välttämättä tehoa.

Oireettoman kantajuuden yleisyyttä on Suomessa tutkittu verrattain vähän. V. 2009–10 kerättyjen ulostenäytteiden perusteella ESBL-E. coli-bakteeria kantoi suolistossaan 1,2 % matkalle lähtevistä terveistä aikuisista (2).

Tieto ESBL-entsyymiä tuottavien bakteerien yleisyydestä väestössä on tärkeää mm. siksi, että voidaan arvioida infektioiden hoitosuositusten ajantasaisuutta ja resistenssin aiheuttamaa kuormaa terveydenhuollolle sekä kohdentaa oikein torjuntatoimia.

Tämä tutkimus on osa EU:n, sosiaali- ja terveysministeriön, Turun Yliopiston ja TYKS-Sapa:n rahoittamaa kuuden Itämeren maan yhteistä NoDARS-projektia (Northern Dimension Antibiotic Resistance Study). Sen tavoitteena on selvittää bakteerien antibioottiresistenssiä väestössä.

Aineisto ja menetelmät

Tutkimukseen rekrytoitiin v. 2016 vapaaehtoisia lääketieteen, terveydenhuoltoalojen ja muiden luonnontieteiden opiskelijoita sekä Turun yliopistollisen keskussairaalan (TYKS) ortopedian poliklinikan ja TYKS:n Loimaan sairaalan potilaita.

Tutkittavan piti olla 18–65-vuotias, ja hänen piti olla asunut Suomessa vähintään edeltävät 12 kk. Hänellä ei kolmen edeltävän kuukauden aikana saanut olla ollut antibioottihoitoa eikä akuuttia ripulia.

Tutkimukseen osallistuvat antoivat ulostenäytteen ja täyttivät kantajuuden riskitekijöitä selvittävän kyselykaavakkeen (liite 1, www.laakarilehti.fi > Sisällysluettelot > SLL 43/2018).

Näytteenottoon käytettiin Copan ESwab-putkea, joka toimitettiin Turun yliopiston lääketieteellisen mikrobiologian ja immunologian oppiaineelle analysoitavaksi. Näyte viljeltiin mahdollisimman pian kolmelle selektiiviselle maljalle ja verimaljalle (liite 2). Herkkyysmääritykset ja ESBL:n fenotyypin tunnistus tehtiin noudattaen EUCAST-standardia (17). Jos maljoilta löytyi useita E. coli - tai K. pneumoniae -bakteereja, vain yksi kanta (resistentein) henkilöä kohti huomioitiin. Tutkittavat eivät saaneet tietää mahdollista ESBL-kantajuuttaan.

Löydettyjen ESBL/AmpC-entsyymejä tuottavien E. coli - ja K. pneumoniae -kantojen laji varmistettiin massaspektrometrisesti MALDI-TOF-laitteistolla. Kantojen ESBL-geenit (blaCTX-M, blaSHV ja blaTEM) varmistettiin PCR-tutkimuksella (18).

Tilastollisessa analyysissä käytettiin JMP Pro 12.0.1 -ohjelmaa (2015, SAS Institute Inc.). Ryhmien välistä eroa tarkasteltiin Fisherin testillä.

Tutkimuksella oli Varsinais-Suomen sairaanhoitopiirin (VSSHP) eettisen toimikunnan puolto (ETMK 157/18011/2015) ja VSSHP:n tutkimuslupa (T13/2016). Kaikki tutkimushenkilöt antoivat kirjallisen suostumuksen tutkimukseen.

Tulokset

Tutkimukseen rekrytoitiin yhteensä 176 henkilöä, joista 56 oli TYKS:n potilaita ja 120 opiskelijoita. Tutkittavista oli miehiä 53 (30 %).

Poliklinikalta rekrytoitujen keski-ikä oli 47 v ja opiskelijoiden 29 v. Riskitietojen kyselykaavaketiedot puuttuivat kahdelta tutkittavalta, joten riskitekijäanalyysiin saatiin 174 henkilöä.

Ulostenäytteistä (n = 176) löytyi yhteensä 189 E. coli - (n = 157) tai K. pneumoniae - (n = 32) kantaa. 26 henkilöltä eristettiin sekä E. coli - että K. pneumoniae -kanta. Kaikista eristetyistä E. coli -kannoista 16,6 % (26/157) oli resistenttejä trimetopriimille. Aminoglykosideille (gentamysiini) resistenttejä kantoja oli 3,2 % (5/157). Fluorokinoloneille (siprofloksasiini) resistenttejä kantoja löydettiin 5/157 (3,2 %). Yksi E. coli -kannoista oli resistentti kolistiinille. Yhtään meropeneemille resistenttiä E. coli -kantaa ei löydetty. K. pneumoniae -kannoista 2/32 (6,3 %) oli resistenttejä trimetopriimille ja kaksi (6,3 %) nitrofurantoiinille. Yhtään gentamysiinille, siprofloksasiinille tai meropeneemille resistenttiä K. pneumoniae -kantaa ei löydetty.

Kolmannen polven kefalosporiineille resistentti ESBL- tai AmpC-entsyymejä tuottava E. coli - tai K. pneumoniae -bakteeri löytyi viljelyllä 6,8 %:lta tutkittavista (12/176). ESBL/AmpC-löydöksistä 10 oli E. coli -kantoja ja kaksi K. pneumoniae -kantoja. Kannoista 11 varmistettiin kiekkotestauksella ESBL:n tuottajiksi (6,3 %, 11/176), ja yksi tuotti vain AmpC-entsyymiä. Opiskelijoiden näytteistä 6,7 % (8/120) oli ESBL-positiivisia. TYKS:n potilaiden 56 näytteestä ESBL-positiivisia oli kolme (5,4 %). Vain AmpC:tä tuottava kanta oli opiskelijoiden ryhmästä.

ESBL- tai AmpC-entsyymiä tuottavien E. coli -kantojen (n = 10) moniresistenssi oli melko yleistä (taulukko 2). Beetalaktaamien lisäksi yhden kannan (10 %, 1/10) herkkyys oli heikentynyt fluorokinolonille, kaksi kantaa oli resistenttejä sulfa-/trimetopriimille (20 %), ja toinen niistä myös kolistiinille. Yksi kanta oli resistentti sekä fluorokinolonille että sulfatrimetopriimille. Kaksi kantaa oli resistenttejä aminoglykosidille (20 %). Niistä toinen oli resistentti myös trimetopriimille ja toinen fluorokinolonille sekä sulfatrimetopriimille.

Kaikki 3. polven kefalosporiineille resistentit E. coli -kannat olivat herkkiä nitrofurantoiinille ja mesillinaamille. Kolistiinille resistentti kanta ei osoittautunut jatkotutkimuksissa varsinaiseksi ESBL-kannaksi, sillä siltä löytyi vain AmpC-entsyymin tuottoon liittyvä AmpC-resistenssigeeni.

Kolmannen polven kefalosporiineille resistenteistä kahdesta K. pneumoniae -kannasta toinen oli beetalaktaamien lisäksi resistentti sulfatrimetopriimille.

PCR-menetelmällä löydettiin 11:stä ESBL:ää tuottavasta kannasta beetalaktamaasi/ESBL-geenit seuraavasti: blaCTX-M-geeni yhdeksästä (81,8 %), blaTEM-geeni kuudesta (54,5 %) ja blaSHV kolmesta (27,3 %) kannasta. Kannalla saattoi olla useita beetalaktamaasigeenejä, ja yleisin geeniyhdistelmä oli blaCTX-M ja blaTEM. Se löydettiin viidestä (45,5 %) kannasta.

Antibiootteja oli saanut 19 % (31/167) kaikista tutkituista ja 16 % (9/56) poliklinikan potilaista (taulukko 3). Sairaalahoito ulkomailla tai työskentely terveydenhuoltoalalla tai tuotantotilalla eivät lisänneet ESBL-kantajuuden riskiä merkitsevästi. Sen sijaan edeltävä antibioottihoito varsinkin yhdistettynä matkailuun lisäsi kantajuuden riskiä merkitsevästi: 11 ESBL-kantajasta 10 oli joko matkustanut tai saanut antibiootteja. Matkailu Etelä-Amerikkaan oli tilastollisesti merkitsevä ESBL-kantajuuden riskitekijä (2/11).

Päätelmät

Tutkituista 6,8 % oli kolmannen polven kefalosporiineille resistenttien E. coli - ja K. pneumoniae -bakteerien (fenotyyppisesti ESBL/AmpC-entsyymin tuottaja) oireettomia kantajia. Tutkituista 6,3 %:lla oli kanta, joka tuotti ESBL:ää. Kantajuuden ilmaantuvuus on Suomessa selvästi suurempi kuin 10 vuotta sitten (2). Tuloksemme tukevat viimeaikaisia tutkimustuloksia muualta maailmasta (1,14,19).

ESBL-bakteerien kantajuuden ilmaantuvuus on lisääntynyt kaikkialla maailmassa, mutta se vaihtelee suuresti maanosittain. Kaakkois-Aasiassa arviolta 75 % väestöstä kantaa ESBL:ää suolistossaan, Euroopassa keskimäärin 5 %.

Suomessa näiden bakteerien ilmaantuvuus on suurentunut samaa tahtia kuin muualla Euroopassa (20). Vuonna 1997 alle 1 % kliinisistä infektioista eristetyistä E. coli -kannoista ja noin 2 % K. pneumoniae -kannoista oli resistenttejä 3. polven kefalosporiineille (21). Vuosituhannen vaihduttua CTX-M-tyypin ESBL-kannat rantautuivat Suomeen (yli 90 % ESBL-E. coli -bakteereista kantoi tätä geeniä), ja ESBL-positiivisten löydösten määrä kasvoi koko maassa (22).

Viime vuosina kaikista kliinisistä K. pneumoniae -kannoista on ollut ESBL:ää tuottavia noin 2–3 % (20). Tartuntatautirekisteriin ilmoitettiin v. 2008–16 kaikkiaan 35 451 uutta ESBL-E. coli - ja 2 690 ESBL-K. pneumoniae -tapausta (23).

ESBL-kantojen ilmaantuvuus on suurin yli 75-vuotiailla, mutta se on tasaisessa kasvussa myös nuoremmissa ikäryhmissä (20).

ESBL:ää tuottavien E. coli - ja K. pneumoniae -kantojen ilmaantuvuus Varsinais-Suomen sairaanhoitopiirissä noudattaa kehitystä koko Suomessa (kuvio 1, kuvio 2) (23).

Matkustaminen ja antibioottien käyttö ovat yleisiä ESBL-kantajuuden riskitekijöitä. Puolet tutkittavista oli matkustanut tutkimustamme edeltäneen puolen vuoden aikana. Myös aiemmissa tutkimuksissa valtaosa tutkittavista oli matkustanut ennen tutkimusta (5,7).

Antibioottien käyttö oli vähäisempää kuin oli odotettavissa. Niitä sai 19 % tutkituista ja poliklinikan potilaista vain 16 %. Vuoden 2016 Eurobarometri-tutkimuksen mukaan suomalaisista n. 30 % oli saanut antibioottia tutkimusta edeltäneen vuoden aikana (24).

Edeltävä antibioottihoito lisäsi ESBL-kantajuuden riskiä, varsinkin jos hoito liittyi matkailuun. Arcilla ym. (7) raportoivat noin joka kolmannen hollantilaisen matkailijan olevan ESBL:n kantaja palattuaan kotimaahan. Kanteleen ym. tutkimuksissa (2,25) havaittiin, että turistiripulin hoito mikrobilääkkeillä lisäsi merkitsevästi matkustajan riskiä saada ESBL: Intiassa antibiooteilla hoidetuista 80 % ja Kaakkois-Aasiassa hoidetuista 69 % oli Suomeen palatessaan ESBL-bakteerin kantajia.

Myös ympäristöön liittyvät tekijät, kuten ulkomailta peräisin olevan ruoka ja kotieläimet, ovat ESBL:n riskitekijöitä. Työskentely tuotantotilalla ei tosin ollut tutkimuksessamme merkitsevä riskitekijä, ja Schmithausen ym. (16) totesivat työntekijöiden ESBL-kantajuuden sikatiloilla olevan harvinaista.

Terveydenhoitoalalla työskentely ei osoittautunut ESBL:n merkitseväksi riskitekijäksi. Eurooppalaisessa tutkimuksessa 3,5 % pitkäaikaishoitolaitoksen henkilökunnasta oli ESBL:n kantajia, ja kantajuuden riskitekijänä oli potilaan lähihoito (15). Pieni aineistomme ei mahdollista monimuuttuja-analyysiä hoitohenkilöstön riskistä.

ESBL:n yleistyminen uhkaa infektioiden hoidon tuloksia. Potilaiden kuolleisuus suurenee, jos he saavat antibioottiherkkyyden perusteella arvioituna tehotonta antibioottia (26). Esimerkiksi virtsatieperäistä sepsistä sairastavien ennuste voi heikentyä, jos empiirinen antibioottihoito ei tehoa ko. bakteerikantaan (27). Sepsisinfektioiden riski kasvaa erityisesti infektioherkillä potilailla (28).

Hoitoon liittyvistä infektioista on Suomessa 14 % E. colin ja 4 % K. pneumoniaen aiheuttamia (29). Vastaavista infektioista ei v. 1999 yksikään ollut resistentti 3. polven kefalosporiineille, kun v. 2013 kannoista 17 % oli resistenttejä. Niistä 88 %:lla oli ESBL-fenotyyppi.

Moniresistentin bakteerin aiheuttamia infektioita todettiin Suomessa v. 2011 yli 2 400, mikä vastasi noin 5 %:a kaikista hoitoon liittyvistä infektioista (30). Peñan ym. mukaan ESBL-kolonisaatio oli sitä todennäköisempi, mitä kauemmin tehohoitopotilaalla oli virtsakatetri (31).

Virtsatieinfektioita aiheuttaneista E. coli -kannoista oli ESBL-kantoja 2,8 % Suomessa v. 2016 (20). Samana vuonna TYKS:n kliinisistä E. coli -virtsalöydöksistä 3,4 % oli resistenttejä 3. polven kefalosporiineille (32).

Koko Suomessa virtsan E. coli -kannoista oli v. 2016 trimetopriimille resistenttejä 18,6 % ja fluorokinoloneille 6,3 % (20). Tutkimuksemme E. coli - ja K. pneumoniae -kannat olivat herkempiä antibiooteille: E. coli -kannoista 16,6 % oli resistenttejä trimetopriimille ja 3,2 % fluorokinololille.

Sen sijaan ESBL/AmpC-E. coli -kantojen moniresistenssi oli tutkimuksessamme melko yleistä: kannoista neljä (40 %) oli resistenttejä beetalaktaamien lisäksi vähintään kahdelle muulle mikrobilääkeryhmälle. Moniresistenssiosuudet ovat samaa luokkaa kuin FinRes-raportissa (20).

Plasmidivälitteisen, siirtyvän kolistiiniresistenssin (mcr-1-geeni) löytyminen oli suuri huolenaihe v. 2016 (33,34). Kolistiinia käytetään karbapenemaaseja tuottavien bakteerien aiheuttamien infektioiden viime linjan antibioottina. Sittemmin kolistiiniresistenssiä on raportoitu useista maista.

Tutkimuksessamme löytyi yksittäinen kolistiiniresistentti E. coli -kanta, joka ei kuitenkaan osoittanut varsinaiseksi ESBL-kannaksi. Jatkossa siis myös Suomessa voi tulla yksittäisinä löydöksinä esiin suolistobakteereita, joilla on siirtyvä kolistiiniresistenssi.

Merkittävää on, että yhtään karbapeneemille resistenttiä kantaa ei löytynyt, vaikka puolet henkilöistä oli matkaillut – heistä neljäsosa Aasiassa – ja puolet oli saanut antibioottia.

ESBL-kantajuus voi osalla ihmisistä kestää pitkään. Arcillan ym. tutkimuksessa kantajuuden kesto oli keskimäärin 3 kk ja hieman yli 10 % oli kantajia vielä vuoden kuluttua (7). Hollantilaistutkimuksessa kantajuus kesti kolmasosalla terveistä koehenkilöistä yli 8 kk (35).

Kantajuus voi siirtyä lähikontakteihin. Arcillan ym. tutkimuksessa kanta siirtyi perheenjäseneen 12 %:lla koehenkilöistä (7). Adlerin ym. tutkimuksessa ESBL-positiivisten kuntoutuspotilaiden perheenjäsenistä oli kantajia 9 % (15).

ESBL-kantajuus näyttää yleistyvän. Samalla kasvaa riski, että syntyy kliinisiä ESBL-infektioita. Merkittävään osaan riskitekijöistä voidaan vaikuttaa esimerkiksi hyvällä käsihygienialla tuotantotiloilla ja sairaaloissa. Myös matkustajia voidaan informoida antibioottihoidon riskeistä ja turistiripulin hoidosta.

Tutkimusaineiston pienuuden takia emme voineet tehdä pitkälle meneviä johtopäätöksiä siitä, missä määrin ESBL-riskin syntyyn vaikuttavat yksittäiset taustalla vaikuttavat seikat. Siksi emme voineet tehdä suositusta empiirisen antibioottihoidon valinnasta, kun kyseessä on virtsainfektio nuorella, joka on matkaillut. Antibioottien käytön ohjauksen lisäksi huomiota tulisi kiinnittää myös resistenttien mikrobien torjuntapolitiikkaan sairaaloissa.

Löydöksemme viittaavat siihen, että ESBL/AmpC-bakteerien esiintyvyys suomalaisessa väestössä on kasvussa. Tällä voi olla merkitystä päivitettäessä suosituksia infektioiden antibioottihoidosta ja laadittaessa resistenttien mikrobien torjuntaohjeita esimerkiksi sairaalapotilaiden ennakkoseulontaa varten.

Kiitokset

Bioanalyytikko Mari Virta, hygieniahoitaja Anne-Mari Kaarto, FT Sari Pakkanen, professori Anu Kantele ja tutkimushenkilöt.