L'ANTIBIOGRAMMA. IL CONCETTO DI MIC. RESISTENZA E SENSIBILITA'

Questa immagine mostra uno schema del test della brodo diluizione.Una sospensione batterica � inocultata in provette conteneti brodo nutritivo e una concentrazione finale di antibioticvo da testare a raddoppio.Le provette sono incubate .La MIC � letta visivamente come la piu' piccola concentrazione di antibiotico che inibisce la crescita visibile .Nell'esempio , la MIC sar� 8 microgrammi/ml.L'interpretazione della MIC dipende dal tipo di antibiotico e dal germe in esame secondo gli standard NCCLS (CLSI dal 2005)

Ci sono due criteri per gestire un antibiogramma:uno che riporta un numero elevato di antibiotici testati e l'altro che ne riporta pochi.Spesso � a discrezione del laboratorista passare determinati antibiotici e mettere in "attesa" altri.Per esempio nell'antibiogramma di un Enterococcus faecalis (gi� streptococco di gruppo D) si possono riportare solamente ampicillina, vancomicina e nitrofurantoina (per gli isolati urinari).Si puo' testare anche il ciproxin (ciprofloxacina) ma non refertarla o refertarla solo su richiesta del medico.Il razionale � anche non refertare antibiotici che hanno una alta percentuale di resistenza .Per esempio con un programma come l'Epicenter della BD associato al Phoenix (lettore di antibiogrammi in automatico) possiamo fare una statistica sui ceppi di enterococco isolati (al 95% E. faecalis).Vediamo che il 93% sono sensibili alla ampicillina, 94% sensibili alla vancomicina e 98% sensibili al nitrofurantoin.Questi sono i tre antibiotici che possiamo refertare solamente .Se i chinolonici hanno una percentuale di sensibilit� del 60% non sono empiricamente di prima scelta.Per esempio nel caso del comune Escherichia coli ormai i chinolonici hanno una sensibilit� inferiore al 75% molto inferiore a quella del nitrofurantoin (antibiotico molto piu' economico).Se il ceppo � sensibile al nitrofurantoin, i chinolonici potrebbero essere messi "in attesa" e non mostrati nell'antibiogramma.Cio' favorirebbe un maggior consumo del nitrofurantoin con risparmio economico notevole.Ovviamente nel caso che il ceppo fosse resistente al nitrofurantoin ma sensibile al ciproxin , questo antibiotico sarebbe refertato.

Un antibiogramma testa un antibiotico in vitro (al di fuori del corpo umano) sul ceppo isolato da un determinato campione.Il problema nasce dal fatto che la risposta in vivo (dentro il corpo) non � necessariamente la stessa come in vitro.Una regola � questa:se un antibiotico � resistente in vitro lo sar� sicuramente anche in vivo.Ma se un antibiotico � sensibile in vitro non sempre lo sar� in vivo.

R vitro=R vivo

S vitro= S o R in vivo

Nel caso di una infezione urinaria possiamo ricorrere al PAR test per verificare se l'antibiotico in uso sta facendo effetto.Si imbibisce la urina del paziente su dischetti di carta e si testa questo dischetto sul ceppo isolato dal paziente o su ceppi standard (per esempio di B. subtilis) .Cosi' possiamo vedere se l'antibiotico � presente nelle urine .

Come si leggono i risultati di un antibiogramma dove a fianco della lettera S o R c'� un numero?

Facciamo un esempio:un antibiogramma di E. coli isolato dalle urine

Ciprofloxacin S <=0.5

Levofloxacina S <=1

Nitrofurantoin S <=32

I numeri sono MIC minime concentrazioni inibitorie.Essendo concentrazioni sono in �g/ml.S o R � l'interpretazione di quel numero per  quell'antibiotico.Non insistiamo sul numero perch� � piu' importante l'interpretazione.Nel caso di antibiotici "urinari", per infezioni urinarie, cio' � tanto piu' vero ("non ci interessa il numero MIC") in quanto si tratta di antibiotici che per definizione vengono eliminati soprattutto attraverso le vie urinarie e quindi essi si concentrano nella vescica .Cio' vale soprattutto per il nitrofurantoin che � antibiotico che viene totalmente eliminato attraverso le vie urinarie.

Bisogna sempre compiere l'intero ciclo di antibiotici prescritto anche se si diventa dopo un giorno o due asintomatici.Fermare la cura a met� puo' portare a recidive ossia a sviluppo di resistenze.

Ora si fa confusione con questi numeri.Si crede che un numero piu' � basso piu' � segno di efficacia dell'antibiotico (veramente ci sono anche medici che pensano il contrario!).Non � cosi'.Non si possono confrontare gli antibiotici di un antibiogramma in toto e dire:"il migliore � quello con il numero piu' basso".Pensiamo che con questo ragionamento nessuno prescriverebbe la nitrofurantoina che ha una MIC di 32!

I numeri MIC vanno confrontati semmai all'interno di una stessa classe di antibiotici.Quindi i chinoloni, le cefalosporine, i macrolidi, le penicilline. Ogni classe di antibiotico ha diversi standard interpretativi.Inoltre questi standard interpretativi variano a seconda delle specie batteriche.Quindi enterobatteri, streptococchi, enterococchi, stafilococchi, gram negativi ossidasi positivi hanno diversi standard interpretativi.Una MIC <8 significa Sensibilit� per un germe ma R Resistenza per un altro.Non facciamoci ossessionare dal numero MIC, l'importante � la interpretazione!

Dove e quando � importante la MIC?La MIC essendo una concentrazione in mezzo liquido si avvicina alla concentrazione del farmaco nel sangue nel senso che  la MIC per la levofloxacina di 1 significa che se questa concentrazione viene raggiunta nel sangue allora inibisce il batterio presente nel sangue.Sicuramente non uccide il batterio ma non lo fa moltiplicare (questo � il significazione di inibizione).Tra l'altro essendo la cura per una infezione una combinazione di efficacia dell'antibiotico in vitro e azione del sistema immunitario , se questo sistema immunitario funziona bene , basta una concentrazione inibitoria dell'antibiotico a far si che il sistema immunitario attacchi il batterio e lo uccida. Nel caso di neutropenia la concentrazione nel sangue dell'antibiotico dovr� essere sicuramente superiore alla MIC o battericida.Dunque la MIC � un concetto utile nelle setticemie, nelle meningiti perch� dobbiamo essere sicuri non solo che l'antibiotico usato � Sensibile (ovvero che il germe sia sensibile per quell'antibiotico) ma che nel sangue o nel liquor ("matrici" liquide) la concentrazione raggiunta sia superiore alla MIC e saremo tanto piu' sicuri di questo quanto la MIC � bassa.Nel caso di meningite questa sicurezza non ce la dar� soltanto la dose di antibiotico ma anche la sua penetrabilit� attraverso la barriera emato encefalica.Il cefotaxime e il meropenem sono antibiotici di scelta nel corso di meningiti perch� una volta appurata la loro efficacia in vitro , sappiamo che si concentrano piu' di altri antibiotici delle stesse classi nel liquor, ossia passano meglio la barriera emato encefalica infiammata.

Dunque non c'interessa la MIC nelle infezioni della vescica dato che la concentrazione degli antibiotici urinari per definizione di antibiotico urinario � molto piu' alta nelle urine che nel sangue .Per inciso la presenza di leucociti nelle urine quando si rileva il germe responsabile significa che l'organismo sta gi� combattendo l'infezione (ci sono batteriurie senza leucociti o asintomatiche ).

Se un antibiogramma con MIC ha un uso limitato ,possiamo servirci del solo metodo qualitativo per fare un antibiogramma.Cio� del Metodo Kirby Bauer.In questo metodo abbiamo dei dischetti di antibiotico di una certa concentrazione che diffondono in un determinato agar dove abbiamo seminato una certa carica del nostro germe in esame.Misuriamo gli aloni di inibizione intorno al dischetto centro-periferia.Abbiamo una tabella dove ci sono le interpretazioni di quegli aloni a seconda del germe e dell'antibiotico.

In genere non abbiamo un antibiogramma con numeri precisi ma con > < o =.Quell'antibiogramma � stato fatto con apparecchi automatici tipo Phoenix, Microscan, Vitek.Alcuni laboratori odiano questi apparecchi automatici e usano il metodo manuale Kirby Bauer .Se ci sono frequenti controlli di qualit� sugli apparecchi automatici e questi danno verifiche soddisfacenti allora � legittimo usare questi apparecchi. Secondo noi l'uso dell'antibiogramma KB riguarda organismi che non crescono nei brodi degli apparecchi automatici e per verificare risultati anomali negli stessi .Come si vede l'antibiogramma � un concetto piu' complicato di quanto si pensi!

Dalla scheda informativa dell'Imipenem (Da "Repertorio farmaceutico italiano" 1992)

Le interpretazioni della MIC sono diverese a secondo delle specie  batterica.Immaginiamo di avere 100 ceppi di E. coli selvatici.Di ogni ceppo si trova la MIC con metodo quantitativo (diluizione a scalare in brodo).Avremo una MIC90 inferiore a 4 .Diremo che il 90% dei ceppi sono inibiti a concentrazioni di Imipenem inferiori a 4.Poich� i valori plsmatici nell'uomo sono superiori a questo valore e poich� questi valori plasmatici non sono tossici accetteremo il cut off o breaking point di 4 per definire la sensibilit� del ceppo.Per gli enterobatteri :

Questi stessi ceppi possono essere testati con il Metodo manuale Kirby Bauer.Il 90% di quei ceppi che hanno una MIC<=4 hanno un diametro , utililizzando un disco standard di 10 �g,  >= 16 mm , mentre i ceppi che hanno una MIC di 8 hanno un alone di diametro 14-15 mm e i ceppi con MIC >=16 un diametro < 13.Dato che praticamente il 100% dei ceppi di E. coli sono sensibili a imipenem i valori per R o I sono estrapolati.

L'infusione endovenosa di imipenem che dura circa mezzora determina vcalori nel sangue di 12-20 �g/ml per una dose di 250 mg ,per una dose di 500 mg valori max di 21-58 , per una dose di 1000 mg 41-83.Orbene poich� la MIC per imipenem � inferiore a 4 , la concentrazione nel sangue non deve scendere al di sotto di 4.Poich� l'emivita dell'imipenem � di una ora nel caso di medie di 17,39,66 avremo dopo una ora (9,20,33), dopo 2 ore (5,10,16), dopo 3 ore (3,5,8), dopo 4 ore (2,3,4), dopo 5 ore (1,1.5,2) cio� i livelli plasmatici di imipenem sono al di sotto di 1 dopo 5-6 ore.Le concnetrazioni urinarie di imipenem si sono mantenute superiori a 10 fino a 8 ore dopo la prima somministrazione di 500 mg.

Questi i livelli di imipenem massimi dopo somministrazione di 1g di imipenem e.v.

Dunque i valori di imipenem debbono mantenersi sopra il valore della MIC90 di patogeni clinicamente importanti cio' determina la quantit� di imipenem iniettato e la scadenza di tempo.

L'efficacia di una terapia antibiotica oltre alla Sensibilit� dell'antibiotica � legata a

1)farmaco cinetica

2)farmaco dinamica

3)immunocompetenza

4)la sede dell'infezione

Dove � importante avere una MIC reale?

1)setticemie

2)meningiti

3)endocarditi

4)tutti i distretti organici dove l'antibiotico penetra poco: osteomieliti, meningiti....

La levofloxacina per via os � molto usata in corso di polmoniti batteriche perch� l'antibiotico � completamente assorbito a livello intestinale....

Dal punto di vista della attivit� antibatterica tutti gli antibiotici si possono dividere in due gruppi,basati sul tipo di attivit� battericida.

1)antibiotici ad effetto battericida tempo dipendente.L'effetto battericida raggiunge un massimo intorno a 4-5 volte la MIC dopo di che concentrazioni piu' elevate non forniscono effetti maggiori.La risposta clinica dipende da quanto tempo l'antibiotico permane nel sangue al di sopra delle MIC.Il parametro farmacodinamico predittivo dell'attivit� � Tempo>MIC , espresso come percentuale del tempo durante il quale l'antibiotico permane nel sangue a concentrazioni superiori alle MIC.Quando la concentrazione nel tempo scende al disotto della MIC si osserva una rapida ripresa della crescita batterica.

2)antibiotici ad effetto battericida dose dipendente.Aumentando la concentrazione aumenta l'effetto battericida.Quindi sono antibiotici la cui efficacia clinica non dipende dal tempo di esposizione del batterio all'antibiotico.Il parametro farmacodinamico predittivo dell'attivit� � AUC/MIC o Cmax/MIC.La terapia deve massimizzare il picco plasmatico piuttosto che la durata della concentrazione.I parametri da tenere presenti sono Cmax e AUC (Area sotto la curva).Pertanto il modo migliore per somministrare gli antibiotici dose dipendente (per es. chinolonici e amminoglicosidi) � quello di dare una sola dose una volta al di'.

L'interpretazione Sensibile o Resistente � data dai BP breakpoints o MIC-Breakpoints.Queste MIC breakpoints ci dicono che l'antibiotico raggiunge facilmente quella concentrazione nel sito di infezione.Dato che i BP sono diversi per diversi antibiotici non si puo' stabilire dalla MIC se quella concentrazione � efficace rispetto a un altro antibiotico.Questo perch� i BP potrebbero essere diversi!

Il vero metodo di routine per avere una vera MIC � l'E test.Infatti i metodi automatici hanno solo un numero definito di diluizioni e la MIC cade spesso al di fuori di questo range e si esprime come > o <.L'E test � una striscietta che ha fissato delle diluizioni scalari di farmaco molto ampie per es. 0.03,006,0.12,0.25-0.5-1-2-4-8-16-32-64-128-256.Cio' ci consente di avre un valore esatto per microorganismi molto sensibili o molto resistenti e valutare la distanza fra MIC e MIC break point.I sistemi automatici commerciali hanno un range ridotto a massimo 4-6 diluizioni scalari intorno al valore di BP per potere allocare molti antibiotici in un unico pannello (in genere di 15-20 antibiotici).

Ritengo indispensabile l'E test , nonostante un costo elevato, quando si deve confermare una resistenza a farmaci quali imipenem o meropenem o quando ci sia una discrepanza fra gli stessi (per esempio meropenem sensibile, imipenem resistente),confermare Enterococchi VRE , avere una MIC esatta per streptococchi in caso di endocardite,quantificare la resistenza dei pneumococchi a Penicillina.

Attualmente gli anaerobi possono essere testati solo con metodi di MIC su terreni solidi.

Risultati non usuali da valutare con E test:

-imipnem resistente e meropenem sensibile in pseudomonas

-stafilococchi con ridotta sensibilit� a vancomicina

-enterococchi VRE

E Mail del Prof. David Livermore, il massimo esperto mondiale di antibiotici e antibiogrammi:

[email protected]

Fattori che influenzano l'efficacia di una terapia antibiotica:

1)sensibilit� del microrganismo

2)farmacocinetica cio� l'assorbimento, dove si distribuisce l'antibiotico, dove viene escreto

3)la farmacodinamica , antibiotici Tempo dipendenti o concentrazione dipendente

4)grado di immunocompetenza del paziente

5)sede di infezione

6)presenza di impianti protesici, biofilm.

Nelle infezioni serie quali meningiti, setticemie, endocarditi,infezioni in siti dove l'antibiotico arriva difficilmente quali endocarditi ,osteomieliti,  meningiti, nei pazienti immunodepressi � necessario esprimere la sensibilit� del germe con la MIC.E' necessario avere a disposizione il farmaco con la maggiore distanza fra BP e MIC .