Mikrobiologie der Knocheninfektion mit Problematik der multiresistenten Erreger

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1 Mikrobiologie der Knocheninfektion mit Problematik der multiresistenten Erreger Dr. med. Béatrice Grabein Max von Pettenkofer-Institut für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie Außenstelle Großhadern Béatrice Grabein

2 Knocheninfektionen - Osteitis/Osteomyelitis Hämatogen Fortgeleitet aus benachbarter infizierter Struktur, z.b. Nosokomial nach chirurgischer Intervention Implantat-assoziiert Trauma-bedingt Osteomyelitis bei vaskulärer Insufffizienz Diabetes mellitus oder andere Gefäßerkrankungen

3 Indikation zur mikrobiologischen Diagnostik Grundsätzlich gegeben Geeignetes Untersuchungsmaterial: Hämatogene Infektion Blutkulturen Fortgeleitete Infektion Intraoperativ oder durch aseptische Punktion entnommenes Gewebe oder Flüssigkeiten Ggf. zusätzlich Implantatmaterial oder Material aus der Implantatumgebung Gelenkpunktat Blutkultur Material aus Fistelgängen oder von Weichgewebe nur eingeschränkt geeignet! MIQ 18/2004 Infektionen der Knochen und des Knorpels

4 Unterscheidung Kontamination - Infektion Strikte Hygiene bei Entnahme Keine Oberflächen-Abstriche Multiple Proben gewinnen (5-6) Große Probenmengen gewinnen Kurze Lagerungs- und Transportzeiten Erste Entnahme vor Beginn der Antibiotika- Therapie oder nach Antibiotika-Pause Wiederholung der Diagnostik, wenn erforderlich MIQ 18/2004 Infektionen der Knochen und des Knorpels

5 Mikroskopie und Kultur Gramfärbung ( Schnelldiagnostik ) Problem der Sensitivität (maximal 26%) Kultur auf geeigneten festen und flüssigen Nährmedien Bebrütungsdauer mindestens 14 Tage Erregeridentifizierung Empfindlichkeitsprüfung MIQ 18/2004 Infektionen der Knochen und des Knorpels

6 Molekularbiologische Verfahren eubakterielle PCR: Amplifikation des 16s-rRNA-Gens, das bei allen Bakterien vorkommt Sequenzierung des Amplifikats zur Erregeridentifizierung Zimmerli et al.:infection 2002; 30:99-108

7 Molekularbiologische Verfahreneubakterielle PCR Vorteile: Nachweis von schwierig zu kultivierenden oder langsam wachsenden Bakterien Nachweis von Bakterien im Biofilm Nachweis auch nach Beginn einer Antibiotikatherapie möglich Probleme: Standardisierung und Validierung bisher nicht ausreichend Kontamination führt zu falsch positiven Reaktionen Falsch negative Ausfälle wegen mangelnder Sensitivität Mischinfektionen werden nicht erkannt Keine Empfindlichkeitsprüfung möglich Nur Nachweis von Genombestandteilen, nicht von vermehrungsfähigen Bakterien! nach Zimmerli et al.:infection 2002; 30:99-108

8 Stellenwert präoperativer mikrobiologischer Diagnostik Studie an 100 Patienten Gewinnung von 109 Gelenkaspiraten vor Revisionseingriff bei Hüftprothesen Sensitivität 83%, Spezifität 100%, PPV 100%, NPV 85,7% Somme et al.: Joint Bone Spine 2003;70:489-95

9 Stellenwert präoperativer mikrobiologischer Diagnostik Somme et al.: Joint Bone Spine 2003;70:489-95

10 Einfluss der Anzahl der positiven Proben Atkins et al.: JCM 1998;

11 Verhältnis entnommener Proben zu positiven Proben 5-6 Proben entnehmen Ab 2 positive Proben: Infektion Atkins et al.: JCM 1998;

12 Erregerspektrum bei Knocheninfektionen Häufig (>50% der Fälle): Staphylococcus aureus Koagulase-negative Staphylokokken Gelegentlich (>25% der Fälle) Streptokokken und Enterokokken Enterobacteriaceae Pseudomonas aeruginosa Anaerobier Selten (<5% der Fälle) Candida spp. und andere Pilze Mykobakterien Aktinomyzeten... Berbari et al. in Mandell; Principles and Practice of Infectious Diseases, 6. Auflage 2005;

13 Erregerspektrum bei hämatogener Osteomyelitis S. aureus insgesamt mit Abstand am häufigsten Weitere Rangfolge : Koagulase-negative Staphylokokken Streptokokken, einschließlich Pneumokokken E. coli P. aeruginosa C. albicans Anaerobier Teilweise polymikrobielle Infektionen Seltene Erreger, wie T. whipplei, Bartonella spp Teilweise Abhängig von der geografischen Region und vom Grundleiden z.b. Brucellen im Mittelmeerraum z.b. Salmonellen bei Sichelzellanämie. Zimmerli et al.: Orthopäde 2004;33:267-72

14 Erregerspektrum bei Implantatassoziierten Infektionen Erreger Koagulase-negative Staphylokokken Staphylococcus aureus Streptokokken Enterokokken Enterobacteriaceae und Pseudomonas aeruginosa Anaerobier Polymikrobielle Infektionen Kein Erregernachweis Häufigkeit in % Zimmerli et al.: NEJM 2004;351:

15 Implantat-assoziierte Staphylokokken-Infektionen 33% MRSA-Anteil Barberan et al.: Am J Med 2006;119:993e7-10

16 Erregerspektrum bei Implantatassoziierten Infektionen Moran et al.: J Infection 2007;55:1-7

17 Resistenz von Erregern Implantat-assoziierter Infektionen Methicillin-Resistenz bei S.aureus: 14,3% Methicillin-Resistenz bei KNST: 61,6% Moran et al.: J Infection 2007;55:1-7

18 Biofilm Einschluss der Mikroorganismen in eine Polymer- Matrix Struktur ähnelt einem vielzelligen Organismus Bietet Schutz vor körpereigener Abwehr Bietet Schutz vor Antibiotika Erreger in Biofilmen sind häufig in der stationären Phase der Vermehrung Zimmerli et al.: NEJM 2004;351:

19 Staphylococcus aureus Small Colony Variants Natürlicherweise vorkommende Subpopulationen Assoziation mit persistierenden oder rekurrierenden Infektionen Langsames Wachstum, winzige Kolonien, kein Pigment, schwache Hämolyse Defizite im Elektronentransport Resistenz gegenüber Aminoglykosiden und Zellwand-aktiven Antibiotika Sendi et al.: CID 2006; 43:961-67

20 Problem Multiresistenz Methicillin-Resistenz bei Staphylokokken S. aureus Koagulase-negative Staphylokokken Glykopeptid-Resistenz bei Enterokokken Multiresistenz bei P.aeruginosa ESBL-Bildung bei Enterobacteriaceae

21 MRSA-Entwicklung in Deutschland MRSA-Prävalenz in Deutschland - Klinikisolate MRSA-Anteil in % ,6 2,5 1,8 12,9 15,2 20,7 22, M. Kresken, D. Hafner: Chemother J.9, (2000) M. Kresken et al.: PEG-Resistenzstudie 2001

22 Häufigkeit der Resistenz gegen weitere Antibiotika bei MRSA Resistenzraten in % n=3091 n=2238 n=3071 n=2196 Ciprofloxacin 95,3 97,2 93,8 93,8 Erythromycin 72,8 72,3 71,7 72,5 Clindamycin 64,3 67,7 66,4 65,4 Gentamicin 41,3 24,0 16,9 13,3 Rifampicin 4,1 1,9 2,0 2,5 Fosfomycin 2,8 2,7 4,1 3,3 Fusidinsäure 3,4 2,4 4,6 6,4 Daten des NRZ für Staphylokokken, Epi Bulletin 6/2007

23 MRKNST multiresistente Koagulase-negative Staphylokokken MRSE-Prävalenz in Deutschland - Klinikisolate 80 MRSE-Anteil in % ,2 58,7 68,9 74,5 15, Paul- Ehrlich-Gesellschaft. AG Empfindlichkeitsprüfung und Resistenz; 2004

24 Zusammenfassung Die mikrobiologische Diagnostik von Knocheninfektionen ist essentiell zur Therapieoptimierung Das Erregerspektrum ist breit mit einem hohen Anteil an Staphylokokken Das Problem Resistenz beinhaltet neben den klassischen Resistenzmechanismen auch Biofilmbildung und Small Colony Variants

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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