Bartonella-Infektion: Behandlung und Arzneimittelresistenz

Antibiotische Behandlung der Bartonellose

Die Behandlung von Bartonella-Infektionen mit Antibiotika hängt von der klinischen Präsentation der Krankheit und dem Immunstatus des Patienten ab, so dass die aktuellen Behandlungsempfehlungen an die jeweilige klinische Situation angepasst werden müssen.

Techniken zur Prüfung der Antibiotika-Empfindlichkeit

Die Agarverdünnungsmethode wird zur In-vitro-Antibiotika-Empfindlichkeitsprüfung von Bartonella-Isolaten verwendet, wie zuvor von Maurin et al. beschrieben. Die Bartonella-Stämme wurden auf Columbia-Agar gezüchtet, der mit 5 % Schafsblut versetzt war. Die Kulturen wurden zusätzlich mit einer zweifachen seriellen Verdünnung des betreffenden Antibiotikums versetzt. Die Zellen wurden nach 5 Tagen Bebrütung geerntet und in Phosphatpuffer (pH 7,4) suspendiert. Die zehnfache Verdünnung der Bakteriensuspensionen in einer Konzentration, die der des McFarland 0,5-Standards entspricht, wurde für die Antibiotika-Tests verwendet; die Konzentration entspricht etwa 106 koloniebildenden Einheiten/ml, wie mit der Koloniebildenden-Einheiten-Technik bestimmt. Von jeder Bakteriensuspension wurden insgesamt 10 µl auf blutsupplementierten Agar ausplattiert. Die Platten wurden bei 37°C in einer 5%igen CO2-Atmosphäre bebrütet. Das Bakterienwachstum wurde nach 5 Tagen Bebrütung durch Vergleich mit dem Wachstum auf antibiotikafreien Agar-Kontrollen bewertet. Der Wert der minimalen Hemmkonzentration (MHK) ist definiert als die erste Antibiotikakonzentration, die eine Wachstumshemmung nach 5 Tagen Inkubation ermöglicht.

Der Etest-Assay wurde kürzlich zur Bewertung der Antibiotikaempfindlichkeit von Bartonella verwendet. Der Gradient des Antibiotikums deckt einen stabilen, kontinuierlichen und exponentiellen Gradienten der Antibiotikakonzentration direkt unter dem Streifen ab. Nach der Inkubation, wenn das Bakterienwachstum sichtbar wird, ist eine symmetrische Hemmungsellipse in der Mitte des Streifens zu sehen. Die MHK (in µg/ml) wird direkt an der Skala abgelesen, an der sich der Rand der Ellipse mit dem Streifen schneidet. Bartonella-Isolate werden auf Columbia-5%-Schafsblut-Agarplatten gezüchtet, und die Antibiotika-Empfindlichkeitsprüfung aller Bartonella-Isolate wird mit den verfügbaren Etest-Streifen für verschiedene Antibiotika gemäß den Empfehlungen des Herstellers durchgeführt. Die MHK wird nach einer Inkubation von 5-12 Tagen gemessen (Abbildung 1). Eine frühere Studie hat gezeigt, dass die mit Etest erzielten MHK-Ergebnisse zuverlässig waren und gut mit den Ergebnissen der Agarverdünnungsmethode korrelierten.

Ergebnisse der Antibiotika-Empfindlichkeit

Basierend auf In-vitro-Tests sind Bartonella-Spezies empfindlich gegenüber vielen Antibiotika, einschließlich Penicillin und anderen Verbindungen auf Cephalosporinbasis (z. B., Aminoglykoside, Chloramphenicol, Tetracycline, Makrolidverbindungen, Rifampin, Fluorchinolone und Co-Trimoxazol). Die In-vitro-Empfindlichkeitsergebnisse korrelieren jedoch nicht durchgängig mit den In-vivo-Patientendaten; so hat Penicillin trotz der in vitro beobachteten sehr niedrigen MHKs keine In-vivo-Wirksamkeit. Agar-basierte Empfindlichkeitsstudien haben auch gezeigt, dass viele Antibiotika in vitro nur bakteriostatisch gegen Bartonella-Spezies sind. Frühere Studien haben gezeigt, dass Aminoglykoside in vitro die einzige Klasse von Antibiotika sind, die bakterizid gegen Bartonella-Spezies sind, die entweder in flüssigem Medium oder in Endothelzellen wachsen.

Mechanismen der Antibiotikaresistenz bei Bartonella

Die wichtigsten Mechanismen, über die antimikrobielle Mittel wirken, sind die Beeinträchtigung der Nukleinsäuresynthese, die Bindung an das Ribosom und die Hemmung der Zellwandsynthese und des Folatstoffwechsels. Bakterien können durch zwei genetische Prozesse eine Resistenz gegen Antibiotika entwickeln. Erstens durch Mutation und Selektion (vertikaler Gentransfer) und zweitens durch den Austausch von Genen zwischen Stämmen und Arten (horizontaler Gentransfer). Bei intrazellulären Bakterien, zu denen auch Bartonella-Arten gehören, ist die Antibiotikaresistenz hauptsächlich auf spontane Mutationen oder intrinsische Mutationen in den Zielgenen zurückzuführen (d. h. vertikaler Gentransfer), die in diesem Artikel näher erläutert werden. Wir haben jedoch vor kurzem zum ersten Mal die Möglichkeit eines lateralen Gentransfers eines konjugativen Plasmids zwischen Bartonella rattaustraliani und anderen Bakterien, einschließlich B. henselae oder Rhizobiales, nachgewiesen. Dies könnte darauf hindeuten, dass Antibiotikaresistenzgene lateral übertragen werden könnten und dass dies in Zukunft weiter untersucht werden sollte.

Die Heterogenität der Empfindlichkeit von 20 neuen Bartonella-Isolaten gegenüber Fluorchinolonen, die aus australischen Säugetieren isoliert wurden, wurde kürzlich in einer unserer Studien untersucht. In dieser Studie stellten wir fest, dass Ciprofloxacin in vitro wirksamer war als Ofloxacin. Diese Heterogenität wurde mit einer natürlichen Mutation, Ser 83→Ala, in der die Chinolonresistenz bestimmenden Region (QRDR) von gyrA in Verbindung gebracht. Interessanterweise ergab eine In-silico-Genomanalyse-Studie eine natürliche Mutation an Position 83 der QRDR-Region (Ser 83→Ala) von gyrA, die in drei Bartonella-Arten (B. bacilliformis, B. quintana und B. henselae) vorkommt. Viele Studien haben gezeigt, dass Arten, die natürlicherweise einen Serinrest an Position 83 von gyrA tragen, in der Regel für Fluorchinolone empfänglich sind, während das Vorhandensein eines Alanins an dieser kritischen Position in der Regel einer natürlichen Resistenz gegen diese Antibiotika entspricht.

Auch in einem der 15 Lymphknoten von Patienten mit CSD wurde ein A2059G-Übergang im 23S rRNA-kodierenden Gen, das für die Erythromycin-Resistenz verantwortlich ist, nachgewiesen. Dieser Knoten wurde von einer 10-jährigen Frau exzidiert, die vor der Exzision nicht mit Antibiotika behandelt wurde, was darauf hindeutet, dass natürlich vorkommende erythromycinresistente Stämme den Menschen infizieren können.

In vitro Antibiotikaresistenz Kürzlich wurden spezifische Antibiotikaresistenzmutationen in B. henselae, B. quintana und B. bacilliformis charakterisiert, die durch serielle in vitro Passagen ausgewählt wurden (Tabelle 1).

Bei Bartonella-Arten wurden in In-vitro-Studien verschiedene Mechanismen der Erythromycin-Resistenz (Abbildung 2A) festgestellt. Zuvor haben wir gezeigt, dass der vollständig erythromycinresistente Stamm von B. quintana, der nach der 16. Passage in vitro erhalten wurde, eine wiederholte Insertion von 27 Basen in das ribosomale Protein L4 aufwies, was zu einer Insertion von neun wiederholten Aminosäuren zwischen den Aminosäuren R71 und A72 in der hochkonservierten Region des Proteins führte. Kürzlich haben wir mehrere Mutationen im 23S rRNA kodierenden Gen und im ribosomalen Protein L4 im B. henselae-Stamm Marseille und in anderen B. henselae-Mutanten, die in vitro gegen Erythromycin resistent sind, festgestellt. Die meisten Mutationen im 23S rRNA-kodierenden Gen (z. B. A2058G, A2058C und C2611T) haben sich bereits bei anderen Bakterien als erythromycinresistent erwiesen. Wir fanden Aminosäuremutationen an zwei verschiedenen Positionen (G71R und H75Y) im ribosomalen Protein L4 in erythromycinresistenten Mutanten von B. henselae. Eine A2058G-Mutation in einem erythromycinresistenten Stamm von B. bacilliformis wurde ebenfalls von unserem Team gemeldet. Eine neuere Studie zeigte, dass Azithromycin bei B. henselae-Isolaten von Katzen nur bis zur zweiten Passage wirksam war. Im Vergleich zum Elternstamm wies jede Azithromycin-resistente B. henselae-Mutante eine homogene Einzelnukleotid-Substitution an Position 2058 (A2058G, Escherichia coli-Nummerierung) im 23S rRNA-kodierenden Gen auf.

Wir haben auch einen Gentamicin-resistenten Stamm von B. henselain vitro selektiert. Das 16S rRNA-kodierende Gen, das Kandidatengen für Gentamicinresistenz (Abbildung 2A), wurde durch Sequenzanalyse charakterisiert. Die gentamicinresistente Mutante von B. henselae trug eine A1408G-Mutation im 16S rRNA-kodierenden Gen, die durch den doppelten A/G-Peak dargestellt wird. Außerdem ist diese Mutation die am häufigsten gefundene Mutation in Gentamicin-resistenten klinischen Isolaten anderer Bakterienarten. Obwohl wir in vitro eine Gentamicin-resistente Mutante erhalten haben, wurde diese Mutante erst nach neun Passagen (18 Wochen) erhalten, was darauf hindeutet, dass die Selektion solcher Gentamicin-resistenten Stämme in vivo wahrscheinlich nicht stattfindet.

Fluorchinolone werden in großem Umfang zur Behandlung von Bartonella-Infektionen beim Menschen und in der Veterinärmedizin eingesetzt. Fluorchinolone allein sollten jedoch nicht zur Behandlung von Bartonellose eingesetzt werden, da aufgrund der gyrA-Mutation eine geringe Resistenz besteht. Außerdem lässt sich in vitro leicht eine hohe Resistenz gegen Fluorchinolone erreichen. Die Veränderung der Zielenzyme scheint der wichtigste Faktor bei der Entwicklung einer Resistenz gegen Chinolone zu sein (Abbildung 2B). Die kleine Region zwischen den Codons 67 und 106 von gyrA in E. coli wurde als QRDR bezeichnet. Variationen in der QRDR-Region wurden bei Arten mit natürlicher Resistenz gegen Fluorchinolone gefunden. Im Jahr 2003 isolierten und charakterisierten Minnick et al. Mutanten von B. bacilliformis, die gegen Ciprofloxacin resistent waren. Im Jahr 2007 erhielten wir einen Ciprofloxacin-resistenten Stamm von B. bacilliformis in vitro; der Stamm enthielt einen Übergang von C zu T an Position 549 (E. coli-Nummerierung) des gyrA-Gens, das für die vorhergesagte Aminosäureänderung Asp 87→Asn in gyrA kodiert. Die gleiche Mutation (Asp 87→Asn) wurde kürzlich auch in Ciprofloxacin-resistenten Stämmen von B. henselae und B. quintana gefunden (Tabelle 1).

Eine weitere aktuelle Studie zeigte, dass B. henselae-Isolate, die von Katzen gewonnen wurden, nach einer unterschiedlichen Anzahl von Passagen gegen Pradofloxacin und Enrofloxacin (beides Fluorchinolone, die hauptsächlich in der Veterinärmedizin verwendet werden) resistent wurden. Im Vergleich zu den elterlichen B. henselae-Stämmen wiesen die pradofloxacin- und enrofloxacin-resistenten Mutanten einen Aminosäurewechsel von Serin zu Valin an Position 83 (E. coli-Nummerierung) in gyrA auf. Die Ser 83→Val-Mutation, die in den Pradofloxacin- und Enrofloxacin-resistenten Mutanten in dieser Studie gefunden wurde, war zuvor von Tavío et al. in einem Fluorchinolon-resistenten E. coli-Isolat gefunden worden.

Schließlich wurden Aminosäure-Substitutionen in der RNA-Polymerase und Punktmutationen im rpoB-Gen nach In-vitro-Selektion von Rifampin-resistenten (Abbildung 2B) Stämmen von B. bacilliformis und B. quintana durch unsere Gruppe nachgewiesen. Diese Stämme wiesen eine Mutation an Serin 531 (Ser→Phe) in der für die Rifampin-Resistenz entscheidenden Region des rpoB-Gens auf. Die Aminosäure 531 ist eine der am häufigsten mutierten Stellen, die bei anderen Bakterienarten Rifampinresistenz verleihen (Tabelle 1).

Behandlung der Bartonellose bei Tieren

Keine Antibiotika haben sich als vollständig wirksam gegen Bartonella-Infektionen bei Katzen und Hunden erwiesen. In früheren Studien von Kordick et al. schienen Doxycyclin und Enrofloxacin gegen Bartonella-Infektionen bei Katzen wirksam zu sein. In der Studie wurden 22,7 mg Enrofloxacin oral alle 12 Stunden und 25 mg Doxycyclin oral alle 12 Stunden verabreicht; die Behandlungsdauer betrug 14-28 Tage. Bei natürlich infizierten Katzen mit chronischer Infektion wurde die Bakteriämie bei neun von 14 mit Enrofloxacin behandelten Katzen und nur bei zwei von acht mit Doxycyclin behandelten Katzen erfolgreich beseitigt. Interessanterweise ist Azithromycin, ein Makrolid mit guter intrazellulärer Penetration, offenbar zum Mittel der Wahl für die Behandlung von B. henselae-Infektionen bei Katzen und Hunden geworden. Allerdings wurde auch bei dieser Behandlung über Rückfälle nach Absetzen des Antibiotikums berichtet. Für die Behandlung von Katzen können Doxycyclin und Enrofloxacin und für die Behandlung von Hunden Fluorchinolone mit Doxycyclin oder Azithromycin verwendet werden. Da jedoch viele verschiedene Behandlungsschemata getestet wurden, ist es schwierig, eine Aussage über die Wirksamkeit von Fluorchinolonen allein oder in Kombination zu treffen. Schließlich ist auch die Behandlung von Katzen gegen Flöhe von entscheidender Bedeutung, um eine Übertragung auf den Menschen zu vermeiden.

Behandlung der Bartonellose beim Menschen

Die Behandlungsempfehlungen für durch Bartonella-Arten verursachte Infektionen sind in Tabelle 2 beschrieben. Doxycyclin und Erythromycin sind die am häufigsten empfohlenen Antibiotika für die Behandlung von Bartonella-Infektionen beim Menschen, es wurde jedoch auch über eine klinische Verbesserung nach der Verwendung von Penicillin, Gentamicin, Ceftriaxon, Ciprofloxacin und Azithromycin berichtet.

Die Katzenkratzkrankheit spricht in der Regel nicht gut auf eine Antibiotikatherapie an. In zahlreichen Berichten wurde die Wirksamkeit vieler antimikrobieller Mittel zur Behandlung der typischen, unkomplizierten CSD untersucht. Die meisten Forscher konnten keinen Nutzen einer antibiotischen Behandlung feststellen, während anekdotische Berichte darauf hinweisen, dass Ciprofloxacin, Rifampin und Co-Trimoxazol wirksam sein können. In einer prospektiven, randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie von Bass et al. zur Antibiotikabehandlung von CSD beim Menschen wurde Azithromycin, das 5 Tage lang oral verabreicht wurde, als wirksam bei der Verkleinerung der Lymphknoten in den ersten 4 Wochen der Therapie angesehen. Bei einigen Studienteilnehmern kam es jedoch trotz der Azithromycin-Therapie zu einer Vergrößerung verschiedener Lymphknoten oder zu einer Vergrößerung des ursprünglichen Lymphknotens.

Bei typischer CSD wird eine antibiotische Behandlung nicht empfohlen, auch wenn Azithromycin bei Patienten mit großer und voluminöser Lymphadenopathie nützlich sein könnte. Bei einer atypischen Form der CSD ist eine antibiotische Behandlung erforderlich, und bei Neuroretinitis und Enzephalopathie wurde eine Kombination aus Doxycyclin und Rifampin vorgeschlagen.

Während des Ersten Weltkriegs haben Soldaten mit Grabenfieber die Infektion ohne antibiotische Behandlung überwunden. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde jedoch über eine erfolgreiche Behandlung einiger Grabenfieber-Patienten mit Tetracyclin oder Chloramphenicol berichtet, obwohl diese Daten nur anekdotisch sind. In einer randomisierten klinischen Studie von Foucault et al. wurde berichtet, dass Obdachlose mit Episoden von B. quintana-Bakteriämie mit einer Kombination aus Gentamicin und Doxycyclin behandelt werden sollten. Die Ergebnisse zeigten eine Eradikation der Bakteriämie bei sieben von neun behandelten Patienten im Vergleich zu zwei von 11 unbehandelten Kontrollpersonen. Patienten mit akuter B. quintana-Bakteriämie konnten mit Gentamicin in Kombination mit Doxycyclin 28 Tage lang behandelt werden.

Die Behandlung der Bartonella-Endokarditis ist von entscheidender Bedeutung, da die Sterblichkeitsrate und die Zahl der Herzklappenoperationen bei diesen Patienten höher ist. Raoult et al. haben berichtet, dass die Heilungsrate der Patienten höher war, wenn Aminoglykoside in Kombination mit β-Lactam oder mit anderen Antibiotika verwendet wurden. Die Empfehlung für Patienten mit Bartonella-Endokarditis lautet daher Doxycyclin für 6 Wochen plus Gentamicin für 14 Tage.

Bazilläre Angiomatose und PH sollten mit Erythromycin für 3-4 Monate als Antibiotikum der ersten Wahl behandelt werden. Obwohl Erythromycin eine antibiotische Wirkung gegen Bartonella hat, wurde nachgewiesen, dass Erythromycin auch eine antiangiogene Wirkung auf Endothelzellen hat, die zu seiner guten In-vivo-Aktivität beitragen kann. Doxycyclin kann als Alternative verwendet werden. Die Dauer der Behandlung mit Erythromycin ist entscheidend (3 Monate bei bazillärer Angiomatose und 4 Monate bei PH), um Rückfälle zu begrenzen.

Penicillin G, Chloramphenicol, Tetracyclin, Streptomycin und Erythromycin wurden zur Behandlung des Oroya-Fiebers eingesetzt, das durch B. bacilliformis verursacht wird. Fluorchinolone wurden erfolgreich zur Behandlung des Oroya-Fiebers eingesetzt, aber wir empfehlen ihre alleinige Verwendung nicht, da die Bartonella-Gattung aufgrund einer intrinsischen Mutation in der DNA-Gyrase eine geringe Resistenz gegen Fluorchinolone aufweist. Als alternative Behandlung könnte Chloramphenicol allein oder in Kombination mit einem β-Lactam oder Ciprofloxacin verwendet werden.

Seit 1975 ist Rifampin das Mittel der Wahl für die Behandlung von Verruga peruana geworden. Es wurde jedoch auch über das Scheitern der Behandlung mit Rifampin berichtet, was auf resistente Stämme zurückzuführen sein könnte, die in vitro leicht zu gewinnen sind. In einer unserer jüngsten Studien haben wir Doxycyclin in Kombination mit Gentamicin als bevorzugte Therapie für die Behandlung der chronischen Phase der Carrion-Krankheit empfohlen.