Resistensproblemer er velkjent fra bakteriologien. Etter introduksjonen av antivirale midler ble det åpenbart at problemet er like aktuelt ved behandling av virusinfeksjoner. Antallet pasienter med invasive soppinfeksjoner har økt de siste årene, parallelt med en økning i antall immunkompromitterte pasienter. Individer med svekket immunforsvar er spesielt utsatt for soppinfeksjon, og selv lavvirulente sopparter kan gi sykdom hos disse. I tillegg til en økning i antall soppinfeksjoner ser vi også en økning i antall sopparter som forårsaker infeksjon. Soppmidlene er heldigvis i denne tiden blitt flere og bedre (1 ), men også ved denne typen infeksjoner har mikroben utviklet mekanismer for å unngå å bli drept. Resistensutvikling mot soppmidlene er allerede blitt et klinisk problem.
Gjærsopp og muggsopp
Sopper, fungi (fungus, latin for sopp) eller eumycetes, er eukaryote organismer. De kan forårsake skade på mat og gi sykdom på planter og dyr. De kan også gi human sykdom, og per i dag er det beskrevet ca. 200 arter som kan forårsake mykoser. Mange av soppartene er naturlig forekommende i jord, vann og luft og vil derfor ofte kolonisere overflater som kommer i kontakt med disse elementene. Candida albicans inngår i normalfloraen hos mange friske individer.
I medisinsk mykologi deler vi soppene inn i gjærsopper og filamentøse sopper ut fra vekstegenskaper. Gjærsopper (først og fremst candidaarter og kryptokokker) er encellede mikroorganismer som danner sporer og formerer seg ved knoppskyting. Filamentøse sopper danner hyfer og vokser ved longitudinell ekstensjon og forgreninger. Formeringen skjer ved spredning av sporer. Enkelte sopparter er dimorfe – det vil si at de ved relativt lave temperaturer opptrer som filamentøse sopper, mens de ved 37 °C opptrer som gjærsopper. Gruppen omfatter soppartene Histoplasma, Blastomycosis, Coccidioides, Paracoccidioides og Penicillium, og også immunfriske personer kan få alvorlig sykdom av disse soppartene.
Candidaartene er de vanligst forekommende gjærsoppene. Blant de mange artene er C albicans fortsatt den vi oftest ser i laboratoriet – den er årsak til både overflatiske og invasive/systemiske infeksjoner. Filamentøse sopper kan deles inn i muggsopper og dermatofytter. Muggsopper kan gi invasiv sykdom, og det er først og fremst aspergillusarter som er humanpatogene. Det er imidlertid en økende tendens til infeksjon med andre muggsopper, bl.a. artene Mucor, Rizopus, Rizomucor og Absidia, som tilhører gruppen Zygomycetes. Noe stort problem tallmessig utgjør de ennå ikke, men de kan volde besvær pga. naturlig resistensforhold. Pneumocystis er nå klassifisert som sopp og kan gi infeksjoner hos alvorlig immunsvekkede individer. Blant dermatofyttene er Trichophyton rubrum årsak til dermatomykose i mer enn 90 % av tilfellene.
Vi deler soppene inn i primærpatogene – de som også kan gi sykdom hos immunfriske – og opportunistisk patogene – de som først og fremst gir alvorlig sykdom hos immunkompromitterte personer. I Norge er det opportunistiske infeksjoner som er årsak til invasiv sykdom (tab 1).
Tabell 1 Invasive opportunistiske mykoser
Sykdom
Sykdomsfremkallende sopp
Klinisk bilde
Invasiv candidiasis
Candida albicans eller andre candidaarter
Langvarig antibiotikaresistent feber. Lokaliserte infeksjoner i form av endoftalmitt, osteomyelitt eller hjerneabscess. Ev. forstørret lever og milt med små lesjoner på CT-skann (kronisk invasiv eller hepatosplenisk candidiasis)
Invasiv aspergillosis
Aspergillus fumigatus eller andre aspergillusarter
Langvarig antibiotikaresistent feber. En eller flere lesjoner på lungerøngten. CT-skann med karakteristisk halo og/eller «air crescent»-tegn. Fokal infeksjon
Kryptokokkose
Cryptococcus neoformans
Meningitt hyppigst. Hematogen spredning med multiple hudlesjoner kan forekomme
Zygomycosis/mucormycosis
Rhizopus spp.
Absidia spp.
Mucor spp.
Rhizomucor spp.
Rhinocerebral, pulmonal, gastrointestinal eller kutan mucormycosis. Disseminert form med spredning til hjerne eller andre organer kan forekomme
Pneumocystispneumoni
Pneumocystis jirovecii
Lungebetennelse hos aidspasienter eller andre immunsvekkede
Andre invasive infeksjoner
Malassezia spp.
Trichosporon spp.
Fusarium spp.
Kateterassosiert sepsis ved total parenteral ernæring. Disseminert sykdom hos nøytropene pasienter med positiv blodkultur og hudlesjoner. Lokaliserte infeksjoner i form av endoftalmitt, osteomyelitt eller hjerneabscess
Hva slags sykdom kan sopp gi?
Sopp kan gi infeksjoner, de kan gi toksinbetingede sykdommer og de kan utløse allergi. Mest vanlig og mest kjent er sopper som gir hudinfeksjon og/eller negleinfeksjon. Disse kan være plagsomme, men er ikke livstruende. Det samme kan sies om soppinfeksjoner som rammer slimhinner i munnen og i urogenitalregionen. Andre infeksjoner er invasive, de blir systemiske og dermed potensielt livstruende, og det er i lys av denne type infeksjoner vi her vurderer behandlingsalternativer og problemet med resistensutvikling. Invasive soppinfeksjoner – definert som infeksjon i normalt sterile områder – har høy dødelighet og øker i insidens i den vestlige verden (2 , 3 ). Spesielt har invasive aspergillusinfeksjoner en dødelighet på over 80 %.
Majoriteten av invasive soppisolater utgjøres av Candida albicans, Candida ikke-albicans-arter, Pneumocystis jirovecii og Aspergillus fumigatus. I Norge er insidensen av candidemi 4,9/100 000 innbyggere per år, og ca. 65,2 % av isolatene utgjøres av C albicans (Nordøy, Sandven og Gaustad: upubliserte data). Tall for invasive infeksjoner med Aspergillus og Pneumocystis foreligger ikke, men forekomsten er betydelig lavere.
Diagnostikk av invasive soppinfeksjoner
Adekvat prøvemateriale er vesentlig før isolering og identifikasjon av soppen igangsettes. Mikroskopi, dyrking og histologisk undersøkelse er fortsatt gullstandarden i diagnostikken (4 , 5 ). Gjærsopper kan videre differensieres ved hjelp av biokjemiske analyser, mens dette hjelper oss lite ved identifikasjon av muggsopper. Antigentester – påvisning av galaktomannan, mannan og beta-D-glukan – er introdusert de siste årene og kan være til hjelp ved både gjær- og muggsopp. Nytte av disse har man først og fremst hos pasientgrupper med høy insidens av invasiv soppinfeksjon. Testene må gjentas, og den største nytten per i dag er kanskje at de har høy negativ prediktiv verdi. Nytten av molekylærbiologiske metoder som 18S rDNA-PCR, ITS rDNA-PCR eller spesifikke PCR-analyser for identifikasjon av sopp direkte i prøvemateriale eller fra koloni er fortsatt uavklart.
Antimykotisk behandling
Antimykotiske midler interfererer med soppens stadige vedlikehold eller nydanning av cellevegg eller cellemembran (fig 1). Det er først og fremst ergosterol, som er en vesentlig komponent i soppens cellemembran, og beta-1,3-D-glukan i celleveggen som er målet for moduleringen. Resultatet blir drap av soppen eller hemming av videre vekst (fungicid eller fungistatisk effekt).
Figur 1 Snitt av en gjærsopp (lite bilde) med utsnitt av cellemembran og cellevegg (stort bilde), som viser angrepspunktene for flere av soppmidlene
Til behandling av systemiske soppinfeksjoner er det i Norge per i dag registrert sju medikamenter, som tilhører tre forskjellig klasser basert på virkningsmekanisme:
Polyenet amfotericin B i forskjellig fremstilling
Triazolene flukonazol, itrakonazol, vorikonazol og posakonazol
Echinocandinene caspofungin og anidulafungin (tab 2)
Tabell 2 Virkningsmekanismer for soppmidler
Klasse og middel
Virkningsmekanisme
Anvendelsesområde
Virkning på cellemembranen
Polyenene
Amfotericin B
Lipidformulering av amfotericin B
Binder seg til ergosterol i cellemembranen. Dette gir en konformasjonsendring og danning av porer i membranen som gir lekkasje og celledød
Mot gjærsopp og muggsopp. Enkelte arter er naturlig resistente: A terreus, Scedosporium sp.
Azolene
Fluconazol
Itrakonazol
Vorikonazol
Posakonazol
Hemmer den cytokrom P450-avhengige 14-alfa-demetylasen som fører til hemming av ergosterolsyntesen og opphopning av toksiske steroler i cellemembranen
Mot gjærsopp og Aspergillus spp.Flukonazol: Aspergillus spp. er resistenteVorikonazol: Effekt mot dimorfe soppPosakonazol: Også virksom mot Fusarium og Zygomycetes
Virkning på celleveggen
Echinocandinene
Caspofungin
Anidulafungin
Hemmer beta-1,3-D-glukansyntetase slik at beta-1,3-D-glukan ikke dannes i celleveggen. Dette kan gi osmotisk instabilitet og celledød
Mot gjærsopp og Aspergillus
Virkning på DNA- og RNA-syntesen
Pyrimidin
5-flucytosin
Nukleosidanalog som inkorporeres i soppens DNA og RNA og hemmer videre transkripsjon og translasjon
Mot Cryptococcus neoformans
Tidligere var flucytosin registrert i Norge, men det er nå avregistrert. Det tilhører en fjerde gruppe medikamenter og er en nukleosidanalog som interfererer med DNA- og RNA-syntesen. Midlet benyttes fortsatt på registreringsfritak ved kryptokokkmeningitt.
Til behandling av systemiske soppinfeksjoner har man i mange år kun benyttet gruppen polyener, representert ved amfotericin B. Midlet binder seg til ergosterol i cellemembranen og fører til danning av porer i denne (fig 1). Dette resulterer i celledød. Heldigvis har de fleste humanpatogene sopparter vært følsomme for dette midlet. Problemet har imidlertid vært at amfotericin B er nyretoksisk, og dette har vært den begrensende faktor i behandlingen. Da liposomalt amfotericin B ble introdusert i 1990, var det derfor et stort fremskritt. Virkningsmekanismen er uendret, men den fettholdige innpakningen gjør at liposomalt amfotericin B ikke er så toksisk.
De siste 20 årene har flere nye typer soppmidler blitt introdusert. Azolene – henholdsvis flukonazol, itrakonazol, vorikonazol og nå nylig posakonazol – hemmer ergosterolsyntesen på noe forskjellig nivå i henhold til hverandre (fig 1). Flukonazol anses som et fungicid middel overfor de candidaartene som er følsomme. De nyere azolene anses delvis å ha fungicid effekt overfor aspergillusarter.
Echinocandinene er den siste gruppen av soppmidler som er introdusert. De har helt forskjellig virkningsmekanisme enn de andre to gruppene. Celleveggen i de fleste sopparter inneholder beta-1,3-D-glukan, og echinocandinene hemmer syntesen av dette glukanet (fig 1). Midlene har fungicid effekt på candidaarter og fungistatisk effekt på Aspergillus og dimorfe sopper.
Fordi mange blir livstruende syke av invasiv soppinfeksjon, har kombinasjonsbehandling vært prøvd. Studiene er få og inkluderer ofte antatt og ikke-verifisert infeksjon. I litteraturen er det foreløpig ingen holdepunkter for at dette gir noe bedre resultat enn monoterapi (1 ). Ett unntak er ved kryptokokkinfeksjon, der det er dokumentert at kombinasjonen amfotericin B og flucytosin virker synergistisk. Rent teorietisk vil man kunne tenke seg nytte av en kombinasjon av midler som har forskjellig målmolekyl, f.eks. ett echinocandin pluss azol eller amfotericin B, men god dokumentasjon foreligger ikke per i dag.
Resistensutvikling mot systemiske soppmidler
Soppresistens kan deles inn i naturlig forekommende eller primær resistens (til stede før eksposisjon for antimykotika) og ervervet eller sekundær resistens (utviklet etter eksponering for antimykotika) (6 , 7 ). En tredje type er klinisk resistens, der infeksjonen vedvarer eller progredierer på tross av bruk av riktig type antimykotika. Dette ses hos pasienter med vedvarende og alvorlige immundefekter (aids eller langvarig nøytropeni) og understreker nødvendigheten av et fungerende immunsystem for å kunne bekjempe soppinfeksjoner. Det ses også i tilfeller med infisert fremmedlegeme (f.eks. sentralt venekateter), der resistensen kan være relatert til biofilmdanning. Antimykotika alene har her ofte dårlig effekt.
Resistensmekanismene hos soppene er i prinsippet de samme som dem man ser hos bakteriene. Mikroben kan endre målmolekylet, nedsette permeabiliteten i cellemembranen eller oppregulere efflukspumper. Danning av enzymer som inaktiverer medikamenter er foreløpig ikke dokumentert hos sopp.
Naturlig eller primær resistens
De hyppigste forekommende gjærsopparter har forutsigbar følsomhet for de ulike antimykotika (tab 3). Korrekt identifikasjon er avgjørende for å kunne velge riktig behandling.
Tabell 3 Naturlig resistens hos enkelte gjærsopp- og muggsopparter. S: sensitiv, I: intermediær, R: resistent
Mikrobe
Amfotericin B
Flucytosin (ikke registrert i Norge)
Flukonazol
Itrakonazol
Vorikonazol
Posakonazol
Caspofungin
Anidulafungin
Candida albicans
C glabrata
C parapsilosis
C tropicalis
C krusei
C norvegensis
S
S/I
S
S
S
S
S
S
S
S
R
R
S
I/R
S S
R
R
S
I/R
S
I S/RS/R
S
S/I
S
S
S/I
S/I
S
S
S
S
S
S
S
S
S/I¹
S
S
S
S
S
S/I¹
S
S
S
Cryptococcus neoformans
S
S
S
I
S
R
R
Aspergillus spp.
A terreus
S
S/R
R
R
R
R
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Fusarium spp.
S/I
R
R
R
S/I
S/R
R
R
Zygomycetes
S/R
R
R
R
R
S/R
R
R
Brytningspunkt for amfotericin B, vorikonazol, posakonazol, caspofungin, anidulafungin er ikke definert. I denne tabellen er S definert som MIC < 1 mg/l
[i]
Amfotericin B er det midlet vi har hatt lengst, og vi vet at mange, men ikke alle C lusitaniae- og C guillermondi-isolater er naturlig resistente mot dette. For Aspergillus terreus og sopper i gruppen Zygomycetes gjelder det samme.
Hva azolene angår, er alle aspergillusarter og flere candidaarter, bl.a. C krusei, C norvegiensis og C inconspicuae, naturlig resistente mot flukonazol. C glabrata er intermediært følsom eller resistent mot flukonazol, hvilket gjør at midlet ikke anbefales brukt i behandlingen av denne typen infeksjoner. De nyere azolene har et bredere spekter av indikasjoner enn flukonazol, og naturlig resistens forekommer foreløpig i mye mindre grad mot disse.
Cryptococcus spp. er naturlig resistente mot echinocandiner, ganske enkelt fordi disse soppene har lite beta-1,3-D-glukan i celleveggen. Angrepspunktet er ikke til stede.
Omtrent 10 % av alle candidaarter er naturlig resistente mot flucytosin, oftest pga. en defekt i enzymet cytosindeaminase (8 ). Da flucytosin i monoterapi fremkaller sekundær resistens hos over 30 % av candidaartene, er det klart at dette ikke har vært noe gunstig middel. Indikasjonen for å søke om registreringsfritak er kryptokokkmeningitt, og da må midlet kun brukes i kombinasjon med amfotericin B. Primærresistens mot flucytosin er sjelden hos kryptokokker, men sekundær resistens utvikles i over 50 % av tilfellene ved monoterapi (9 ).
I Norge forårsaker C albicans ca. 66 % av alle candidemier, og C albicans er ved systemiske infeksjoner per i dag alltid følsom for fluconazol (Nordøy, Sandven og Gaustad: upubliserte data). C glabrata øker i insidens, og hos pasienter over 70 år utgjør de 15 – 20 % av candidemiene. Ved så høy forekomst av C glabrata er det vanskelig å forsvare empirisk bruk av fluconazol i denne pasientgruppen.
Ervervet eller sekundær resistens
Dette fenomenet er først og fremst observert ved gjentatt eller langvarig behandling med flukonazol ved candidainfeksjoner (øsofagitt) hos pasienter med aids og hos beinmargstransplanterte (10 , 11 ). Det er beskrevet tre hovedgrupper av resistensmekanismer mot azoler hos Candida: endring eller overekspresjon av målmolekyl, nedsatt permeabilitet i cellemembranen eller oppregulering av efflukspumper. Ofte er flere resistensmekanismer involvert samtidig (12 ). Ettersom flukonazol er det azolet vi har brukt lengst og hyppigst, er det grunn til å anta at liknende bruk av andre azoler vil fremkalle resistensutvikling hos Candida, og at det kan foreligge kryssresistens.
Kryssresistens innen gruppen av antimykotika, f.eks. hos flere av azolene, er påvist ved oppregulering av efflukspumper – de som kodes av CDR-genene (13 ). Andre efflukspumper er imidlertid selektive for flukonazol. I laboratoriet kan det i fremtiden bli aktuelt å gjøre undersøkelser på resistensmekanismer.
Candida med ervervet resistens mot amfotericin B er beskrevet, men det forekommer sjelden og er ikke sett i Norge (14 , 15 ). Mekanismen er endring i eller nedsatt mengde ergosterol i cellemembranen (16 ).
Resistens hos candidaarter mot echinocandiner er rapportert. Mutasjoner i FSK1-genet, som koder for en subenhet av glukansyntetase, er påvist både hos C albicans og C parapsilosis (17 ). Det er også påvist resistente arter av C krusei og C parapsilosis uten disse mutasjonene i målmolekylet (18 ). Der er foreløpig mekanismen ukjent.
Hva muggsopp angår, vet vi mye mindre om ervervet resistens fordi det mangler studier. Enkelte isolater av A fumigatus med in vitro-resistens mot itrakonazol er rapportert (19 ). En studie viste at endring i målmolekyl og oppregulering av efflukspumper var årsak til dette (20 ). Kryssresistens mellom itrakonazol og posakonazol er beskrevet, samtidig som vorikonazol beholdt sin effekt. Multiple azolresistente A fumigatus er beskrevet i Nederland. Isolatene er resistente både mot vorikonazol, itrakonazol, ravikonazol (ikke registrert i Norge) og posakonazol (21 ). Dette er forårsaket av en enkel aminosyresubstitusjon i målmolekylet samtidig med en endring i genpromotoren. Foreløpig er det ikke rapportert om Aspergillus som er resistente for echinocandinet caspofungin (22 ).
For andre muggsopper enn Aspergillus vet vi lite om både naturlig og ervervet resistens.
Resistensbestemmelse
Resistensbestemmelse er viktig for påvisning av naturlig og ervervet resistens og for epidemiologisk overvåking. Korrelasjon mellom behandlingssvikt og resistens overfor antimykotiske midler har imidlertid vært vanskelig å påvise – dels fordi dødeligheten har vært så høy i denne pasientgruppen. Resistensbestemmelse ved gjærsoppinfeksjon ble for soppmidler derfor ikke standardisert før i 1997 og for muggsopp først i 2002 (23 , 24 ). Vi har senere fått egne europeiske og nordiske brytningspunkter som nå er under revisjon (25 ). Fortsatt er det enkelte av de nyere soppmidlene vi ikke har brytningspunkter for.
Gullstandarden for in vitro-resistensundersøkelse av sopp er buljongfortynningsmetoden utviklet av NCCLS (nå CLSI – Clinical Laboratory Standards Institute). Testen er arbeidskrevende, men har vist seg å korrelere godt med agardiffusjonsmetoder – både E-tester (AB BIODISK, Solna, Sverige) og diskdiffusjon. Det er disse som benyttes i den daglige rutinen.
Utfordringene
Per i dag er ervervet behandlingsresistent soppinfeksjon intet stort problem i Norge, men de naturlige resistente soppartene øker i hyppighet. Andre har rapportert om seleksjon av andre gjærsopper enn C albicans ved langvarig empirisk eller profylaktisk bruk av flukonazol (26 ). Også en økende forekomst av mer behandlingsresistente sopper er rapportert som følge av profylaktisk behandling mot Aspergillus (27 ). Foreløpig har vi ikke sett dette i Norge, men det er ingen grunn til å tro at problemene ikke vil nå oss.
Hovedutfordringen nå er å diagnostisere den systemiske soppinfeksjonen raskt nok og presist nok slik at behandling kan igangsettes på riktig indikasjon, på riktig tidspunkt og med det gunstigste midlet. Riktig identifikasjon er per i dag vel så viktig som resistensbestemmelse. Uspesifikke symptomer og funn, krav om invasive prosedyrer for å få adekvat prøvemateriale kombinert med langsomtvoksende mikrober, få gode biokjemiske markører og manglende gode genmolekylære metoder har ført til at de fleste pasienter i dag får empirisk behandling basert på klinisk mistanke om soppinfeksjon. Dette resulterer i et stort forbruk av antimykotika – med økt risiko for resistensutvikling og forekomst av behandlingsresistente sopparter.
