Actividad comparativa in vitro de moxifloxacina y otros antimicrobianos frente a patógenos respiratorios In vitro activity of moxifloxacin and other antimicrobials against respiratory pathogens Valeria Prado J, Marcela Giangrieco O1, Claudia Durán T2, Alicia Ojeda S2, Renate Flaskamp von F3.

Background: Respiratory pathogens are becoming increasingly resistant to antimicrobials. A new group of drugs, called respiratory quinolones have been synthesized to overcome this problem. Aim: To study the in vitro susceptibility of respiratory pathogens to old and new antimicrobials. Material and methods: Forty five strains of S pneumoniae, 44 strains of H influenzae, 21 strains of M catarrhalis, 10 strains of methicillin susceptible S aureus and 20 strains of methicillin resistant S aureus were studied. All were isolated from community acquired respiratory infections during 1999. Minimal inhibitory concentrations of moxifloxacin, amoxicilin, amoxicilin/clavulanic acid, clarithromycin, azithromycin, ciprofloxacin and levofloxacin were determined using the Etest method. Betalactamase production by H influenzae and M catarrhalis was also studied. Results: S pneumoniae strains were 100% susceptible to quinolones and cotrimoxazole, 2% were resistant to macrolides, 11% were resistant to amoxicilin/clavulanic acid and 47% were resistant to cefuroxime. H influenzae was 100% susceptible to quinolones, azithromycin and amoxicilin/clavulanic acid. There was a 53% resistance to cotrimoxazole, 21% to amoxicilin, 9% to clarithromycin and 7% to cefuroxime. M catarrhalis was 100% susceptible to quinolones and 100% resistant to amoxicilin, 5% resistant to macrolides, 14% resistant to amoxicilin/clavulanic acid, 20% to cefuroxime and 30% to cotrimoxazole. Methicilline susceptible S aureus was susceptible to all antimicrobials and methicillin resistant S aureus was resistant to all. Conclusions: Moxifloxacin and the new respiratory quinolones can be useful in the treatment of respiratory infections (Rev Méd Chile 2000; 128: 1319-26).
(Key-Words: Anti-Infective Agents; Quinolones; Respiratory Tract Infections)

Recibido el 6 de marzo, 2000. Aceptado en versión corregida el 13 de octubre, 2000.
Trabajo financiado por Laboratorio Bayer de Chile.
Unidad de Microbiología, Oriente, Programa de Microbiología y Micología, ICBM,
Facultad de Medicina, Universidad de Chile.
¹Alumna Programa de Magister en Microbiología
²Tecnólogo Médico
³Director Médico Laboratorio Bayer de Chile.

Las infecciones del tracto respiratorio constituyen un problema de salud pública serio en Chile. Estadísticas oficiales indican que son la principal causa de consulta médica a nivel de la atención primaria y la principal causa de mortalidad en < 1 año. También representan la indicación más frecuente de antibióticos en pacientes ambulatorios, lo cual se hace sobre bases empíricas.

Los patógenos del tracto respiratorio más frecuentemente aislados de infecciones respiratorias adquiridas en la comunidad son: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae y Moraxella catarrhalis; algo menos frecuente es Staphylococcus aureus. Además tienen una participación variable las bacterias atípicas como: Chlamydia pneumoniae, Legionella pneumophila, y Mycoplasma pneumoniae. Se han detectado infecciones mixtas en un porcentaje bajo de pacientes^1,2.

La resistencia antimicrobiana creciente entre patógenos respiratorios, constituye un problema importante para la elección de un antibiótico. Un fenómeno emergente es el aumento de la resistencia en Streptococcus pneumoniae a penicilina, que alcanza al 30% en EE.UU. y más del 40% en Hungría, España, Francia^3,4. Un estudio multicéntrico reciente de América Latina, muestra cifras de resistencia que fluctúan entre el 5 al 25%⁵. En S pneumoniae el fenómeno de resistencia a penicilina se asocia en una proporción significativa con resistencia a otros antibióticos como macrólidos y cotrimoxazol. La susceptibilidad a fluoroquinolonas sin embargo, tiene un comportamiento independiente del patrón de resistencia a penicilina¹.

En cuanto a Haemophilus influenzae, en 1974 se aislaron las primeras cepas resistentes a ampicilina mediante la inactivación por acción de enzimas betalactamasas y actualmente la prevalencia de cepas resistentes a ampicilina en diferentes países fluctúa entre 10 a 40%^5,6. Además se ha observado una resistencia emergente a cefalosporinas y tetraciclina que en algunos países como España alcanza al 10-15% y también se han detectado cepas resistentes a fluoroquinolonas.

Respecto a Moraxella catarrhalis, su papel como causa de infecciones respiratorias en pacientes latinoamericanos hasta el momento parece ser poco importante, aunque puede haber un subdiagnóstico por tratarse de un patógeno emergente que anteriormente era considerado como parte de la flora respiratoria comensal. El problema que presenta este patógeno es la elevada incidencia de cepas productoras de betalactamasa, que en América Latina es superior al 90%5.

Las cepas de Staphylococcus aureus, desde hace mucho tiempo resistentes a la penicilina, en la actualidad han adquirido resistencia también a las penicilinas semisintéticas, (oxacilina) con una incidencia en América Latina cercana al 20%⁵. La vancomicina mantiene muy buena actividad frente a S aureus, pero se han comunicado aislamientos de cepas resistentes en Japón, EE.UU. y en algunos países europeos^7,8.

La emergencia y rápida diseminación de patógenos respiratorios resistentes contribuye a que el panorama sea sumamente complejo en el momento de decidir cual antibiótico utilizar frente a un paciente con una infección respiratoria. Se hace necesario contar con nuevas alternativas para el tratamiento empírico de las infecciones del tracto respiratorio inferior, que otorgue garantía de cobertura sobre todo el espectro de los patógenos involucrados.

La síntesis de nuevas fluoroquinolonas, denominadas respiratorias, son una respuesta frente a esta necesidad. La ciprofloxacina ha sido de utilidad limitada debido a su pobre actividad sobre S pneumoniae^9,10. Las quinolonas denominadas de tercera generación, como levofloxacina, sparfloxacina, trovafloxacina y grepafloxacina han sido evaluadas y han mostrado muy buena actividad sobre patógenos respiratorios, con actividad mejorada frente a cocáceas Gram positivas, incluyendo cepas resistentes a betalactámicos y otros antimicrobianos, aunque existen diferencias individuales^9-17.

La seguridad de estas moléculas también es variable y algunas de ellas tienen efectos secundarios serios.

Una de las últimas fluoroquinolonas que ha aparecido es la moxifloxacina, la cual estará disponible para uso clínico en Chile durante el año 2000. Esta fluoroquinolona posee actividad sobre los patógenos respiratorios más relevantes incluyendo cepas resistentes a otros antimicrobianos^16-19.

El propósito de este estudio estuvo orientado a comparar la actividad in vitro de moxifloxacina, en relación a otros 8 antimicrobianos utilizados y recomendados para el tratamiento de infecciones respiratorias, frente a cepas bacterianas aisladas recientemente de pacientes con infecciones respiratorias adquiridas en la comunidad.

MATERIAL Y MÉTODO

Cepas: Se incluyeron 140 cepas: 45 de S pneumoniae, 44 de H influenzae, 21 de M catarrhalis, 10 de S aureus meticilino sensible y 20 de S aureus meticilino resistente.

Estas cepas fueron aisladas durante 1999 de muestras del tracto respiratorio inferior de pacientes con infecciones respiratorias adquiridas en la comunidad tales como neumonía, bronquitis aguda, sinusitis aguda o exacerbación aguda de la bronquitis crónica. Los pacientes eran adultos mayores de 18 años de edad, de ambos sexos; de ellos, 78 pacientes requirieron ser hospitalizados y 60 fueron tratados en forma ambulatoria.

Participaron del estudio hospitales y centros de salud de Santiago y Valparaíso.

Las cepas fueron enviadas en medio de transporte Amies, junto con los datos clínicos del paciente, desde los centros asistenciales hasta el laboratorio de la Unidad de Microbiología-Oriente.

Estudio de susceptibilidad: Se determinó la CIM en µg/ml de las distintas cepas a los siguientes antibióticos: moxifloxacina, levofloxacina, ciprofloxacina, claritromicina, azitromicina, amoxicilina, amoxicilina/ácido clavulánico, cotrimoxazol y cefuroximo, por el método de E-test (AB Bio Disk, Solna, Suecia), siguiendo las instrucciones del fabricante y las recomendaciones internacionales20,21. Las tiras de E-test de moxifloxacina fueron suministradas por Bayer Corporation (West Haven, CT, USA).

Como medio de cultivo se utilizó agar Mueller Hinton para S aureus, agar Mueller Hinton con 5% de sangre de cordero desfibrinada para S pneumoniae y M catarrhalis y agar HTM (Haemophilus test medium) para H. influenzae. El inóculo se ajustó a la concentración 0,5 de MacFarland y 1,0 para el caso de S pneumoniae. Se incubaron las placas a 37C° durante 18-24 h, en aerobiosis cuando las cepas eran S aureus y M catarrhalis y en estufa con ambiente de 5% de CO₂ para el caso de S pneumoniae y H influenzae, por un período de durante 18-24 h. Las lecturas y su interpretación se realizaron siguiendo las normas del NCCLS. Los valores de corte considerados se detallan en la Tabla 1. Para el caso de M catarrhalis se consideraron los valores de corte establecidos para H influenzae, ya que el NCCLS no los ha definido.

Se usaron las siguientes cepas de referencia como control de calidad de la técnica: S pneumoniae ATCC 49619, H influenzae ATCC 49247, S aureus ATCC 29213 y M catarrhalis ATCC 3137.

Adicionalmente se estudió la producción de betalactamasa en H influenzae y M catarrhalis por el método de nitrocefina (Cefinase BBL)22.

En S aureus se evaluó la sensibilidad a meticilina por la técnica de tamizaje utilizando el disco de oxacilina (1µg).

Para comparar la actividad de los antimicrobianos estudiados se utilizaron los parámetros de CIM50 y CIM90, que corresponden a aquella CIM de antibiótico capaz de inhibir el 50% y 90% de las cepas estudiadas, respectivamente. Además se calculó el porcentaje de cepas susceptibles considerando los valores de corte que aparecen en la Tabla 1.

RESULTADOS

En términos de actividad in vitro, los antimicrobianos estudiados mostraron muy buena actividad frente a S pneumoniae, siendo los menos activos ciprofloxacina y cefuroximo, con CIM90 de 1 y 8 µg/ml, respectivamente (Tabla 2). Moxifloxacino mostró mejor actividad que las otras quinolonas. En relación a proporción de cepas sensibles, se observaron los siguientes niveles de resistencia: 2% para macrólidos, 11% a penicilina y 47% a cefuroximo y no se detectaron cepas resistentes para los restantes antimicrobianos.

Frente a H. influenzae, entre los antibióticos estudiados las quinolonas tuvieron la mejor actividad in vitro y los macrólidos la más pobre. En términos de porcentaje de cepas sensibles, los índices de resistencia fueron: 21% para amoxicilina, y 53% para cotrimoxazol; los restantes antimicrobianos mostraron una cobertura por encima del 90% frente a las cepas de H. influenzae (Tabla 2).

Frente a M catarrhalis, las fluoroquinolonas resultaron los antimicrobianos con mejor actividad in vitro junto con azitromicina y resultaron tener el doble de actividad que amoxicilina/ac. clavulánico o claritromicina. A pesar que la CIM90 de amoxicilina estuvo en rangos bajos, todas las cepas fueron productoras de betalactamasa y por ende se deben considerar resistentes. En cuanto a proporción de cepas sensibles, se observó 100% de susceptibilidad a las fluoroquinolomas y 100% de resistencia a amoxicilina. Resistencia a otros antimicrobianos: 5% a macrólidos, 14% para amoxicilina/ac. clavulánico, 20% cefuroximo y 30% cotrimoxazol (Tabla 2).

Sobre S aureus sensibles a oxacilina o meticilina (Meti S), la mejor actividad in vitro correspondió a moxifloxacina y cotrimoxazol, y el 100% de las cepas fue sensible a todos los antibióticos estudiados (Tabla 2). Las cepas de S aureus meticilino resistentes (Meti R) resultaron resistentes a todos los antibióticos incluidos en el estudio y si bien moxifloxacina mostró comparativamente las CIM 90 más bajas, ello no alcanzó a los niveles suficientes para caer dentro de los rangos de sensibilidad (Tabla 2).

Moxifloxacina resultó 100% activa frente a las cepas estudiadas, con la excepción de S aureus meticilino resistentes.

DISCUSIÓN

Los antimicrobianos incluidos en este estudio, son todos de administración oral y son recomendados como potencialmente útiles para el tratamiento empírico de las infecciones respiratorias adquiridas en la comunidad.

Entre estos antibióticos, los betalactámicos y específicamente amoxicilina son los utilizados con mayor frecuencia en el manejo de infecciones respiratorias bajas. De acuerdo a los resultados in vitro obtenidos en este estudio, podríamos decir que amoxicilina aporta cobertura para el 89% de S pneumoniae, 79% de H influenzae y 0% de M catarrhalis.

Este último patógeno está emergiendo en Chile como causa creciente de exacerbaciones agudas de bronquitis crónica y su importancia puede estar subestimada si no se realiza una búsqueda microbiológica dirigida. El 100% de las cepas de Moraxella catarrhalis fue productora de betalactamasa, aunque esto no se expresó en términos de elevación de CIM. Esto se debe a que las condiciones in vitro en las cuales se estudia la susceptibilidad de este patógeno no favorecen la expresión de las betalactamasas y es necesario realizar esta prueba en forma adicional.

Estudios clínicos han demostrado que infecciones respiratorias bajas causadas por cepas de S pneumoniae con resistencia intermedia a penicilina pueden ser tratadas con éxito con dosis más elevadas de penicilina o amoxicilina^23,24.

Un problema adicional a considerar son los efectos secundarios de amoxicilina sobre el aparato gastrointestinal.

Las asociaciones de betalactámicos con inhibidores, como amoxicilina/ácido clavulánico incluido en este estudio, resuelven el problema de resistencia en H influenzae pero no así en cepas de S pneumoniae, en que el mecanismo de resistencia involucrado es la alteración estructural de las PBPs y no la producción de betalactamasas.

Dentro de este escenario, moxifloxacina y las nuevas quinolonas respiratorias representan un aporte por su actividad mejorada frente a S pneumoniae, ya sea frente a cepas sensibles o resistentes a penicilina y sin duda serán una alternativa muy útil en áreas de elevada prevalencia de S pneumoniae con resistente alta o absoluta a penicilina. Los resultados obtenidos en el presente estudio respecto de la buena actividad de moxifloxacina frente a S pneumoniae se correlacionan con los antecedentes registrados en la bibliografía^12,16,19. Estudios recientes han demostrado además que cepas de S pneumoniae desarrollan con menos frecuencia resistencia a moxifloxacina en comparación a ciprofloxacina y otras fluoroquinolonas^25,26. Una ventaja adicional es el margen terapéutico comparativo entre ciprofloxacina y moxifloxacina en infecciones respiratorias, ya que la diferencia entre la concentración en el tracto respiratorio y la CIM en mucho más amplia para moxifloxacina que para ciprofloxacina, ello puede significar fallas terapéuticas con ciprofloxacina¹⁸.

Las nuevas quinolonas mantienen una excelente actividad in vitro frente a Gram negativos como quedó evidenciado por las bajas CIM 50/90 frente a H influenzae, un patógeno respiratorio con plena vigencia.

Estudios clínicos realizados con moxifloxacina para el tratamiento de infecciones respiratorias, utilizando una dosis de 400 mg por día han mostrado que se obtiene una buena respuesta clínica para todos los patógenos que tienen una CIM90 igual o inferior a 0,25 µg/ml19. Esta situación se dió en el presente estudio para las cepas de H. influenzae, M catarrhalis, S aureus meticilinoS y estuvo muy cercana en el caso de S pneumoniae, en que la CIM90 fue de 0,38 µg/ml.

Infecciones respiratorias por S aureus no son muy frecuentes, sin embargo este patógeno ocupa el cuarto lugar en diferentes series clínicas y el problema lo constituyen las cepas meticilino resistentes (Meti R). Otros estudios in vitro habían mostrado que la actividad mejorada de moxifloxacina frente a Gram positivos incluía S pneumoniae sensible y resistente a penicilina y S aureus tanto sensible como resistente a meticilina, pero no observamos lo mismo con las cepas chilenas, ya que las cepas de S aureus Meti R incluidas en el estudio resultaron resistentes a todos los antimicrobianos estudiados. Queremos destacar que cerca del 60% de las cepas incluidas en este estudio provenían de pacientes hospitalizados y en el caso de S aureus esto correspondió al 80%, aunque en todos los casos se trataba de infecciones adquiridas en la comunidad, este hecho está indicando una mayor severidad clínica de las infecciones.

La emergencia creciente de resistencia a los antimicrobianos habitualmente utilizados para el tratamiento de infecciones respiratorias especialmente en cepas de S pneumoniae, H. influenzae y M catarrhalis y los interesantes resultados in vitro observados en este estudio respecto de la actividad de moxifloxacina y otras quinolonas respiratorias, plantean que este grupo de antimicrobianos puede jugar un papel importante en el tratamiento de infecciones respiratorias. Estudios en animales y en voluntarios humanos respecto de la farmacocinética de moxifloxacina han mostrado que su vida media prolongada y el efecto post-antibiótico permiten administrarla una vez al día. Adicionalmente todos los resultados de la investigación toxicológica han mostrado un buen perfil de seguridad para moxifloxacina, no observándose fototoxicidad. Futuros estudios clínicos controlados tendrán que corroborar estas características.

Correspendencia a: Dra. Valeria Prado J. Condell 303, Providencia. Fono/Fax: 56-2-2045460.
Email: vprado@machi.med.uchile.cl

REFERENCIAS

1. Goldstein F, Bryskier A, Appelbaum PC, Bauernfeind A, Jacobs M, Schito GC, Wise R. The etiology of respiratory tract infections and the antibacterial activity of fluoroquinolones and other oral antibacterial agents against respirarory pathogens. Clin Microbiol Infect 1998; 4: 2S8-2S18.

2. Bartlett JG, Breinman RF, Mandell LA, File TM Jr. Community-Acquired Pneumonia in Adults: Guidelines for Management. Guidelines from the Infectious Diseases Society of America. Clin Inf Dis 1998; 26: 811-38.

3. Microbiología Médica. Segunda edición. 1997. Hartcourt Brace de España. S.A. Sección IV. Bacteriología. Patrick R. Murray. Streptococcus y bacterias gram positivas relacionadas. Cap. 20: 180-198.

4. Baquero F, Barrett JF, Courvalin P, Morrossey I, Piddo L, Novick WJ. Epidemiology and mechanisms of resistence among respiratory tract pathogens. Clin Microbiol Infect 1998; 4: 2S19 -2S26.

5. Orrantia Gradín RD, Silva H, Pontani DR y el Grupo de Estudio Artemis para América Latina. El proyecto Artemis. Un estudio sobre la actividad de algunos antibióticos de uso común para el tratamiento de las infecciones del tracto respiratorio en diez países latinoamericanos. Rev Panamericana de Infectología 1998; 2: 68-75.

6. MacGowan AP, Bowker KE, Wootton M, Holt HA. The in vitro activity of Moxifloxacin against Haemophilus influenzae and Moraxella catarrhalis explored using a phasmacodynamic model. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 195-200.

7. Labischinski H, Bayer AG, Pharma Research, Wuppertal, Germany. The problem of MRSA and vacomicin-resistant staphylococci. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 3.

8. Schmidt FJ, Köhrer K, Scheuring S, Verhoef J, Fluit AC, Heinz HP, Jones E. The stability of grlA, grlB, gyrA, gyrB and norA mutations and MIC values of five fluoroquinolones in three different clonal populations of methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 287-90.

9. Siporin C. The evolution of fluorinated quinolones: pharmacology, microbiology, activity, clinical uses and toxicities. Ann Rev Microbiol 1989; 43: 601-27.

10. Casellas JM. Pasado presente y futuro de las quinolonas. Punto de vista microbiológico. Rev Argentina de Infectología. 1997; X: 3-10.

11. Piddock LJ. New quinolones and Gram-positive bacteria. Antimicrob 1994; 38: 163-9.

12. Rubinstein E, Carbon C, Rangaraj M, Santos JI, Thys J-P, Veyssier P. Lower respiratory tract infections: etiology, current treatment and experience with fluoroquinolones. Clin Microbiol Infect 1998; 4: 2S42-2S50.

13. Wiedemann B, Pfeil E, Wiegand I. Comparative pharmodynamic activity of Grepafloxacin and macrolides in an in vitro model against respiratory tract pathogens. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 293.

14. Elies W, Vogel F, Lode H. Efficacy and tolerability of grepafloxacin: results of a German surveillance study in 9398 patients. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 145.

15. Wiedemann B. What antibacterial characteristics are required for an antibiotic used for the treatment of community-acquired lower respiratory tract infections?. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 4.

16. Dalhoff A. Antimicrobial espectrum of moxifloxacin. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 39.

17. Springsklee M, Reiter C, Meyer JM. Safety and tolerability profile of moxifloxacin. Clin Microbiol Infect 1999; 5: 140.

18. Bloneau JM, Brown EM, Wood MJ (eds.) Moxifloxacin: a new respiratory quinolone. J Antimicrob Chemother 1999; 43 (suppl): 1-100.

19. MacGowan AP. Moxifloxacin (Bay 12-8039): a new methoxy quinolone antibacterial. Exp Opin Invest Drugs 1999; 8: 181-99.

20. Baker CN, Stocker SA, Culver DH, Thornsberry C. Comparison of the E-test to agar dilution, broth dilution and agar diffusion susceptibility testing techniques by using a special challenge set of bacteria. J Clin Microbiol 1991; 29: 533-8.

21. Jorgensen JH, Howell AW, Maher LA. Quantitative antimicrobial susceptibility testing to Haemophilus influenzae and Streptococcus pneumoniae by using the E-test. J Clin Microbiol 1991; 29: 109-14.

22. Anhalt JP, Sabath LD, Barry AL. Special tests: bactericidal activity, activity of antimicrobics in combination, and detection of betalactamase production. En Lennette EJ, Ballows A, Hausler WJ, Shadomy HJ, (eds). Manual of Clinical Microbiology 3th ed, Washington DC, ASM 1980; 478-84.

23. Ward J. Antibiotic-resistant Streptococcus pneumoniae: Clinical and epidemiological aspects. Rev Infect Dis 1981; 3: 254-65.

24. Barry B, Muffat-Joly M, Gehanno P, Pocidalo JJ. Effect of increased dosages of amoxicillin-resistant Streptococcus pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother 1993; 37: 1599-603.

25. Kent H, Ricci V, Piddok LJV. Characterization of mutant fluoroquinolone resistant S pneumoniae selected with ciprofloxacin or moxifloxacin. Clin Microbiol Infect 1999; 53: 296.

26. Schmidt F-J, Hofmann B, Hansen B, Scheuring S, Luckefahr M, Klootwijk M, et al. Relationship between ciprofloxacin, ofloxacin, levofloxacin, sparfloxacin and moxifloxacin MICs and mutations in grlA, gyrA and gyrB in 116 unrelated clinical isolates of S aureus. Antimicrob Chemother 1998; 41: 481-4.