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Zent.bl. Hyg. Umweltmed. 200,435-442
0 Gustav Fischer Verlag 1997198
Zentralblatt für
Institut für Medizinische Mikrobiologie der Johann Wolfgang Goethe Universität
Frankfurt am Main
Mundipharma GmbH, Limburg
Antibakterielle Wirksamkeit von PoIyvido n-Iod
(Betaisodona@)auf hochresistente grampositive
Erreger
Microbicidal eff ectiveness of povidone-iodine
(Betaisodona@)against highly resistant gram positives
Thomas A. Wichelhaus' ,Volker Schäfer', Klaus-Peter Hunfeld',
Karen Reimer2, Wolfgang Fleisches und Volker Brade'
Mit 4 Abbildungen
Abstract
Antiseptics that are locally applicable gain in significance due to their reliable microbicidal effectiveness and especially due to the rising incidence of highly resistant bacteria. This is because systemically applied antibiotics are not sufficient in eradicating
superficial mucodermal bacteria and locally applied antibiotics can cause new resistance rapidlyi
The aim of this study was to demonstrate the microbicidal effectiveness of Poly(1vinyl-2-pyrrolidon)-iodine (PVP-iodine) against ten genotypical different methicillin
resistant StaphyZococcus aureus-(MRSA-)and five Enterococcus faecium-strains in a
quantitative suspension test. The effectiveness of PVP-iodine with protein load (0.2%
and 2% albumin) was tested against three MRSA strains.
Without any protein load best microbicidial activity (KR,-value > 5)was obtained
with concentrations in the range between 1-10% of the original Betaisodona@solution
after 30s exposure time. With protein load (0.2% albumin) the Optimum in microbicidal effectiveness shifts to concentrations 2 10% Betaisodona@solution referring to
an exposure time of 30 s. With a protein load up to 2% albumin and an exposure time
of 30 s the bactericidal activity of the undiluted Betaisodona@solution is already satisfying, while the 10% solution is not active till an exposure time of 5 min.
Summing up PVP-iodine is recommended as a local mucodermal antiseptic against
highly resistant gram positives.
436
Th. A. Wichelhaus et al.
Zusammenfassung
Antiseptika kommt auf Grund ihrer sicheren mikrobiziden Wirksamkeit und speziell
wegen der steigenden Inzidenz hochresistenter Erreger wachsende Bedeutung zu,da systemische Antibiotika nicht zur Eliminierung oberflächlicher Haut- und Schleimhautkeime führen und lokale Antibiotika zu einer schnellen Resistenzentwicklung beitragen.
Ziel dieser Studie war die Prüfung der mikrobiziden Wirksamkeit von Poly(1-Vinyl2-pyrrolidon-)-Iod-Komplex(PVP-Iod) gegen zehn genotypisch verschiedene Methicillin-resistente StaphyZococcus aureus- (MRSA-) und fünf Enterococcus fqeciumStämme im quantitativen Suspensionstest ohne EiweiBbelastung sowie unter EiweiBbelastung mit 0,2% und 2% Albumin bei drei MRSA-Stämmen.
Mit Verdiinnungen von 1-10% der originalen Betaisodona@-Lösungim Testansatz
ohne EiweiBbelastung konnte ein Optimum an bakterizider Wirkung (KR,-Wert > 5)
nach 30 s erreicht werden. Unter EiweiBbelastung verschiebt sich das Optimum der Mikrobizidie zu Konzentrationen 2 10% der Betaisodona@-Lösungbei 0,2% Albuminbelastung und einer Einwirkzeit von 30 s. Bei 2% Albuminbelastung zeigte unverdiinnte Betaisodona@-Lösungnach 30 s eine deutliche Mikrobizidie, während die 10%
Lösung erst nach 5 min Einwirkzeit die optimale Wirkung entfaltete. Als Fazit ist PVPIod als Haut- und Schleimhautantiseptikum gegen hochresistente Erreger zu empfehlen.
Einleitung
Hochresistente grampositive Bakterien wie Methicillin-resistente Staphylemccus aureus- (MRSA)-und Enterococcus faecium-Stämme gelten als bedeutsame Erreger und sind häufig verantwortlich für schwerwiegende Krankenhaus-assoziierte Infektionen (4, 8, 16).
Der Anwendung lokaler Antibiotika wie Mupirocin sind durch drohende
und bereits nachgewiesene Resistenzentwicklungen sowie ihrer nur mikrobiostatischen Effektivität Grenzen gesetzt (3, 5, 13). Darüber hinaus zeigen
systemische Antibiotika eine schlechte bis fehlende Wirkung auf Haut und
Schleimhaut besiedelnde Keime, insbesondere MRSA und E. faecium. Die
steigende Inzidenz hochresistenter Erreger läf3t daher der Frage nach anderen
zuverlässig mikrobizid wirksamen, lokal applizierbaren Antiinfektiva wachsende Bedeutung zukommen. Polyvidon (PVP)-Iod ist als sehr gut wirksamer
antiseptischer Wirkstoff mit einer groi3en Indikationsbreite in der klinischen
Praxis anerkannt (1,2,14, 17,18,20). Das antimikrobielle Spektrum des aus
dem Iodophor freigesetzten aktiven Iodmoleküls umfaBt alle relevanten Bakterien, einschliefllich Mykobakterien und Sporen, Pilze, viele Virus- und Einzellerarten ( 6 ) .Die Wirkung ist aufgrund rascher Oxidation von Aminosäuren
und ungesättigten Fettsäuren und deren Auswirkung auf verschiedene essentielle Strukturen und Funktionssysteme mikrobizid ( 6 ) . Gegenüber den für
Haut-, Schleimhaut- und Wundinfektionen bedeutenden Erregern werden in
der Regel durch PVP-Iod nach kurzen Kontaktzeiten (30s bis 1 min) in vitro
logarithmische Keimzahlreduktionsfaktoren gröger 5 erreicht (11, 23).
Ziel der vorliegenden Studie war die Testung von PVP-Iod (Betaisodona@Lösung) hinsichtlich der antimikrobiellen Wirksamkeit gegen klinische MRSA-
Antibakterielle Wirksamkeit von PVP-Iod
437
und Enterococcus faecium-Stämme in Abhängigkeit von Konzentration, Einwirkzeit und Proteinbelastung.
Material und Methoden
Antiseptikum
Betaisodona@Lösung standardisiert; Wirkstoff: Poly(l-viny1-2-pyrrolidon-)Iod (PVPIod); 100 ml Betaisodona@Lösung enthalten 10 g PVP-Iod mit einem Gehalt von 11 %
verfügbarem Iod (Mundipharma, Limburg, Deutschland).
Kulturmedien, Zusätze
Caseinpepton-Sojabohnenmehlpepton-Agarund -Lösung (Oxoid, Wesel, Deutschland)
Albumin aus Rinderserum, > 96% pulverisiert (Roth, Karlsruhe, Deutschland).
Isotonische Kochsalzlösung zur Verdünnung der Präparate (Braun, Melsungen,
Deutschland).
lnak tivierungsgemisch
Tween 80 (3%)+ Lecithin (0,3%)+ Histidin (O,l%) + Na-Thiosulfat (0,5%).
Ba k terienstämme
Zehn genotypisch differente MRSA-Stämme, unter anderem der ,,süddeutsche Epidemiestamm", wurden anhand der Makrorestriktionsanalyse durch pulsfeldgelelektrophoretische Auftrennung chromosomaler DNA nach Restriktionsspaltung mit SmaI ermittelt (19). Alle Staphylococcus auretrs-Stämme waren im Agardiffusionstest resistent
gegenüber Methicillin sowie allen anderen ß-Laktamanibiotika. Die minimale Hemmkonzentration (MHK)
gegenüber Methicillin lag bei allen Stämmen Über 256 ms/l und
gegenüber den Glykopeptiden im Durchschnitt bei 2 mg/l.
Fünf Enterococcus faecium-Stämme wurden in die Studie aufgenommen, von denen
vier Stämme Resistenzen gegen alle Standardantibiotika mit Ausnahme der Glykopeptidantibiotika zeigten und ein Stamm auch gegen die letztgenannten Antibiotika
resistent war (VRE). Die MHK gegenüber den Glykopeptidantibiotika lag bei vier
Stämmen im Durchschnitt bei 1,smg/l und beim VRE Über 256 mg/l.
Quantitativer Suspensionstest
Die quantitativen Suspensionstests wurden entsprechend der ,,Richtlinie für die Prüfung und Bewertung chemischer Desinfektionsverfahren" der Deutschen Gesellschaft
für Hygiene und Mikrobiologie ohne sowie mit unterschiedlichen Belastungen (0,2%
und 2% Albumin) durchgeführt. Als Einwirkungszeiten des Antiseptikums wurden
30s, 1 und 5 min gewählt und verschiedene Konzentrationen des Antiseptikums 100% (unverdünnt), 10%, 1%, 0,1% - verwendet. Die koloniebildenden Einheiten
(KBE) der Bakterien wurden nach 48 h Inkubation bei 37°C gezählt. Die mikrobizide
Wirksamkeit (KR,-Wert) wurde nach folgender Formel berechnet:
KRt-Wen = logKBE(Ko)- h K B E ( A )
KBE(Ko) = Anzahl KBWml ohne Einwirkzeit des Antiseptikums (Kontrolle)
KBE(A) = Anzahl KBWml nach Einwirkung des Antiseptikums
30 2ent.M Hyg. Umwveltmed. 200l5-6
Th. A. Wichelhaus et al.
43 8
Ergebnisse und Diskussion
Die mikrobizide Wirksamkeit von PVP-Iod ist deutlich von der Konzentration
des Antiseptikums, der Einwirkzeit und der EiweiBbelastung abhängig. Abbildung 1 zeigt die mikrobizide Wirkung von Betaisodona@gegenüber zehn genotypisch verschiedenen MRSA-Stämmen ohne Proteinbelastung. Die Wirksamkeit, die über den KR,-Wert von > 5 logStufen bei 30 s Einwirkzeit definiert ist, wird bereits bei Konzentrationen des Antiseptikums von 2 1 % erreicht.
Unter EiweiBbelastung mit 0,2% Albumin (Abb. 2) zeigte sich eine optimale
Wirksamkeit bei einer Konzentration von 2 10% schon bei 30s Einwirkdauer.
Bei 2% Albuminbelastung (Abb. 3) ergab die 100% (unverdünnte) Betaisodona@Lösung bereits nach 30 s eine deutliche mikrobizide Wirkung, die
bei 1min weiter anstieg, während die auf 10% verdünnte Lösung steigende
KR,-Werte Über die maximal geprüfte Einwirkzeit von 5 min bewirkte.
Gegenüber fünf verschiedenen Enterococcus faecium-Stämmen wurde ohne
Proteinbelastung eine deutlich mikrobizide Wirkung bei Konzentrationen zwischen 1% und 10% und einer Einwirkzeit von 30 s erreicht (Abb. 4). Unverdünnte Lösung (100%) erwies sich unter diesen in vitro Bedingungen lediglich bei einer Einwirkzeit von 5 min als wirksam.
7
6
5
5
4
$
3
i
2
1
0
0
OS
1
5
Zeit (min)
-0-0.1 %
-1%
-10%
+100%
Abb. 1. Mikrobizide Wirksamkeit von Betaisodona@-Lösungin verschiedenen Konzentrationen gegen zehn MRSA Stiimme ohne EiweiBbelastung (Mittelwert plus Standardabweichung).
Fig. 1. Microbicidai effectiveness of Betaisodona@Solution in various concentrations
against ten MRSA without any protein load (mean value plus Standard deviation).
Antibakterielle Wirksamkeit von PVP-Iod
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7
6
5
g
$
4
3
2
1
0
0
0.5
1
5
Zeit (min)
4-0.1 %
-1%
t10%
6100%
Abb. 2. Mikrobizide Wirksamkeit von Betaisodona@-Lösungin verschiedenen Konzentrationen gegen drei MRSA Stämme mit 0,2% Albuminbelastung (Mittelwert plus
Standardabweichung).
Fig. 2. Microbicidal effectiveness of Betaisodona@Solution in various concentrations
against three MRSA with 0.2% albumin load (mean value plus Standard deviation).
6
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1
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Zeit (min)
+0.1%
-1%
-10%
-0-100%
Abb. 3. Mikrobizide Wirksamkeit von Betaisodona@-Lösung in verschiedenen Konzentrationen gegen drei MRSA Stämme mit 2% Albuminbelastung (Mittelwert plus
Standardabweichung).
Fig. 3. Microbicidal effectiveness of Betaisodona@Solution in various concentrations
against three MRSA with 2% albumin load (mean value plus Standard deviation).
Antibakterielle Wirksamkeit von PVP-Iod
44 1
stellt (12).Ein Vorteil von PVP-Iod-Präparaten im Vergleich zu PolyhexanidPräparaten (LavasepP) hinsichtlich der Effektivität gegenüber Staphylococcus aureus wird in der Kinetik der Bakterizide deutlich. Während unter O,2%
Albuminbelastung für Lavasept@eine optimale mikrobizide Wirkung (KR,Wert * 5)erst nach 30 min Einwirkzeit zu verzeichnen ist, zeigt Betaisodona@
bereits nach 30 s eine deutliche Bakterizidie (KR,-Wert > 5). Betaisodona@unterliegt zwar in stärkerem MaBe dem hemmenden Einflug eines Blutzusatzes,
ist aber selbst bei der hohen Belastung von 10% Blut in vitro gegen StaphyZococcus aureus Lavasept@überlegen. Erst bei 20% Blut sind die Präparate
gleichermagen effektiv (23).
Im Ergebnis der vorliegenden in vitro-Untersuchungen kann Betaisodona@
Lösung als Haut- und Schleimhautantiseptikum gegenüber hochresistenten
Erregern empfohlen werden. In Fortsetzung dieser Studie muf3 in klinischen
Untersuchungen die Effektivität von BetaisodonaO-Lösung bakteriologisch
und in der Perspektive auch epidemiologisch iiberpriift werden.
Danksagung. Die Autoren bedanken sich bei den medizinisch-technischen Assistentinnen, Frau I. Beckmann und Frau 1. Frech, für ihr Engagement und die Durchführung
der Tests.
Literatur
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