Postantibiotic Effect of Ceftriaxone and Amikacin on Klebsiella Pneumoniae ATCC 43816

Klebsiella pneumoniae 표준균주에 대한 Ceftriaxone과 Amikacin의 단독 및 병용요법의 Postantibiotic Effect

Introduction & Methods : The postantibiotic effect (PAE) refers to a suppression of bacterial growth that persists after limited exposure of organisms to antimicrobial agents. The major clinical relevance of the PAE pertains to its impact on antimicrobial dose and dosing interval. There is a method-to-method variation in determination of PAE. In case of Gram negative organisms, ${\beta}$-lactams do not demonstrate PAE on the basis of viable count method, a conventional standard. However, as several Gram negative organisms aggregate to form a filament after exposure to ${\beta}$-lactams, the number of colony may not be precisely counted. To overcome this problem, we also used another indicator of assessing PAE-i.e., growth value which represents $CO_2$ generation from colony. In this study, PAE of ceftriaxone alone and in combination with amikacin were determined for the standard strain of K. pneumoniae using viable counting method and BACTEC blood culture system. Results : (1) Using the disk diffusion method, the checkerboard method, the time kill method and the E-test, we could not find synergistic effects with ceftriaxone and amikacin against K. pneumoniae. (2) On the basis of the viable counting method, PAE of ceftriaxone $({\times}1\;MIC,\;0.03\;{\mu}g/mL)$ was negative (-0.4 hours) and that of amikacin $({\times}4\;MIC,\;4\;{\mu}g/mL)$ was 2.7 hours. (3) Following 2-hour exposure to ciprofloxacin at various concentration, the correlation between the cell count (y) and GV (x) measured by BACTEC blood culture system was significantly high (log y=0.0514x+4, r=0.88, p<0.0001). Although recalculating the PAE of ceftriaxone using the above curve, the subsequently corrected PAE value was 0 hour. (4) The ceftriaxone-amikacin combination caused additive effect for PAE against K. pneumoniae compared with the PAE observed after ceftriaxone or amikacin alone measured by the viable counting method. Discussion : (1) Although it is evident that the viable count method underestimated the PAE of ${\beta}$-lactams agianst K. pneumoniae, PAE was absent in spite of correction by BACTEC blood culture system. (2) It may be possible the ceftriaxone does show no PAE against K. pneumoniae naturally not because of filament formation.

연구배경 및 방법 : PAE는 세균을 항생제에 제한된 시간 동안 노출시키고 항생제를 제거한 후에도 세균의 성장은 계속 억제되는 현상을 말하며 항생제의 효과는 항생제가 제거된 후에도 일정기간동안 유지되는 것으로 항생제 투여횟수, 시기 등을 결정하는데 중요한 요소로 알려져 있다. 그러나, 항생제와 균의 종류, 농도, 실험조건 둥에 따라 PAE가 다르고 그 길이가 측정하는 방법에 따라 많은 차이가 있다. 특히, 그람음성균에 ${\beta}$-lactam 항생제에 노출되었을 때의 PAE는 정도의 차이가 아닌 그 존재의 유무에 대해서조차 논란이 있는 실정이다. 또한, 그람음성균에 ${\beta}$-lactam과 aminoglycoside를 병용할 때 PAE가 상승작용이 있는지에 대해서도 논란이 있다. 저자들은 K. pneumoniae를 대상으로 ceftriaxone과 amikacin을 병용하였을 때 PAE가 있는지 알아보기 위하여 전통적인 집락수 측정법과 BACTEC 혈액배양법을 사용하고 이를 비교하였고 병용시 상승작용이 있는지 알아보았다. 결 과: (1) K. pneumoniae에 대한 ceftriaxone과 amikacin의 상승작용을 disk diffusion 방법, checkerboard 방법, time-kill curve 및 E-test 등을 이용하여 확인한 결과 무작용의 상관관계를 보였다. (2) 1배 MIC $(0.03\;{\mu}/mL)$의 ceftriaxone에서 집락 수 측정법으로 측정한 PAE는 -0.4시간이었으나, 4배 MIC $(4\;{\mu}/mL)$의 amikacin에서는 2.7시간의 PAE를 나타냈다. (3) 다양한 농도의 ciprofloxacin에 2시간 동안 노출시킨후 집락수 (y)와 BACTEC 혈액배양기의 GV (x)는 log y=0.0514x+4의 관계가 있었으며(r=0.88, p<0.0001), 이를 이용해 ceftriaxone의 PAE를 보정한 결과 0시간으로 정정되었다. (4) ceftriaxone과 amikacin을 병용하였을때 집락수 측정법에 의한 PAE는 3.4시간으로 상가작용을 보였다. 결 론: (1) BACTEC 혈액배양법을 이용한 PAE의 측정결과 K. pneumoniae에 대한 ceftriaxone의 PAE는 집락수 측정법에 의해 과소평가 되어있음이 확인되었고 실제적으로는 PAE를 나타내지 않았다. (2) ceftriaxone이 PAE가 없는 이유는 filament를 형성하기 때문이 아니고 본래 PAE가 없는 것으로 추론된다.