Abstract

Melioidose und Rotz werden durch die eng verwandten Arten Burkholderia pseudomallei bzw. Burkholderia mallei verursacht. Während die Melioidose in Südostasien eine bedeutende Krankheitsursache darstellt, ist Rotz äußerst selten. Die Wirksamkeit von Ciprofloxacin und Doxycyclin wurde gegen einen Stamm von B. pseudomallei und einen Stamm von B. mallei untersucht, die in vitro für beide antimikrobiellen Mittel empfindlich waren. Porton-Mäusen und syrischen Hamstern wurden zweimal täglich 40 mg/kg Doxycyclin oder Ciprofloxacin per Injektion verabreicht, und zwar nach einem der folgenden drei Schemata: Verabreichung ab 48 Stunden vor der Infektion und 5 Tage danach; 5 Tage Therapie unmittelbar nach der Infektion; 5 Tage Therapie ab 24 Stunden nach der Infektion. Mäuse wurden ip mit B. pseudomallei 4845 und Hamster ip mit B. mallei 23344 herausgefordert. Die antimikrobielle Wirksamkeit wurde anhand der Verschiebung der medianen letalen Dosis (MLD) bestimmt. Sowohl die Ciprofloxacin-Prophylaxe als auch die sofortige Therapie erhöhten die MLD von B. pseudomallei von 19 cfu bei unbehandelten Tieren auf 4 × 106 cfu, aber therapeutisches Ciprofloxacin erhöhte die MLD nur auf 180 cfu. Die Ergebnisse für Doxycyclin waren ähnlich. Die Ciprofloxacin-Prophylaxe erhöhte die MLD von B. mallei 23344 auf 4,6 × 105 cfu im Vergleich zu 4 cfu in den unbehandelten Kontrollen. Die sofortige Therapie erhöhte die MLD auf 7,0 × 104 cfu und die Therapie erhöhte die MLD auf 1,6 × 103 cfu. Alle Doxycyclin-Schemata schützten die Hamster vor einer Belastung mit bis zu 2 × 107 cfu. Trotz der Verwendung eines anfälligen Stammes von B. pseudomallei war keines der beiden Antimikrobenmittel bei therapeutischer Anwendung wirksam. Die rechtzeitige Verabreichung eines der beiden antimikrobiellen Mittel war jedoch wirksam bei der Verhinderung einer symptomatischen Infektion. Doxycyclin war das überlegene der beiden antimikrobiellen Mittel gegen experimentellen Rotz, obwohl bei behandelten Tieren etwa 4-5 Wochen nach der Infektion ein Rückfall auftrat.

Einführung

Melioidose und Rotz werden durch die eng verwandten Arten Burkholderia pseudomallei und Burkholderia mallei verursacht. Während die Melioidose in Südostasien, Nordaustralien und auf dem indischen Subkontinent eine wichtige Ursache für Mortalität und Morbidität ist, ist Rotz extrem selten und beschränkt sich im Allgemeinen auf Pferdekrankheiten in einigen Teilen des Nahen Ostens, Asiens und Südamerikas.1,2

Die Empfindlichkeit von B. pseudomallei gegenüber antimikrobiellen Mitteln wurde daher genau untersucht3-5 , und die antimikrobielle Therapie der Melioidose ist gut etabliert.5,6 Die Verwendung von Fluorchinolonen zur Behandlung der Melioidose wurde im Allgemeinen aufgrund der hohen In-vitro-MHKs für einige Stämme von B. pseudomallei ausgeschlossen, die über den im Serum erreichbaren Werten liegen.4,5 Ciprofloxacin, entweder allein oder in Kombination, wurde trotz dieser Kontraindikation7,8 zur Behandlung der Melioidose eingesetzt, da Ciprofloxacin in phagozytäre Zellen, in denen sich B. pseudomallei aufhält, eindringen und dort Konzentrationen erreichen kann, die dem 4-12fachen der extrazellulären Konzentration entsprechen.9,10 Bei Serumspiegeln von 2-3 mg/L, die durch eine orale Standarddosis erreicht werden können, sollten also theoretisch intrazelluläre Konzentrationen von bis zu 20 mg/L erreicht werden.11 Darüber hinaus können Serumspiegel von 9 mg/L durch eine Infusion erreicht werden, wenn auch nur für kurze Zeit.11 Eine zweite Überlegung ist, dass Fluorchinolone vielleicht für eine sofortige Therapie oder als Prophylaxe für Personen nützlich sein könnten, von denen bekannt ist, dass sie einer Melioidose ausgesetzt waren oder bei denen ein hohes Risiko für eine solche Exposition besteht, insbesondere, da es derzeit keine Möglichkeit der Immunprophylaxe gibt.

Das seltene Auftreten von Rotz in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts bedeutet, dass es nur wenige Kenntnisse über die Empfindlichkeit von B. mallei gegenüber antimikrobiellen Mitteln gibt, insbesondere gegenüber modernen antimikrobiellen Mitteln, wobei die wenigen Hinweise in der neueren mikrobiologischen Literatur hauptsächlich aus russischen Quellen stammen.1218 Auch die In-vivo-Wirksamkeit moderner antimikrobieller Mittel ist nicht gut bekannt. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die Empfindlichkeit von B. mallei gegenüber Ciprofloxacin ähnlich ist wie die von B. pseudomallei in vitro.19 Darüber hinaus sind sich B. pseudomallei und B. mallei sehr ähnlich in Bezug auf ihre Antigenität, Biochemie und sehr wahrscheinlich auch in ihrer Pathogenität, insbesondere im Hinblick auf das intrazelluläre Überleben.20 Die Argumente, die für den Einsatz von Ciprofloxacin bei Melioidose sprechen, würden daher auch für Rotz gelten, aber gleichzeitig sollte auch sein schlechtes Abschneiden in klinischen Studien in Betracht gezogen werden.

Doxycyclin wird allein zur Behandlung der lokal begrenzten Melioidose und in Kombination mit anderen antimikrobiellen Mitteln5 bei systemischen Erkrankungen eingesetzt, so dass es einen gewissen Nutzen als prophylaktische oder sofortige Behandlung der Melioidose haben könnte. Außerdem kann es wie Ciprofloxacin intrazellulär eindringen und ist gegen eine Vielzahl intrazellulärer Erreger wirksam.21 In früheren Versuchen zeigte Doxycyclin eine gute In-vitro-Aktivität gegen B. mallei.19

Die Wirksamkeit von Ciprofloxacin- und Doxycyclin-Prophylaxe und Soforttherapie wurde gegen experimentelle Melioidose in einem Mausmodell und experimentellen Rotz in einem Hamstermodell gemessen.

Materialien und Methoden

Herausforderungsstämme, Lagerung und Kultur

Beide Organismen sind vom Beratenden Ausschuss für gefährliche Krankheitserreger (ACDP) als Krankheitserreger der Kategorie 3 eingestuft, daher wurden alle bakteriologischen Verfahren in Sicherheitswerkbänken der Klasse 3 gemäß BS5726 durchgeführt.

B. pseudomallei NCTC 4845 und B. mallei ATCC 23344 wurden als Challenge-Stämme für Melioidose bzw. Rotz verwendet. Beide Spezies wurden bei -80°C in einem „Protect“-Bead-Lagerungssystem (TSC Ltd, Heywood, Lancashire, UK) bis zur Verwendung gelagert. Challenge-Kulturen und Zählungen wurden auf Nährstoffagar oder Nährstoffbrühe gezüchtet, und In-vitro-Antimikroben-Empfindlichkeitsstudien wurden mit Mueller-Hinton-Bouillon durchgeführt.

Antimikrobielle Zubereitung

Für die In-vitro-Experimente wurden Doxycyclin- (Sigma, Poole, UK) und Ciprofloxacin- (Bayer, Newbury, UK) Pulver in entionisiertem Wasser aufgelöst, um Stammlösungen von 10 mg/L zu erhalten. Die Lösungen für die Verabreichung wurden jeden Tag frisch zubereitet, indem Doxycyclin-Pulver in phosphatgepufferter Kochsalzlösung und Ciproxin-Tabletten (Bayer) in entionisiertem Wasser aufgelöst und anschließend filtriert wurden.

In vitro antimikrobielle Empfindlichkeitsprüfung

Bakterien wurden durch Einbringen von fünf bis sechs „Protect“-Kügelchen in Mueller-Hinton-Bouillon (Oxoid, Basingstoke, UK) gewonnen und die Kulturen bei 37°C für 24 h für B. pseudomallei und 48 h für B. mallei statisch bebrütet. Es wurde eine Mikrotiterplatten-Verdünnungsmethode gemäß den NCCLS-Richtlinien angewandt.22 Kurz gesagt wurden 96-Well-Mikrotiterplatten, die jedes antimikrobielle Mittel in einer Verdünnung von 0,063 mg/L bis 64 mg/L enthielten, im Voraus vorbereitet und bei -20 °C gelagert. Ein Inokulum von etwa 5 × 105 cfu/mL (bestimmt mit dem McFarland-Standard 5) in 100 μl wurde aus Übernacht- oder 48-Stunden-Kulturen in Mueller-Hinton-Bouillon hergestellt und in alle Vertiefungen gegeben. Die Platten wurden 18-20 Stunden bei 37°C bebrütet. Wegen des langsamen Wachstums von B. mallei mussten die Platten 36 Stunden lang bebrütet werden, bevor die MHK abgelesen werden konnte.

Als Qualitätskontrollstandards wurden Escherichia coli ATCC 25922 und Staphylococcus aureus ATCC 29213 (NCIMB, Aberdeen, UK) verwendet.

Tiermodelle

Alle Tierversuche wurden in Übereinstimmung mit dem Scientific Procedures Act (Animals) 1986 und den Codes of Practice for the Housing and Care of Animals used in Scientific Procedures, 1989, durchgeführt.

Für die experimentelle Melioidose bzw. Rotz wurden weibliche Porton-Outbred-Mäuse (intern gezüchtet) und syrische Hamster des Lakeview-Stammes (Charles River, Margate, UK) verwendet. Die Mäuse wurden in Käfigen mit fünf Tieren gehalten, die Hamster paarweise in einem Isolator mit fester Wand, der der Norm BS5726 entsprach. Sie wurden einem 12-Stunden-Licht-12-Stunden-Dunkel-Zyklus unterworfen und hatten freien Zugang zu Futter und Wasser. Sowohl Mäuse als auch Hamster erhielten handelsübliches Nagerfutter, die Hamster zusätzlich einmal wöchentlich Sonnenblumenkerne.

In früheren Studien boten die mit dem Halbanzug getragenen Nitrilgummihandschuhe ausreichenden Schutz gegen versehentliche Bisse von Mäusen bei der Haltung und bei Eingriffen. Obwohl der Lakeview-Stamm des syrischen Hamsters für seine Fügsamkeit bekannt ist, wurden beim Umgang mit infizierten Hamstern als Vorsichtsmaßnahme über den Nitrilgummihandschuhen industrielle stichfeste Kevlarhandschuhe getragen.

Verabreichung der Antimikrobenmittel

Beide Antimikrobenmittel wurden in einer Dosis von 40 mg/kg Körpergewicht verwendet, die zweimal täglich im Abstand von 12 Stunden per sc-Injektion in 0,1 ml bei Mäusen und in 0.2 ml bei Hamstern nach einem von drei Schemata verabreicht: ein Prophylaxeschema, bei dem die antimikrobiellen Mittel 48 h vor der Provokation begonnen und für 5 Tage nach der Provokation fortgesetzt wurden; eine sofortige oder unterdrückende Therapie mit antimikrobiellen Mitteln, die unmittelbar nach der Provokation verabreicht und für 5 Tage fortgesetzt wurden; und ein therapeutisches Schema, das aus einem 5-tägigen Kurs von antimikrobiellen Mitteln besteht, der 24 h nach der Provokation beginnt.

Zwei weitere Gruppen von Mäusen, die mit B. pseudomallei herausgefordert wurden, erhielten das Prophylaxeschema wie beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Antibiotika für 10 Tage nach der Herausforderung fortgesetzt wurden.

Tierversuche und Abschätzung der Virulenz

Die Virulenz jedes Erregers wurde durch Messung der medianen letalen Dosis (MLD) bestimmt, definiert als die Dosis, die erforderlich ist, um 50% einer kleinen Population von Tieren (25-30) zu töten, berechnet nach der Methode von Reed & Muench.23 Die antimikrobielle Wirksamkeit wurde durch den Vergleich der MLD behandelter Tiere mit der MLD unbehandelter Kontrolltiere gemessen.

Herausforderungskulturen von B. pseudomallei und B. mallei wurden hergestellt, indem die entsprechenden „Protect“-Kügelchen in Nährstoffbrühe zurückgewonnen und 24 bzw. 48 Stunden lang bebrütet wurden.

Mäuse wurden in Fünfergruppen mit 0,1 ml serieller Verdünnung der B. pseudomallei-Suspension durch Injektion herausgefordert und 35 Tage lang nach der Herausforderung beobachtet. Hamster wurden in Vierergruppen mit 0,2 ml serieller Verdünnung der B. mallei-Suspension durch Injektion herausgefordert und 23 Tage lang nach der Herausforderung beobachtet. Acht Hamster, die sofort mit Doxycyclin behandelt wurden, und acht Hamster, die das 24-stündige Doxycyclin-Therapieschema erhielten, wurden für weitere Studien 5 Wochen nach der Infektion gehalten. In beiden Tiermodellen wurden die Prophylaxe-Gruppen etwa in der Mitte zwischen den antimikrobiellen Dosen herausgefordert.

Nachdem die Anzeichen und Symptome jeder der Infektionen charakterisiert worden waren, wurden humane Endpunkte beobachtet, wo immer dies möglich war. Autopsien wurden im Isolator durchgeführt. Die Organe wurden halbiert und auf Nährstoffagar gestrichen, der für 24 Stunden bzw. 48 Stunden bei 37°C für B. pseudomallei und B. mallei bebrütet wurde. Die Identifizierung der auf den Platten wachsenden Kolonien wurde durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) bestätigt.

PCR

Einzelne Kolonien wurden in 200 μl entionisiertes Wasser gegeben und 5 Minuten lang gekocht. Die DNA wurde mit Oligonukleotid-Primern amplifiziert, die komplementär zu den 16S rRNA-kodierenden Genen von B. pseudomallei und B. mallei sind. Die PCR-Amplifikation erfolgte durch Zugabe von 18 μL der folgenden Mischung: 1 × PCR-Puffer (Boehringer-Mannheim, Mannheim, Deutschland); 0.2 mM PCR-Nukleotid-Mix (Boehringer-Mannheim), 180 ng der 3′- und 5′-Oligonukleotid-Primer, 5 % (v/v) Dimethylsulfoxid (DMSO) und 0,5 U Taq-Polymerase (Boehringer-Mannheim) zu 2 μL der Koloniesuspension. Die Amplifikation wurde in einem Perkin-Elmer-Thermocycler (Perkin-Elmer Cetus, Warrington, UK) unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: 30 Zyklen von 95°C für 30 s, 50°C für 1 min und 72°C für 1 min, gefolgt von 10 min Verlängerungszeit bei 72°C. Die PCR-Produkte wurden durch Agarosegel-Elektrophorese analysiert und die Produktbande durch Ethidiumbromid-Färbung auf einem 2%igen TAE-Gel (40 mM Tris-Acetat, 1 mM EDTA) sichtbar gemacht.

Ergebnisse

In-vitro-Empfindlichkeit

Beide B. pseudomallei 4845 und B. mallei 23344 waren in vitro empfindlich oder mäßig empfindlich gegenüber Ciprofloxacin und Doxycyclin, wobei B. pseudomallei durch 2.0 mg/L Ciprofloxacin und 1,0 mg/L Doxycyclin gehemmt wurde und B. mallei durch 1,0 mg/L Ciprofloxacin und 0,25 mg/L Doxycyclin gehemmt wurde.

In vivo-Empfindlichkeit von B. pseudomallei

Kontrollmäuse wurden intraperitoneal mit einer Reihe von log-Verdünnungen von 0,3 cfu bis 2,9 × 103 cfu B. pseudomallei herausgefordert, was zu einer disseminierten und schnell tödlichen Infektion führte. Die Tiere erkrankten innerhalb von 24-48 Stunden nach der Infektion, was sich durch unspezifische Symptome wie Piloerektion zeigte, wobei die Tiere, denen die höheren Konzentrationen von B. pseudomallei verabreicht wurden, innerhalb von 96 Stunden nach der Infektion starben. Die Autopsie ergab nur wenige grobe Veränderungen, obwohl Bakterien aus Leber, Milz, Lunge und Blut isoliert werden konnten. Bei Tieren, die später verstarben, wurde eine deutliche Splenomegalie und gelegentlich eine Hepatomegalie festgestellt. In der Milz und der Bauchspeicheldrüse bildeten sich zahlreiche kleine Abszesse, seltener in der Leber. Die MLD sank innerhalb von 7 Tagen nach der Provokation auf 111 cfu und verringerte sich im Laufe von 3 Wochen weiter auf eine endgültige MLD von 20 cfu (Abbildungen 1 und 2). Bei der Autopsie der überlebenden Tiere wurden keine groben Veränderungen festgestellt, und die Organe waren frei von B. pseudomallei.

Die behandelten Mäuse wurden mit einer Reihe von log-Verdünnungen zwischen 180 cfu und 1,8 × 107 cfu B. pseudomallei herausgefordert. Die Wirksamkeit der beiden antimikrobiellen Mittel unterschied sich kaum. Die prophylaktische oder sofortige Anwendung eines der beiden Mittel schützte vor 1 × 107 cfu Bakterien, während das Antimikrobiotikum verabreicht wurde. Bei einigen wenigen Tieren kam es im Laufe von 5 Wochen zu einem Rückfall, der in der Doxycyclin-Prophylaxe-Gruppe zwischen 11 und 21 Tagen nach der Herausforderung am stärksten ausfiel. Am Ende des Versuchs waren die MLD-Werte jedoch wesentlich höher als bei den Kontrollen und lagen zwischen 1,4 × 106 cfu und 4,6 × 106 cfu (Abbildungen 1 und 2). Bei der Autopsie der Überlebenden wurde bei einer Minderheit der Tiere eine Splenomegalie festgestellt, wenn auch nicht in dem Ausmaß wie bei den Kontrollen, und in einigen Fällen waren Abszesse vorhanden. B. pseudomallei konnte aus den Organen einiger Tiere isoliert werden, auch aus solchen, die keine offensichtlichen groben Veränderungen aufwiesen.

Der therapeutische Einsatz eines der beiden antimikrobiellen Mittel verzögerte den Verlauf der Infektion, bot aber über fünf Wochen nur minimalen Schutz mit einer endgültigen MLD für Ciprofloxacin von 180 cfu und für Doxycyclin von 640 cfu (Abbildungen 1 und 2).

In vivo-Empfindlichkeit von B. mallei

Hamster wurden intraperitoneal mit einer Reihe von log-Verdünnungen von 0,3 cfu bis 2,9 × 107 cfu B. mallei herausgefordert. Die Infektion nahm einen sehr raschen Verlauf, der durch ausgeprägte Symptome gekennzeichnet war. Innerhalb von 24-48 Stunden wurden die Tiere geschwächt und weniger aktiv. Das erste Anzeichen der Krankheit war ein wässriger Ausfluss aus den Augen, der eitrig wurde. Später traten Schwellungen an den Gliedmaßen und ein tastbares Krepitieren des Brustfells auf. Alle Todesfälle/menschlichen Endpunkte traten innerhalb von 7 Tagen nach der Infektion auf (Abbildung 3). Bei der Autopsie wurden nur wenige Veränderungen festgestellt, wobei Splenomegalie das vorherrschende Merkmal war und gelegentlich Abszesse sowohl in der Milz als auch in der Bauchspeicheldrüse auftraten.

Die prophylaktische Behandlung mit Ciprofloxacin und die sofortige Behandlung mit Ciprofloxacin schützte die Tiere 18 Tage lang vor einer Belastung mit bis zu 2,9 × 107 cfu, gefolgt von einem plötzlichen Rückfall, der dazu führte, dass die MLDs am Ende des Versuchs auf 4,6 × 105 cfu bzw. 7 × 104 cfu fielen (Abbildung 3). Die Autopsie der verendeten Tiere ergab eine vergrößerte Milz mit einem oder zwei großen Abszessen. Die Autopsie der überlebenden Tiere ergab in der Regel eine Splenomegalie mit einem gelegentlichen Abszess, aus dem B. mallei isoliert werden konnte.

Als mit der Ciprofloxacin-Therapie begonnen wurde, zeigten acht Tiere, die den höchsten Anforderungen ausgesetzt waren, Anzeichen der Krankheit. Zwei Tiere verschlechterten sich trotz der Behandlung, drei Tiere blieben stabil ohne weitere Verschlechterung, aber auch ohne deutliche Verbesserung, und drei Tiere verbesserten sich. Mit Ausnahme der beiden ersten Fälle überlebten die Tiere eine Belastung mit bis zu 2,9 × 107 cfu 11 Tage lang. Rückfälle traten zunächst zwischen 11 und 18 Tagen bei den Tieren auf, die eine symptomatische Erkrankung gezeigt hatten. Rückfälle in den Gruppen mit geringerer Belastung traten ab 18 Tagen bis zum Ende des Versuchs auf, und die endgültige MLD betrug 23 Tage nach der Belastung 1,6 × 103 cfu (Abbildung 3). Die Autopsiebefunde der verendeten und überlebenden Tiere waren identisch mit denen der anderen Gruppen.

Alle Doxycyclin-Gruppen schützten die Hamster vor Herausforderungen von bis zu 2,9 × 107 cfu, wobei während des 23-tägigen Versuchszeitraums keine Rückfälle beobachtet wurden, einschließlich der Verbesserung von acht symptomatischen Hamstern in der therapeutischen Gruppe. Bei der Autopsie der überlebenden Tiere wurde bei einigen eine Splenomegalie festgestellt, obwohl keine B. mallei wiedergefunden wurden.

Rückfälle traten jedoch bei den Tieren auf, die behalten wurden, wobei die Krankheit bei vier der acht Hamster, die sofort behandelt wurden, und bei einem der Tiere, die das therapeutische Schema 28-31 Tage nach der Herausforderung erhielten, wieder auftrat. Bei Autopsien wurden zahlreiche Abszesse in der Milz, der Leber und der Bauchspeicheldrüse festgestellt, aus denen B. mallei isoliert wurde.

Diskussion

Sowohl B. pseudomallei als auch B. mallei, die intraperitoneal verabreicht wurden, verursachten in ihren jeweiligen Tiermodellen eine rasch invasive und tödliche Infektion, die eine fulminante systemische Infektion ähnlich der bei menschlicher Melioidose und Rotz auftretenden Infektion reproduzierte. Melioidose und Rotz haben jedoch andere klinische Erscheinungsformen, einschließlich einer chronischen abszedierenden Infektion oder einer ruhenden Infektion, die erst nach mehreren Jahren zu Symptomen führen kann.2,24,25 Die hier vorgestellten Tiermodelle können so manipuliert werden, dass sie chronische Infektionen reproduzieren. Bei der experimentellen Melioidose kann eine chronische Abszessinfektion bei Mäusen bei einigen Tieren nach einer subkutanen Infektion oder durch die Verwendung verschiedener Mäusestämme wie C57B6-Inzuchttiere oder Swiss-Webster-Outbreds (unveröffentlichte Daten) auftreten. Eine B. mallei-Infektion bei Balb/C-, C57B6- und Swiss-Webster-Mäusen führt zu einer chronischen, nicht tödlichen Erkrankung und bei Porton-Mäusen zu einer chronischen, tödlichen Erkrankung mit einer hohen MLD (unveröffentlichte Daten). Bei diesen Experimenten war das akute Modell von Interesse, da es wohl den „schlimmsten Fall“ einer Infektion darstellt, die, wenn sie durch Ciprofloxacin oder Doxycyclin verhindert wird, auch die Entstehung einer chronischen Krankheit verhindern kann. Darüber hinaus treten viele Fälle von Melioidose als akute Erkrankung auf, obwohl unklar sein kann, ob die Infektion erst kürzlich aufgetreten ist oder eine akute „Krise“ bei Patienten darstellt, die möglicherweise über einen langen Zeitraum subklinische Infektionen durchgemacht haben.

Ein interessantes Merkmal der Erkrankung in den Tiermodellen war die Beteiligung der Bauchspeicheldrüse als Ort von Abszessen, was besonders im Hamstermodell auffiel. Sowohl von B. pseudomallei als auch von B. cepacia wurde berichtet, dass sie an Insulin binden26 , was auf eine Fähigkeit zur Bindung an Insulinrezeptoren hindeuten könnte, was eine Beteiligung der Bauchspeicheldrüse erklären würde. Darüber hinaus ist Diabetes mellitus ein häufiger prädisponierender Faktor für Erkrankungen beim Menschen, obwohl in einigen Fällen chronischer Erkrankungen nicht klar ist, ob B. pseudomallei den Diabetes verursacht oder ob der zugrunde liegende Diabetes zu einer symptomatischen Erkrankung führt. Eine Erkrankung der Bauchspeicheldrüse bei der Melioidose des Menschen ist jedoch selten5 , und die Bedeutung bei Rotz ist nicht bekannt.

Ciprofloxacin und Doxycyclin haben sich bei der Behandlung der Melioidose beim Menschen allein oder in Kombination mit anderen antimikrobiellen Mitteln als unterlegen erwiesen und sind mit hohen Rückfallraten verbunden.7,8 Die klinischen Befunde spiegeln sich in den Ergebnissen wider, die in diesen Studien in den Therapiegruppen beobachtet wurden, selbst wenn der Versuchsstamm für jedes Antimikrobiotikum empfindlich oder mäßig empfindlich war und die Serum- und Gewebespiegel des Antimikrobiotikums die In-vitro-MHK überschritten. Die MHK von Ciprofloxacin gegen B. pseudomallei 4845 war typisch für 50 % der B. pseudomallei-Stämme, die in einer breiteren, in unserem Labor durchgeführten Studie getestet wurden19 , aber niedrig im Vergleich zu anderen Studien.3,4 Die MHK von Doxycyclin war die höchste, die für alle im Labor getesteten B. pseudomallei-Stämme gemessen wurde19 , aber ebenfalls niedrig im Vergleich zu anderen Studien.5 Die prophylaktische und unmittelbare postexpositionelle Anwendung von Ciprofloxacin oder Doxycyclin bot einen guten Schutz, obwohl die Möglichkeit einer Prophylaxe oder unmittelbaren Therapie in klinischen Fällen auf Situationen wie Laborunfälle oder eine vorsorgliche unmittelbare Therapie nach traumatischen Verletzungen in endemischen Gebieten beschränkt sein dürfte. Die Experimente zeigten, dass das „Fenster der Gelegenheit“, d. h. die Zeit zwischen der Exposition gegenüber dem Erreger und der erfolgreichen Verhinderung einer Infektion mit antimikrobiellen Mitteln, weniger als 24 Stunden nach der Herausforderung betrug.

Einige Rückfälle traten bei den Gruppen mit prophylaktischer und sofortiger Therapie auf, was auf eine Reihe von Faktoren zurückgeführt werden könnte; hauptsächlich war die Dauer der antimikrobiellen Verabreichung kurz, obwohl das Regime klinisch verlängert würde, wenn eine Prophylaxe eingesetzt würde. Die vergleichende Pharmakokinetik jedes Antimikrobiotikums im Verhältnis zur In-vitro-MHK und die Fähigkeit der Bakterien, sich an bevorzugten intrazellulären Orten aufzuhalten, die für die Antimikrobiotika unzugänglich sein könnten, wären ebenfalls wichtig.

Die Verlängerung der Verabreichung von Doxycyclin auf 10 Tage nach der Herausforderung verhinderte einen Rückfall (Todesfälle traten dennoch während des Verabreichungszeitraums auf), aber die Verlängerung der Verabreichung von Ciprofloxacin erhöhte die Anzahl der Rückfälle. Die Pharmakokinetik von Doxycyclin war im Hinblick auf die Eradikation von B. pseudomallei besser als die von Ciprofloxacin. Doxycyclin erreichte eine Serumspitzenkonzentration von 3,7 mg/L, und die Serumkonzentration lag 24 Stunden lang nach der Verabreichung über der MHK. Die Spitzenkonzentration in der Milz betrug 4,1 mg/kg und lag 9 Stunden lang über 1 mg/kg. Die Serumspitzenkonzentration von Ciprofloxacin betrug 2,9 mg/L, wobei die MHK nur 1 Stunde lang nach der Verabreichung überschritten wurde, und die Spitzenkonzentration in der Milz betrug 10,3 mg/kg und lag 3 Stunden lang über 2 mg/kg (unveröffentlichte Daten). Trotz der günstigen Pharmakokinetik wurde B. pseudomallei bei den überlebenden Tieren aller Gruppen wiedergefunden, auch bei denen, die die antimikrobiellen Mittel 10 Tage lang erhielten. Das Rückfallpotenzial dieser überlebenden Bakterien lässt sich anhand dieser Experimente nur schwer vorhersagen.

Die Unterschiede in der Wirksamkeit von Doxycyclin und Ciprofloxacin gegen B. mallei sind auf die Ähnlichkeit der Pharmakokinetik der beiden antimikrobiellen Mittel bei Hamstern zurückzuführen. Der verwendete Stamm war gegenüber beiden antimikrobiellen Mitteln empfindlich, die MHK für Ciprofloxacin war typisch für 50 % der getesteten Stämme, obwohl die MHK für Doxycyclin eine der niedrigsten war. Die Spitzenkonzentrationen von Ciprofloxacin im Serum des Hamsters betrugen 2,3 mg/L, wobei die MHK nur 1 Stunde lang überschritten wurde. Die Milzkonzentrationen erreichten ein Maximum von 20 mg/kg und blieben mindestens 12 Stunden lang über 1 mg/kg. Die Serumkonzentrationen von Doxycyclin erreichten 2,6 mg/L und blieben mindestens 12 Stunden lang über 0,25 mg/L. Die Milzkonzentrationen erreichten 8,7 mg/kg und blieben mindestens 12 Stunden lang über 0,25 mg/kg (unveröffentlichte Daten). Da Rotz eine so seltene Krankheit ist, wurden die Pathogenitätsmechanismen und Virulenzfaktoren von B. mallei nicht in demselben Maße untersucht wie die von B. pseudomallei. Die Ähnlichkeiten zwischen den beiden Organismen erstrecken sich jedoch wahrscheinlich auch auf die intrazelluläre Penetration und das Überleben, was für einen Rückfall verantwortlich wäre. In Anbetracht dieser Ähnlichkeiten dienen die klinischen Erfahrungen bei der Behandlung der Melioidose als Warnung für potenzielle antimikrobielle Therapien gegen Rotz, insbesondere, dass trotz günstiger Pharmakokinetik und scheinbarer Empfänglichkeit immer noch rezidivierende Infektionen auftreten können.

In diesen Experimenten zeigten beide antimikrobiellen Mittel einen gewissen Nutzen für die Melioidose-Prophylaxe, waren aber für den therapeutischen Einsatz ungeeignet, was die klinischen Ergebnisse widerspiegelt. Möglicherweise könnte Doxycyclin zur Vorbeugung und Behandlung von Rotz eingesetzt werden, obwohl die bei der Behandlung von Melioidose aufgetretenen Probleme auch für Rotz gelten könnten.

Die Zusammenfassung wurde erstmals auf dem Internationalen Kongress über Melioidose in Bangkok, Thailand, vom 22. bis 25. November 1998 verlesen.