Caracterização de beta-lactamases de espectro ampliado (ESBLs), genes de resistência aos antimicrobianos e conteúdo plasmidial em cepas de Escherichia coli e Salmonella spp. não tifóides isoladas do ambiente hospitalar e da comunidade

Enterobactérias produtoras de ESBLs são descritas tanto no ambiente hospitalar quanto na comunidade em todo o mundo. No Brasil, esses microrganismos também têm emergido como uma causa importante de infecções, sendo as enzimas CTX-M as prevalentes. O objetivo deste estudo foi analisar diferentes aspectos genotípicos relacionados à expressão da resistência aos antimicrobianos em cepas Escherichia coli e de Salmonella spp, tais como: a diversidade de ESBLs, os genes de resistência aos antimicrobianos e o conteúdo plasmidial. Os aspectos epidemiológicos das cepas produtoras de ESBLs também foram investigados. Foram estudadas 88 cepas de enterobactérias, sendo 43 E. coli e 45 cepas de Salmonella spp., de origem hospitalar e da comunidade (principalmente alimentos), isoladas na cidade do Rio de Janeiro. A expressão de ESBL foi observada em sete cepas de E. coli (7/43, 16,3%) e em uma cepa de Salmonella Typhimurium (1/45, 2,3%) e as enzimas foram identificadas como variantes de CTX-M e SHV-5, respectivamente. Entre as cepas de E. coli, a enzima CTX-M-2 foi a mais frequente (n = 4), sendo detectada em cepas isoladas de swab retal de pacientes hospitalizados, enquanto as enzimas CTX-M-59 (uma variante de CTX-M) (n = 1) e CTX-M-9 (n = 2) foram identificadas em cepas isoladas a partir de espécimes clínicos. Salmonella Typhimurium produtora de SHV-5 foi isolada do ambiente hospitalar (fórmula infantil). As cepas de E. coli produtoras das enzimas CTX-M pertenceram a grupos filogenéticos (A, B1, D) e STs (ST34, ST69, ST101) diferentes, sendo os genes blaCTX-M identificados em plasmídeos com tipo de replicon IncA/C de cerca de 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) ou 80 kb (blaCTX-M-2). A cepa de S. Typhimurium produtora de SHV-5 pertenceu a um único clone (A-ST19) e o gene blaSHV-5 foi identificado em plasmídeo com o replicon IncL/M com aproximadamente 55Kb. Foi identificado pela primeira vez no Brasil o ST313 em um clone de S. Typhimurium (D-ST313), comumente associado com doenças invasivas severas, particulamente no continente africano. Genes que codificam para a resistência aos antimicrobianos não-beta-lactâmicos e integrons classe 1 foram identificados entre as cepas de E. coli e de Salmonella spp. multirresistentes produtoras ou não de ESBLs. Em conclusão: i) nossos resultados referentes à E. coli confirmaram a disseminação de enzimas CTX-M (principalmente variantes do grupo CTX-M-2) desde, pelo menos, o ano de 2000, em hospitais no Rio de Janeiro; demonstraram a implicação dos plasmídeos IncA/C na disseminação de genes blaCTX-M; indicaram a possível evolução intra-plasmídeo de blaCTX-M-59 a partir de blaCTX-M-2; a observação da diversidade e multiplicidade de plasmídeos poderiam fornecer plataformas genéticas para a dispersão de diferentes genes e/ou elementos de resistência aos antimicrobianos; ii) em relação à Salmonella spp. este estudo descreveu, pela primeira vez, o isolamento, a partir de fórmula infantil, de uma cepa de S. Typhimurium produtora de ESBL; foi demonstrada a associação do gene blaSHV-5 com plasmídeo do tipo IncL/M, que é considerado epidêmico; foi identificado o clone D-ST313 de S. Typhimurium, que está associado a doenças invasivas severas no continente africano, que reuniu cepas isoladas exclusivamente do ambiente hospitalar.

ESBL-producing Enterobacteriaceae have been described in hospitals and in the community worldwide. In Brazil, ESBL-producing Enterobacteriaceae have also emerged as an important cause of infections, being CTX-M enzymes the most prevalent ESBLs. The objective of this study was to analyze different genotypic aspects related to expression of antimicrobial resistance in isolates of Escherichia coli and Salmonella spp., such as: diversity of ESBLs, antibiotic resistance genes and plasmid content. Epidemiological features of ESBL-producing isolates were also investigated. We studied 88 isolates of enterobacteria, 43 E. coli and 45 Salmonella serotypes of hospital and community (mainly food) origin, isolated in the city of Rio de Janeiro. ESBL expression was observed in seven E. coli isolates (7/43; 16,3%) and in one Salmonella Typhimurium (1/45; 2,3%) and the enzymes identified as CTX-M variants and SHV-5, respectively. Among the E. coli isolates, CTX-M-2 was the most frequent (n=4), being detected in isolates recovered from rectal swabs of hospitalized patients, whereas CTX-M-59 (a CTX-M-2-variant) (n=1) and CTX-M-9 (n=2) were identified in E. coli isolated from clinical specimens. SHV-5-producing S. Typhimurium was isolated from the hospital environment (infant formula). CTX-M-producing E. coli belonged to different phylogenetic groups (A, B1, D) and STs (ST34, ST69, ST101), being blaCTX-M genes were identified in IncA/C plasmids of approximately 150 kb (blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaCTX-M-59) or 80 kb (blaCTX-M-2). SHV-5-producing S. Typhimurium belonged to a single clone (A-ST19) and blaSHV-5 gene was identified in IncL/M plasmids of approximately 55Kb. This study first described in Brazil the isolation of S. Typhimurium belonging to ST313 commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa. Genes encoding resistance to non-beta-lactams and class 1 integrons were found among ESBL-producers and non-ESBL-producing multidrug-resistant E. coli and Salmonella spp. In conclusion: i) our results related to E. coli confirmed the dissemination of CTX-M-enzymes (especially CTX-M-2-variants) since, at least, the beginning of the last decade in Rio de Janeiro clinical settings; demonstrated the implication of IncA/C plasmids in the spread of blaCTX-M genes; indicated the possible intra-plasmid evolution of blaCTX-M-59 from blaCTX-M-2; observation of the diversity and multiplicity of plasmids would provide genetic platforms for spread of different antibiotic resistance genes and/or elements; ii) in relation to Salmonella spp. this study described for the first time, the isolation, from infant formula, ESBL- producing S. Typhimurium; has been demonstrated the association of blaSHV-5 to plasmids belonging to IncL/M group, that can be considered epidemic plasmids; was identified D-ST313 clone in S. Typhimurium, commonly associated with severe invasive diseases, particularly in Africa, among isolates recovered exclusively from hospital.