Marcadores fenotípicos e genotípicos de resistência aos antimicrobianos em enterobactérias e Staphylococcus spp. e detecção de genes para a produção de enterotoxina estafilocócica em cepas isoladas de equipamentos da cozinha de um hospital universitário no município do Rio de Janeiro

A resistência aos antimicrobianos pela produção de β-lactamases em enterobactérias é um problema adicional neste cenário. Staphylococcus spp é considerado um patógeno humano freqüentemente associado a infecções adquiridas no ambiente hospitalar. O objetivo desse trabalho foi estudar a resistência aos antimicrobianos em cepas de Enterobactérias e Staphylococcus spp. isoladas de equipamentos utilizados no preparo de dietas destinadas à pacientes internados em um hospital universitário no município do Rio de Janeiro, além de verificar a presença de genes codificadores de enterotoxinas nas cepas de Staphylococcus spp. As enterobactérias e os Staphylococcus spp. foram isolados e identificados por metodologia convencional. Para o teste de susceptibilidade aos antimicrobianos foram utilizados discos contendo antimicrobianos clinicamente relevantes. Foi determinada a concentração inibitória mínima (CIM) pela técnica de microdiluição em caldo para os antimicrobianos clinicamente relevantes. A pesquisa de genes que codificam β-lactamases em enterobactérias foi realizada pela técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR) e sequenciamento para os genes blaTEM, blaSHV, blaCTX-M, blaOXA-1 e blaCMY-2. Para Staphylococcus spp. foram pesquisados, através da PCR e sequenciamento, os genes de resistência a meticilina, gentamicina e eritromicina e os genes codificadores de enterotoxinas (sea-see, seg-sej, sen-ser e seu). Foram isoladas 97 cepas de enterobactérias, 40 de liquidificador e 57 de batedeira e 40 cepas de Staphylococcus spp., 20 de cada equipamento. Dentre as enterobactérias, o gênero Enterobacter foi isolado com maior frequencia (n=37, 38%). Foram ainda isoladas seis cepas de Salmonella spp. Das enterobactérias, 80% (n=79) foram resistentes a pelo menos um antimicrobiano e 38% (n=37) a três ou mais. A expressão fenotípica presuntiva de b-lactamases do tipo AmpC foi detectada em 32 cepas. O gene blaCMY-2 não foi encontrado. Doze cepas apresentaram halos de inibição com screaning positivo para a pesquisa de ESBL. Foi detectada a presença do gene blaSHV em K. pneumoniae subsp. pneumoniae. O sequenciamento desse gene permitiu identificá-lo como sendo blaSHV-36. Dentre os Staphylococcus spp., oito foram identificados como coagulase-positivas (SCP) e 32 como coagulase-negativas (SCN). As oito cepas de SCP foram identificadas como S. aureus subsp. aureus. Dentre os SCN, as espécies identificadas com maior frequência foram: S. caprae (n=7, 17,5%), S. simulans (n=5, 12,5%) e S. epidermidis (n=4, 10%). Destas, 83% (n=33) foram resistentes a pelo menos um antimicrobiano e 30% (n=12) foram resistentes a mais do que três. Duas cepas (5%) de S. epidermidis apresentaram perfil de resistência a até seis antimicrobianos e genes de resistência a meticilina, a eritromicina e a gentamicina. Todas as sete cepas que foram resistentes no TSA e na CIM a gentamicina, apresentaram o gene aac(2)/aph(6). O gene ermB foi observado ainda em uma S hominis subsp hominis que apresentou resistência na CIM e no TSA. Foi detectada a presença de pelo menos um gene codificador de enteroxotxina em 83% (n=33) das cepas. O gene seg foi detectado em 11 cepas, o gene sei em 17 cepas e o gene sen em 31 cepas. Os resultados encontrados implicam as dietas preparadas com esses equipamentos como veículo de disseminação de enteropatógenos e Staphylococcus spp. com marcadores de resistência e genes codificadores de enterotoxinas relevantes no ambiente hospitalar.

Disseminação horizontal de genes que codificam para β-lactamases de espectro alargado em isolados de enterobacteriaceae de origem hospitalar

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Caracterização molecular de isolados de Enterobacteriaceae produtores de beta-lactamases de espectro alargado (ESBLs) provenientes de suiniculturas de produção intensiva e extensiva de Portugal

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Clinico-epidemiological features of infections caused by CTX-M type extended spectrum beta lactamase-producing Escherichia coli in hospitalised patients

A review of medical records of 45 of 53 hospitalised patients with positive cultures for CTX-M type ESBL-producing Escherichia coli between 01 January and 31 May 2004 was conducted. The mean age of the population studied was 73.1 (+/-14.6) years and the majority (55.6%) had been under the care of the internal medicine or elderly care service. In the majority (77.8%) of instances the isolate was attributed to a clinical infection rather than colonisation and the commonest clinical specimen to yield the organism was urine, which was positive in 57.8% of patients. Acquisition of the organism was categorised as nosocomial in 68.9% of patients; in this subgroup, the median duration of inpatient stay prior to recovery of the organism was 24 (range 3-240) days. Haemodialysis-dependence was the most common of the comorbidities evaluated. The mean number of antibiotics prescribed per patient in the 30 days prior to first isolation of the organism was 1.7 (range 0-4). Furthermore, the mean number of antibiotic-days exposure per patient during this period was 13.9 (range 0-48). The most frequently received class of antibiotic was beta-lactam/beta-lactamase inhibitor combinations. Of 35 infections, 26 (74.2%) were successfully treated. Overall 12 patients with infection died (34.3%); attributable mortality was presumed in seven (20%).

Evaluation of the VITEK 2 AST N-054 test card for the detection of extended-spectrum beta-lactamase production in Escherichia coli with CTX-M phenotypes

A new VITEK 2 antibiotic susceptibility testing (AST) card, AST N-054, was introduced for aerobic gram-negative bacilli in 2007 and has been widely adopted for routine use in the UK. We evaluated its performance for detecting extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) production in Escherichia coli.

The impact of antibiotic use on the incidence and resistance pattern of extended-spectrum beta-lactamase-producing bacteria in primary and secondary healthcare settings

Aims: The objective of the present study was to study the relationship between hospital antibiotic use, community antibiotic use and the incidence of extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing bacteria in hospitals, while assessing the impact of a fluoroquinolone restriction policy on ESBL-producing bacteria incidence rates. METHODS: The study was retrospective and ecological in design. A multivariate autoregressive integrated moving average (ARIMA) model was built to relate antibiotic use to ESB-producing bacteria incidence rates and resistance patterns over a 5 year period (January 2005-December 2009). Results: Analysis showed that the hospital incidence of ESBLs had a positive relationship with the use of fluoroquinolones in the hospital (coefficient = 0.174, P= 0.02), amoxicillin-clavulanic acid in the community (coefficient = 1.03, P= 0.03) and mean co-morbidity scores for hospitalized patients (coefficient = 2.15, P= 0.03) with various time lags. The fluoroquinolone restriction policy was implemented successfully with the mean use of fluoroquinolones (mainly ciprofloxacin) being reduced from 133 to 17 defined daily doses (DDDs)/1000 bed days (P <0.001) and from 0.65 to 0.54 DDDs/1000 inhabitants/day (P= 0.0007), in both the hospital and its surrounding community, respectively. This was associated with an improved ciprofloxacin susceptibility in both settings [ciprofloxacin susceptibility being improved from 16% to 28% in the community (P <0.001)] and with a statistically significant reduction in ESBL-producing bacteria incidence rates. Discussion: This study supports the value of restricting the use of certain antimicrobial classes to control ESBL, and demonstrates the feasibility of reversing resistance patterns post successful antibiotic restriction. The study also highlights the potential value of the time-series analysis in designing efficient antibiotic stewardship. © 2011 The Authors. British Journal of Clinical Pharmacology © 2011 The British Pharmacological Society.

Production of extended-spectrum β-lactamases and the potential indirect pathogenic role of Prevotella isolates from the cystic fibrosis respiratory microbiota

Extended-spectrum β-lactamase (ESBL) production and the prevalence of the β-lactamase-encoding gene blaTEM were determined in Prevotella isolates (n=50) cultured from the respiratory tract of adults and young people with cystic fibrosis (CF). Time-kill studies were used to investigate the concept of passive antibiotic resistance and to ascertain whether a β-lactamase-positive Prevotella isolate can protect a recognised CF pathogen from the action of ceftazidime in vitro. The results indicated that approximately three-quarters (38/50; 76%) of Prevotella isolates produced ESBLs. Isolates positive for ESBL production had higher minimum inhibitory concentrations (MICs) of β-lactam antibiotics compared with isolates negative for production of ESBLs (P<0.001). The blaTEM gene was detected more frequently in CF Prevotella isolates from paediatric patients compared with isolates from adults (P=0.002), with sequence analysis demonstrating that 21/22 (95%) partial blaTEM genes detected were identical to blaTEM-116. Furthermore, a β-lactamase-positive Prevotella isolate protected Pseudomonas aeruginosa from the antimicrobial effects of ceftazidime (P=0.03). Prevotella isolated from the CF respiratory microbiota produce ESBLs and may influence the pathogenesis of chronic lung infection via indirect methods, including shielding recognised pathogens from the action of ceftazidime.

Resistance to last-resort antibiotics in natural environments

Last-resort antibiotics are the final line of action for treating serious infections caused by multiresistant strains. Over the years the prevalence of resistant bacteria has been increasing. Natural environments are reservoirs of antibiotic resistance, highly influenced by human-driven activities. The importance of aquatic systems on the evolution of antibiotic resistance is highlighted from the assumption that clinically-relevant resistance genes have originated in strains ubiquitous in these environments. We hypothesize that: a) rivers are reservoirs and disseminators of antibiotic resistance; b) anthropogenic activities potentiate dissemination of resistance to last-resort antibiotics. Hence, the main goal of the work is to compare the last-resort antibiotics resistome, in polluted and unpolluted water. Rivers from the Vouga basin, exposed to different anthropogenic impacts, were sampled. Water quality parameters were determined to classify rivers as unpolluted or polluted. Two bacterial collections were established enclosing bacteria resistant to cefotaxime (3rd generation cephalosporin) and to imipenem (carbapenem). Each collection was characterized regarding: phylogenetic diversity, antibiotic susceptibility, resistance mechanisms and mobile genetic elements. The prevalence of cefotaxime- and imipenem-resistant bacteria was higher in polluted water. Results suggested an important role in the dissemination of antibiotic resistance for Enterobacteriaceae, Pseudomonas and Aeromonas. The occurrence of bacteria resistant to non-beta-lactams was higher among isolates from polluted water as also the number of multiresistant strains. Among strains resistant to cefotaxime, extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) genes were detected (predominantly blaCTX-M-like) associated to mobile genetic elements previously described in clinical strains. ESBL-producers were often multiresistant as a result of co-selection mechanisms. Culture-independent methods showed clear differences between blaCTX-M-like sequences found in unpolluted water (similar to ancestral genes) and polluted water (sequences identical to those reported in clinical settings). Carbapenem resistance was mostly related to the presence of intrinsically resistant bacteria. Yet, relevant carbapenemase genes were detected as blaOXA-48-like in Shewanella spp. (the putative origin of these genes), and blaVIM-2 in Pseudomonas spp. isolated from polluted rivers. Culture-independent methods showed an higher than the previously reported diversity of blaOXA-48-like genes in rivers. Overall, clear differences between polluted and unpolluted systems were observed, regarding prevalence, phylogenetic diversity and susceptibility profiles of resistant bacteria and occurrence of clinically relevant antibiotic resistance genes, thus validating our hypotheses. In this way, rivers act as disseminators of resistance genes, and anthropogenic activities potentiate horizontal gene transfer and promote the constitution of genetic platforms that combine several resistance determinants, leading to multiresistance phenotypes that may persist even in the absence of antibiotics.

Post-surgical wound infections involving Enterobacteriaceae with reduced susceptibility to ß-lactams in two Portuguese hospitals

The post-surgical period is often critical for infection acquisition. The combination of patient injury and environmental exposure through breached skin add risk to pre-existing conditions such as drug or depressed immunity. Several factors such as the period of hospital staying after surgery, base disease, age, immune system condition, hygiene policies, careless prophylactic drug administration and physical conditions of the healthcare centre may contribute to the acquisition of a nosocomial infection. A purulent wound can become complicated whenever antimicrobial therapy becomes compromised. In this pilot study, we analysed Enterobacteriaceae strains, the most significant gram-negative rods that may occur in post-surgical skin and soft tissue infections (SSTI) presenting reduced β-lactam susceptibility and those presenting extended-spectrum β-lactamases (ESBL). There is little information in our country regarding the relationship between β-lactam susceptibility, ESBL and development of resistant strains of microorganisms in SSTI. Our main results indicate Escherichia coli and Klebsiella spp. are among the most frequent enterobacteria (46% and 30% respectively) with ESBL production in 72% of Enterobacteriaceae isolates from SSTI. Moreover, coinfection occurred extensively, mainly with Pseudomonas aeruginosa and Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (18% and 13%, respectively). These results suggest future research to explore if and how these associations are involved in the development of antibiotic resistance.

Caracterização molecular da resistência a antimicrobianos em Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado isoladas em cães e estudo da partilha de clones bacterianos entre animais de companhia e coabitantes humanos

A pressão seletiva originada pelo uso excessivo de antimicrobianos na medicina humana e veterinária tem contribuído para a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes, sendo os estudos mais escassos relativamente à sua presença nos animais de companhia. Porque os animais e os seus proprietários partilham o mesmo espaço habitacional, apresentando comportamentos de contacto próximo, existe uma hipótese elevada de transferência microbiana inter-espécie. Ante esta possibilidade é importante escrutinar o papel dos animais de companhia enquanto reservatórios de estirpes e de genes de resistência, bem como a sua envolvência na disseminação de estirpes bacterianas multirresistentes. Importa também, investigar o papel das superfícies e objetos domésticos partilhados por ambos, como potenciadores deste fenómeno. O objetivo deste trabalho foi, identificar o filogrupo e fazer a caracterização molecular dos genes que conferem resistência aos β-lactâmicos e às quinolonas, em quarenta isolados de Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado (ESBL), obtidas em zaragatoas fecais de cães consultados no Hospital Veterinário do ICBAS-UP. Complementarmente pretendeu-se inferir sobre a partilha de clones de Escherichia coli e Enterococcus spp. com elevadas resistências, em cinco agregados familiares (humanos e seus animais de companhia) assim como avaliar a potencial disseminação de estirpes multirresistentes no ambiente doméstico. Previamente foram recolhidas zaragatoas de fezes, pelo e mucosa oral dos animais e em alguns casos, dos seus proprietários, e ainda do ambiente doméstico. As zaragatoas foram processadas e as estirpes isoladas com base em meios seletivos. Foram realizados testes de suscetibilidade antimicrobiana de modo a estabelecer o fenótipo de resistência de cada isolado. O DNA foi extraído por varias metodologias e técnicas de PCR foram utilizadas para caracterização de filogrupos (Escherichia coli) e identificação da espécie (Enterococcus spp.). A avaliação da proximidade filogenética entre isolados foi efetuada por ERIC PCR e PFGE. No conjunto de quarenta isolados produtores de ESBL e/ou resistentes a quinolonas verificou-se que 47,5% pertenciam ao filogrupo A, havendo uma menor prevalência do filogrupo D (25,0%), B1 (17,5%), e B2 (10,0%).A frequência de resistência nestes isolados é factualmente elevada, sendo reveladora de uma elevada pressão seletiva. Com exceção de dois isolados, os fenótipos foram justificados pela presença de β-lactamases. A frequência da presença de genes foi: 47% blaTEM, 34% blaSHV, 24% blaOXA , 18% blaCTX-M-15, 8% blaCTX-M-2, 3% blaCTX-M-9. Nos isolados resistentes às quinolonas verificou-se maioritariamente a presença de mutações nos genes cromossomais gyrA e parC, e em alguns casos a presença de um determinante de resistência mediado por plasmídeo – qnrS. Nos cinco “agregados familiares” (humanos e animais) estudados foi observada uma partilha frequente de clones de E. coli e Enterococcus faecalis com múltiplas resistências, isolados em fezes e mucosa oral de cães e gatos e fezes e mãos dos respetivos proprietários, evidenciando-se assim uma possível transferência direta entre coabitantes (agregados A, C, D, E). Ficou também comprovado com percentagens de similaridade genotípica superiores a 94% que essa disseminação também ocorre para o ambiente doméstico, envolvendo objetos dos animais e de uso comum (agregados A, E). Os resultados obtidos reforçam a necessidade de um uso prudente dos antimicrobianos, pois elevados padrões de resistências terão um impacto não só na qualidade de vida dos animais mas também na saúde humana. Adicionalmente importa sensibilizar os proprietários para a necessidade de uma maior vigilância relativamente às formas de interação com os animais, bem como para a adoção de medidas higiénicas cautelares após essa mesma interação.

Evolution of Drug Resistance: Insight on TEM -Lactamases Structure and Activity and Beta-Lactam Antibiotics

Extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) prevalence was studied in the north of Portugal, among 193 clinical isolates belonging to citizens in a district in the boundaries between this country and Spain from a total of 7529 clinical strains. In the present study we recovered some members of Enterobacteriaceae family, producing ESBL enzymes, including Escherichia coli (67.9%), Klebsiella pneumoniae (30.6%), Klebsiella oxytoca (0.5%), Enterobacter aerogenes (0.5%), and Citrobacter freundii (0.5%). β-lactamases genes blaTEM, blaSHV, and blaCTX-M were screened by polymerase chain reaction (PCR) and sequencing approaches. TEM enzymes were among the most prevalent types (40.9%) followed by CTX-M (37.3%) and SHV (23.3%). Among our sample of 193 ESBL-producing strains 99.0% were resistant to the fourth-generation cephalosporin cefepime. Of the 193 isolates 81.3% presented transferable plasmids harboring genes. Clonal studies were performed by PCR for the enterobacterial repetitive intragenic consensus (ERIC) sequences. This study reports a high diversity of genetic patterns. Ten clusters were found for E. coli isolates and five clusters for K. pneumoniae strains by means of ERIC analysis. In conclusion, in this country, the most prevalent type is still the TEM-type, but CTX-M is growing rapidly.

Les Escherichia coli pathogènes extra-intestinaux (ExPEC) et la résistance aux antimicrobiens des carcasses de poulets au détail au Vietnam

Les marchés traditionnels et maintenant les supermarchés approvisionnent les demandes sans cesse en augmentation pour la viande de volaille au Vietnam. Peu d’études ont examiné la présence des E. coli pathogènes extra-intestinaux (ExPEC), une cause commune d’infection urinaire chez les humains, de même que la résistance aux antimicrobiens, la multi-résistance des Escherichia coli dans la viande de volaille au Vietnam. Le but de cette étude était d’évaluer la salubrité de la viande de volaille au Vietnam et de comparer les patrons de résistance aux antimicrobiens entre le Canada et le Vietnam. Des carcasses fraîches et congelées des marchés traditionnels et des supermarchés ont été échantillonnées au Vietnam. Les E. coli obtenus par rinçage des carcasses ont été caractérisé pour les gènes de virulence ExPEC (iucD, cnf, papC, tsh, Kps, afa, sfa) et pour la résistance aux antimicrobiens, phénotypiquement (Sensititre Aris®) et génotypiquement par PCR. Une multi-résistance et une fréquence élevée de résistance aux antimicrobiens d’importance pour les humains ont été détectées dans les isolats ExPEC. Les E. coli producteurs de β-lactamases à spectre élargi et de type AmpC et les gènes de résistance CTX-M et CMY correspondant ont été détectés. Des isolats multi-résistants BLSE putatif ont été identifiés appartenant au phylogroupe F. Les stratégies sur les antimicrobiens employés sur la ferme au Canada et au Vietnam pourraient influencer les profils de résistance des E. coli provenant des carcasses de poulets. En conclusion, la présence des ExPEC, la fréquence élevée de la résistance aux antimicrobiens et la détection des beta-lactamases soulignent la présence de danger pour la santé humaine de la viande de volaille crue ou insuffisamment cuite au Vietnam.

Detección de portadores de gérmenes multiresisttentes en la unidad de cuidado intensivo medico fundación cardioinfantil

Introducción: En Colombia la prevalencia de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) oscila entre 6% y 15% para el personal medico, entre el 13 % y el 26 % de SARM en pacientes atendidos en la unidades de cuidado intensivo, no se reportan gérmenes productores de Betalactamasas de espectro extendido (ESBL) en fosas nasales y se reportan cifras alarmantes para Enterococcus resistente a la Vancomicina (VRE). Objetivo: Determinar la prevalencia de portadores de microorganismos multiresistentes en pacientes que ingresan a la unidad de cuidado intensivo médico, y en personal asistencial dedicado su cuidado. Metodología: estudio descriptivo de corte transversal, se estudiaron 114 sujetos, se llevo a cabo toma de muestra nasal, faringe y rectal. Resultados: se encontró una prevalencia de 18 % en los pacientes (muestra nasal) y 12.5 % (muestra nasal) en el personal medico y paramédico para el SARM, y en muestra faringe para el personal asistencial una prevalencia de 6.3 % y 25.6 % para los pacientes, la prevalencia de ESBL fue 0% en muestra nasal y faringe para los dos grupos, en la muestra rectal se encontró una prevalencia de 7.3 % y 13.4 % para Klebsiella pneumoniae ESBL positivo y Escherichia coli ESBL respectivamente. Discusión: Las prevalencias encontradas en este estudio en comparación con datos publicados reflejan el uso racional de los antibióticos en la FCI-IC y la adherencia a los protocolos de vigilancia epidemiológica; lo cual no significa que no pueda existir una exposición del personal medico y paramédico al paciente colonizado. Palabras claves: Gérmenes multiresistentes – Infecciones Intrahospitalarias – SARM – ERV- BLEE Key words : multiresistant germs, hospital infections, ESBL, VRE, MRSA

Factores de riesgo para infección de vías urinarias por enterobacterias productoras de betalactamasas de espectro extendido o AmpC adquiridas en la comunidad

Las infecciones de vías urinarias (IVU) son frecuentes en la comunidad, existe un incremento progresivo en los mecanismos de resistencia de las enterobacterias, conocer los factores de riesgo representa un interés en la investigación actual. Objetivo: identificar los factores de riesgo para IVU adquirida en la comunidad por enterobacterias productoras de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) o AmpC positivas. Diseño: estudio observacional analítico tipo casos y controles, 50 casos y 100 controles Medición: análisis de las variables de interés para la determinación de las asociaciones en los respectivos Odd ratios (OR). Resultados: se obtuvo un total de 25 casos y 50 controles, en el análisis univariado el uso previo de antibióticos (OR, 6.68; CI 95%, 2-22.32; P 0.001) y los procedimientos previos de la vía urinaria (OR, 3.45; CI 95%, 1.102-10.83; P 0.028) son factores de riesgo para IVU por BLEE o AmpC, en el análisis multivariado el uso previo de antibiótico represento el principal factor de riesgo (OR, 7.36; CI 95%, 1.76-30.77; P 0.006), las quinolonas fueron el antibiótico de uso previo más frecuente. Conclusiones: El uso previo de antibióticos es el principal factor de riesgo para adquirir IVU por enterobacterias productoras de BLEE o AmpC, es necesario ampliar el tamaño de la muestra actual para determinar el impacto que puedan tener las otras variables a estudio.