A simple, robust and rapid approach to detect carbapenemases in Gram-negative isolates by MALDI-TOF mass spectrometry: validation with triple quadripole tandem mass spectrometry, microarray and PCR.

Carbapenemases should be accurately and rapidly detected, given their possible epidemiological spread and their impact on treatment options. Here, we developed a simple, easy and rapid matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF)-based assay to detect carbapenemases and compared this innovative test with four other diagnostic approaches on 47 clinical isolates. Tandem mass spectrometry (MS-MS) was also used to determine accurately the amount of antibiotic present in the supernatant after 1 h of incubation and both MALDI-TOF and MS-MS approaches exhibited a 100% sensitivity and a 100% specificity. By comparison, molecular genetic techniques (Check-MDR Carba PCR and Check-MDR CT103 microarray) showed a 90.5% sensitivity and a 100% specificity, as two strains of Aeromonas were not detected because their chromosomal carbapenemase is not targeted by probes used in both kits. Altogether, this innovative MALDI-TOF-based approach that uses a stable 10-μg disk of ertapenem was highly efficient in detecting carbapenemase, with a sensitivity higher than that of PCR and microarray.

Unusual association of NDM-1 with KPC-2 and armA among Brazilian Enterobacteriaceae isolates

We report the microbiological characterization of four New Delhi metallo-β-lactamase-1 (blaNDM-1)-producing Enterobacteriaceae isolated in Rio de Janeiro, Brazil. blaNDM-1 was located on a conjugative plasmid and was associated with Klebsiella pneumoniae carbapenemase-2 (blaKPC-2) or aminoglycoside-resistance methylase (armA), a 16S rRNA methylase not previously reported in Brazil, in two distinct strains of Enterobacter cloacae. Our results suggested that the introduction of blaNDM-1 in Brazil has been accompanied by rapid spread, since our isolates showed no genetic relationship.

The Challenges of Antimicrobial Resistance in Brazil

Brazil is a country with continental proportions with high geographic and economic diversity. Despite its medical centers of excellence, antimicrobial resistance poses a major therapeutic challenge. Rates of methicillin-resistant Staphylococcus aureus are up to 60% and are related to an endemic Brazilian clone. Local resistance to vancomycin in Enterococci was first related to Enterococcus faecalis, which differs from European and American epidemiology. Also, local Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli isolates producing extended-spectrum beta-lactamases have a much higher prevalence (40%-50% and 10%-18%, respectively). Carbapenem resistance among the enterobacteriaceae group is becoming a major problem, and K. pneumoniae carbapenemase isolates have been reported in different states. Among nonfermenters, carbapenem resistance is strongly related to SPM-1 (Pseudomonasaeruginosa) and OXA-23 (Acinetobacter baumannii complex) enzymes, and a colistin-only susceptible phenotype has also emerged in these isolates, which is worrisome. Local actions without loosing the global resistance perspective will demand multidisciplinary actions, new policies, and political engagement.

High genetic diversity among Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter spp. isolated in a public hospital in Brazil

In Brazil and other regions of the world, Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter spp. have emerged as important agents of nosocomial infection and are commonly involved in outbreaks. The main objective of the present study was to evaluate the genetic relationship among P. aeruginosa and Acinetobacter spp. isolated from patients in a public university hospital in northwestern Parana, Brazil, and report their antimicrobial resistance profile. A total of 75 P. aeruginosa and 94 Acinetobacter spp. isolates were phenotypically identified and tested for antibiotic susceptibility using automated methodology. Polymyxin B was tested by disk diffusion for P. aeruginosa. Metallo-beta-lactamase (MBL) was detected using a disk approximation test. Genotyping was performed using enterobacterial repetitive intergenic consensus polymerase chain reaction (ERIC-PCR). Approximately 55% of the P. aeruginosa isolates and 92% of the Acinetobacter spp. isolates were multiresistant, but none were MBL-producers. ERIC-PCR revealed the presence of small clusters of carbapenem-resistant Acinetobacter spp., most likely OXA-type carbapenemase producers. Furthermore, high genetic diversity in P. aeruginosa and Acinetobacter spp. clinical isolates was observed, suggesting that cross-transmission is not very frequent in the studied hospital.

Multirresistência microbiana e opções terapêuticas disponíveis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

High prevalence of OXA-143 and alteration of outer membrane proteins in carbapenem-resistant Acinetobacter spp. isolates in Brazil

Carbapenem resistance amongst Acinetobacter spp. has been increasing in the last decade. This study evaluated the outer membrane protein (OMP) profile and production of carbapenemases in 50 carbapenem-resistant Acinetobacter spp. isolates from bloodstream infections. Isolates were identified by API20NE. Minimum inhibitory concentrations (MICs) for carbapenems were determined by broth microdilution. Carbapenemases were studied by phenotypic tests, detection of their encoding gene by polymerase chain reaction (PCR) amplification, and imipenem hydrolysis. Nucleotide sequencing confirming the enzyme gene type was performed using MegaBACE 1000. The presence of OMPs was studied by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and PCR. Molecular typing was performed using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). All isolates were resistant to carbapenems. Moreover, 98% of the isolates were positive for the gene encoding the enzyme OXA-51-like, 18% were positive for OXA-23-like (only one isolate did not show the presence of the insertion sequence ISAba1 adjacent to this gene) and 76% were positive for OXA-143 enzyme. Five isolates (10%) showed the presence of the IMP-1 gene. Imipenem hydrolysing activity was detected in only three strains containing carbapenemase genes, comprising two isolates containing the bla(IMP) gene and one containing the bla(OXA-51/OXA-23-like) gene. The OMP of 43 kDa was altered in 17 of 25 strains studied, and this alteration was associated with a high meropenem MIC (256 mu g/mL) in 5 of 7 strains without 43 kDa OMP. On the other hand, decreased OMP 33-36 kDa was found in five strains. The high prevalence of OXA-143 and alteration of OMPs might have been associated with a high level of carbapenem resistance. (C) 2012 Elsevier B.V. and the International Society of Chemotherapy. All rights reserved.

Extended-spectrum cephalosporin-resistant Gram-negative organisms in livestock: an emerging problem for human health?

Escherichia coli, Salmonella spp. and Acinetobacter spp. are important human pathogens. Serious infections due to these organisms are usually treated with extended-spectrum cephalosporins (ESCs). However, in the past two decades we have faced a rapid increasing of infections and colonization caused by ESC-resistant (ESC-R) isolates due to production of extended-spectrum-β-lactamases (ESBLs), plasmid-mediated AmpCs (pAmpCs) and/or carbapenemase enzymes. This situation limits drastically our therapeutic armamentarium and puts under peril the human health. Animals are considered as potential reservoirs of multidrug-resistant (MDR) Gram-negative organisms. The massive and indiscriminate use of antibiotics in veterinary medicine has contributed to the selection of ESC-R E. coli, ESC-R Salmonella spp. and, to less extent, MDR Acinetobacter spp. among animals, food, and environment. This complex scenario is responsible for the expansion of these MDR organisms which may have life-threatening clinical significance. Nowadays, the prevalence of food-producing animals carrying ESC-R E. coli and ESC-R Salmonella (especially those producing CTX-M-type ESBLs and the CMY-2 pAmpC) has reached worryingly high values. More recently, the appearance of carbapenem-resistant isolates (i.e., VIM-1-producing Enterobacteriaceae and NDM-1 or OXA-23-producing Acinetobacter spp.) in livestock has even drawn greater concerns. In this review, we describe the aspects related to the spread of the above MDR organisms among pigs, cattle, and poultry, focusing on epidemiology, molecular mechanisms of resistance, impact of antibiotic use, and strategies to contain the overall problem. The link and the impact of ESC-R organisms of livestock origin for the human scenario are also discussed.

Genome Sequences of Two Klebsiella pneumoniae Isolates from Different Geographical Regions, Argentina (Strain JHCK1) and the United States (Strain VA360)

We report the sequences of two Klebsiella pneumoniae clinical isolates, strains JHCK1 and VA360, from a newborn with meningitis in Buenos Aires, Argentina, and from a tertiary care medical center in Cleveland, OH, respectively. Both isolates contain one chromosome and at least five plasmids; isolate VA360 contains the Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) gene

Emergence of Klebsiella pneumoniae co-producing NDM-1, OXA-48, CTX-M-15, CMY-16, QnrA and ArmA in Switzerland

Extensively drug-resistant (XDR) Klebsiella pneumoniae isolates usually carry a single carbapenemase (e.g. KPC, NDM, OXA-48-like). Here we describe an XDR K. pneumoniae of sequence type 101 that was detected in the screening rectal swab of a patient transferred from the intensive care unit of a hospital located in Belgrade (Serbia) to Bern University Hospital (Switzerland). The isolate was resistant to all antibiotics with the exception of colistin [minimum inhibitory concentration] (MIC≤0.125μg/mL), tigecycline (MIC=0.5μg/mL) and fosfomycin (MIC=2μg/mL). The isolate co-possessed class B (NDM-1) and class D (OXA-48) carbapenemases, class A extended-spectrum β-lactamase (CTX-M-15), class C cephalosporinase (CMY-16), ArmA 16S rRNA methyltransferase, substitutions in GyrA and ParC, loss of OmpK35 porin, as well as other genes conferring resistance to quinolones (qnrA), tetracyclines [tet(A)], sulfonamides (sul1, sul2), trimethoprim (dfrA12, dfrA14), rifampicin (arr-1), chloramphenicol (cmlA1, floR) and streptomycin (aadA1). The patient was placed under contact isolation precautions preventing the spread of this nearly untreatable pathogen.

Colonization with resistant microorganisms in patients transferred from abroad: who needs to be screened?

BACKGROUND While multi-drug resistant organisms (MDRO) are a global phenomenon, there are significant regional differences in terms of prevalence. Traveling to countries with a high MDRO prevalence increases the risk of acquiring such an organism. In this study we determined risk factors for MDRO colonization among patients who returned from a healthcare system in a high-prevalence area (so-called transfer patients). Factors predicting colonization could serve as screening criteria to better target those at highest risk. METHODS This screening study included adult patients who had been exposed to a healthcare system abroad or in a high-prevalence region in Switzerland over the past six months and presented to our 950-bed tertiary care hospital between January 1, 2012 and December 31, 2013, a 24-month period. Laboratory screening tests focused on Gram-negative MDROs and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). RESULTS A total of 235 transfer patients were screened and analyzed, of which 43 (18 %) were positive for an MDRO. Most of them yielded Gram-negative bacteria (42; 98 %), with only a single screening revealing MRSA (2 %); three screenings showed a combination of Gram-negative bacteria and MRSA. For the risk factor analysis we focused on the 42 Gram-negative MDROs. Most of them were ESBL-producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae while only two were carbapenemase producers. In univariate analysis, factors associated with screening positivity were hospitalization outside of Europe (p < 0.001), surgical procedure in a hospital abroad (p = 0.007), and - on admission to our hospital - active infection (p = 0.002), antibiotic treatment (p = 0.014) and presence of skin lesions (p = 0.001). Only hospitalization outside of Europe (Odds Ratio, OR 3.2 (95 % CI 1.5- 6.8)) and active infection on admission (OR 2.7 (95 % CI 1.07- 6.6)) remained as independent predictors of Gram-negative MDRO colonization. CONCLUSION Our data suggest that a large proportion of patients (i.e., 82 %) transferred to Switzerland from hospitals in high MDRO prevalence areas are unnecessarily screened for MDRO colonization. Basing our screening strategy on certain criteria (such as presence of skin lesions, active infection, antibiotic treatment, history of a surgical procedure abroad and hospitalization outside of Europe) promises to be a better targeted and more cost-effective strategy.

In Vitro Activity of the Novel Antimicrobial Peptide Dendrimer G3KL against Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa.

The in vitro activity of the novel antimicrobial peptide dendrimer G3KL was evaluated against 32 Acinetobacter baumannii (including 10 OXA-23, 7 OXA-24, and 11 OXA-58 carbapenemase producers) and 35 Pseudomonas aeruginosa (including 18 VIM and 3 IMP carbapenemase producers) strains and compared to the activities of standard antibiotics. Overall, both species collections showed MIC50/90 values of 8/8 μg/ml and minimum bactericidal concentrations at which 50% or 90% of strains tested are killed (MBC50/90) of 8/8 μg/ml. G3KL is a promising molecule with antibacterial activity against multidrug-resistant and extensively drug-resistant A. baumannii and P. aeruginosa isolates.

Double Copies of bla(KPC-3)::Tn4401a on an IncX3 Plasmid in Klebsiella pneumoniae Successful Clone ST512 from Italy.

A carbapenem-resistant sequence type 512 (ST512) Klebsiella pneumoniae carbapenemase 3 (KPC-3)-producing K. pneumoniae strain showing a novel variant plasmid content was isolated in Palermo, Italy, in 2014. ST512 is a worldwide successful clone associated with the spread of bla(KPC) genes located on the IncFIIk pKpQIL plasmid. In our ST512 strain, the bla(KPC-3) gene was unusually located on an IncX3 plasmid, whose complete sequence was determined. Two copies of bla(KPC-3)::Tn4401a caused by intramolecular transposition events were detected in the plasmid.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Persistência de plasmídeos que codificam carbapenemases do tipo New-Delhi-Metalo-β-Lactamase

As metalo-β-lactamases (MBL) são capazes de hidrolisar os carbapenêmicos, a classe de antimicrobianos com maior potência para o tratamento de infecções graves e de maior uso clinico. Dentre as MBL, o grupo mais recentemente descrito e que apresentou rápida disseminação em todo o mundo é o da New-Delhi-Metalo- β-lactamases (NDM). Nas enterobactérias, os genes que codificam essas enzimas estão mais frequentemente localizados em plasmídeos. O estudo da estabilidade de plasmídeos que albergam o gene blaNDM-1 é importante para entender a predominância de espécies que carregam esses plasmídeos, desvendar mecanismos moleculares envolvidos na sua persistência e para desenvolver novas drogas que possam diminuir a sua persistência. Estudos recentes sobre estabilidade plasmidial evidenciaram que a maprotilina é capaz de induzir perda plasmidial de até 90% em E. coli K12. Neste trabalho, foi estudado o efeito da maprotilina na indução de cura de plasmídeos, que albergam o gene blaNDM-1, em diferentes espécies da família Enterobacteriaceae. Nove isolados pertencentes a diferentes espécies foram incluídas no estudo. Os plasmídeos foram caracterizados quanto ao seu tamanho por eletroforese e por sequenciamento de DNA no sistema Illumina. A persistência plasmidial foi determinada pelo método de contagem em placa em LB ágar com e sem tratamento com maprotilina em concentrações sub-inibitórias (50mg/L). O experimento foi conduzido por 10 dias, representando aproximadamente 100 gerações. Neste estudo evidenciou-se que o grupo das enterobactérias estão envolvidas na disseminação de plasmídeos com blaNDM-1, sendo que plasmídeos do grupo IncF estão mais relacionados a essa dispersão. A maprotilina teve efeito de cura plasmidial em todos os isolados exceto em E. hormaechei \"subsp. oharae\" e C. freundii. O isolado P. rettgeri apresentou maior taxa de perda plasmidial e a análise comparativa da sequência nucleotídica do plasmídeo indicou que a presença da IS5 pode estar relacionada com a diminuição da persistência plasmidial. Diferenças na persistência plasmidial, quando tratados com maprotilina, entre E. hormaechei \"subsp. steigerwaltii\" e E. hormaechei \"subsp. oharae\" sugerem que E. hormaechei \"subsp. oharae\" pode ser um possível disseminador de plasmídeos albergando blaNDM-1, devido a processos de adaptação co-evolutivos.

Quorum sensing, bacterial communication and new antibiotics [Editorial]

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