Molecular characterization of extended-spectrum cephalosporin-resistance in Escherichia coli in pigs on-farm and from clinical cases throughout Quebec, Canada during 16 years

Le développement de la multirésistance chez Escherichia coli est un problème important en médecine animale et humaine. En outre, l’émergence et la diffusion des déterminants de résistance aux céphalosporines à larges spectres de troisième génération (ESCs) parmi les isolats, incluant des céphalosporines essentielles en médecine humaine (ex. ceftriaxone et ceftiofur), est un problème majeur de santé publique. Cette thèse visait trois objectifs. D’abord étudier la dynamique de la résistance aux antimicrobiens (AMR) ainsi que la virulence et les profils génétiques de la AMR des E. coli isolées de porcs recevant une nourriture post-sevrage supplémentée avec de la chlortétracycline et de la pénicilline G, et, accessoirement, évaluer les effets d'additifs alimentaires sur cette dynamique en prenant pour exemple d'étude un minéral argileux, la clinoptilolite, étant donné son possible lien avec le gène blaCMY-2 qui confère la résistance au ceftiofur. L'objectif suivant était d'investiguer les mécanismes menant à une augmentation de la prévalence du gène blaCMY-2 chez les porcs qui reçoivent de la nourriture médicamentée et qui n'ont pas été exposés au ceftiofur Ici encore,nous avons examiné les effets d’un supplément alimentaire avec un minéral argileux sur ce phénomène. Enfin, notre dernier objectif était d’étudier, dans le temps, les génotypes des isolats cliniques d'E. coli résistant au ceftiofur, isolés de porcs malades au Québec à partir du moment où la résistance au ceftiofur a été rapportée, soit de 1997 jusqu'à 2012. Dans l'étude initiale, la prévalence de la résistance à 10 agents antimicrobiens, incluant le ceftiofur, s’accroît avec le temps chez les E.coli isolées de porcelets sevrés. Une augmentation tardive de la fréquence du gène blaCMY-2, encodant pour la résistance au ceftiofur, et la présence des gènes de virulence iucD et tsh a été observée chez les isolats. La nourriture supplémentée avec de la clinoptilolite a été associée à une augmentation rapide mais, par la suite, à une diminution de la fréquence des gènes blaCMY-2 dans les isolats. En parallèle, une augmentation tardive dans la fréquence des gènes blaCMY-2 et des gènes de virulence iucD et tsh a été observée dans les isolats des porcs contrôles, étant significativement plus élevé que dans les porcs ayant reçu l'additif au jour 28. La diversité, au sein des E. coli positives pour blaCMY-2 , a été observée au regard des profils AMR. Certaines lignées clonales d'E.coli sont devenues prédominantes avec le temps. La lignée clonale du phylotype A prédominait dans le groupe supplémenté, alors que les lignées clonales du phylotype B1, qui possèdent souvent le gène de virulence iucD associé aux ExPEC, prédominaient dans le groupe contrôle. Les plasmides d'incompatibilité (Inc) des groupes, I1, A/C, et ColE, porteurs de blaCMY-2, ont été observés dans les transformants. Parmi les souches cliniques d'E.coli ESC-résistantes, isolées de porcs malades au Québec de 1997 à 2012, blaCMY-2 était le gène codant pour une β-lactamase le plus fréquemment détecté; suivi par blaTEM et blaCTX-M,. De plus, les analyses clonales montrent une grande diversité génétique. Par contre, des isolats d'E. coli avec des profils PFGE identiques ont été retrouvés dans de multiples fermes la même année mais aussi dans des années différentes. La résistance à la gentamicine, kanamycine, chloramphenicol, et la fréquence de blaTEM et de IncA/C diminuent significativement au cour de la période étudiée, alors que la fréquence de IncI1 et de la multirésistance à sept catégories d'agents antimicrobiens augmente significativement avec le temps. L'émergence d'isolats d'E. coli positifs pour blaCTX-M, une β-lactamase à large spectre et produisant des ESBL, a été observée en 2011 et 2012 à partir de lignées clonales distinctes et chez de nombreuses fermes. Ces résultats, mis ensemble, apportent des précisions sur la dissémination de la résistance au ceftiofur dans les E. coli isolées de porcs. Au sein des échantillons prélevés chez les porcs sevrés recevant l'alimentation médicamentée sur une ferme, et pour laquelle une augmentation de la résistance au ceftiofur a été observée, les données révèlent que les souches d'E. coli positives pour blaCMY-2 et résistantes aux ESCs appartenaient à plusieurs lignées clonales différentes arborant divers profils AMR. Le gène blaCMY-2 se répand à la fois horizontalement et clonalement chez ces E. coli. L'ajout de clinoptilotite à la nourriture et le temps après le sevrage influencent la clonalité et la prévalence du gène blaCMY-2 dans les E. coli. Durant les 16 années d'étude, plusieurs lignées clonales différentes ont été observées parmi les souches d'E. coli résistantes au ceftiofur isolées de porc malades de fermes québécoises, bien qu’aucune lignée n'était persistante ou prédominante pendant l'étude. Les résultats suggèrent aussi que le gène blaCMY-2 s'est répandu à la fois horizontalement et clonalement au sein des fermes. De plus, blaCMY-2 est le gène majeur des β-lactamases chez ces isolats. À partir de 2011, nous rapportons l'émergence du gène blaCTX-M dans des lignées génétiques distinctes.

Rapid detection of β-lactamase-hydrolyzing extended-spectrum cephalosporins in Enterobacteriaceae by use of the new chromogenic βLacta test

The chromogenic βLacta test developed for the rapid detection of β-lactamase-hydrolyzing extended-spectrum cephalosporins in Enterobacteriaceae revealed good performance with extended-spectrum β-lactamase (ESBL) producers (97.5% true-positive results). However, false-negative results occurred with chromosomal AmpC hyperproducers and plasmid AmpC producers, whereas uninterpretable results were mostly due to VIM-1 carbapenemase producers and possibly low levels of expressed ESBLs.

Association of extended-spectrum β-lactamase VEB-5 and 16S rRNA methyltransferase armA in Salmonella enterica from the United Kingdom

Aminoglycosides and beta-lactams are used for the treatment of a wide range of infections due to both Gram-negative and Gram-positive. An emerging aminoglycoside resistance mechanism, methylation of the aminoacyl site of the 16S rRNA, confers high-level resistance to clinically important aminoglycosides such as amikacin, tobramycin and gentamicin. Eight 16S rRNA methyltransferase genes, armA, rmtA, rmtB, rmtC, rmtD, rmtE, rmtF and npmA, have been identified in several species of enterobacteria worldwide (2, 6, 7, 9, 11, 13, 14). Resistance to extended spectrum β-lactams remains additionally an important clinical problem. Apart from the large TEM, SHV, and CTX-M families, several other extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) have been identified, including VEB enzymes, which confer high-level resistance to cephalosporins and monobactams. Although 16S rRNA methyltransferases have been frequently identified associated with different ESBLs, there has been no report of association of a 16S rRNA methyltransferase with a VEB enzyme, except for the identification of rmtC with blaVEB-6 (14)

Mutation frequency of non-ESBL phenotype SENTRY (Asia-Pacific) isolates of Klebsiella pneumoniae conversion to an ESBL positive phenotype

Extended spectrum β-lactamases or ESBLs, which are derived from non-ESBL precursors by point mutation of β-lactamase genes (bla), are spreading rapidly all over the world and have caused considerable problems in the treatment of infections caused by bacteria which harbour them. The mechanism of this resistance is not fully understood and a better understanding of these mechanisms might significantly impact on choosing proper diagnostic and treatment strategies. Previous work on SHV β-lactamase gene, blaSHV, has shown that only Klebsiella pneumoniae strains which contain plasmid-borne blaSHV are able to mutate to phenotypically ESBL-positive strains and there was also evidence of an increase in blaSHV copy number. Therefore, it was hypothesised that although specific point mutation is essential for acquisition of ESBL activity, it is not yet enough, and blaSHV copy number amplification is also essential for an ESBL-positive phenotype, with homologous recombination being the likely mechanism of blaSHV copy number expansion. In this study, we investigated the mutation rate of non-ESBL expressing K. pneumoniae isolates to an ESBL-positive status by using the MSS-maximum likelihood method. Our data showed that blaSHV mutation rate of a non-ESBL expressing isolate is lower than the mutation rate of the other single base changes on the chromosome, even with a plasmid-borne blaSHV gene. On the other hand, mutation rate from a low MIC ESBL-positive (≤ 8 µg/mL for cefotaxime) to high MIC ESBL-positive (≥16 µg/mL for cefotaxime) is very high. This is because only gene copy number increase is needed which is probably mediated by homologous recombination that typically takes place at a much higher frequencies than point mutations. Using a subinhibitory concentration of novobiocin, as a homologous recombination inhibitor, revealed that this is the case.

The complete genome sequence of Escherichia coli EC958: a high quality reference sequence for the globally disseminated multidrug resistant E. coli O25b:H4-ST131 clone

Escherichia coli ST131 is now recognised as a leading contributor to urinary tract and bloodstream infections in both community and clinical settings. Here we present the complete, annotated genome of E. coli EC958, which was isolated from the urine of a patient presenting with a urinary tract infection in the Northwest region of England and represents the most well characterised ST131 strain. Sequencing was carried out using the Pacific Biosciences platform, which provided sufficient depth and read-length to produce a complete genome without the need for other technologies. The discovery of spurious contigs within the assembly that correspond to site-specific inversions in the tail fibre regions of prophages demonstrates the potential for this technology to reveal dynamic evolutionary mechanisms. E. coli EC958 belongs to the major subgroup of ST131 strains that produce the CTX-M-15 extended spectrum β-lactamase, are fluoroquinolone resistant and encode the fimH30 type 1 fimbrial adhesin. This subgroup includes the Indian strain NA114 and the North American strain JJ1886. A comparison of the genomes of EC958, JJ1886 and NA114 revealed that differences in the arrangement of genomic islands, prophages and other repetitive elements in the NA114 genome are not biologically relevant and are due to misassembly. The availability of a high quality uropathogenic E. coli ST131 genome provides a reference for understanding this multidrug resistant pathogen and will facilitate novel functional, comparative and clinical studies of the E. coli ST131 clonal lineage.

Global dissemination of a multidrug resistant Escherichia coli clone

Escherichia coli sequence type 131 (ST131) is a globally disseminated, multidrug resistant (MDR) clone responsible for a high proportion of urinary tract and bloodstream infections. The rapid emergence and successful spread of E. coli ST131 is strongly associated with several factors, including resistance to fluoroquinolones, high virulence gene content, the possession of the type 1 fimbriae FimH30 allele, and the production of the CTX-M-15 extended spectrum β-lactamase (ESBL). Here, we used genome sequencing to examine the molecular epidemiology of a collection of E. coli ST131 strains isolated from six distinct geographical locations across the world spanning 2000–2011. The global phylogeny of E. coli ST131, determined from whole-genome sequence data, revealed a single lineage of E. coli ST131 distinct from other extraintestinal E. coli strains within the B2 phylogroup. Three closely related E. coli ST131 sublineages were identified, with little association to geographic origin. The majority of single-nucleotide variants associated with each of the sublineages were due to recombination in regions adjacent to mobile genetic elements (MGEs). The most prevalent sublineage of ST131 strains was characterized by fluoroquinolone resistance, and a distinct virulence factor and MGE profile. Four different variants of the CTX-M ESBL–resistance gene were identified in our ST131 strains, with acquisition of CTX-M-15 representing a defining feature of a discrete but geographically dispersed ST131 sublineage. This study confirms the global dispersal of a single E. coli ST131 clone and demonstrates the role of MGEs and recombination in the evolution of this important MDR pathogen.

Insights into a multidrug resistant Escherichia coli pathogen of the globally disseminated ST131 lineage : genome analysis and virulence mechanisms

Escherichia coli strains causing urinary tract infection (UTI) are increasingly recognized as belonging to specific clones. E. coli clone O25b:H4-ST131 has recently emerged globally as a leading multi-drug resistant pathogen causing urinary tract and bloodstream infections in hospitals and the community. While most molecular studies to date examine the mechanisms conferring multi-drug resistance in E. coli ST131, relatively little is known about their virulence potential. Here we examined E. coli ST131 clinical isolates from two geographically diverse collections, one representing the major pathogenic lineages causing UTI across the United Kingdom and a second representing UTI isolates from patients presenting at two large hospitals in Australia. We determined a draft genome sequence for one representative isolate, E. coli EC958, which produced CTX-M-15 extended-spectrum β-lactamase, CMY-23 type AmpC cephalosporinase and was resistant to ciprofloxacin. Comparative genome analysis indicated that EC958 encodes virulence genes commonly associated with uropathogenic E. coli (UPEC). The genome sequence of EC958 revealed a transposon insertion in the fimB gene encoding the activator of type 1 fimbriae, an important UPEC bladder colonization factor. We identified the same fimB transposon insertion in 59% of the ST131 UK isolates, as well as 71% of ST131 isolates from Australia, suggesting this mutation is common among E. coli ST131 strains. Insertional inactivation of fimB resulted in a phenotype resembling a slower off-to-on switching for type 1 fimbriae. Type 1 fimbriae expression could still be induced in fimB-null isolates; this correlated strongly with adherence to and invasion of human bladder cells and bladder colonisation in a mouse UTI model. We conclude that E. coli ST131 is a geographically widespread, antibiotic resistant clone that has the capacity to produce numerous virulence factors associated with UTI.

B-lactamase-mediated resistance to antimicrobials : the relationship between genotype and phenotype

This thesis examined the ability to predict the emergence of bacteria resistant to antibiotics using genetic markers in the bacteria. Bacteria containing the genetic markers were able to become resistant to antibiotics, whereas bacteria that did not have the genetic markers remained susceptible. Existing techniques can identify the presence of resistance by looking at the characteristics of the bacteria during growth. However, having the ability to predict antibiotic resistance before it emerges could improve the preservation of currently available antibiotics and minimise treatment failure.

Human-associated fluoroquinolone-resistant Escherichia coli clonal lineages, including ST354, isolated from canine feces and extraintestinal infections in Australia

Phylogenetic group D extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC), including O15:K52:H1 and clonal group A, have spread globally and become fluoroquinolone-resistant. Here we investigated the role of canine feces as a reservoir of these (and other) human-associated ExPEC and their potential as canine pathogens. We characterized and compared fluoroquinolone-resistant E. coli isolates originally identified as phylogenetic group D from either the feces of hospitalized dogs (n = 67; 14 dogs) or extraintestinal infections (n = 53; 33 dogs). Isolates underwent phylogenetic grouping, random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis, virulence genotyping, resistance genotyping, human-associated ExPEC O-typing, and multi-locus sequence typing. Five of seven human-associated sequence types (STs) exhibited ExPEC-associated O-types, and appeared in separate RAPD clusters. The largest subgroup (16 fecal, 26 clinical isolates) were ST354 (phylogroup F) isolates. ST420 (phylogroup B2); O1-ST38, O15:K52:H1-ST393, and O15:K1-ST130 (phylogroup D); and O7-ST457, and O1-ST648 (phylogroup F) were also identified. Three ST-specific RAPD sub-clusters (ST354, ST393, and ST457) contained closely related isolates from both fecal or clinical sources. Genes encoding CTX-M and AmpC β-lactamases were identified in isolates from five STs. Major human-associated fluoroquinolone-resistant ± extended-spectrum cephalosporin-resistant ExPEC of public health importance may be carried in dog feces and cause extraintestinal infections in some dogs.

Editorial: In 2035, will all bacteria be multidrug-resistant? No

The spread of multidrug-resistant (MDR) bacteria has reached a threatening level. Extended-spectrum betalactamase- producing enterobacteriaceae (ESBLE) are now endemic in many hospitals worldwide as well as in the community, while resistance rates continue to rise steadily in Acinetobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa [1]. Even more alarming is the dissemination of carbapenemase-producing enterobacteriaceae (CPE), causing therapeutic and organizational problems in hospitals facing outbreaks or endemicity. This context could elicit serious concerns for the coming two decades; nevertheless, effective measures exist to stop the amplification of the problem and several axes of prevention remain to be fully exploited, leaving room for realistic hopes, at least for many parts of the world...

Expressão de fatores de virulência, mecanismos de resistência aos agentes antimicrobianos e análise molecular da resistência aos beta-lactâmicos de enterobactérias isoladas de bolsas periodontais

Em estudo anterior, as espécies de enterobactérias apresentando perfis variados de resistência aos antimicrobianos foram detectadas em 20% dos sítios com lesões periodontais de pacientes sadios do ponto de vista sistêmico. Tais cepas microbianas foram submetidas a investigações com o intuito de determinar à expressão de enzimas hidrolíticas para substratos diversos, a multirresistência aos agentes antimicrobianos e os mecanismos de resistência aos antimicrobianos da classe dos β lactâmicos. A maioria das amostras expressou atividade de gelatinase (65%), caseinase (30%) e elastase (10%). Lipase, lecitinase e DNase foram observadas apenas para Serratia marcescens. A multirresistência (considerado como a resistência a pelo menos dois agentes antimicrobianos de famílias diferentes) foi observada em 56% das amostras isoladas. A maioria das cepas foi resistentes à ampicilina (93,75%) e amoxicilina/ácido clavulânico (81,25%). Investigações sobre a resistência aos antibióticos β-lactâmicos mostraram que três amostras resistentes à cefalosporinas de 2 geração, apresentaram perfis plasmidiais de diferentes pesos moleculares. A expressão fenotípica de β-lacatamases, foi detectada nas cepas de Enterobacter cloacae (PcOM46 e PcOM5) e S. marcescens (PcOM63). No entanto, na análise molecular, não foi possível confirmar a expressão fenotípica de diferentes β-lactamases, com exceção do E. cloacae PcOM46, que apresentou amplificação para AmpC e blaTEM. Embora sensível à maioria dos antibióticos β-lactâmicos (exceção feita à ampicilina e amoxicilina / ácido clavulânico), amostra de S. marcescens PcOM68 apresentou amplificação para o gene blaSHV. Os experimentos de conjugação não detectaram a transferência de plasmídios para uma cepa de Escherichia coli K12 sensívei aos β-lactâmicos, o mesmo ocorreu nos procedimentos de transformação por eletroporação e por CaCl2, sugerindo uma resistência dependente de genes cromossomiais. A expressão de diferentes atividades enzimáticas, juntamente com a resistência aos antimicrobianos, aponta estes grupos de bactérias como agentes patogênicos potenciais capazes de contribuir para a patogênese e resposta à quimioterapia antimicrobiana nas doenças periodontais, além da disseminação sistêmica para outros locais do corpo, especialmente em indivíduos imunocomprometidos. A colonização prévia de lesões periodontais por espécies resistentes aos β-lactâmicos, pode contribuir para a disseminação destes genes relacionados à resistência aos antimicrobianos em ambientes hospitalares.

Estudo sobre a ocorrência de enterobactérias produtoras de ESBL isoladas de pacientes internados em unidades de pós-operatório de cirurgia cardíaca de um hospital da rede pública do Rio de Janeiro

As infecções associadas aos cuidados de saúde constituem um problema grave nas unidades hospitalares bem como nos serviços de atendimento extra-hospitalares. Diferentemente de outros países, no Brasil, existe uma incidência alta dessas infecções causadas por microorganismos Gram-negativos produtores de β-lactamase de espectroestendido (ESBL). Estas enzimas hidrolisam compostos β-lactâmicos e são consideradas mundialmente como de importância clínica, pois a localização de seus genes emelementos móveis facilitam a transmissão cruzada. Este estudo foi realizado com amostras bacterianas isoladas de material clínico e de fezes de pacientes internados em um hospital da rede pública no Rio de Janeiro, Brasil. Estes pacientes estavam internados em duas unidades de terapia intensiva cardiológica, no período de janeiro a dezembro de 2007. O estudo teve por objetivo realizar a caracterização fenotípica e genotípica desses isolados associados à colonização ou infecção dos pacientes. Os testes fenotípicos e genotípicos foram realizados na Universidade do Estado do Rio de Janeiro e incluíram provas bioquímicas, teste de susceptibilidade, teste confirmatório para a expressão da produção da enzima ESBL e Reação de Polimerase em Cadeia (PCR) com iniciadores específicos para cinco genes: blaTEM, blaSHV, CTX-M1, Toho1 e AmpC. As espécies bactérianas mais frequentemente isoladas foram Escherichia coli (25%) e Klebsiella pneumoniae (30,56%), e os genes mais prevalentes foram blaTEM (41,6%), AMPC (41,6%) blaSHV (33,3%), CTX-M1 (25%), e Toho1 (19,44%). Identificamos em 25% das amostras enterobactérias que não eram E. coli, K. pneumoniae ou Proteus sp, com fenótipo para ESBL e a expressão dos mesmos genes, confirmando a necessidade de investigação nestes grupos microbianos. O substrato mais sensível para a expressão da área de sinergismo no Teste de Aproximação foi o ceftriaxone (80%). Identificamos também que 17% das amostras positivas para ESBL apresentaram co-produção para AmpC e 50% apresentaram mais de um gene para os iniciadores testados. A presença da carbapenemase foi avaliada em amostras bacterianas com susceptibilidade intermediária para ertapenem, através do Teste de Hodge modificado. Os achados do presente estudo caracterizaram a co-produção de AmpC e ESBL, bem como sugerem a necessidade da revisão e a ampliação dos métodos para a detecção de outros padrões de resistência na nossa Instituição.

Estudo fenotípico e molecular de resistência aos antimicrobianos em amostras clínicas e ambientais de enterobactérias

Buscamos detectar evidências da presença de genes envolvidos na produção de Enzimas Modificadoras de Aminoglicosídeos (EMAs), Beta-lactamases de espectro estendido (ESBLs) e Mecanismos Plasmidiais de Resistência a Quinolonas (PMQRs) em cepas de K. pneumoniae, K. ozaenae e E. coli isoladas de amostras de água de rios afluentes da Baía de Guanabara e de materiais clínicos de origem hospitalar, além de avaliar o "status sanitário" dos corpos aquáticos abordados no tocante à contaminação fecal recente e indicações de contaminação hospitalar e por outros ambientes de alta seletividade. As cepas de materiais clínicos foram selecionadas entre Maio e Julho de 2010, a partir da semeadura em meio de cultura contendo 8g/mL de gentamicina. As amostras de água foram coletadas em Abril e em Julho de 2009. Realizamos testes de colimetria, empregando para tal, a metodologia convencional e outra, na qual adicionamos 32g/mL de cefalotina e 8g/mL de gentamicina aos caldos Lactosado e Escherichia coli (caldo EC), a fim de detectar e quantificar coliformes resistentes. Para o isolamento das cepas empregamos meios de cultura contendo 32g/mL de cefalotina e 8g/mL de gentamicina. As cepas foram identificadas e submetidas a testes de susceptibilidade aos antimicrobianos (TSA), testes presuntivos para presença de ESBLs, extração de DNA plasmidial e ensaios de Reação em Cadeia de Polimerase (PCR) para a detecção dos genes. A utilização de agentes antimicrobianos nos testes de colimetria nos permitiu detectar a presença e quantificar coliformes totais e fecais resistentes nas amostras de água analisadas nos diferentes pontos. O TSA das cepas isoladas de amostras de água exibiu perfis de multirresistência, compatíveis com o de bactérias de origem hospitalar, semelhante ao encontrado nas cepas isoladas de materiais clínicos. Todas as cepas isoladas de amostras de água e 90% das cepas de materiais clínicos apresentaram pelo menos uma banda plasmidial. Os ensaios de PCR evidenciaram a presença de produtos de amplificação para EMAs, ESBLs e PMQRs, sendo que 7,4% das cepas de amostras de água e 20% das cepas de materiais clínicos apresentaram produtos de amplificação para as três classes de antimicrobianos. A realização de testes de colimetria empregando antimicrobianos, como gentamicina e cefalotina, pode ser uma ferramenta adicional importante ao teste convencional, quando o interesse for, o monitoramento e a prevenção de contaminação ambiental, especialmente associada a microrganismos carreando genes de resistência. O uso criterioso de antimicrobianos em atividades de cunho hospitalar e veterinário e medidas no sentido de prevenção de lançamento de esgoto e/ou tratamento dos efluentes, são fundamentais para o controle da disseminação de elementos genéticos de resistência transferíveis entre os microrganismos. A detecção e identificação de microrganismos apresentando elementos de resistência em ambiente extra-hospitalar como em água e solo, em particular, o emprego de testes de colimetria empregando antimicrobianos, se faz necessária, como forma de prevenção e controle de disseminação destes microrganismos com potencial de causar infecções em humanos e outros animais que eventualmente entram em contato com estes ambientes.

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.

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