Molecular analysis of methicillin-resistant Staphylococcus aureus dissemination among healthcare professionals and/or HIV patients from a tertiary hospital

Abstract INTRODUCTION: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is a nosocomial pathogen in community settings. MRSA colonized individuals may contribute to its dissemination; the risk of MRSA infection is increased in human immunodeficiency virus/acquired immune deficiency syndrome (HIV/AIDS) patients, although the prevalence of colonization in this group is not well established. The present study addressed this issue by characterizing MRSA isolates from HIV/AIDS patients and their healthcare providers (HCPs) to determine whether transmission occurred between these two populations. METHODS: A total of 24 MRSA isolates from HIV-infected patients and five from HCPs were collected between August 2011 and May 2013. Susceptibility to currently available antimicrobials was determined. Epidemiological typing was carried out by pulsed-field gel electrophoresis, multilocus sequence typing, and Staphylococcus cassette chromosome (SCCmec) typing. The presence of heterogeneous vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus (hVISA) and heterogeneous daptomycin-resistant Staphylococcus aureus (hDRSA) was confirmed by population analysis profile. Isolates characterized in this study were also compared to isolates from 2009 obtained from patients at the same hospital. RESULTS: A variety of lineages were found among patients, including ST5-SCCmecII and ST30-SCCmecIV. Two isolates were Panton-Valentine leukocidin-positive, and hVISA and hDRSA were detected. MRSA isolates from two HCPs were not related to those from HIV/AIDS patients, but clustered with archived MRSA from 2009 with no known relationship to the current study population. CONCLUSIONS: ST105-SCCmecII clones that colonized professionals in 2011 and 2012 were already circulating among patients in 2009, but there is no evidence that these clones spread to or between HIV/AIDS patients up to the 7th day of their hospitalization.

The first report in Brazil of severe infection caused by community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA)

Community-acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (CA-MRSA) is an emergent pathogen in Brazil. However, there are no data on the prevalence of CA-MRSA. We report here the first well-characterized case of severe life-threatening CA-MRSA infection in a child living in Rio de Janeiro city. The patient had many complications including hematogenous osteomyelitis and involvement of multiple sites requiring drainage of soft-tissue abscess, and pleural and pericardial empyema. The MRSA isolates recovered were genotyped using PFGE, SCCmec typing and multilocus sequence typing. Disk diffusion tests were performed following Clinical and Laboratory Standards Institute recommendations. In addition, the presence of Panton-Valentine leukocidin (PVL) was assessed by PCR amplification, using specific primers for lukF-pv (encoding for the F subunit of the PVL). The bacterial isolates were related to the ST30-SCCmecIV lineage (Oceania Southwest Pacific clone), a PVL producer CA-MRSA previously detected in Porto Alegre, RS, Brazil. Also, the isolates analyzed were susceptible to all non-β-lactam antibiotics tested. The present report demonstrates that disseminated CA-MRSA disease is also occurring in Rio de Janeiro. Thus, the empirical treatment of moderate or severe infections suspected of being associated with CA-MRSA needs to be reviewed in order to allow prompt initiation of an effective therapy that also covers these microorganisms.

Genotyping of methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates obtained in the Northeast region of Brazil

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is a major agent of hospital infections worldwide. In Brazil, a multiresistant MRSA lineage (ST239-SCCmecIIIA), the so-called Brazilian epidemic clone (BEC), has predominated in all regions. However, an increase in nosocomial infections caused by non-multiresistant MRSA clones has recently been observed. In the present study, 45 clinical isolates of MRSA obtained from a university hospital located in Natal city, Brazil, were identified by standard laboratory methods and molecularly characterized using staphylococcal chromosome cassette mec (SCCmec) typing and pulsed-field gel electrophoresis. Antimicrobial susceptibility testing was carried out using CLSI methods. The MRSA isolates studied displayed a total of 8 different pulsed-field gel electrophoresis patterns (types A to H) with predominance (73%) of pattern A (BEC-related). However, MRSA harboring SCCmec type IV were also identified, 3 (7%) of which were genetically related to the pediatric clone - USA800 (ST5-SCCmecIV). In addition, we found a considerable genetic diversity within BEC isolates. MRSA displaying SCCmecIV are frequently susceptible to the majority of non-β-lactam antibiotics. However, emergence of multiresistant variants of USA800 was detected.

Vergleichende Untersuchungen Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus des Klinikums Kassel der Jahre 1999 bis 2004

Die vorliegende Arbeit liefert erstmals einen umfassenden Überblick über die molekulare Epidemiologie von Methicillin resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) eines nordhessischen Krankenhauses inklusive seines Umfeldes und deren Entwicklung in einem Zeitraum von fünf Jahren. Von besonderer Bedeutung ist, dass die MRSA-Stämme hierfür nicht nur anhand ihrer SCCmec-Region (staphylococcal cassette chromosome) typisiert wurden, sondern eine weitergehende Charakterisierung auf Grund der Bestimmung des Vorkommens von Antibiotikaresistenz- und Toxingenen, sowie Plasmiden erfolgte. Dabei wurde ein neuer SCCmec-Typ entdeckt und charakterisiert und weitere noch unbekannte SCCmec-Elemente beschrieben. Bei der Charakterisierung der MRSA-Kollektive konnten bzgl. aller untersuchten Eigenschaften im Laufe der Zeit signifikante Veränderungen beobachtet werden. Am deutlichsten waren diese Unterschiede zwischen dem ältesten Kollektiv aus 1999 und allen nachfolgenden Kollektiven. Die Kollektive aus 2001, 2002, 2003 und 2004 zeigten untereinander größere Ähnlichkeiten, aber dennoch gleichzeitig eine tendenziell divergente Entwicklung einzelner Eigenschaften. Besonders auffallend war das dominante Auftreten von SCCmecIV mit 63-87% der Isolate eines Kollektivs ab 2001, gegenüber 16% in 1999. Weiterhin erfolgte eine markante Veränderung im Vorkommen einzelner Antibiotikaresistenzgene von 1999 bis 2004. So waren aacA-aphD und ermA bei MRSA aus 1999 mit 84% bzw. 90% deutlich häufiger als in allen Kollektiven der folgenden Jahre (aacA-aphD: max. 32%, ermA: max. 40%). Wohingegen ermC ein stets zunehmendes Vorkommen von 3% auf 67% über den Untersuchungszeitraum zeigte. Unkontinuierliches aber statistisch relevant vermehrtes Auftreten von tetM konnte bei Isolaten aus 1999 (40%) und 2004 (74%) nachgewiesen werden. Auch bei Toxingenen zeigten sich deutliche Unterschiede in der zeitlichen Verteilung. Ab 2001 zeigten alle Isolate wesentlich höhere Anteile an sec, seg und sei verglichen mit den MRSA aus 1999. So konnte sec im Kollektiv aus 1999 gar nicht nachgewiesen werden, in denen der Folgejahre mit 54-77%. Die Werte für seg und sei stiegen von 48% bzw. 41% in 1999 kontinuierlich auf über 90% in 2004. Die Häufigkeit von MRSA sowohl mit mehreren Resistenzgenen als auch die mit mehreren Toxingenen nahm im Laufe der Zeit zu und korrelierte mit dem Vorkommen von Plasmiden. Bezüglich seiner Korrelation mit den vorkommenden Plasmiden zeigte SCCmecIV im Erhebungszeitraum besonders deutlich eine Veränderung. So nahm über den Zeitraum der Beobachtung die Anzahl der Stämme die zusätzlich zu einem großen Plasmid ein weiteres kleines Plasmid besaßen signifikant zu. Auch beim Vergleich der SCCmec-Typen der MRSA-Isolate konnten Unterschiede bzgl. aller weiteren untersuchten Eigenschaften dargestellt werden. So zeigten z.B. alle SCCmecIIIA das sea-Gen, während dies bei allen anderen in der vorliegenden Arbeit untersuchten SCCmec-Typen nur vereinzelt vorkam. SCCmecII-Stämme wiesen sowohl die meisten Antibiotikaresistenz- als auch Toxingene auf. Es wurde ferner gezeigt, dass Stämme mit vielen Resistenzgenen auch eine hohe Anzahl Toxingene besaßen und dies im Zusammenhang mit einem erhöhten Plasmidgehalt stehen könnte. Aus den MRSA-Kollektiven isolierte Plasmide konnten aufgrund von Restriktionsanalysen als verwandt zu β-Laktamase-Plasmiden des Grundtyps pI524 und pI258 beschrieben werden. Der in vorliegender Arbeit gezeigte Zusammenhang zwischen der Anzahl von direct repeat units (dru) in der Hypervariablen Region (HVR) und dem SCCmec-Typ half den Unterschied zwischen SCCmecIV und SCCmecIVA, sowie die Sonderstellung des in vorliegender Arbeit erstmalig beschriebenen SCCmecIA/II darzustellen. Nicht alle Isolate konnten einem bekannten SCCmec-Typ zugeordnet werden, es handelt sich bei diesen Ausnahmen um weitere noch unbekannte und hier erstmalig beschriebene SCCmec-Typen. Aufgrund der vorliegenden Arbeit konnte ein neuer SCCmec-Typ definiert werden, namentlich der Typ SCCmecIA/II, der seit 1999 in der Region gehäuft vorkommt Die vorliegenden Untersuchungen zeigten somit, dass die Epidemiologie von MRSA der Region Nordhessen trotz bestehender Gemeinsamkeiten zur MRSA-Situation in ganz Deutschland auch Besonderheiten aufweist. Diese nun zu kennen kann einen Beitrag zur gezielten Verbesserung bisheriger Maßnahmen zur Ausbreitungskontrolle von MRSA in der nordhessischen Region leisten.