Multidrug resistance genes, including blaKPC and blaCTX-M-2, among Klebsiella pneumoniae isolated in Recife, Brazil

INTRODUCTION: The prevalence of cephalosporins and carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strains is rising in Brazil, with potential serious consequences in terms of patients' outcomes and general care. METHODS: This study characterized 24 clinical isolates of K. pneumoniae from two hospitals in Recife, Brazil, through the antimicrobial susceptibility profile, analyses of β-lactamase genes (blaTEM, blaSHV,blaCTX-MblaKPC, blaVIM, blaIMP, and blaSPM), plasmidial profile and ERIC-PCR (Enterobacterial repetitive intergenic consensus-polymerase chain reaction). RESULTS: ERIC-PCR and plasmidial analysis grouped the isolates in 17 and 19 patterns, respectively. Six isolates from one hospital presented the same pattern by ERIC-PCR, indicating clonal dissemination. All isolates presented blaSHV, 62.5% presented blaCTX-M-2, 29% blaTEM, and 41.7% blaKPC. Metallo-β-lactamase genes blaand blawere not detected. Eleven isolates were identified carrying at least 3 β-lactamase studied genes, and 2 isolates carried blaSHVblaTEM, blaCTX-M-2 and blaKPC simultaneously. CONCLUSIONS: The accumulation of resistance genes in some strains, observed in this study, imposes limitations in the therapeutic options available for the treatment of infections caused by K. pneumoniae in Recife, Brazil. These results should alert the Brazilian medical authorities to establish rigorous methods for more efficiently control the dissemination of antimicrobial resistance genes in the hospital environment.

KPC-PRODUCING Serratia marcescens IN A HOME-CARE PATIENT FROM RECIFE, BRAZIL

SUMMARY In this brief communication we describe the occurrence of a KPC-producing Serratia marcescensisolate in a home-care patient from Recife, Brazil. The blaKPC, blaSPM, blaIMP, blaVIMblaOXA, blaCTX-M, blaSHV, blaTEM and blaGES genes were investigated by Polymerase Chain Reaction (PCR) and DNA sequencing. The isolate was positive for blaKPC-2 and blaTEM-1 and was resistant to aztreonam, cefepime, cefotaxime, imipenem, meropenem, gentamicin, ciprofloxacin and cefazidime, and susceptible only to amikacin, tigecycline and gatifloxacin. This is the first report in Brazil of KPC-producing S. marcescens clinical isolate outside of a hospital environment. Caregivers should be alert for the presence of this isolate in the community setting.

Detection of bla KPC-2 in Proteus mirabilis in Brazil

INTRODUCTION : Infections caused by Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC)-producing isolates pose a major worldwide public health problem today. METHODS : A carbapenem-resistant Proteus mirabilis clinical isolate was investigated for plasmid profiles and the occurrence of β-lactamase genes. RESULTS : The isolate exhibited resistance to ertapenem and imipenem and was susceptible to meropenem, polymyxin, and tigecycline. Five plasmids were identified in this isolate. DNA sequencing analysis revealed the presence of bla KPC-2 and bla TEM-1 genes. An additional PCR using plasmid DNA confirmed that bla KPC-2 was present in one of these plasmids. Conclusions: We report the detection of bla KPC-2 in P. mirabilis in Brazil for the first time. This finding highlights the continuous transfer of bla KPC between bacterial genera, which presents a serious challenge to the prevention of infection by multidrug-resistant bacteria.

Outbreak of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae: two-year epidemiologic follow-up in a tertiary hospital

This study describes a carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP) outbreak that occurred from October 2008-December 2010. Polymerase chain reaction assays were performed to detect the blaKPC gene and molecular typing was performed using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). There were 33 CRKP infections; PFGE revealed five genotypes: genotype A in five (15%), B in 18 (55%), C in eight (24%) and two unique profiles. Genotype B was disseminated in all hospital units and belonged to the same clone identified in 11 different hospitals in the state of São Paulo. Sixteen (48%) patients died. Seven isolates (21%) were resistant to polymyxin B and 45% were resistant to tigecycline and amikacin.

Mutational and acquired carbapenem resistance mechanisms in multidrug resistant Pseudomonas aeruginosa clinical isolates from Recife, Brazil

An investigation was carried out into the genetic mechanisms responsible for multidrug resistance in nine carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosaisolates from different hospitals in Recife, Brazil. Susceptibility to antimicrobial agents was determined by broth microdilution. Polymerase chain reaction (PCR) was employed to detect the presence of genes encoding β-lactamases, aminoglycoside-modifying enzymes (AMEs), 16S rRNA methylases, integron-related genes and OprD. Expression of genes coding for efflux pumps and AmpC cephalosporinase were assessed by quantitative PCR. The outer membrane proteins were separated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The blaSPM-1, blaKPC-2 and blaGES-1 genes were detected in P. aeruginosaisolates in addition to different AME genes. The loss of OprD in nine isolates was mainly due to frameshift mutations, premature stop codons and point mutations. An association of loss of OprD with the overexpression of MexAB-OprM and MexXY-OprM was observed in most isolates. Hyper-production of AmpC was also observed in three isolates. Clonal relationship of the isolates was determined by repetitive element palindromic-PCR and multilocus sequence typing. Our results show that the loss of OprD along with overexpression of efflux pumps and β-lactamase production were responsible for the multidrug resistance in the isolates analysed.

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.

Investigação de genes de resistência a carbapenêmicos e aminoglicosídeos e tipagem molecular de amostras de Acinetobacter baumannii isoladas de pacientes internados em unidades de terapia intensiva de um hospital terciário

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Investigação de genes de resistência às quinolonas e aminoglicosídeos em Klebsiella pneumoniae produtoras de carbapenemases do tipo KPC em hospitais do estado de São Paulo

Pós-graduação em Microbiologia - IBILCE

Investigação de genes de resistência a carbapenêmicos, cefalosporinas e quinolonas e tipagem molecular de Enterobacter spp isolados de pacientes internados em um hospital terciário do Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigação de genes de resistência a carbapenêmicos, cefalosporinas e quinolonas e tipagem molecular de Enterobacter spp isolados de pacientes internados em um hospital terciário do Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The modified Hodge test is a useful tool for ruling out klebsiella pneumoniae carbapenemase

OBJECTIVE: Enterobacteriaceae bacteria harboring Klebsiella pneumoniae carbapenemase are a serious worldwide threat. The molecular identification of these pathogens is not routine in Brazilian hospitals, and a rapid phenotypic screening test is desirable. This study aims to evaluate the modified Hodge test as a phenotypic screening test for Klebsiella pneumoniae carbapenemase. METHOD: From April 2009 to July 2011, all Enterobacteriaceae bacteria that were not susceptible to ertapenem according to Vitek2 analysis were analyzed with the modified Hodge test. All positive isolates and a random subset of negative isolates were also assayed for the presence of blaKPC. Isolates that were positive in modified Hodge tests were sub-classified as true-positives (E. coli touched the ertapenem disk) or inconclusive (distortion of the inhibition zone of E. coli, but growth did not reach the ertapenem disk). Negative results were defined as samples with no distortion of the inhibition zone around the ertapenem disk. RESULTS: Among the 1521 isolates of Enterobacteriaceae bacteria that were not susceptible to ertapenem, 30% were positive for blaKPC, and 35% were positive according to the modified Hodge test (81% specificity). Under the proposed sub-classification, true positives showed a 98% agreement with the blaKPC results. The negative predictive value of the modified Hodge test for detection was 100%. KPC producers showed high antimicrobial resistance rates, but 90% and 77% of these isolates were susceptible to aminoglycoside and tigecycline, respectively. CONCLUSION: Standardizing the modified Hodge test interpretation may improve the specificity of KPC detection. In this study, negative test results ruled out 100% of the isolates harboring Klebsiella pneumoniae carbapenemase-2. The test may therefore be regarded as a good epidemiological tool.

The modified Hodge test is a useful tool for ruling out Klebsiella pneumoniae carbapenemase

OBJECTIVE: Enterobacteriaceae bacteria harboring Klebsiella pneumoniae carbapenemase are a serious worldwide threat. The molecular identification of these pathogens is not routine in Brazilian hospitals, and a rapid phenotypic screening test is desirable. This study aims to evaluate the modified Hodge test as a phenotypic screening test for Klebsiella pneumoniae carbapenemase. METHOD: From April 2009 to July 2011, all Enterobacteriaceae bacteria that were not susceptible to ertapenem according to Vitek2 analysis were analyzed with the modified Hodge test. All positive isolates and a random subset of negative isolates were also assayed for the presence of blaKPC. Isolates that were positive in modified Hodge tests were sub-classified as true-positives (E. coli touched the ertapenem disk) or inconclusive (distortion of the inhibition zone of E. coli, but growth did not reach the ertapenem disk). Negative results were defined as samples with no distortion of the inhibition zone around the ertapenem disk. RESULTS: Among the 1521 isolates of Enterobacteriaceae bacteria that were not susceptible to ertapenem, 30% were positive for blaKPC, and 35% were positive according to the modified Hodge test (81% specificity). Under the proposed sub-classification, true positives showed a 98% agreement with the blaKPC results. The negative predictive value of the modified Hodge test for detection was 100%. KPC producers showed high antimicrobial resistance rates, but 90% and 77% of these isolates were susceptible to aminoglycoside and tigecycline, respectively. CONCLUSION: Standardizing the modified Hodge test interpretation may improve the specificity of KPC detection. In this study, negative test results ruled out 100% of the isolates harboring Klebsiella pneumoniae carbapenemase 2. The test may therefore be regarded as a good epidemiological tool.

Non-phenotypic tests to detect and characterize antibiotic resistance mechanisms in Enterobacteriaceae

In the past 2 decades, we have observed a rapid increase of infections due to multidrug-resistant Enterobacteriaceae. Regrettably, these isolates possess genes encoding for extended-spectrum β-lactamases (e.g., blaCTX-M, blaTEM, blaSHV) or plasmid-mediated AmpCs (e.g., blaCMY) that confer resistance to last-generation cephalosporins. Furthermore, other resistance traits against quinolones (e.g., mutations in gyrA and parC, qnr elements) and aminoglycosides (e.g., aminoglycosides modifying enzymes and 16S rRNA methylases) are also frequently co-associated. Even more concerning is the rapid increase of Enterobacteriaceae carrying genes conferring resistance to carbapenems (e.g., blaKPC, blaNDM). Therefore, the spread of these pathogens puts in peril our antibiotic options. Unfortunately, standard microbiological procedures require several days to isolate the responsible pathogen and to provide correct antimicrobial susceptibility test results. This delay impacts the rapid implementation of adequate antimicrobial treatment and infection control countermeasures. Thus, there is emerging interest in the early and more sensitive detection of resistance mechanisms. Modern non-phenotypic tests are promising in this respect, and hence, can influence both clinical outcome and healthcare costs. In this review, we present a summary of the most advanced methods (e.g., next-generation DNA sequencing, multiplex PCRs, real-time PCRs, microarrays, MALDI-TOF MS, and PCR/ESI MS) presently available for the rapid detection of antibiotic resistance genes in Enterobacteriaceae. Taking into account speed, manageability, accuracy, versatility, and costs, the possible settings of application (research, clinic, and epidemiology) of these methods and their superiority against standard phenotypic methods are discussed.

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.

Enterobacterias productoras de carbapenemasas: tipos, epidemiología molecular y alternativas terapéuticas

Los carbapenémicos son los antibióticos β-lactámicos de más amplio espectro activos frente a microorganismos grampositivos, gramnegativos y anaerobios. Estos agentes mantienen su actividad frente a enterobacterias productoras de β-lactamasas de espectro extendido (BLEE) o de cefalosporinasas AmpC. Dentro de las enterobacterias, la resistencia a los carbapenémicos está mediada principalmente por la producción de diferentes tipos de carbapenemasas, aunque esta resistencia también puede ser debida a una combinación pérdida de porinas más enzimas BLEE o una hiperexpresión de AmpC. Las carbapenemasas representan la familia de β-lactamasas más versátil, con un amplio espectro. La mayoría de estas enzimas reconocen e hidrolizan a casi todos los β- lactámicos y son resistentes a la acción de los inhibidores de los β-lactámicos. Dentro de las enterobacterias, las carbapenemasas se aíslan principalmente en K. pneumoniae y en menor medida en E. coli y otras especies, con una prevalencia más alta en el sur de Europa y Asia que en otras partes del mundo. Las carbapenemasas de la clase A, que pertenecen al grupo 2f de Bush-Jacoby, se pueden dividir en 5 grupos en base a su filogenética: GES, KPC, SME, IMI y NMCA. Las enzimas SME, NMC e IMI están codificadas en cromosómas mientras que las enzimas GES y KPC se encuentran codificadas en plásmidos. El gen blaKPC está asociado el transposón Tn4401. Clínicamente, el grupo que más interés tiene es el de las enzimas KPC. Existen 11 tipos descritos...