Caracterización clínica-microbiológica y factores de riesgo de las bacteriemias por enterobacterias productoras de betalactamasas de espectro extendido en el hospital universitario / Clinical-microbiological characterization and risk factors of bacteremia caused by extended-spectrum beta-lactamase-producing enterobacteria at the university hospital

INTRODUCCIÓN: Las infecciones del torrente sanguíneo se asocian con alta morbi- mortalidad, siendo frecuentemente causadas por enterobacterias, y cuando éstas producen ß-lactamasas de espectro extendido (BLEEs), la morbi-mortalidad, duración internación y costos sanitarios son aún mayores. OBJETIVO: Caracterizar los episodios de bacteriemia por enterobacterias en el Hospital Universitario en un período de 2 años. METODOLOGÍA: Estudio observacional, analítico, casos controles (1:1), con recolección de datos retrospectiva. Población: pacientes ≥18 años atendidos en el Hospital Universitario en período 01/01/2014 - 30/11/2015, con hemocultivo positivo por enterobacteria. Recolección datos clínicos-epidemiológicos: revisión registros médicos. Estudio microbiológico: Identificación y susceptibilidad - equipo automatizado Vitek® 2 system (bioMérieux, Marcy l'Etoile, France). Sensibilidad a fosfomicina: disco-difusión (E. coli) y dilución en agar (resto de las enterobacterias). Ceftazidime-avibactam: disco-difusión. Aislamientos BLEE+ según Vitek: confirmación y caracterización de BLEE: reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y secuenciación. Investigación mecanismos transferibles de resistencia a quinolonas (TMQR) qnrB y aac(6')-Ib-cr: PCR. Caracterización molecular enterobacterias BLEE más prevalentes: MultiLocus Sequence Typing (MLST) y Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE). Análisis casos y controles: I)Factores de riesgo bacteriemia BLEE: Casos - pacientes con bacteriemia por enterobacteria BLEE(+). Controles - pacientes con bacteriemia por enterobacteria BLEE (-) sensible a cefalosporinas tercera generación. II) Factores de riesgo mortalidad intrahospitalaria: Casos - pacientes con mortalidad hospitalaria por cualquier causa. Controles ­ pacientes egresados vivos. Análisis estadístico: paquete estadístico IBM SPSS Statistics 23. Análisis casos y controles: cálculo de odd ratios (OR) e intervalo de confianza al 95% (IC95%). Variables con p ≤0.05 en análisis univariado incluídas en análisis multivariado (regresión logística). Proyecto aprobado por Comité Ética del Hospital de Clínicas y financiado por ANII (FMV_3_2016_1_126580, Fondo María Viña ­ 2016). RESULTADOS: Principales resultados microbiológicos: 174 episodios de bacteriemia y 178 enterobacterias recuperadas, con confirmación molecular de producción BLEE en 41 enterobacterias (23%): 29 Klebsiella pneumoniae, 7 Escherichia coli, 2 Serratia marcescens, 1 Enterobacter cloacae, 1 Citrobacter freundii y 1 Morganella morganii. E. coli enterobacteria más recuperada (n=69), pero K. pneumoniae la enterobacteria BLEE más prevalente (56 aislamientos y 29/56 BLEE+), seguida de E. coli (7/69). Distribución de las enterobacterias BLEE+ según enzima detectada: CTX- M-15: 32 aislamientos, CTX-M-15 + CTX- M-14: 3 aislamientos, CTX-M-2: 3, CTX-M-8: 2, SHV-5: 1. Susceptibilidad enterobacterias BLEE: meropenem 100%, ceftazidime-avibactam 100%, fosfomicina 100%, imipenem 98%, ertapenem 97,6%, colistin 92,7%, amikacina 85,4%, gentamicina 36,6%, tigeciclina 29,3%, piperacilina-tazobactam 26,8%, trimetoprim-sulfametoxazol 19,5%, ciprofloxacina 12,2%. Detección de mecansimos transferibles de resistencia a quinolonas (TMQR) en 33/41 aislamientos (80,5%): aac(6')-Ib-cr: 22 aislamientos, qnrB: 2 aislamientos, y aac(6')-Ib-cr + qnrB: 9 aislamientos. Detección de secuenciotipos "exitosos" en principales enterobacterias BLEE: E. coli ST 73 (1), ST 95(1) y ST 38 (2) y ST 258 en K. pneumoniae (12/29=41,4%). También detección ST 258 en un aislamiento de K. pneumoniae BLEE (-). Principales resultados clínicos ­ epidemiológicos: Se revisaron 98 registros médicos; 60 bacteriemias nosocomiales, 29 comunitarias, 8 asociadas a los cuidados de la salud, 1 sin dato. 41 BLEE(+) y 57 BLEE(-). 80 pacientes vivos al egreso, 17 fallecidos y 1 sin dato. Factores de riesgo bacteriemia BLEE(+) (análisis multivariado) : presencia de dispositivo médico a permanencia previo (p 0,001, OR 55,2, IC 95%5,5-553) ) y bacteriemia no comunitaria (p 0,008 OR 17,4 IC95% 2,1-143). Factores de riesgo mortalidad intrahospitalaria (análisis multivariado): enfermedad hematooncológica o neoplásica (OR 4,687 IC95% 1,207-18,200) y score qPitt ≥2 (OR 10,332 IC95% 2,639-40,442). Antibioticoterapia empírica activa in vitro para la bacteriemia: 10/29(34,5%) en pacientes BLEE(+) y 36/40 BLEE(-) (90%). Se encontró asociación entre bacteriemia BLEE + y recibir antibioticoterapia empírica inactiva (p<0,0001) ; siendo el riesgo de recibir antibioticoterapia empírica inactiva 17 veces mayor en bacteriemias BLEE(+) respecto a BLEE(-). Se encontró que la mediana de la duración de la hospitalización a partir del episodio de bacteriemia es más prolongada en casos BLEE+ que en los controles BLEE- (22,5 versus 14 días, p=0,006). CONCLUSIONES: Enterobacteria BLEE más prevalente K. pneumoniae, y dentro de ella alta prevalencia del clon exitoso de alto riesgo ST 258. Predominio de CTX-M-15, y alta prevalencia (> 80%) de TMQR en aislamientos BLEE. Presencia de BLEE aumenta significativamente el riesgo de recibir antibioticoterapia empírica inactiva. Necesidad de mantener vigilancia de perfiles de susceptibilidad y clones circulantes y considerar posibles factores de riesgo al momento se seleccionar antibioticoterapia empírica.

BACKGROUND: Bloodstream infections are associated with high morbidity and mortality, being frequently caused by Enterobacteriaceae, and when they produce extended spectrum ß-lactamases (ESBL), morbidity, mortality and healthcare costs are even higher. OBJECTIVE: We aimed to characterize Enterobacteriaceae bacteremia episodes at the "Hospital de Clínicas", in a 2 years period. METHODS: Observational, analytical study, case-controls (1: 1), with retrospective data collection. Population: ≥18 years old patients attended at the "Hospital de Clínicas" between 01/01/2014 and 11/30/2015, with Enterobacteriaceae recovered from blood culture. Collection of clinical-epidemiological data: review of medical records. Microbiological study: identification and susceptibility: automated system Vitek® 2 (bioMérieux, Marcy l'Etoile, France). Susceptibility to fosfomycin: disc-diffusion (E. coli) and agar dilution (others Enterobacterales). Ceftazidime-avibactam: disc-diffusion. ESBL (+) isolates according to Vitek: ESBL confirmation and characterization by Polymerase Chain Reaction (PCR) and sequencing. Investigation of transferable mechanisms of quinolone resistance (TMQR) qnrB and aac (6 ')- Ib-cr: PCR. Molecular characterization of the most prevalent ESBL enterobacterales: MultiLocus Sequence Typing (MLST) and Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE). Case-control analysis: I) ESBL bacteremia risk factors: Cases - patients with bacteremia by an ESBL-producing enterobacteria. Controls - patients with third generation cephalosporin susceptible enterobacteria, not ESBL-producing. II) In-hospital mortality risk factors: Cases - patients with in-hospital mortality from any cause. Controls - patients discharged alive. Statistical analysis: IBM SPSS Statistics 23 statistical package. Case-control analysis: calculation of odd ratios (OR) and 95% confidence interval (95% CI). Variables with p ≤0.05 in univariate analysis were included in multivariate analysis (logistic regression). Project approved by the Hospital de Clinicas Ethics Committee and financed by ANII (FMV_3_2016_1_126580, María Viña Fund - 2016). RESULTS: Main microbiological results: 174 bacteremia episodes and 178 enterobacterales recovered. ESBL production confirmated in 41 isolates (23%): 29 Klebsiella pneumoniae, 7 Escherichia coli, 2 Serratia marcescens, 1 Enterobacter cloacae, 1 Citrobacter freundii y 1 Morganella morganii.E. coli was the most recovered enterobacteria (n = 69), but K. pneumoniae was the most prevalent ESBL producing specie (56 isolates and 29/56 ESBL +), followed by E. coli (7/69). Distribution of ESBL producing enterobacterales according to enzyme detected: CTX- M-15: 32 isolates, CTX-M-15 + CTX-M-14: 3 isoaltes, CTX-M-2: 3, CTX-M-8: 2, SHV-5: 1. Antibiotic susceptibility in ESBL producers: meropenem 100%, ceftazidime-avibactam 100%, fosfomycin 100%, imipenem 98%, ertapenem 97,6%, colistin 92,7%, amikacin 85,4%, gentamicin 36,6%, tigecycline 29,3%, piperacillin-tazobactam 26,8%, trimethroprim sulfamethoxazole 19,5%, ciprofloxacin 12,2%. Detection of TMQR in 33/41 isolates (80.5%): aac(6')-Ib-cr: 22 isolates, qnrB: 2 isolates, and aac(6')Ib-cr + qnrb: 9 isolates. We detected "successful" sequence types within E. coli ESBL producing: ST 73 (1 isolate), ST 95 (1) and ST 38 (2) and a high prevalence of ST 258 among K. pneumoniae isolates (12/29 = 41.4%). ST 258 was also detected in one ESBL(-) K. pneumoniae isolate. Main clinical-epidemiological results: 98 medical records were reviewed; 60 bacteremia episodes were classified as nosomial, 29 as community acquired, 8 health care associated, and for one episode, data was insufficient for its classification. 41 were ESBL(+) and 57 ESBL(-). 80 patients alive at discharge, 17 deceased and 1 without data. Risk factors for ESBL bacteremia according to multivariate analysis were: use of medical device prior to hospitalization (OR = 50.226, 95% CI 4.367 - 577.721) and non-community bacteremia (OR 12.052, 95% CI 1.350-107.605). In-hospital mortality risk factors (multivariate analysis): hemato-oncological or neoplasic disease (OR 4,687 95% CI 1,207-18,200) and qPitt score ≥2 (OR 10,332 95% CI 2,639-40,442). The empirical antibiotic therapy was active according to the susceptibility test in 10/29 (34,5%) patients with ESBL (+) bacteremia and in 36/40 patients with ESBL (-) (90%). Presence of ESBL was found to be associated with inactive empirical antibiotic therapy (p<0.0001), and risk for receiving inactive empirical antibiotic therapy was 17 times higher in ESBL (+) compared to ESBL (-). The mean length of hospital stay after the onset of bacteraemia was longer in the cases of ESBL producers than in the cases of non-ESBL producers ( 22,5 vs. 14 days; P=0.006). CONCLUSIONS: K. pneumoniae was the most prevalent ESBL producing specie, and within it we found a high prevalence of the successful high-risk clone ST258. CTX-M-15 was the main ESBL detected and we found high prevalence (80%) of TMQR among ESBL(+). Presence of ESBL significantly increases the risk of receiving inactive empirical antibiotic therapy. Need to maintain surveillance of susceptibility profiles and circulating clones and to take into account possible risk factors when selecting empirical antibiotic therapy.

Detección de los genes de ß-lactamasas blaTEM, blaSHV y blaCTX-M en aislamientos de Escherichia coli comunitarios / Detection of ß-lactamase genes bla TEM, bla SHV and bla CTX-M in community isolates of Escherichia coli

A nivel mundial la resistencia a los antibióticos es un problema de salud pública, tanto en el ámbito hospitalario como en el comunitario. La producción de ß-lactamasas es el principal mecanismo de resistencia en enterobacterias y la mayoría de enzimas responsables pertenecen a las familias TEM, SHV y CTX-M. El objetivo de este estudio fue detectar los genes de ß-lactamasas blaTEM, blaSHV y blaCTX-M en cepas comunitarias de Escherichia coli productoras de BLEE aisladas de urocultivos de pacientes que acudieron al Laboratorio Clínico Popular de la Universidad de San Carlos de Guatemala en el año 2016. Se detectó la presencia de al menos uno de los genes en el 90% de los 79 aislamientos y un 53.2% presentó los tres genes. La frecuencia fue de 57% para blaCTX-M, 84% para bla SHV y 85% para blaTEM. La detección de los genes codificadores de las enzimas TEM-1, SHV-11, CTX-M15 y CTX-M55 corresponde a la primera caracterización molecular de aislamientos de E. coli productoras de BLEE en Guatemala y son importantes para entender su propagación en el ámbito comunitario. Los aislamientos de E. coli productoras de BLEE mostraron alta resistencia a ciprofloxacina y trimetoprim sulfametoxazol (78%) y bajos niveles de resistencia para fosfomicina (2.5%) y nitrofurantoina (7.6%). El 11.39% de las cepas presentó resistencia a un grupo de antibióticos no betalactámicos. Es importante establecer una vigilancia activa para la resistencia de estos antibióticos en cepas comunitarias ya que son la primera opción de tratamiento para cepas productoras de BLEE

Globally, resistance to antibiotics is a public health problem, both in the hospital and in the community environment. e production of ß-lactamases is the main mechanism of resistance in enterobacteria and usually the cause of resistance are the enzymes to the families TEM, SHV and CTX-M. e principal aim of this study was to detect - ß-lactamase genes blaTEM, blaSHV and blaCTX-M in community strains of ESBL-producing Escherichia coli isolated from urine cultures of patients attended in the Laboratorio Clínico Popular of the Universidad de San Carlos de Guatemala in 2016. At least, one of the genes was detected in 90% of the 79 isolates and in 53.2% of the isolates the three genes were detected. e frequency was 57% for blaCTX-M, 84% for blaSHV and 85% for blaTEM. e detection of the genes coding for TEM-1, SHV-11, CTX-M15 and CTX-M55 represent the first molecular characterization of ESBL-producing E. coli isolates in Guatemala and it is important to understand the spread of these strains at the community environment. e ESBL-producing E. coli isolates showed high resistance to ciprofloxacin and trimethoprim sulfamethoxazole (78%) and low resistance levels for fosfomycin (2.5%) and nitrofurantoin (7.6%). e 11.39% of the strains showed resistance to a group of non-beta-lactam antibiotics. It is important to establish an active surveillance for these antibiotics in community strains because they are the first line treatment for strains producing ESBL

Diversidad de ß-lactamasas en aislamientos clínicos de enterobacterias / ß-lactamases diversity in clinical isolates of enterobacterias / Diversidade de ß-lactamases em isolamentos clinicos de enterobactérias

La rápida emergencia de resistencia a antimicrobianos debida a la presencia de b-lactamasas de espectro extendido (BLEE) tiene un impacto significativo en la salud pública. Las BLEEs son enzimas producidas por bacilos gramnegativos y confieren resistencia a las penicilinas, a todas las cefalosporinas y al aztreonam, pero no a los carbapenemes ni a las cefamicinas y la mayoría son inhibidas por el ácido clavulánico. El objetivo de este trabajo fue evaluar la resistencia a antibióticos b-lactámicos en aislamientos de Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli y Proteus mirabilis y caracterizar las b-lactamasas responsables de dicha resistencia. Se analizaron 2.030 aislamientos (362 Klebsiella pneumoniae, 1.250 Escherichia coli y 175 Proteus mirabilis) provenientes de diferentes materiales clínicos de pacientes que concurrieron al Hospital Provincial del Centenario de la ciudad de Rosario (Santa Fe) durante el período 2008-2009. Los ensayos de sensibilidad antibiótica se realizaron de acuerdo con las recomendaciones del Clinical and Laboratory Standard Institute. Se confirmó la presencia de los genes codificantes de BLEE blaTEM, blaSHV, blaCTX-M y blaPER mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) utilizando cebadores específicos. Los aislados fueron caracterizados fenotípicamente como productores de BLEE y demostraron poseer varios genes bla. Se detectaron tres diferentes b-lactamasas BLEE derivadas de SHV, TEM y CTX-M y se demostró que pueden coexistir dos o más de estos genes en una misma bacteria.

The rapid emergence of antimicrobial resistance due to extended spectrum b-lactamases (ESBL) has a significant impact on public health. ESBL, produced by gram-negative bacilli, are enzymes that confer resistance to penicillins, cephalosporins and aztreonam, but not to carbapenems or cephamycins, and are usually inhibited by clavulanic acid. The aim of this study was to evaluate b-lactam resistance within isolates of Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, and Proteus mirabilis and to characterize the b-lactamases responsible for this resistance. A total of 2,030 strains (362 Klebsiella pneumoniae, 1,250 Escherichia coli, and 175 Proteus mirabilis) isolated from patients at Hospital Provincial del Centenario in Rosario-Santa Fe were analyzed from 2008 to 2009. Antibiotic sensitivity tests were performed according to Clinical and Laboratory Standard Institute recommendations. Molecular detection of ESBL-related bla genes, including blaTEM, blaSHV, blaCTX-M and blaPER was performed by polymerase chain reaction (PCR) using specific primers. The strains were phenotipically confirmed as ESBL producers and the isolates carried several bla genes. Three different b-lactamases were detected: SHV-related, TEM-related and CTX-M-related, showing that two or more genes may coexist in the same bacterium.

A rápida emergência de resistência a antimicrobianos devida à presença de b lactamases de espectro estendido (BLEE) tem um impacto significativo na saúde pública. As BLEEs são enzimas produzidas por bacilos gram-negativos e conferem resistência às penicilinas, a todas as cefalosporinas e ao aztreonam, mas não aos carbapenêmicos nem às cefamicinas e a maioria são inibidas pelo ácido clavulânico. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência a antibióticos b-lactâmicos em isolamentos de Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli e Proteus mirabilis e caracterizar as b-lactamases responsáveis por tal resistência. Foram analisados 2.030 isolamentos (362 Klebsiella pneumoniae, 1.250 Escherichia coli e 175 Proteus mirabilis) provenientes de diferentes materiais clínicos de pacientes que foram ao Hospital Provincial do Centenário da cidade de Rosario (Santa Fe) durante o período 2008-2009. Os ensaios de sensibilidade antibiótica foram realizados de acordo com as recomendações do Clinical and Laboratory Standard Institute. Confirmou-se a presença dos genes codificantes de BLEE blaTEM, blaSHV, blaCTX-M e blaPER mediante a reação em cadeia da polimerase (PCR) utilizando cevadores específicos. Os isolados foram caracterizados fenotipicamente como produtores de BLEE e demonstraram possuir vários genes bla. Foram detectadas três diferentes b-lactamases derivadas de SHV, TEM e CTX-M e se demonstrou que podem coexistir dois ou mais destes genes numa mesma bactéria.

Caracterización de ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE) en cepas nosocomiales de K. pneumoniae Sucre-Venezuela / Characterization of extended-spectrum ß-lactamases in nosocomial strains of Klebsiella pneumoniae Sucre Venezuela

En este estudio, 25 cepas de K. pneumoniae aisladas de pacientes con infección nosocomial durante el periodo agosto 2002 a diciembre de 2003 fueron examinadas para determinar su susceptibilidad antimicrobiana, perfil plasmídico, transferencia de determinantes de resistencia y los tipos de genes blaTEM , blaSHV , blaCTX-M. Diecinueve cepas presentaron susceptibilidad disminuida a las cefalosporinas de tercera generación y al aztreonam y fueron productoras de ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE). Todas las cepas presentaron plásmidos transferibles con una frecuencia de conjugación de 10-3 a 10-4 transconjugantes/célula donante. El análisis de los patrones de restricción reveló la presencia de tres tipos de plásmidos. Las cepas E. coli transconjugantes, además de ser productoras de BLEE, expresaron resistencia a aminoglucósidos y cloranfenicol. Se encontró la presencia del gen blaTEM en todos los plásmidos transferibles y los genes blaSHV y blaCTX en plásmidos transferibles y no transferibles. Las enzimas identificadas fueron TEM-1, SHV-5-2a y CTX-M-2. Los plásmidos presentes en las cepas de K. pneumoniae, juegan un papel importante en la diseminación de los genes que codifican resistencia a los ß-lactámicos y otros antimicrobianos.

In this study, 25 strains of K. pneumoniae, isolated from patients with nosocomial infections from August 2002 to December 2003, were examined to determine their antimicrobial susceptibility, plasmid profile, transfer capacity of resistance determinants and blaTEM, blaSHV, and blaCTX-M genes. Nineteen nosocomial strains revealed a weakened susceptibility to third-generation cephalosporins and aztreonam, and were extended-spectrum ß-lactamases (ESBLs) producers. All strains presented conjugable plasmids with a conjugation frequency of 10-3 to 10-4 transconjugants/donor cell. The analysis of restriction patterns revealed the presence of three differents plasmids. The Escherichia coli transconjugants were ESBLs producers and expressed resistance for aminoglucosides and chloramphenicol. The blaTEM gen was found in all transferables plasmids and the blaSHV and blaCTX genes were found in transferables and no transferables plasmids. The enzymes identified in the isolates were TEM-1 SHV-5-2a and CTX-M-2. The plasmids present in the K. pneumoniae strains play an important role in the dissemination of the genes encoding resistance to ß-lactams and other antimicrobial agents.

Producción de ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE) en cepas de Acinetobacter baumannii aisladas en hospitales de la VIIIª Región, Chile / Extended spectrum ß-lactamases (ESBL) production in Acinetobacter baumannii strains isolated from Chilean hospitals belonging to VIII Region

The resistance of Acinetobacter baumannii to ß-lactam antibiotics is mainly due to the synthesis of ß-lactamases. From a clinical point of view, this bacteria and others, grouped under the acronym SPACE (S: Serratia, P: Pseudomonas, A: Acinetobacter, C: Citrobacter, E: Enterobacter) are essentially Amp-C ß-lactamases producers. There is no local information about ESBL presence in Acinetobacter. We studied ESBL production using the Ho and col. technique modified by adding cloxacillin as chromosomal ß-lactamases inhibitor. From 69 isolates, with resistance to at least one third generation cephalosporin, only 7 showed positive synergy test. Four of these amplified for TEM family gene, and one of these amplified also for the OXA family. Our study found a low ESBL production percentage, which agrees with the premise of Amp-C as the main mechanism of resistance to ß-lactam antibiotics in A. baumannii. However, the ESBL description in these bacteria emphasizes the capacity of expressing multiple resistance mechanisms.

La resistencia de Acinetobacter baumannii a antimicrobianos ß-lactámicos se debe fundamentalmente a la síntesis de ß-lactamasas. Del punto de vista clínico se considera que esta bacteria, y otras agrupadas en el acrónimo SPACE (Serratia, Pseudomonas, Acinetobacter, Citrobacter, Enterobacter), son predominantemente productoras de ß-lactamasas tipo AmpC. No hay información en nuestro país sobre presencia de ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE) en Acinetobacter. Se estudió la producción de BLEE en cepas de Acinetobacter, mediante una modificación de la técnica de Ho y col adicionando cloxacilina como inhibidor de ß-lactamasas cromosomales. De 69 cepas con resistencia al menos a una cefalosporina de tercera generación, sólo siete presentaron sinergia positiva. Cuatro cepas amplificaron por RPC un fragmento intragénico de genes de familia TEM y una de ellas amplificó, además, para el gen de la familia OXA. Se evidenció un bajo porcentaje de producción de BLEE, lo que confirma que la producción de Amp-C es el principal mecanismo de resistencia de A. baumannii a ß-lactámicos. Sin embargo, la descripción de BLEE en esta bacteria, enfatiza su capacidad de albergar múltiples mecanismos de resistencia.