Molecular epidemiology of CTX-M producing Enterobacteriaceae isolated from bloodstream infections in Rio de Janeiro, Brazil: emergence of CTX-M-15

OBJECTIVE: The present studywas designed to evaluate the molecular epidemiology of CTX-M producing Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae and Escherichia coli isolated from bloodstream infections at tertiary care hospitals in the State of Rio de Janeiro, Brazil. MATERIAL AND METHODS: A total of 231 nonduplicate Enterobacteriaceae were isolated from five Brazilian hospitals between September 2007 and September 2008. The antimicrobial susceptibility testing was performed by disk diffusion method according to the Clinical Laboratory Standard Institute. Isolates showing resistance to third-generation cephalosporins were screened for ESBL activity by the double-disk synergy test. The presence of blaCTX-M , blaCTX-M-15 and blaKPC genes was determined by Polymerase Chain Reaction (PCR) amplification andDNA sequencing. The molecular typing of CTX-M producing isolateswas performed by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). RESULTS AND DISCUSSION: Ninety-three isolates were screened as ESBL positive and 85 (91%) were found to carry CTX-M-type, as follows: K. pneumoniae 59 (49%), E. cloacae 15 (42%), and E. coli 11 (15%). Ten isolates resistant for carbapenems in K. pneumoniae were blaKPC-2 gene positive. Among CTX-M type isolates, CTX-M-15 was predominant in more than 50% of isolates for K. pneumoniae, E. coli, and E. cloacae. PFGE analysis of CTX-M producing isolates showed the predominance of CTX-M-15 in 10 of 24 pulsotypes in K. pneumoniae, 6 of 13 in E. cloacae and 3 of 6 in E. coli. CTX-M-15 was also predominant among KPC producing isolates. In conclusion, this study showed that CTX-M-15 was circulating in Rio de Janeiro state in 2007-2008. This data reinforce the need for continuing surveillance because this scenario may have changed over the years.

Caracterização molecular de Klebsiella pneumoniae multirresistentes produtoras de carbapenemase do tipo KPC isoladas em diferentes regiões do Brasil / Molecular characterization of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae producing KPC carbapenemase-type isolated in different regions of Brazil

Klebsiella pneumoniae é um patógeno Gram-negativo da família Enterobacteriaceae, frequentemente associado às infecções. Isolados clínicos de K. pneumoniae usualmente apresentam resistência a classe dos beta-lactâmicos, devido a produção de carbapenemase do tipo KPC. Além da resistência a todos os beta-lactâmicos disponíveis, a KPC possui alta capacidade de disseminação, pois tem sido descrita em plasmídios associados à transposons (Tn4401). Foi descrita inicialmente nos EUA, e atualmente se tornou uma ameaça global. A sua primeira descrição no Brasil ocorreu em 2006 e desde então sua incidência tem crescido significativamente. Assim, o objetivo desse trabalho foi analisar o polimorfismo genético, determinar o perfil de resistência a antimicrobianos, identificar o plasmídio carreador e a região flanqueadora do gene blaKPC de 165 amostras de K.pneumoniae produtoras de KPC provenientes de doze estados Brasileiros (AL, AM, CE, DF, ES, GO, MG, MA, PE, PI, RJ e SC) no período de 2006 a 2010. A confirmação da produção de KPC e identificação da variante alélica foram realizadas por PCR e sequenciamento. A susceptibilidade aos antimicrobianos foi determinada através de difusão em ágar (CLSI, 2011) e determinação da CIM por Etest® (ANVISA N°1/2010). PFGE e MLST foram utilizados para a análise epidemiológica. Avaliação da região flanqueadora do gene blaKPC foi realizada através de PCR para detecção do Tn4401. A identificação do plasmídio carreador do gene blaKPC foi realizada através de extração plasmidial (Kado e Liu, 1981) e hibridização (Sambrook e Russel, 2001). As amostras foram recuperadas principalmente a partir de sangue (39(por cento)) e urina (37(por cento)), e todas as cepas produziram KPC-2. Foi observada resistência a ciprofloxacina (95,7(por cento)), sulfametoxazol/trimetoprima (84,2(por cento)), amicacina (34(por cento)) e gentamicina (57(por cento)), fosfomicina (7,8(por cento)), polimixina B (11(por cento)) e tigeciclina (38(por cento)). A maioria das cepas se mostrou multirresistente, sendo três resistentes a todas as classes de antimicrobianos testadas. Através de PFGE, encontramos 28 grupos clonais, sendo três mais prevalentes: grupo A (40,6(por cento)- ES, RJ, SC e CE); grupo C (23(por cento) - CE, DF, MG, GO, PE e RJ); grupo Q (9,7(por cento)- AL, ES, DF e PI). Através de MLST, também se observou 28 clones, mostrando boa correlação. Os grupos clonais A/KpRj, C e Q foram designados por MLST como ST437, ST11 e ST340 respectivamente. Através de análise filogenética, observamos três complexos clonais entre nossas amostras: CC11 (ST11, ST340, ST437, ST757, ST855), CC16-17 e CC758-840. O CC11 apresenta grande importância epidemiológica, pois inclui dois STs que têm desempenhado papel de destaque em relação à disseminação do gene blaKPC: ST258 e ST11 (encontrado em nosso trabalho). O gene blaKPC-2 foi encontrado associado ao Tn4401, isoforma “a” em todas as amostras, e associado à plasmídios em 95,3(por cento) das amostras. Desses plasmídios, 92(por cento) eram de 40kb (IncN) e 8(por cento) de 55kb (IncL/M). Dessa forma, acreditamos que em nosso país esteja ocorrendo a disseminação do gene blaKPC tanto devido a dispersão de um mesmo plasmídio de aproximadamente 40kb do grupo de IncN entre cepas de diferentes STs, como também a disseminação de um mesmo complexo clonal (CC11), onde os clones A-KpRJ/ST437 e C/ST11 tem desempenhado importante.