Occurrence of extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) and carbapenemases among ampicillin-resistant enterobacteriales recovered from a municipal raw sewage in Minas Gerais, Brazil

ABSTRACT

SUMMARY Introduction: The capacity of resistance to ß-lactam among enterobacteriales is notable, mainly into water environment. Herein, many species of this family have the ability to carrier and produce ß-lactamases enzymes, such as extended-spectrum ß-lactamases (ESBLs) and carbapenemases. However, contrary to clinical settings, where the distribution of resistant bacteria is well documented, the evidence of resistant pathogens in the domestic sewage has been little explored, especially in Brazil. Thus, we aimed to investigate the occurrence of ESBL and carbapenemases between ampicillin-resistant enterobacteriales recovered from a municipal raw sewage in Minas Gerais, Brazil. Methods: Enterobacteriales were isolated from sewage samples on MacConkey agar supplemented with ampicillin. Species identification was performed by biochemical and morphological methods and the resistance profile determined by the Kirby-Bauer test. The production of ESBL and carbapenemase was investigated in all isolates by phenotypic tests. Results and discussion: A total of 45 species of enterobacteriales resistant to ampicillin were recovered (37 Escherichia coli, four Klebsiella pneumoniae, and one Klebsiella oxytoca, Citrobacter freundii and Pantoea agglomerans). Most isolates showed a high ß-lactam susceptibility profile (14/45, 31.1 %), however E. coli with decreased susceptibility to imipenem was detected (2/37; 2.7 %). ESBL-positive isolates were mostly identified as E. coli (10/45; 22.2 %), but no isolates were positive carbapenemase. Conclusion: Domestic sewage is an important source of ß-lactams resistant determinants in Brazil.

RESUMO

Introdução: a capacidade de resistência aos beta-lactâmicos entre enterobacteriales é notável, principalmente no ambiente aquático. Nessa direção, muitas espécies desta família têm a capacidade de transportar e produzir enzimas ß-lactamases, especialmente a ß-lactamases de espectro estendido (ESBL) e as carbapenemases. Porém, ao contrário do cenário clínico, onde a distribuição de bactérias resistentes é bem documentada, as evidências de patógenos resistentes no esgoto doméstico têm sido pouco exploradas, principalmente no Brasil. Assim, objetivamos investigar a ocorrência de ESBL e carbapenemases entre enterobacteriales resistentes à ampicilina recuperadas de um esgoto bruto municipal em Minas Gerais, Brasil. Métodos: enterobacteriales foram isoladas de amostras de esgoto em ágar MacConkey suplementado com ampicilina. A identificação das espécies foi realizada por métodos bioquímicos e morfológicos e o perfil de resistência determinado pelo teste de Kirby-Bauer. A produção de ESBL e carbapenemase foi investigada em todos os isolados por testes fenotípicos. Resultados e discussão foram recuperadas 45 isolados de enterobacteriales resistentes à ampicilina (37 Escherichia coli, quatro Klebsiella pneumoniae e uma Klebsiella oxytoca, Citrobacter freundii e Pantoea agglomerans). A maioria dos isolados apresentou um perfil de alta susceptibilidade aos ß-lactâmicos (14/45, 31,1 %), porém E. coli com susceptibilidade diminuída ao imipenem foi detectada (2/37; 2,7 %). Os isolados ESBL-positivos foram identificados principalmente como E. coli (10/45; 22,2 %), mas nenhum isolado foi positivo para a carbapenemase. Conclusão: o esgoto doméstico é uma importante fonte de determinantes de resistência aos ß-lactâmicos no Brasil.

RESUMEN

Introducción: la capacidad de resistencia a betalactámicos entre enterobacteriales es notable, principalmente en el medio acuático. En este sentido, muchas especies de esta familia tienen la capacidad de transportar y producir enzimas ß-lactamasas, especialmente ß-lactamasas de espectro extendido (BLEE) y carbapenemasas. Sin embargo, en contraste con el escenario clínico, donde la distribución de bacterias resistentes está bien documentada, la evidencia de patógenos resistentes en las aguas residuales domésticas ha sido poco explorada, especialmente en Brasil. Por lo tanto, nuestro objetivo es investigar la ocurrencia de BLEE y carbapenemasas entre enterobacteriales resistentes a ampicilina recuperadas de un alcantarillado municipal sin tratar en Minas Gerais, Brasil. Métodos: se aislaron enterobacteriales de muestras de aguas residuales en agar MacConkey suplementado con ampicilina. La identificación de las especies se realizó mediante métodos bioquímicos y morfológicos y el perfil de resistencia se determinó mediante la prueba de Kirby-Bauer. La producción de BLEE y carbapenemasa se investigó en todos los aislamientos mediante pruebas fenotípicas. Resultados y discusión: se recuperaron 45 aislamientos de enterobacteriales resistentes a ampicilina (37 Escherichia coli, cuatro Klebsiella pneumoniae y una Klebsiella oxytoca, Citrobacter freundii y Pantoea agglomerans). La mayoría de los aislamientos tenían un perfil de susceptibilidad alto a los (3-lactámicos (14/45, 31,1 %), pero se detectó E. coli con susceptibilidad reducida al imipenem (2/37; 2,7 %). Los aislamientos positivos para BLEE se identificaron principalmente como E. coli (10/45; 22,2 %), pero ningún aislado fue positivo para carbapenemasa. Conclusión: las aguas residuales domésticas son una fuente importante de determinantes de la resistencia a los ß-lactámicos en Brasil.