Molecular detection and epidemiology of Extended-Spectrum beta-lactamase genes prevalent in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae and E coli from Trinidad and Tobago / Detección molecular y epidemiología de genes de beta-lactamasas de Espectro extendido prevalecientes en los aislados clínicos de Klebsiella pneumoniae y E coli en Trinidad y Tobago

ABSTRACT

OBJECTIVE: The epidemiology of Extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) producing E coli and K pneumoniae is complex and varies among hospitals and countries. This study aimed at describing the molecular detection and epidemiology of ESBL subtypes prevalent in clinical isolates of K pneumonia and E coli in Trinidad and Tobago. METHODS: Over 36-months, isolates of E coli and K pneumoniae from clinical specimens of patients processed at a regional tertiary hospital in the country were identified using standard microbiological methods. MicroScan System (Siemens, USA) was used to determine MIC values while E-test (AB Biodisk, Sweden) assays phenotypically confirmed ESBL production. K pneumoniae (n= 65) and E coli (n = 25) isolates confirmed as ESBL producers were further subjected to multiplex PCR and PFGE tests to determine the ESBL subtypes and clonal relatedness. RESULTS: Female patients (67.8%) and urine samples (65%) yielded most ESBL isolates, with over 90% recovered from the hospital s medicine and surgery facilities. All ESBL isolates including all K pneumoniae producing ESBLs were 100% susceptible to carbapenems and amikacin antimicrobials. Polymerase Chain Reaction detected 100% blaTEM genes, 4.1% blaSHV and 37.5% bla cTX-M genes among E coli isolates. Similarly, 84.3% blaTEM, 34.5% blaSHv and 58.8% bla cTX-M genes were detected in K pneumoniae. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) results showed diverse and unrelated clones. CONCLUSIONS: In this the first report of molecular characterization and epidemiology of ESBL subtypes in E coli and K pneumoniae isolates in Trinidad and Tobago, the CTX-M, mainly phylogenetically group 1 type, was most predominant. Most ESBL isolates were still susceptible to carbapenems and aminoglycosides and their spread appears to be polyclonal and clonally unrelated.

RESUMEN

OBJETIVO: La epidemiología de E coli y K pneumoniae productores de beta-lactamasas de espectro extendido (BLEE) es compleja y varía de un hospital o país a otro. Este estudio tiene por objeto describir la detección molecular y la epidemiología de los subtipos de BLEE prevalecientes en aislados clínicos de K pneumonia y E coli en Trinidad y Tobago. MÉTODOS: Por más de 36-meses, se identificaron aislados de E coli y K pneumoniae a partir de especímenes clínicos de pacientes procesados en el hospital universitario regional del país, utilizando métodos microbiológicos estándar. Se utilizó el sistema MicroScan (Siemens, USA) para determinar los valores MIC, en tanto que la prueba del epsilómetro o E-test (biodisco AB, Suecia) confirmó fenotípicamente la producción de BLEE. Los aislados de K pneumoniae (n = 65) y E coli (n = 25) confirmados como productores de BLEE, fueron posteriormente sometidos a pruebas PCR multiplex y PFGE con el propósito de determinar los subtipos BLEE y la relación clonal. RESULTADOS: Las pacientes (67.8%) y las muestras de orinas (65%) arrojaron el mayor número de aislados de BLEE, siendo más del 90% tomados de las instalaciones de medicina y cirugía del hospital. Todos los aislados de BLEE, incluyendo todas las K pneumoniae productoras de BLEE resultaron 100% susceptibles a los agentes antimicrobianos carbapenem y amikacina. La reacción en cadena de la polimerasa detectó 100% de genes blaTEM, 4.1% de genes blaSHV y 37.5% de genes blaCTX-M entre los aislados de E coli. De manera similar, 84.3% de genes blaTEM, 34.5% blaSHV y 58.8% blaCTX-M fueron detectados en K pneumoniae. Los resultados de la electroforesis en gel de campos pulsados (PFGE) mostraron clones diversos y no relacionados. CONCLUSIONES: En este primer reporte de caracterización molecular y epidemiología de subtipos de BLEE en aislados de E coli y K pneumoniae en Trinidad y Tobago, el tipo principalmente filogenéticamente CTX-M grupo 1 fue el de mayor prevalencia. La mayoría de los aislados de BLEE eran todavía susceptibles a los carbapenems y los aminoglucósidos, y su extensión parece ser policlonal y no hallarse clonalmente relacionada.