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Dissémination du gène de la métallo-β-lactamase blaIMP- parmi les pathogènes à Gram négatif dans un contexte clinique en Australie

Contexte L’utilité clinique des carbapénèmes est menacée en raison de l’émergence de gènes MBL de métallo-β-lactamase. Nous décrivons la première éclosion en Australie d’infection et / ou de colonisation par des pathogènes à Gram négatif portant le gène MBL. les organismes ont été identifiés en utilisant des données de susceptibilité en conjonction avec les méthodes de criblage MBL et des analyses de séquences ont été effectuées pour caractériser le gène de résistance et identifier la présence d’intégrons Les profils d’ADN ont été déterminés par ribotypage Les données cliniques et épidémiologiques ont été collectées prospectivement. isolats ont été récupérés sur des patients: isolats de Serratia marcescens, isolats de Klebsiella pneumoniae, isolats de Pseudomonas aeruginosa, isolats d’Escherichia coli et isolats d’isolat d’Enterobacter cloacae étaient résistants à la plupart des β-lactamines sauf l’aztréonam, et résistance variable aux carbapénèmes a été observée gamme MIC, à & gt; mg / L La PCR et l’analyse de la séquence ont permis d’identifier le gène blaIMP- et une intégrase de classe IntI dans tous les isolats. Parmi les patients,% avaient une infection; une septicémie, une pneumonie sous ventilation assistée, une infection des voies urinaires et une infection superficielle de la veine centrale. Six% des patients sont décédés, et parmi ces patients, le% a eu une infection clinique avec un organisme producteur de MBL Tous sauf les patients avaient des liens épidémiologiques spatio-temporels dans l’unité de soins intensifs Tous les isolats de K pneumoniae étaient de ribogroupes différents, tandis que les isolats de S. marcescens et de P aeruginosa étaient principalement du même ribogroupe. Des organismes gram-négatifs producteurs de MBL sont maintenant apparus en Australie. blaIMP-, semble très mobile; cette épidémie a impliqué différents genres Gram négatif provenant de patients ayant des liens épidémiologiques étroits

Les carbapénèmes sont des agents thérapeutiques importants pour le traitement de l’infection par des bactéries gram-négatives multirésistantes, en particulier celles portant des gènes de β-lactamases AmpC à spectre étendu et dérépressées. Les β-lactamases ont le spectre le plus large et la plus grande stabilité contre l’hydrolyse. β-lactamases Cependant, l’utilité clinique de ces antimicrobiens est menacée avec l’émergence de gènes acquis pour les carbapénèmases, en particulier celles codant pour les MBL des métallo-β-lactamases de classe B d’Ambler, aujourd’hui en Asie , Europe , Nord Amérique et Amérique du Sud Ces types d’enzymes IMP, VIM, SPM et GIM ont un large profil de substrat et confèrent souvent une résistance élevée à tous les β-lactamines sauf l’aztréonam. Contrairement aux β-lactamases de classe A, MBL ne sont pas inhibés par l’acide clavulanique, le tazobactam ou le sulbactam; mais, en raison de leur dépendance au zinc, ils sont sensibles au chélateur d’ions EDTA Des MBL acquises ont maintenant été détectées dans divers organismes, y compris Pseudomonas aeruginosa , Acinetobacter species , et Enterobacteriaceae , mais rarement une épidémie hospitalière ont été décrits dans lesquels plusieurs genres gram-négatifs sont impliqués La première enzyme MBL de type IMP a été décrite au Japon dans Depuis lors, des enzymes variant-IMP ont été rapportées Le gène blaIMP-, codant l’enzyme IMP-, a récemment été décrite chez des isolats d’espèces Acinetobacter de Hong Kong et un isolat de Citrobacter youngae en République populaire de Chine . Le gène blaIMP- a été particulièrement préoccupé par un intégron de classe résidant sur un grand plasmide conjugatif . les éléments génétiques sont essentiels pour l’acquisition, le maintien et la dissémination de la résistance chez les organismes gram-négatifs Nous avons récemment rapporté un isolat de P aeruginosa résistant au carbapénème portant le gène blaIMP- s récupéré de l’hémoculture Par la suite, une éclosion d’infection et / ou de colonisation par des organismes Gram négatifs producteurs de MBL s’est produite dans notre établissement. L’objectif de cette étude était de décrire les caractéristiques microbiologiques, cliniques et épidémiologiques de cette éclosion.

Matériaux et méthodes

L’étude a été menée entre janvier et juillet, à l’hôpital Alfred, un établissement de soins tertiaires à Melbourne, en Australie. L’hôpital dispose d’une unité de soins intensifs, divisée en unités de soins intensifs médicaux et chirurgicaux et spécialisée dans les traumatismes, les brûlures, et transplantation coeur-poumon Les organismes Gram négatif cultivés à partir d’isolats cliniques ont été soumis à un test d’identification et de susceptibilité initiale à l’aide d’un système automatisé Vitek; Les isolats de bioMérieux résistants aux carbapénèmes et / ou résistants à d’autres β-lactames à large spectre, tels que la ceftazidime ou le ticarcilline-clavulanate, ont subi un dépistage phénotypique de la MBL. Organismes connus pour porter un gène MBL comme Aeromonas hydrophilia, Flavobacterium species et Stenotrophomonas Maltophilia, ont été exclusUn phénotype MBL plaque de dépistage a été conçu, qui comprenait des composants: un test de synergie double disque qui utilisait un disque d’imipénème contenant μg d’imipénème placé mm centre à centre d’un disque filtrant contenant μL d’EDTA à une concentration de mmol / L ; des disques d’imipénème placés à une distance de mm centre à centre, contenant μL d’EDTA à une concentration de mmol / L, pour détecter une différence de taille de zone d’inhibition de & gt; mm; et un disque d’aztréonam contenant μg d’aztréonam pour détecter la sensibilité à l’aztréonam IsoSensitest agar Oxoid avec une dilution d’un inoculum standard McFarland a été utiliséSi la présence d’EDTA inhibait l’activité de l’imipénémase, l’organisme a été catégorisé MBL-positif Ces isolats ont été soumis à des tests génotypiques confirmer la présence d’un gène MBL Les CMI antibiotiques de tous les isolats confirmés ont été déterminées en utilisant la microdilution en bouillon selon le Clinical and Laboratory Standards Institute, c.-à-d. les lignes directrices NCCLS seul le premier isolat résistant d’un Etude des isolats inclus, ceux du même genre ont été soumis à un ribotypage avec le système automatisé de caractérisation microbienne RiboPrinter Qualicon en utilisant les enzymes de restriction EcoR pour Enterobacteriaceae ou PVUII pour P aeruginosa, tel que recommandé par le fabricant. modèle d’un isolat d’Enterobacter cloacae avant et après La séquence d’ADN a été réalisée avec le séquençage ABI Prism Big Dye Terminator Cycle Applied Bioscience et le séquenceur automatisé ABI Prism Applied Biosystems Primers pour amplifier l’ensemble du séquençage ABI Prism. Le logiciel d’analyse de séquences DNAMAN Lynnon Biosoft a été utilisé pour l’alignement de séquences d’ADN et de séquences d’acides aminés déduites. La présence de classe, ou d’intégrons a été détectée par amplification PCR d’un fragment spécifique de l’intégrase de l’IntI. Les dossiers médicaux de patients présentant un isolement confirmé d’organismes producteurs de MBL ont été examinés pour des données cliniques et épidémiologiques. La signification clinique de chaque isolat, qu’il s’agisse d’infection ou de colonisation, a été déterminée. la présence d’une réponse inflammatoire systémique aiguë avec des symptômes locaux ou des signes d’infection ion, y compris les expectorations purulentes et les pyuries ; ou isolement d’un organisme d’un site stérile

Résultats

De janvier à juillet, un total d’isolats Gram négatif non dupliqués provenant d’échantillons cliniques ont été traités à l’Hôpital Alfred. Un total de% des isolats répondait aux critères de dépistage de la MBL. Parmi ces isolats, les isolats provenant des patients étaient positifs MBL selon notre définition phénotypique Ils incluaient différents genres de pathogènes à Gram négatif: des isolats de Serratia marcescens, des isolats de Klebsiella pneumoniae, des isolats de P aeruginosa, des isolats de E cloacae et des isolats d’Escherichia coli. L’analyse PCR pour la présence de blaIMP ou blaVIM a montré que les isolats % du dépistage chez les patients portés blaIMP Pour l’isolat de P aeruginosa, aucun produit génique n’a pu être amplifié Le séquençage de l’ADN a confirmé que les isolats portaient tous le même gène MBL, blaIMP- Une autre analyse PCR a montré que tous les isolats portaient également IntI, signifiant la présence de Les résultats des tests de sensibilité pour les isolats positifs au blaIMP sont présentés dans le tableau Tous les isolats a démontré une résistance de haut niveau à la plupart des céphalosporines à spectre large et à des pénicillines protégées par des inhibiteurs. La résistance aux carbapénèmes variait de la gamme MIC, à & gt; mg / L, sauf chez les isolats de P aeruginosa, qui ont tous démontré une résistance élevée. La sensibilité à l’aztréonam n’a pas été observée dans les isolats de P aeruginosa ou E cloacae. La résistance aux antibiotiques non β-lactamines, y compris les aminoglycosides, les quinolones et les dérivés sulfonamides, était variable. Tous les isolats étaient sensibles à la polymyxine B, à l’exception des isolats de S marcescens, qui ont une résistance intrinsèque à cet agent antimicrobien

Tableau View largeTélécharger les profils de susceptibilité des isolats gram-négatifs portant le gène blaIMP-métallo-β-lactamaseTable View largeTélécharger les profils de susceptibilité des isolats gram-négatifs portant le gène blaIMP-metallo-β-lactamaseLes caractéristiques cliniques des patients chez lesquels BLaIMP- Les âges-patients et les patients% étaient des hommes Huit patients% n’avaient aucune maladie sous-jacente avant l’admission Deux patients patients et avaient un lymphome non hodgkinien, des patients, et Le patient souffrait de cardiopathie congénitale Douze patients recevaient un carbapénème avant l’isolement d’un organisme producteur de MBL, avec une durée médiane de traitement de plusieurs jours, jours. Les patients restants ont reçu des antibiotiques à base de β-lactamines à large spectre, y compris les céphalosporines et les β-lactam-β-lactamines combinaisons d’inhibiteur d’ase

Tableau View largeTélécharger slideClinical caractéristiques des patients avec des organismes gram-négatifs blaIMP-positifs isolés, dans l’ordre d’acquisitionTable View largeDownload slideClinical caractéristiques des patients avec des organismes gram-négatifs blaIMP-positifs isolés, dans l’ordre d’acquisitionTous les isolats ont été considérés comme hospitaliers Parmi les isolats portant le gène blaIMP-,% ont été isolés des voies respiratoires, qui étaient la source prédominante: des isolats ont été récupérés des échantillons d’expectorations et d’un échantillon de liquide de lavage bronchioalvéolaire. Quatre isolats% ont été récupérés dans les urines et les isolats restants ont été récupérés à partir de cultures de sang n =, cultures de plaies n =, et une culture de cathéter veineux central n = Au total, les organismes Gram négatif positifs à blaIMP ont provoqué une infection dans% des cas Cinq isolats ont été associés à une pneumonie sous ventilation assistée, étaient associés à une septicémie, étaient associés à une infection des voies urinaires et associée à une infection de la veine centrale veineuse superficielle Des isolats urinaires représentant la colonisation, ont été associés à une septicémie subséquenteSix% des patients chez lesquels un organisme producteur de MBL a été isolé sont morts; de ces% du groupe avaient une infection clinique avec un organisme producteur de MBL Trois patients sont morts avec une septicémie; Parmi ces patients, la principale source de bactériémie était l’infection par le cathéter veineux central avec P aeruginosa et S marescens, respectivement, et chez le patient, la source était une colonisation urinaire avec P aeruginosa. Le patient a reçu un traitement empirique avec la ciprofloxacine et la teicoplanine, Le patient a reçu une thérapie empirique avec la ciprofloxacine, à laquelle l’organisme était résistant, et est décédé avant que les résultats de sensibilité ne soient disponibles. Les patients restants sont morts avec une pneumonie sous ventilation assistée dans les deux cas en raison de S marcescens, et le patient a également eu un sepsis intra-abdominal Le patient a d’abord été traité par ciprofloxacine, tobramycine et ceftazidime, puis le traitement a été changé en colistine et vancomycine L’histoire de traitement pour le patient était incomplèteSeven patients avec infection clinique ont survécu ventilateur-cul Le patient a été traité avec la triméthoprime-sulfaméthoxazole et la tobramycine, et le patient a été traité avec la ciprofloxacine. Parmi les patients traités avec succès pour la septicémie, le patient a reçu la colistine puis l’amikacine pour l’infection à P. aeruginosa et le patient a reçu la ciprofloxacine. pour K pneumoniae Une infection de site de cathéter veineux central superficiel chez le patient et une infection des voies urinaires chez le patient ont été traitées avec succès avec élimination de la ligne et norfloxacine, respectivement.L’épidémiologie de l’épidémie est montrée dans la figure. – La durée médiane entre l’admission à l’hôpital et l’isolement d’un organisme producteur de MBL était de plusieurs jours, – jours Tous les patients sauf les patients et avaient des liens épidémiologiques spatio-temporels à l’USI. salle de brûlure; le jour de la deuxième admission, une souche de S marcescens MBL-positive a été isolée. Le patient était dans la même salle de brûlure pendant ce temps et portait une souche de P aeruginosa MBL-positive. Le patient avait également passé une semaine en ICU Le patient était hospitalisé dans une unité respiratoire au moment de l’isolement d’une souche de K pneumoniae MBL-positive Quatre mois plus tôt, le patient avait été hospitalisé dans le même service et portait une souche de S marcescens MBL-positive. modèle de transfert de gène entre les genres a été identifié Deux patients et avaient plusieurs genres de pathogènes gram négatif positifs à blaIMP isolés lors d ‘un séjour hospitalier unique.

Figure Vue largeDownload slideDétection épidémiologique clinique pour les patients qui ont acquis un organisme gram négatif producteur de métallo-β-lactamase entre janvier et juillet Chaque genre gram négatif est représenté par un symbole différent et est représenté au moment de l’isolementFigure View largeTélécharger la diapositive Épidémiologie clinique résultats pour les patients qui ont acquis un organisme gram négatif producteur de métallo-β-lactamase entre janvier et juillet Chaque genre gram négatif est représenté par un symbole différent et est représenté au moment de l’isolement. Les résultats du ribotypage sont présentés dans la figure All pneumoniae Par contre, tous les isolats de S. marcescens, sauf tous les isolats de P. aeruginosa et les ribogroupes -S- de P. aeruginosa, n’étaient pas du même ribogroupe. Les souches de E. cloacae isolées chez le même patient avant et après la détection de blaIMP étaient du même ribogroup

Figure Vue largeDownloader des profils de ribotypes déterminés avec l’enzyme de restriction EcoR pour les isolats d’Enterobacteriaceae, en indiquant le patient, l’espèce, le ribogroupe et la métallo-β-lactamase codés pour Tous les isolats de K pneumoniae étaient de différents ribogroupes Tous les isolats de S marcescens, sauf un ont été du même ribogroupe. Analyse des isolats d’E cloacae du même patient, prélevés avant et après la détection du gène MBL, étaient du même ribogroupeFigure View largeTélécharger Diagramme des profils du ribotype déterminé avec l’enzyme de restriction EcoR pour les isolats d’Enterobacteriaceae, indiquant le patient, espèce Tous les isolats de S marcescens, sauf un, étaient du même ribogroupe Analyse des isolats d’E cloacae provenant du même patient, prélevés avant et après le gène MBL, ribogroupe et métallo-β-lactamase codée pour Tous les isolats de K pneumoniae étaient de ribogroupes différents détection, étaient du même ribogroup

Discussion

ses caractéristiques uniques de cette épidémie comprennent le taux élevé d’infection clinique et la détection du gène blaIMP dans les isolats de S marcescens et E cloacae. Un total d’isolats de patients ont été identifiés sur une période d’un mois, ce qui représente% d’isolats Gram négatif Tous les isolats portaient le gène blaIMP-, un gène de résistance précédemment rapporté à Hong Kong et en Chine , et se sont avérés avoir un% d’homologie d’acides aminés avec le premier gène MBL décrit, blaIMP- L’émergence du blaIMP L’organisme le plus couramment isolé était les isolats de S marcescens, suivis par les isolats de K pneumonia, les isolats de P aeruginosa, les isolats d’E cloacae et les isolats de E. coli. les liens temporels de l ‘unité de soins intensifs contenaient le plus souvent des isolats de genres différents. De plus, des isolats porteurs de plusieurs genres à gram négatif ont été récupérés chez des patients au cours d’ un seul hospitali. En ce qui concerne les données de ribotypage, tous les isolats de K pneumoniae étaient des souches uniques et les isolats d’E cloacae retrouvés chez un seul patient avant et après la détection de blaIMP étaient la même souche; En revanche, tous les isolats de S marcescens sauf la même souche et tous les isolats de P aeruginosa étaient la même souche, suggérant une transmission nosocomiale. Compte tenu de l’épidémiologie clinique et moléculaire observée et de la présence d’un intégron de classe dans tous les isolats. Il semblerait que le transfert de gènes horizontal entre les genres ait lieu Cette hypothèse importante doit être confirmée par la caractérisation de l ‘intégron, l’ évaluation des éléments génétiques mobiles et les expériences de transfert de gènes. mg / L Sept isolats ont été testés sensibles à la CMI de l’imipénème ⩽ mg / L, y compris les isolats de S marcescens, les isolats de K pneumoniae et les isolats de E coli. Cette susceptibilité variable au carbapénème a été décrite précédemment et peut être expliquée par nombre de facteurs Premièrement, l’expression phénotypique de la résistance est plus probable lorsque d’autres mécanismes de résistance sont présents Par exemple, l’apparence uniforme de la résistance au carbapénème dans nos isolats de P aeruginosa représente probablement la co-régulation des pompes d’efflux régulées et / ou l’imperméabilité membranaire. D’autres explications incluent l’expression du gène MBL supprimée par des systèmes régulateurs secondaires, conduisant à un gène blaIMP silencieux ou cryptique , et une hydrolyse variée du carbapénème en fonction de l’effet du gène MBL, qui se rapporte au nombre de copies plasmidiques. , les laboratoires de diagnostic doivent utiliser des moyens de dépistage plus sensibles, tels que ceux décrits dans cette étude et dans d’autres études si disponible, un dépistage moléculaire devrait être utilisé pour détecter rapidement cette β-lactamase émergente. La susceptibilité à l’aztréonam est une caractéristique commune des organismes producteurs de MBL et a été trouvée dans% de nos isolats. Elle n’était pas évidente dans nos isolats de P aeruginosa et E cloacae. L’utilité clinique de l’aztréonam dans le traitement des infections humaines causées par des organismes producteurs de MBL n’a pas été étudiée Les données provenant d’études chez l’animal suggèrent que l’aztréonam à fortes doses pourrait être efficace Compte tenu des options thérapeutiques limitées et la gravité potentielle de l’infection, l’aztréonam peut devenir une partie plus commune de notre arsenal. Certaines études décrivent les caractéristiques cliniques des infections causées par les organismes producteurs de MBL [, -]; La majorité de ceux qui rapportent des taux élevés de colonisation [,,] Dans la présente étude, les patients% ont éprouvé une infection clinique, la pneumonie associée à la ventilation et la septicémie étant les plus fréquentes Cinquante pour cent des patients n’avaient aucune maladie préexistante. aux résultats d’études précédentes, qui ont rapporté des taux plus élevés de malignité sous-jacente [,,] ou de maladie concomitante Globalement,% des patients sont décédés à l’hôpital Ceci peut concerner la population de patients, mais des patients décédés avec un organisme producteur de MBL; Les implications cliniques de cette étude sont préoccupantes Le gène blaIMP, qui induit une résistance aux β-lactamines à large spectre, a maintenant émergé dans un nouveau continent. Les options thérapeutiques sont limitées et les rôles de l’aztréonam et de la colistine Les laboratoires de diagnostic en Australie et dans d’autres pays doivent maintenant être en état d’alerte, car la détection précoce peut limiter la large dispersion des gènes MBL. des pratiques strictes de contrôle des infections et l’utilisation prudente et prudente des carbapénèmes sont également essentiels si nous voulons préserver la longévité de ces agents antimicrobiens inestimables

Remerciements

Nous remercions le personnel du département de microbiologie de l’hôpital Alfred, pour leur aide dans le traitement des spécimens; le personnel de l’unité de soins intensifs et des services de soins intensifs, pour la prise en charge des patients concernés; et Kerrie Watson et le personnel de contrôle des infections, pour aider à la collecte et à la présentation des données épidémiologiques. Conflits d’intérêts potentiels Tous les auteurs: aucun conflit