Επιδημιολογική διερεύνηση πολυανθεκτικών μικροβιακών στελεχών που απομονώνονται σε ΜΕΘ

Abstract

The aim of the study was to investigate the resistance mechanisms of multidrug- resistant K.pneumoniae isolates recovered from clinical samples of patients hospitalized in the ICU of the Serres General Hospital, during a 4 year period (2008-2011), as well as the effectiveness of the infection control intervention measures which were taken to restrain the dissemination of such pathogens.The selected isolates were tested by determination of agar dilution MICs, phenotypic carbapenemase testing, PCR testing, nucleotide sequencing and molecular typing (PFGE).During the study period, 49 imipenem- and/or meropenem-resistant K.pneumoniae isolates were recovered fron clinical samples of 36 distinct ICU patients. The most common type of sample from which these pathogens were isolated was urine (26.5%), followed by blood samples (20.4%), bronchial secretions (20.4%), and intravenous catheters (8.1%). Imipenem MICs ranged from 4 to > 32μg/ml while meropenem MICs ranged from 2 to > 32 μg/ml and all isolates were highly resistant to ertapenem with MICs of >32μg/ml. Furthermore, they were resistant to all b-lactams, including b-lactam – b lactamase inhibitor combinations and aztreonam, amikacin, trimethoprim- sulfamethoxazole, and ciprofloxacin. Antimicrobial alternatives to carbapenems that demonstrated in vitro activity included gentamicin, colistin, and tigecycline, with 43 (87.7%), 40 (83.6%) and 46 (94.5%) of the isolates being susceptible, respectively.Phenotypic and molecular testing showed that all 49 carbapenem – resistant isolates produced a KPC and/or an MBL-type carbapenemase. It should be noted that in all cases PCR testing confirmed the result of the phenotypic assays.One representative isolate per patient (a total of 36 isolates) was further tested. PCR and subsequent sequencing analyses revealed that 24 of the patients were infected with KPC-2 producers, 9 were infected with VIM – 1 producers, and 3 were infected with isolates producing both KPC-2 and VIM-1 enzymes. Phenotypic and molecular testing revealed the coproduction of an ESBL by 23 of the isolates harboring the gene for KPC, in 6 of those harboring the gene for VIM, and in 1 of those that produced both carbapenemases. Plasmidic genes for AmpC were not detected in any of the isolates.PFGE analysis of the representative isolates revealed that the K.pneumoniae isolates belonged to eight distinct PFGE clonal types (I-VIII), five of which contained two or three sybtypes.Almost half of the carbapenemase – producing clinical isolates (16; 44.4%) were identified during the second year of the study (2009) when no specific infection control measures had been undertaken. It should be noted that during the fourth quarter of 2009, as many as 10 cases were detected in the ICU. The number of clinical cases due to carbapenemase – producing K.pneumoniae decreased considerably during the next two years (2010; 11 cases, 30.5% - 2011; 5 cases, 13.8%) following the implementation of an intensified infection control intervention after 2009. The incidence of new cases per 1,000 patient days during the years 2009-2011 was 17.7, 11.9 and 5.4, respectively. After the implementation of the additional infection control measures in 2011, the number of new cases declined significantly from the first year of the study(p=0.0192).Environmental sampling detected only three carbapenem- resistant isolates during the ICU outbreak in the last quarter of 2009. Two isolates were recovered from ventilator samples, and one was from a bed sample. The KPC-2 enzyme was detected in two of these isolates, while the remaining one harbored both carbapenemases. PFGE analysis revealed that these environmental K.pneumoniae isolates were classified into clonal subtypes that were identified in the clinical isolates.During 2011, active surveillance of 97 (75.8%) of the 128 patients was performed within 24h after their admission to the ICU. As many as 11 (11.3%) of the patients screened were found to be colonized by carbapenem- resistant K.pneumoniae isolates. Molecular testing showed that all of the isolates produced the KPC-2 enzyme and eight also produced an ESBL ; they shared clonal subtypes which were identified among clinical isolates. In all cases, colonized patients were transferred to single ICU rooms and rigorous infection control measures were undertaken. Three of the 11 patients with positive cultures developed clinical infections due to KPC-2 producing K.pneumoniae within 4 to 16 days after their initial screening. Our findings suggest that rigorous infection control measures and active surveillance can effectively reduce the incidence of secondary transmission due to KPC – producing pathogens.

Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη των μηχανισμών αντοχής πολυανθεκτικών στελεχών K.pneumoniae που απομονώθηκαν από ασθενείς της ΜΕΘ του Γενικού Νοσοκομείου Σερρών κατά τη διάρκεια της τετραετίας 2008-2011 και η αποτίμηση των μέτρων ελέγχου και ενεργού επιτήρησης που εφαρμόσθηκαν για την αναχαίτιση της διασποράς τους στο νοσοκομειακό περιβάλλον.Ο έλεγχος των στελεχών περιελάμβανε τον καθορισμό των MICs των κυριότερων αντιβιοτικών, φαινοτυπική δοκιμασία για την ανίχνευση παραγωγής καρβαπεμενασών καθώς και μοριακές μεθόδους τυποποίησης (PFGE). Για την ταυτοποίηση των γονιδίωντων β-λακταμασών (MBLs, KPCs, OXA – 48, AmpC, ESBLs) χρησιμοποιήθηκαν η μέθοδος PCR και η ανάλυση της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας. Κατά τη χρονική διάρκεια της μελέτης απομονώθηκαν 49 στελέχη K. pneumoniae ανθεκτικά στην ιμιπενέμη και/ή την μεροπενέμη από κλινικά δείγματα 36 ασθενών της ΜΕΘ. Η πλέον συχνή εστία απομόνωσης ήταν τα ούρα (26,5 %) και ακολουθούσαν το αίμα (20,4%), οι βρογχικές εκκρίσεις (20,4%) και οι ενδοφλέβιοι καθετήρες (8,1%).Οι MICs της ιμιπενέμης κυμαίνονταν από 4 έως >32μg/ml, της μεροπενέμης από 2 έως > 32 μg/ml , ενώ όλα τα στελέχη παρουσίαζαν υψηλού βαθμού αντοχή στην ερταπενέμη με MICs > 32 μg/ml. Επιπλέον, όλα τα στελέχη ήταν ανθεκτικά στα β-λακταμικά αντιβιοτικά, συμπεριλαμβανομένων των συνδυασμών β-λακταμικών με αναστολείς των β-λακταμασών και της αζτρεονάμης, στην αμικασίνη, την τριμεθοπρίμη-σουλφαμεθοξαζόλη και τη σιπροφλοξασίνη.In vitro δραστικότητα έναντι των ανθεκτικών στις καρβαπενέμες στελεχών επέδειξαν η γενταμικίνη, η κολιστίνη και η τιγεκυκλίνη με 43 (87,7%) , 40 (83,6%) και 46 (94,5%) στελέχη να παραμένουν ευαίσθητα, αντιστοίχως.Ο φαινοτυπικός έλεγχος και η μοριακή τυποποίηση έδειξαν την παρουσία KPC και/ή καρβαπενεμάσης τύπου MBL σε όλα τα ανθεκτικά μικροβιακά στελέχη. Σε όλες τις περιπτώσεις, ο μοριακός έλεγχος με PCR επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα των φαινοτυπικών δοκιμασιών.Ένα αντιπροσωπευτικό στέλεχος από κάθε ασθενή (συνολικά 36 στελέχη) μελετήθηκε περαιτέρω με PCR και ανάλυση νουκλεοτιδικής αλληλουχίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν την παραγωγή KPC-2 από τα στελέχη που απομονώθηκαν από 24 ασθενείς, την παραγωγή VIM-1 από στελέχη 9 ασθενών και την συμπαραγωγή KPC-2 και VIM-1 από στελέχη 3 ασθενών. Ο φαινοτυπικός και ο μοριακός έλεγχος έδειξαν την συμπαραγωγή ESBL από 23 στελέχη που έφεραν το γονίδιο για KPC, από 6 στελέχη που έφεραν το γονίδιο για VIM και από 1 στέλεχος που παρήγαγε και τις δυο καρβαπενεμάσες. Πλασμιδικά γονίδια για AmpC δεν ανιχνεύθηκαν σε κανένα μικροβιακό στέλεχος. Η μοριακή τυποποίηση των αντιπροσωπευτικών στελεχών με PFGE έδειξε ότι ανήκαν σε διαφορετικούς κλώνους ( Ι-ΙΙΙ, ΙV- VI , VII και VIII ) ορισμένοι από τους οποίους διακρίνονταν σε υποτύπους.Κατά τη διάρκεια του δεύτερου έτους της μελέτης (2009) διαπιστώθηκε το ήμισυ περίπου των περιστατικών (16: 44,4%), ενώ 10 περιστατικά ανιχνεύθηκαν κατά τη διάρκεια του 4ου τριμήνου του έτους (Οκτώβριος –Δεκέμβριος) στο πλαίσιο επιδημίας. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα δύο επόμενα έτη ο αριθμός των περιστατικών ελαττώθηκε σημαντικά (2010: 11 περ. 30,5%, 2011: 5 περ. 13,8%), ως αποτέλεσμα εφαρμογής ενός προγράμματος ελέγχου λοιμώξεων μετά το 2009. Η επίπτωση νέων περιστατικών ανά 1000 ασθενοημέρες ήταν 17,7 , 11,9 και 5,4 για το 2009 , 2010 και 2011, αντιστοίχως, με στατιστικά σημαντική μείωση να σημειώνεται κατά το τελευταίο έτος της μελέτης(p=0,0192).Κατά τη διάρκεια της επιδημίας του τελευταίου τριμήνου του 2009, αναπτύχθηκαν μόνο 3 ανθεκτικά στις καρβαπενέμες στελέχη από το περιβάλλον της ΜΕΘ. Δύο στελέχη προέρχονταν από συσκευές μηχανικής υποστήριξης της αναπνοής και 1 στέλεχος από νοσοκομειακή κλίνη. Σε 2 στελέχη ανιχνεύθηκαν KPC-2 ενώ το τρίτο στέλεχος παρήγε και τα δύο είδη καρβαπεμενασών. Η τυποποίηση με PFGE κατέδειξε ότι τα περιβαλλοντικά μικροβιακά στελέχη ανήκαν σε κλωνικούς υποτύπους, που είχαν ταυτοποιηθεί από κλινικά δείγματα.Κατά τη διάρκεια του 2011, στο πλαίσιο της ενεργού επιτήρησης, διαπιστώθηκε αποικισμός 11 ασθενών (11/97 ασθ. 11,3%), 24 ώρες μετά την εισαγωγή τους στη ΜΕΘ, με στελέχη K.pneumoniae ανθεκτικά στις καρβαπενέμες. Ο μοριακός έλεγχος έδειξε ότι όλα τα στελέχη παρήγαν το ένζυμο KPC-2 ενώ 8 παρήγαν συγχρόνως και μια ESBL. Τα στελέχη ανήκαν σε κλωνικούς υποτύπους, που είχαν ανιχνευθεί σε κλινικά δείγματα.Ελήφθησαν μέτρα απομόνωσης των αποικισθέντων ασθενών ενώ 3/11 ανέπτυξαν λοίμωξη από ανθεκτικό στέλεχος K.pneumoniae, 4-16 ημέρες μετά τον έλεγχο αποικισμού.Τα ευρήματα της μελέτης υποδηλώνουν ότι η εφαρμογή αυστηρών μέτρων πρόληψης και ενεργού επιτήρησης των λοιμώξεων μπορούν να ελαττώσουν την επίπτωση της δευτερογενούς μετάδοσης παθογόνων που παράγουν KPC στο χώρο της ΜΕΘ.