Caracterização molecular e fenotípica de Klebsiella spp. produtoras de NDM
Molecular and phenotypic characterization of Klebsiella spp. NDM producers
Publication year: 2022
Theses and dissertations in Portugués presented to the Universidade de São Paulo. Faculdade de Ciências Farmacêuticas to obtain the academic title of Mestre. Leader: Sampaio, Jorge Luiz Mello
O perfil de resistência, que algumas das espécies do complexo Klebsiella pneumoniae podem expressar, representa uma grande ameaça à saúde humana, particularmente quando resistentes aos carbapenêmicos, que são amplamente utilizados no tratamento de infecções graves em pacientes hospitalizados. O principal mecanismo de resistência aos carbapenêmicos é a produção de carbapenemases, particularmente dos tipos KPC e NDM. Um dos compostos desenvolvidos para o tratamento de infecções causadas por cepas produtoras de KPC é a combinação ceftazidimaavibactam (CAZ-AVI), mas que não tem atividade inibitória sobre metalo-betalactamases, a exemplo das NDMs. Os objetivos deste trabalho foram determinar a frequência das espécies do complexo K. pneumoniae e da coprodução de KPC, avaliar a clonalidade dos isolados, a sensibilidade ao aztreonam-avibactam (ATM-AVI), o desempenho do disco de meropenem (MEM) com inibidores para detecção de coprodução de NDM e KPC e desenvolver um teste de triagem para prever a sensibilidade ao ATM-AVI. Um total de 113 isolados do complexo K. pneumoniae produtoras de NDM ou coprodutoras de NDM e KPC, provenientes da coleção de bactérias do Grupo Fleury, coletadas períodos pré e pós início do uso de CAZ-AVI no Brasil, foram utilizadas neste estudo. A identificação da espécie e a presença dos genes blaNDM e blaKPC foi confirmada por PCR multiplex. A clonalidade dos isolados foi avaliada por eletroforese em campos pulsados (PFGE) após clivagem com XbaI. A produção de carbapenemases foi confirmada utilizando-se o teste Blue Carba. O desempenho dos discos de meropenem e CAZ-AVI contendo um ou mais inibidores de carbapenemases foi comparado com o teste molecular. A pré-difusão combinada foi realizada pré-incubando-se o ágar não inoculado com disco de CAZ-AVI, e a seguir aplicando-se o inóculo bacteriano e um disco de ATM após remover o disco de CAZ-AVI. Após incubação, os halos foram aferidos e correlacionados com a concentração inibitória mínima para ATM-AVI. As CIMs para ATM e ATM-AVI foram determinadas segundo o EUCAST.
A identificação das espécies por PCR evidenciou as seguintes frequências:
K. pneumoniae 75,2% (n=85); K. quasipneumoniae 16,8% (n=19), e K. variicola 8% (n=9). Uma fração de 12,4% (n=14) dos isolados apresentaram os genes blaNDM e blaKPC e 87,6% (n=99) apenas blaNDM. A análise dos perfis de PFGE de K. pneumoniae evidenciou a presença de cinco grupos clonais predominantes. Isolados do principal grupo clonal Ap (n=15) foram detectados nas cidades de São Paulo e Porto Alegre durante todo o período analisado. O grupo clonal Lp foi detectado nas cidades de São Paulo e Recife em 2019. Os dois principais grupos clonais no período pré-CAZ-AVI continham maior número de isolados do que aqueles no período de uso do CAZ-AVI. Os perfis de PFGE de K. quasipneumoniae evidenciaram quatro grupos clonais predominantes, e presentes apenas no estado de São Paulo, com persistência do grupo clonal Aq desde 2017. Quanto à K. variicola, foram observados dois grupos clonais predominantes Av e Bv, o primeiro presente apenas em São Paulo desde 2018 e o segundo em Porto Alegre apenas em 2019. Calculando-se a diferença entre os diâmetros de halo do disco MEM contendo EDTA e ácido fenilborônico (AFB) e o maior dos halos obtidos para MEM com EDTA ou AFB, observou-se que todos os isolados com coexpressão de KPC e NDM apresentaram diferença ≥ 5 mm. Uma fração de 42,3% dos isolados positivos apenas para blaNDM apresentaram sensibilidade para ATM (CIM ≤ 4 mg/L). Todos os isolados testados apresentaram CIM para ATM-AVI ≤ 1/4 mg/L, sendo a CIM90 0,125/4 mg/l. No teste de pré-difusão combinada, o menor diâmetro de halo obtido foi de 23 mm. A espécie predominante na amostragem foi K. pneumoniae. A disseminação clonal, observada neste estudo, contrasta com a diversidade clonal descrita em outros locais do mundo para produtores de NDM, exceto Grécia e China. Considerando os pontos de corte atuais para ATM, é provável que haja resposta clínica adequada no uso de ATM-AVI no tratamento de infecções causadas por isolados produtores de NDM e coprodutores de KPC e NDM. Utilizando-se o valor de corte de ≤ 5 mm para a diferença entre halos de inibição, de MEM com AFB e EDTA e o segundo maior halo com inibidor, a sensibilidade foi de 100% e a especificidade foi de 96,1,0%. O método de pré-difusão com CAZ-AVI e ATM é um método simples e o diâmetro ≥ 23 mm tem excelente correlação com a CIM para ATM-AVI ≤ 1/4 mg/L
The resistance profile, which some species of the Klebsiella pneumoniae complex may express, represent a great threat to human health, particularly when resistant to carbapenems, which are widely used in the treatment of severe infections in hospitalized patients. The main mechanism of resistance to carbapenems is the production of carbapenemases, particularly KPCs and NDMs. One of the compounds developed for the treatment of infections caused by KPC-producing strains is the combination ceftazidime-avibactam (CAZ-AVI), but which has no inhibitory activity on metallobetalactamases, as is the case for NDMs. The objectives of this work were to determine the frequency of K. pneumoniae complex species and KPC co-production, evaluate the clonality of isolates, the susceptibility to aztreonam-avibactam (ATM-AVI), the performance of meropenem (MEM) disks with inhibitors for detecting NDM co-production and KPC and develop a screening test to predict sensitivity to ATM-AVI. A total of 113 NDM-producing or NDM and KPC co-producing K. pneumoniae complexes, from the Fleury Group's bacteria collection, collected in the pre- and post-starting periods of CAZ-AVI use in Brazil, were used in this study. Species identification and the presence of the blaNDM and blaKPC genes were confirmed by multiplex PCR. The clonality of the isolates was evaluated by pulsed field electrophoresis (PFGE) after cleavage with XbaI. Carbapenemase production was confirmed using the Blue Carba test. The performance of MEM and CAZ-AVI disks containing one or more carbapenemase inhibitors was compared with the molecular test. Combined pre-diffusion was performed by preincubating the uninoculated agar with a CAZ-AVI disk, and then applying the bacterial inoculum and na ATM disk after removal of the CAZ-AVI disk. After incubation, halos were measured and correlated with the minimum inhibitory concentration (MIC) for ATM-AVI. ATM and ATM-AVI MICs were determined according to EUCAST.