Caracterización clínica-microbiológica y factores de riesgo de las bacteriemias por enterobacterias productoras de betalactamasas de espectro extendido en el hospital universitario

Caiata Traberzo, Leticia Paola

INTRODUCCIÓN:

Las infecciones del torrente sanguíneo se asocian con alta morbi- mortalidad, siendo frecuentemente causadas por enterobacterias, y cuando éstas producen β-lactamasas de espectro extendido (BLEEs), la morbi-mortalidad, duración internación y costos sanitarios son aún mayores.

OBJETIVO:

Caracterizar los episodios de bacteriemia por enterobacterias en el Hospital Universitario en un período de 2 años.

METODOLOGÍA:

Estudio observacional, analítico, casos controles (1:1), con recolección de datos retrospectiva.

Población:

pacientes ≥18 años atendidos en el Hospital Universitario en período 01/01/2014 - 30/11/2015, con hemocultivo positivo por enterobacteria. Recolección datos clínicos-epidemiológicos: revisión registros médicos.

Estudio microbiológico:

Identificación y susceptibilidad - equipo automatizado Vitek® 2 system (bioMérieux, Marcy l’Etoile, France).

Sensibilidad a fosfomicina:

disco-difusión (E. coli) y dilución en agar (resto de las enterobacterias). Ceftazidime-avibactam: disco-difusión. Aislamientos BLEE+ según Vitek: confirmación y caracterización de BLEE: reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y secuenciación. Investigación mecanismos transferibles de resistencia a quinolonas (TMQR) qnrB y aac(6’)-Ib-cr: PCR.

Caracterización molecular enterobacterias BLEE más prevalentes:

MultiLocus Sequence Typing (MLST) y Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE).

Análisis casos y controles:

I)Factores de riesgo bacteriemia BLEE: Casos - pacientes con bacteriemia por enterobacteria BLEE(+). Controles - pacientes con bacteriemia por enterobacteria BLEE (-) sensible a cefalosporinas tercera generación. II) Factores de riesgo mortalidad intrahospitalaria: Casos - pacientes con mortalidad hospitalaria por cualquier causa. Controles – pacientes egresados vivos.

Análisis estadístico:

paquete estadístico IBM SPSS Statistics 23.

Análisis casos y controles:

cálculo de odd ratios (OR) e intervalo de confianza al 95% (IC95%). Variables con p ≤0.05 en análisis univariado incluídas en análisis multivariado (regresión logística). Proyecto aprobado por Comité Ética del Hospital de Clínicas y financiado por ANII (FMV_3_2016_1_126580, Fondo María Viña – 2016).

RESULTADOS:

Principales resultados microbiológicos: 174 episodios de bacteriemia y 178 enterobacterias recuperadas, con confirmación molecular de producción BLEE en 41 enterobacterias (23%): 29 Klebsiella pneumoniae, 7 Escherichia coli, 2 Serratia marcescens, 1 Enterobacter cloacae, 1 Citrobacter freundii y 1 Morganella morganii. E. coli enterobacteria más recuperada (n=69), pero K. pneumoniae la enterobacteria BLEE más prevalente (56 aislamientos y 29/56 BLEE+), seguida de E. coli (7/69). Distribución de las enterobacterias BLEE+ según enzima detectada: CTX- M-15: 32 aislamientos, CTX-M-15 + CTX- M-14: 3 aislamientos, CTX-M-2: 3, CTX-M-8: 2, SHV-5: 1.

Susceptibilidad enterobacterias BLEE:

meropenem 100%, ceftazidime-avibactam 100%, fosfomicina 100%, imipenem 98%, ertapenem 97,6%, colistin 92,7%, amikacina 85,4%, gentamicina 36,6%, tigeciclina 29,3%, piperacilina-tazobactam 26,8%, trimetoprim-sulfametoxazol 19,5%, ciprofloxacina 12,2%. Detección de mecansimos transferibles de resistencia a quinolonas (TMQR) en 33/41 aislamientos (80,5%): aac(6’)-Ib-cr: 22 aislamientos, qnrB: 2 aislamientos, y aac(6’)-Ib-cr + qnrB: 9 aislamientos. Detección de secuenciotipos “exitosos” en principales enterobacterias BLEE: E. coli ST 73 (1), ST 95(1) y ST 38 (2) y ST 258 en K. pneumoniae (12/29=41,4%). También detección ST 258 en un aislamiento de K. pneumoniae BLEE (-). Principales resultados clínicos – epidemiológicos: Se revisaron 98 registros médicos; 60 bacteriemias nosocomiales, 29 comunitarias, 8 asociadas a los cuidados de la salud, 1 sin dato. 41 BLEE(+) y 57 BLEE(-). 80 pacientes vivos al egreso, 17 fallecidos y 1 sin dato. Factores de riesgo bacteriemia BLEE(+) (análisis multivariado) : presencia de dispositivo médico a permanencia previo (p 0,001, OR 55,2, IC 95%5,5-553) ) y bacteriemia no comunitaria (p 0,008 OR 17,4 IC95% 2,1-143). Factores de riesgo mortalidad intrahospitalaria (análisis multivariado): enfermedad hematooncológica o neoplásica (OR 4,687 IC95% 1,207-18,200) y score qPitt ≥2 (OR 10,332 IC95% 2,639-40,442).

Antibioticoterapia empírica activa in vitro para la bacteriemia:

10/29(34,5%) en pacientes BLEE(+) y 36/40 BLEE(-) (90%). Se encontró asociación entre bacteriemia BLEE + y recibir antibioticoterapia empírica inactiva (p<0,0001) ; siendo el riesgo de recibir antibioticoterapia empírica inactiva 17 veces mayor en bacteriemias BLEE(+) respecto a BLEE(-). Se encontró que la mediana de la duración de la hospitalización a partir del episodio de bacteriemia es más prolongada en casos BLEE+ que en los controles BLEE- (22,5 versus 14 días, p=0,006).

CONCLUSIONES:

Enterobacteria BLEE más prevalente K. pneumoniae, y dentro de ella alta prevalencia del clon exitoso de alto riesgo ST 258. Predominio de CTX-M-15, y alta prevalencia (> 80%) de TMQR en aislamientos BLEE. Presencia de BLEE aumenta significativamente el riesgo de recibir antibioticoterapia empírica inactiva. Necesidad de mantener vigilancia de perfiles de susceptibilidad y clones circulantes y considerar posibles factores de riesgo al momento se seleccionar antibioticoterapia empírica.

BACKGROUND:

Bloodstream infections are associated with high morbidity and mortality, being frequently caused by Enterobacteriaceae, and when they produce extended spectrum β-lactamases (ESBL), morbidity, mortality and healthcare costs are even higher.

OBJECTIVE:

We aimed to characterize Enterobacteriaceae bacteremia episodes at the “Hospital de Clínicas”, in a 2 years period.

METHODS:

Observational, analytical study, case-controls (1: 1), with retrospective data collection.

Population:

≥18 years old patients attended at the “Hospital de Clínicas” between 01/01/2014 and 11/30/2015, with Enterobacteriaceae recovered from blood culture. Collection of clinical-epidemiological data: review of medical records.

Microbiological study:

identification and susceptibility: automated system Vitek® 2 (bioMérieux, Marcy l’Etoile, France).

Susceptibility to fosfomycin:

disc-diffusion (E. coli) and agar dilution (others Enterobacterales). Ceftazidime-avibactam: disc-diffusion. ESBL (+) isolates according to Vitek: ESBL confirmation and characterization by Polymerase Chain Reaction (PCR) and sequencing. Investigation of transferable mechanisms of quinolone resistance (TMQR) qnrB and aac (6 ')- Ib-cr: PCR.

Molecular characterization of the most prevalent ESBL enterobacterales:

MultiLocus Sequence Typing (MLST) and Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE). Case-control analysis: I) ESBL bacteremia risk factors: Cases - patients with bacteremia by an ESBL-producing enterobacteria. Controls - patients with third generation cephalosporin susceptible enterobacteria, not ESBL-producing. II) In-hospital mortality risk factors: Cases - patients with in-hospital mortality from any cause. Controls - patients discharged alive.

Statistical analysis:

IBM SPSS Statistics 23 statistical package. Case-control analysis: calculation of odd ratios (OR) and 95% confidence interval (95% CI). Variables with p ≤0.05 in univariate analysis were included in multivariate analysis (logistic regression). Project approved by the Hospital de Clinicas Ethics Committee and financed by ANII (FMV_3_2016_1_126580, María Viña Fund - 2016).

RESULTS:

Main microbiological results: 174 bacteremia episodes and 178 enterobacterales recovered. ESBL production confirmated in 41 isolates (23%): 29 Klebsiella pneumoniae, 7 Escherichia coli, 2 Serratia marcescens, 1 Enterobacter cloacae, 1 Citrobacter freundii y 1 Morganella morganii.E. coli was the most recovered enterobacteria (n = 69), but K. pneumoniae was the most prevalent ESBL producing specie (56 isolates and 29/56 ESBL +), followed by E. coli (7/69).

Distribution of ESBL producing enterobacterales according to enzyme detected:

CTX- M-15: 32 isolates, CTX-M-15 + CTX-M-14: 3 isoaltes, CTX-M-2: 3, CTX-M-8: 2, SHV-5: 1.

Antibiotic susceptibility in ESBL producers:

meropenem 100%, ceftazidime-avibactam 100%, fosfomycin 100%, imipenem 98%, ertapenem 97,6%, colistin 92,7%, amikacin 85,4%, gentamicin 36,6%, tigecycline 29,3%, piperacillin-tazobactam 26,8%, trimethroprim sulfamethoxazole 19,5%, ciprofloxacin 12,2%. Detection of TMQR in 33/41 isolates (80.5%): aac(6’)-Ib-cr: 22 isolates, qnrB: 2 isolates, and aac(6’)Ib-cr + qnrb: 9 isolates. We detected "successful" sequence types within E.

coli ESBL producing:

ST 73 (1 isolate), ST 95 (1) and ST 38 (2) and a high prevalence of ST 258 among K. pneumoniae isolates (12/29 = 41.4%). ST 258 was also detected in one ESBL(-) K. pneumoniae isolate. Main clinical-epidemiological results: 98 medical records were reviewed; 60 bacteremia episodes were classified as nosomial, 29 as community acquired, 8 health care associated, and for one episode, data was insufficient for its classification. 41 were ESBL(+) and 57 ESBL(-). 80 patients alive at discharge, 17 deceased and 1 without data.

Risk factors for ESBL bacteremia according to multivariate analysis were:

use of medical device prior to hospitalization (OR = 50.226, 95% CI 4.367 - 577.721) and non-community bacteremia (OR 12.052, 95% CI 1.350-107.605). In-hospital mortality risk factors (multivariate analysis): hemato-oncological or neoplasic disease (OR 4,687 95% CI 1,207-18,200) and qPitt score ≥2 (OR 10,332 95% CI 2,639-40,442). The empirical antibiotic therapy was active according to the susceptibility test in 10/29 (34,5%) patients with ESBL (+) bacteremia and in 36/40 patients with ESBL (-) (90%). Presence of ESBL was found to be associated with inactive empirical antibiotic therapy (p<0.0001), and risk for receiving inactive empirical antibiotic therapy was 17 times higher in ESBL (+) compared to ESBL (-). The mean length of hospital stay after the onset of bacteraemia was longer in the cases of ESBL producers than in the cases of non-ESBL producers ( 22,5 vs. 14 days; P=0.006).

CONCLUSIONS:

K. pneumoniae was the most prevalent ESBL producing specie, and within it we found a high prevalence of the successful high-risk clone ST258. CTX-M-15 was the main ESBL detected and we found high prevalence (80%) of TMQR among ESBL(+). Presence of ESBL significantly increases the risk of receiving inactive empirical antibiotic therapy. Need to maintain surveillance of susceptibility profiles and circulating clones and to take into account possible risk factors when selecting empirical antibiotic therapy.