Document
Prevalence, clinical profile, phenotypic and genotypic characterization of AmpC beta lactamases isolated from gram negative bacilli in Sultan Qaboos University Hospital.
Other titles
الانتشار، والملف السريري، والتوصيف المظهري والوراثي لانزيمات lactamases beta AmpC المعزولة من العصيات سالبة الجرام في مستشفى جامعة السلطان قابوس
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2022
Language
English
English abstract
Background: Antimicrobial resistance mediated by AmpC β-lactamases, are a
significant cause of public health concern. Tracing the genotypic and phenotypic
characterization of the prevalent AmpC β-lactamase producing bacteria is essential.
This knowledge aids in making informed empirical decisions. These enzymes confer
resistance to a wide range of β-lactam antibiotics except carbapenems, leading to their
gross overuse. Assessment of carbapenem sparing protocols like newer β-lactam/β lactamase inhibitors - ceftazidime/avibactam (CZA) and meropenem/vaborbactam
(MVA) as well as combinations of older drugs are useful exercises. These can guide
the clinicians to prescribe appropriate carbapenem sparing antimicrobials.
Aim and Objectives: To assess six phenotypic (three commercial and three in-house)
tests for detection of AmpC. To characterize antimicrobial resistance and virulence
genes in AmpC producing Gram negative bacteria by whole genome sequencing
(WGS). To assess efficacy of CZA and MVA and identify carbapenem sparing
combinations among amikacin (AK), levofloxacin (LV), and piperacillin/tazobactam
(TZP).
Methods: A total of 116 non-duplicate Gram negative bacteria were screened by
cefoxitin (FOX) disc and 82 FOX resistant of K. pneumoniae (n=25), E. coli (n=22),
P. aeruginosa (n=17), E. cloacae (n=6), K. aerogenes (n=4), S. marcescens (n=4) and
C. freundii (n=4) were isolated from Sultan Qaboos University Hospital (SQUH) and
investigated for AmpC β-lactamase production by six methods. The conventional
AmpC tris-EDTA and disc approximation method and the commercial D69C AmpC
detection set, D72C ESBL, AmpC and carbapenemase detection set, combined disc
for AmpC and ESBL and AmpC- MIC strips were evaluated for detection of AmpC.
Ten representative isolates were whole genome sequenced and analysed through
bioinformatic online tools for multilocus sequence type (MLST), acquired resistance
genes, plasmids and virulence factors. In addition, CZA and MVA MICs were
analysed against 31 isolates by E strips. Antimicrobial synergy between AK-LV, AK TZP, TZP-LV was assessed in 11 isolates by the E-test cross method.
Results: The prevalence of AmpC- β-lactamases was 16% at SQUH. E. coli was a
major carrier of plasmid mediated AmpC (26.5%) followed by Klebsiella pneumoniae
(23.4%). Phenotypically, 61% of AmpC were detected by tris-EDTA, 76% by disc
approximation, 75% by D69C AmpC detection set, 74% by D72C AmpC, ESBL and
carbapenemase detection set, 76% by combination disc and 63% by AmpC-MIC
strips. Most sensitive and specific phenotypic assays were the combination disc test
with 96% sensitivity and 94% specificity and disc approximation test with 94%
sensitivity and 75% specificity while cefoxitin screening was less sensitive (75%) with
poor specificity 24%. WGS revealed DHA-1 as the predominant AmpC gene. New
MLST were detected in both E. coli (ST-96 and ST-12742) and Klebsiella pneumoniae
(ST-3157 and ST-5118). All the 4 E. coli produced both AmpC and ESBLs. CTX-M 15 was the dominant ESBL gene. Both E. coli and K. pneumoniae carried a large
battery of virulence genes, of which adhesion afa and fim predominated. CZA and
MVA showed excellent in-vitro activity in all AmpC (n=31) tested isolates. The MICs
ranged from 0.032-0.19 μg/ml. AK-PTZ combination revealed good synergy against
K. pneumoniae isolates.
Conclusions: We recommend the in-house disc approximation test and the
commercial combination disc test as excellent tools for detection of AmpC, the former
being easy to interpret, cheaper and easily adopted in most microbiology laboratories.
Cefoxitin test overcalls AmpC and cannot be considered a good stand-alone test for
AmpC detection. DHA-1 was the predominant AmpC gene and MLST analysis
revealed new circulating clones in this region. We recommend E- test cross method
for rapid detection of synergy, thus tailoring antimicrobial combinations to individual
patients. Amikacin-piperacillin/tazobactam combination yielded synergy in K.
pneumoniae. Such combinations allow us to preserve drugs like CZA and MVA for
more difficult to treat infections.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
نظرة عامة: مقاومة مضادات الميكروبات بوساطة lactamases-β AmpC ، هي سبب مهم للقلق على الصحة العامة. يعد تتبع التوصيف الوراثي والنمط الظاهري للبكتيريا السائدة المنتجة لـ lactamase-β AmpC أمًرا ضروريًا. تساعد هذه المعرفة في اتخاذ قرارات تجريبية مستنيرة. تمنح هذه الانزيمات مقاومة لمجموعة واسعة من المضادات الحيوية بيتا الكتام باستثناء الكاربابينيمات ، مما يؤدي إلى الافراط في استخدامها. تقييم بروتوكوالت تجنيب الكاربابينيم مثل مثبطات بيتا الكتام / بيتا الكتاماز الاحدث - سيفتازيديم / أفيباكتام )CZA )وميروبينيم / فابورباكتام )MVA )بالاضافة إلى توليفات من الادوية القديمة هي تمارين مفيدة. يمكن أن يرشد هؤالء الاطباء إلى وصف مضادات الميكروبات المناسبة التي تحافظ على الكاربابينيم. الهدف: تقييم ستة اختبارات نمطية )ثالثة تجارية وثالثة مختبرية( للكشف عن AmpC. لتوصيف مقاومة مضادات الميكروبات وجينات الفوعة في AmpC المنتجة للبكتيريا سالبة الجرام بواسطة تسلسل الجينوم الكامل )WGS). لتقييم فعالية CZA و MVA وتحديد تركيبات تجنيب الكاربابينيم بين أميكاسين )AK )، ليفوفلوكساسين )LV )، وبيبراسيلين / تازوباكتام )TZP). الطريقة: تم فحص ما مجموعه 116 بكتيريا سالبة الجرام غير مكررة بواسطة قرص سيفوكسيتين )FOX )و 82 من البكتيريا المقاومة للـسيفوكسيتين من الكلبسيال الرئوية )25( والاشريكية القولونية )22( ، السيدوموناس )17( والانروباكتر )6( وكليبسيال الايروجينية )4( والسيريشيا )4( والسيتروباكتر )4( تم عزلها من مستشفى جامعة السلطان قابوس )SQUH ) وتم فحصها من أجل إنتاج lactamase-β AmpC بست طرق. الطريقة التقليدية EDTA-tris AmpC و Disc D72C(AmpC, ESBL and carbapenemase) و D69C AmpC التجاري الكشف وطريقة approximation و(ESBL/ AmpC (dis Combined و MIC-AmpC للكشف عن AmpC. تم دراسة تسلسل الحمض النووي عشر عزالت تمثيلية من الجينوم الكامل وتحليلها من خالل أدوات المعلومات الحيوية عبر الانترنت لنوع تسلسل متعدد البؤرة وجينات المقاومة المكتسبة والبالزميدات وعوامل الفوعة. بالاضافة إلى ذلك ، تم تحليل CZA MICs و MVA مقابل 31 عزلة بواسطة شرائح E. تم تقييم التآزر بين مضادات الميكروبات بين LV-AK و TZP-AK و LV-TZP في 11 عزلة بواسطة طريقة الاختبار المتقاطع لشرائح E. النتائج: بلغ معدل انتشار lactamases-β-AmpC 16% في مستشفى جامعة السلطان قابوس. كانت الاشريكية القولونية حاملة رئيسية لـ AmpC بوساطة البالزميد )٪26.5( تليها الكليبسيال الرئوية )٪23.4(. ظاهريًا ، تم اكتشاف ٪61 من D69C AmpC بواسطة ٪75 و Disc approximation طريق عن ٪76 وAmpC tris-EDTA بواسطة AmpC و ٪74 بواسطة C72D ٪76 بواسطة قرص المدمج و ٪63 بواسطة MIC-AmpC. كانت فحوصات النمط الظاهري الاكثر حساسية والنوعية هي اختبار disc Combined بحساسية ٪96 وخصوصية ٪94 و approximation Disc بحساسية ٪94 وخصوصية ٪75 بينما كان فحص سيفوكسيتين أقل حساسية )٪75( مع خصوصية .٪24 كشفت WGS أن -1DHA هو جين AmpC السائد. تم الكشف عن MLST جديد في كل من الاشريكية القولونية )-96ST و -12742ST ) و الكليبسيال الرئوية )-3157ST و -5118ST). أنتجت جميع الاشريكية القولونية الاربعة كالً من AmpC و ESBLs. كان جين -15M-CTX هو السائد في ESBL. تحمل كل من الاشريكية القولونية والبكتريا الرئوية مجموعة كبيرة من ًطا ممتا ًزا في جميع عزالت AmpC( 31 )المختبرة. جينات الفوعة ، والتي ساد الالتصاق بها. أظهر CZA و MVA نشا تراوح تركيز الحد الادنى من التثبيط بين 0.19-0.032 ميكروغرام / مل. أظهرت تركيبة TZP-AK تآزر جيد ضد عزالت الكليبسيال الرئوية. الخالصة: نوصي باختبار approximation Disc واختبار disc Combined كأدوات ممتازة للكشف عن AmpC ، الاول سهل التفسير وأرخص سعًرا ويمكن اعتماده بسهولة في معظم مختبرات الاحياء الدقيقة. اختبار السيفوكسيتين ال يمكن اعتباره اختبا ًرا جيدًا قائ ًما بذاته للكشف عن AmpC. كان -1DHA هو الجين السائد لـ AmpC وكشف تحليل MLST عن استنساخ جديد متداول في هذه المنطقة. نوصي باستخدام طريقة اختبار الشرائح المتقاطعة E للكشف السريع عن التآزر ، وبالتالي تخصيص تركيبات مضادات الميكروبات للمرضى . أسفرت تركيبة tazobactam / piperacillin-Amikacin عن تآزر في الكليبسيال الرئوية. تسمح لنا هذه التركيبات بالحفاظ على أدوية مثل CZA و MVA لعلاج العدوى الاكثر صعوبة.
Category
Theses and Dissertations