Molecular epidemiology of Escherichia coli producing CTX-M β-

lactamases: the worldwide emergence of clone ST131 O25:H4emergence of clone ST131 O25:H4

Sory Ruiz

Area Temática Resistencia Bacteriana

INTRODUCCIÓN

• Las Beta-Lactamasas de Espectro Extendido (BLEEs) son un importante mecanismo de resistencia de bacterias Gram Negativas.

• E. coli productor de CTX-M (especialmente CTX-M-15) importante causal de ITU de inicio en laM-15) importante causal de ITU de inicio en lacomunidad.

• E. coli productor de CTX-M-15 perteneceprincipalmente al clon ST131 que parece seroriginario del subcontinente Indio

• Manejo empírico inapropiado

• Amenaza de salud pública

BLEEs

• “Nuevas β-lactamasas”

• Hidrolizan oximino-cefalosporinas (O-C)

• BLEE: No cefamicinas ni carbapenems.

Inhibidas por inhibidores clásicos de β-Inhibidas por inhibidores clásicos de β-

lactamasas. Plásmidos

• Principales familias BLEE: TEM, SHV, CTX-M.

SHV

• En 1983 se describio la primera BLEE: SHV-

2.

• SHV 1 no presenta capacidad O-C.

• Se cree que se originaron de K.• Se cree que se originaron de K.

pneumoniae

TEM

• TEM-1 se reporto en 1965 en E. coli y

confería principalmente resistencia a

ampicilina.

• Desde entonces se han reportado mas de

100 variantes con actividad sobre O-C.100 variantes con actividad sobre O-C.

* SHV y TEM dominaron en las dos primeras

decadas. Mayor actividad contra Ceftazidime

entre las Cefalosporinas de 3º generacion.

HISTORIA DE CTX-M

• “Active on CefoTaXime, 1st isolated in

Munich” (1990)

• Aislado por primera vez en E. coli.

•Baja prevalencia en la decada del 90 con•Baja prevalencia en la decada del 90 con

reportes de brotes ocasionales por CTX-M-2

en Argentina.

• 2000 → “Pandemia CTX-M”

• CTX-M es ahora la BLEE mas común

• CTX-M-15 ha sido descrita en todos loscontinentes.

• Asociación a genes de resistencia a otrosantimicrobianosantimicrobianos

• Mascotas, Animales de granja, alimentos,alcantarillados.

• Actividad hidrolitica principalmente sobreCefotaxime y puede aparecer susceptible aCeftazidime in-vitro.

CTX-M

Diferentes estudios han sugerido que CTX-M se derivade genes cromosomales de diferentes especies de Kluyvera. Asociado a las sequencias de inserccionISEcp1

Cinco clusters PrincipalesVariantes

1

2

8

9

25

Cinco clusters Principales

CTX-M

• ↑ Actividadhidrolitica contra FOT (AXO). Pobremente activocontra TAZ

Primeras CTX-M

• Confierenresistencia a Cefotaxime, cef y tambien a TAZ.

VariantesRecientes

DETECCION EN LABORATORIO1. Fenotipica

Los sistemas automatiza-

dos parecen ser menos

exactos.

2. Genotipica

PCR, sequenciación. Permite identificación de

resistencia de bajo nivel y es util a la epidemiología

molecular.

El objetivo del estudio fue investigar las diferentes El objetivo del estudio fue investigar las diferentes

rutas mutacionales de la diversificación de los

genes blaCTX-M-1 hacia un fenotipo resistente a FOT

y TAZ, estableciendo un escenario evolutivo

hipotético del cluster CTX-M-1.

Diversificación del Cluster CTX-M-1 – Ruta D240G

Si TAZ fuera el selector principal, es posible

identificar 9 trayectorias mutacionales.

La generación de CTX-

M-32 no estaría

favorecida en

ambientes donde TAZ

es el único agente

selectivo.

La introducción de FOT

explicaría el origen de

esta variante

Diversificación del Cluster CTX-M-1 Ruta -D240G

• Escenario dual ceftazidime-cefotaxime scenario.

• Es posible identificar diferentes rutas desde CTX-M-3 a CTX-M-32.

• La exposición de las poblaciones bacterianas a retos con TAZ y FOT han jugado un papel importante en la diversificación explosiva de las variantes de CTX-M, y se sugiere que las enzimas mas evolucionadas son las que tienen mayor resistencia a ambas drogas.

Conclusiones

mas evolucionadas son las que tienen mayor resistencia a ambas drogas.

• Los agentes antimicrobianos no solo debenconsiderarse como selectores de mecanismos de resistencia mas eficientes, sino tambien comoagentes diversificadores.

E. coli PRODUCTOR DE CTX-M-15

Sory Ruiz

GRUPOS FILOGENETICOS DE E. coli

Françoise Jaureguy, et al. Phylogenetic and genomic diversity of human bacteremic Escherichia coli strains . BMC Genomics. 2008 Nov 26;9:560.

E. coli PRODUCTOR DE CTX-M-15

• Mayor probabilidad de ser multiresitente.

• India 2001*

• Cluster CTX-M-1, derivada de CTX-M-3

(Asp→Gly. Posición 240). Mayor actividad(Asp→Gly. Posición 240). Mayor actividad

contra Ceftazidime.

• Movilización y producción asociada con ISEcp1

• Plamidos IncFII de varios tamaños e IncFI.

* Karim A, Nordmann P, et al. Plasmid-mediated extended-spectrum beta-lactamase (CTX-M-3 like) from India and gene association with

insertion sequence ISEcp1. FEMS Microbiol Lett 2001 Jul 24; 201 (2): 237-41

• Co-producción de otras β-lactamasas: TEM-1,

OXA-1

• Co-producción de enzima modificadora de

aminoglicosidos con actividad contra aminoglicosidos con actividad contra

quinolonas aac(6´)-Ib-cr.

• E. coli productor de CTX-M-15 multiresistente

→ Infecciones de inicio en la comunidad y

nosocomiales.

Pitout Johann, Infections with Extended-Spectrum b-Lactamase-Producing Enterobacteriaceae Changing Epidemiology and Drug Treatment Choices, Drugs 2010 , 70 (3):

313-333

CLON ST131 O25:H4

• El serotipo 025 pertenece la clon B2.

• En parte responsable del súbito incremento de CTX-M-15

• Emergió de forma independiente en tres partes demundo → alimentos/comida contaminada, viajerosinternacionales.internacionales.

• Puede ser identificado por PCR para elementosrepetitivos, para ciertos alelos.

• Comunidad, en instituciones de cuidado, mascotas.

• Johnson →Resistencia a quinolonas del 99% y acefalosporinas del 2% en este clon.

• INDIA

EUROPA

• E. coli productorde CTX-M-15 →principal BLEE enEuropa.Europa.

• IncFII (blaCTX-M-15)→gran dispersión porEuropa

Cantón R, Novais A, Valverde A, et al. Prevalence and spread ofextended-spectrum beta-lactamase-producing Enterobacteriaceae inEurope. Clin Microbiol Infect 2008 Jan; 14 Suppl. 1: 144-53

ASIA

• Subcontinente indio → Reservorio y fuente de CTX-M-15

• Escasos reportes de CTX-M-15CTX-M-15

Canton R, Coque TM. The CTX-M -lactamase pandemic. Curr Opin Microbiol 2006;9:466–75.

AFRICA

• CTX-M-15 en países saharianos y sub-

saharianos

NORTEAMERICA• Texas 2007 → CTX-M-15 BLEE mas común

• U.S. 2008 → CTX-M fue 40% de BLEE hospitalarias y seencontró en 80% hospitales.

• Canadá → Brotes desde 2000 de CTX-M-15.

- Canton R, Coque TM. The CTX-M -lactamase pandemic. Curr Opin Microbiol 2006;9:466–75.

- Lewis 2nd JS, Herrera M, Wickes B, et al. First report of the emergence of CTX-M-type extended-spectrum betalactamases (ESBLs) as the predominant ESBL isolated in aU.S. health care system. Antimicrob Agents Chemother 2007 Nov; 51 (11): 4015-21

SURAMERICA

• Predominancia de CTX-M- 2 y -9.

• Portadores fecales E. coli productor CTX-M-15

Canton R, Coque TM. The CTX-M -lactamase pandemic. Curr Opin Microbiol 2006;9:466–75.

OCEANIA

• CTX-M-15 es BLEE predominante en

aislamientos hospitalarios de E. coli y K.

pneumoniae. Amplia distribución de CTX-M en

comunidadcomunidad

Canton R, Coque TM. The CTX-M -lactamase pandemic. Curr Opin Microbiol 2006;9:466–75.

TRATAMIENTO

• Bacteria BLEE (+) usualmente multiresitente.

• Complicada elección de manejo empírico

• Pitout Johann, Infections with Extended-Spectrum b-Lactamase-Producing Enterobacteriaceae Changing Epidemiology and Drug Treatment Choices,

Drugs 2010 , 70 (3): 313-333

CARBAPENEMS

• Primera elección para infecciones severa.

- Presión Selectiva

CEFALOSPORINAS

• No se recomienda su uso• No se recomienda su uso

Β-LACTAMICOS + INHIBIDORES β-LACTAMASAS

• Evidencia clínica limitada

• Conclusiones diversas

AMINOGLICOSIDOS

• Plásmidos con genes para BLEE suelen tener genes que confieren resistencia a estos

• E. coli productor de CTX-M-15 → aac(60)-Ib-cr, confiere resistencia a Amikacina

FLUOROQUINOLONASFLUOROQUINOLONAS

• Entre Enterobacteriaceas productoras de CTX-M la resistencia a estos oscila entre 55 –100%.

• Clon ST131 → 99% resistencia a quinolonas.

MORTALIDAD EN INFECCIONES POR ENTEROBACTERIACEAE BLEE(+) CON TRATAMIENTOS BASADOS EN

SUSCEPTIBILIDAD IN VITRO

Predictors of mortality in patients with bloodstream infections caused by ESBL-producing Enterobacteriaceas: Importance of inadecuatei initial antimicrobial

treatment. Tumbarello M et al. Antimicrob Agents Chemother. 2007

Pitout Johann, Infections with Extended-Spectrum b-Lactamase-Producing Enterobacteriaceae Changing Epidemiology and Drug Treatment Choices, Drugs 2010 , 70 (3): 313-333

IMPORTANCIA DE CONTROL DE E.

coli BLEE(+)

- Transferencia de resistencia potencial a

multiples antibióticos

- Evitar epidemias nosocomiales con alta - Evitar epidemias nosocomiales con alta

morbi-mortalidad

- Obligan a usar Abts de amplio espectro

costosos y que generan presion selectiva

CONCLUSIONES

• E. coli productor de CTX-M-15 protagonista

principal de la “Pandemia de CTX-M”

• Esta situación dificulta la selección adecuada

de Antibioticoterapia empíricade Antibioticoterapia empírica

• Se requiere de esfuerzos internacionales para

contener la problemática.

• Carbapenems son los antibióticos de elección

en infecciones severas.